Wszechświat ma cztery wymiary – trzy przestrzenne i jeden czasowy. Istnieją jednak teorie – jak słynna teoria superstrun – według której mamy dziesięć wymiarów i nie jeden Wszechświat ale niekończenie wiele Wszechświatów. Czy to kaprys Wszechświata a właściwie Boga, czyli Nieskończoności? A co ważniejsze, kapryśność Wszechświata może się okazać mniejsza od Kaprysów Niccolò Paganiniego, na które mogą sobie pozwolić jedynie najwięksi wirtuozi skrzypiec?! W czwartek w Filharmonii Podkarpackiej Wyższa Szkoła Informatyki i Zarządzania w Rzeszowie zainaugurowała VI już edycję cyklu "Wielkie Pytania w Nauce", a w naukowy dialog „Kaprysy Wszechświata”, gdzie kosmologia przeplatała się z muzyką wdali się: ks. prof. Michał Heller, kosmolog, filozof i teolog oraz dr hab. Janusz Wawrowski, jeden z najwybitniejszych polskich skrzypków, wykładowca Uniwersytetu Muzycznego Fryderyka Chopina w Warszawie. A żeby na scenie było „dokładnie tak samo, tylko odwrotnie” skutecznie pilnował red. Wojciech Bonowicz, publicysta „Tygodnika Powszechnego”.
Co łączy muzykę i fizykę? Na pewno struny i… fenomenalne właściwości matematyczne. Ks. prof. Michał Heller, który już wielokrotnie gościł w Rzeszowie, na swoje wykłady za każdym razem przyciąga więcej rzeszowian. Na scenie uwodzi rzadką umiejętnością opowiadania rzeczy najtrudniejszych w najprostszy sposób. A gdy dodać do tego, nieprawdopodobne poczucie humoru i swadę, w jaką wchodzi w dialog z Wojciechem Bonowiczem, aż trudno uwierzyć, że laureat Nagrody Templetona 85. urodziny ma już za sobą.
Na czwartkowym wykładzie skupił się na popularnej teorii strun i superstrun, któremu towarzyszyła muzyka Johanna Sebastiana Bacha, Niccolò Paganiniego, Krzysztofa Pendereckiego i Grażyny Bacewicz, w mistrzowskim wykonaniu Janusza Wawrowskiego, czyli coś, co ks. prof. Heller uwielbia. Żartował nawet, że ma podobne marzenie, jak jego przyjaciel, który życie wieczne wyobraża sobie jako nieustanny koncert w salonie własnego domu, z bliskimi, gdzie słuchają Bacha. I trudno się dziwić, zwłaszcza, że prof. Wawrowski koncertuje na stradivariusie, czyli legendarnych skrzypcach wykonanych przez Antonia Stradivariego, a datowanych na 1685 rok, czyli dokładnie ten sam, w którym urodził się Jan Sebastian Bach.
Przy tej okazji, w nawiązaniu do rekordowo wysokiej inflacji, jaka w Polsce wynosi obecnie prawie 8 proc., goście pół żartem, pół serio, dopytywali, czy warto inwestować w instrumenty muzyczne.
– To fenomenalna inwestycja – przyznał dr hab. Janusz Wawrowski. Cena stradivariusa nie schodzi poniżej miliona euro.
Prof. Heller przypomniał, że sto lat temu granice poznanej rzeczywistości fizycznej wyznaczały, z jednej strony wielkość atomu, a z drugiej rozmiary naszej galaktyki, Drogi Mlecznej, którą uważano za cały Wszechświat. Od tamtego czasu dokonał się wielki postęp w opisie i rozumieniu otaczającego nas świata. Zbadano strukturę atomów, schodząc poniżej wielkości jądra atomowego, postulując istnienie cząstek, tzw. kwarków, z których składają się protony i neutrony. Przenosząc się z kolei na drugi kraniec skali wielkości, odkryto, że Wszechświat jest dużo bardziej rozległy, niż nasza Galaktyka. Okazało się, że Droga Mleczna jest tylko jedną z setek miliardów galaktyk istniejących w obserwowalnym wszechświecie. Wszystkie dotychczasowe teorie, które były podstawą do opisu czy interpretacji świata, zarówno w skali najmniejszej (mechanika kwantowa), jak i największej (ogólna teoria względności, teoria Wielkiego Wybuchu), spełniają warunki naukowości wyznaczone przez tradycyjną metodologię nauk empirycznych – zostały potwierdzone bezpośrednimi bądź pośrednimi świadectwami empirycznymi.
Od lewej: ks. prof. Michał Heller, Wojciech Bonowicz i prof. Janusz Wawrowski. Fot. Tadeusz Poźniak
– Oryginalna teoria strun została oparta na założeniu, że cząstki elementarne można przedstawić jako drgania fundamentalnych, jednowymiarowych włókien energetycznych (zwanych strunami). W takiej teorii strun poszczególnym cząstkom odpowiadałyby nie różne rodzaje strun, lecz różne mody wibracyjne jednego wspólnego typu strun. Wówczas masa cząstki byłaby po prostu energią danego modelu drgań, a jej inne właściwości, takie jak ładunek i spin, wyrażane byłyby przez bardziej wyrafinowane aspekty drgającej struny – tłumaczył prof. Michał Heller.
Jednak teoria strun w wersji podstawowej borykała się z pewnymi trudnościami, nie do przyjęcia dla fizyków. Udało się je pokonać dzięki wykorzystaniu idei supersymetrii, pod wpływem której teoria strun przekształciła się w teorię superstrun. Okazało się, że teoria superstrun nie tylko uwzględnia wszystkie znane cząstki elementarne, lecz także przewiduje istnienie nowej cząstki o właściwościach grawitonu (nośnika pola grawitacyjnego), które postulował już Einstein. Zatem teoria strun mogłaby być nie tylko teorią oddziaływań silnych, lecz pretendowałaby do miana Teorii Wszystkiego.
Aby równania teorii superstrun były matematycznie niesprzeczne, struna musi wibrować w 10 wymiarach czasoprzestrzennych, co oznacza, że poza zwykłymi czterema wymiarami istnieje sześć dodatkowych, zbyt małych, by można je bezpośrednio obserwować. Główna teza teorii superstrun głosi, że postać obserwowalnych przez nas praw fizyki zależy od geometrii ukrytych wymiarów. Dziewięć wymiarów przestrzennych wymaganych przez teorię superstrun można pogodzić z doświadczeniem trójwymiarowego świata dzięki przyjęciu, że sześć wymiarów jest skompaktyfikowanych (zwiniętych) do rozmaitości (obszaru 6-wymiarowej przestrzeni) o rozmiarach rzędu długości Plancka. Superstruny w porównaniu z protonem są tak małe, jak proton w porównaniu z Układem Słonecznym. Akcelerator, który mógłby potencjalnie zbadać „królestwo” superstrun, musiałby mieć w obwodzie 1000 lat świetlnych, ale nawet on nie pozwoliłby nam „dostrzec” dodatkowych wymiarów, w których wibrują struny.
– Jeżeli przyjmiemy, zgodnie z tradycyjną metodologią nauk fizycznych, że rozstrzygnięcie kwestii prawdziwości teorii fizycznych jest sprawą testów empirycznych, to musimy stwierdzić, że nie ma obecnie absolutnie żadnych eksperymentalnych ani obserwacyjnych danych na poparcie tezy, iż fundamentalnymi elementami rzeczywistości są struny – przyznał ksiądz profesor. – To dlatego wśród fizyków przeważają opinie, że w fizyce koncepcje teoretyczne muszą być poparte faktami eksperymentalnymi. Ani supersymetria, ani teoria strun nie spełniają tego kryterium. Są jedynie wytworem teoretycznych rozważań.
Tym samy redaktor Wojciech Bonowicz, drążył temat teorii superstrun:
– Wierzysz w niekończenie wiele Wszechświatów – dopytywał.
– To nie jest kwestia wiary, ale wiedzy. Wiem, jak te teorie działają, ale nie wiem, na ile są prawdziwe, o ile nie będą potwierdzone empiryczne – odpowiadał ksiądz profesor.
– Empirycznie się nie potwierdziło, ale matematycznie wygląda dobrze – skwitował Bonowicz.
– Tak, ale podejrzanie – z uśmiechem potwierdził prof. Heller.
Prof. Janusz Wawrowski. Fot. Tadeusz Poźniak
Jednocześnie naukowiec przyznał, że spekulacje i śmiałe hipotezy są częścią uprawiania kosmologii. Nauka w ten sposób się rozwija. Polega to na tym, że mamy pola bardzo dobrze uzasadnionych empirycznie teorii, ale one otoczone są pasem hipotez i domysłów. Niektóre z nich, z czasem staną się potwierdzonymi obserwacjami, a niektóre przejdą do historii jako fałszywe pomysły, choć i tak potrzebne do rozwoju nauki. Teorię superstrun można porównać do hipotezy z pasa okrążającego pola uzasadnionych teorii. I co ciekawe, kiedyś do tego pasa hipotez należały też mechanika kwantowa, czy teoria względności.
– Dlatego dziś nie mówimy o Wszechświecie, ale koncepcyjnie o niekończenie wielu Wszechświatach – dodał ks. prof. Heller. – Kiedyś Bóg był potrzebny, by rządzić Ziemią i gwiazdami stałymi. Potem był Bóg Wielkiego Wybuchu, a dziś możemy koncepcyjnie mówić o Bogu niekończenie wielu Wszechświatów. I nie jest ważne teologicznie, czy istnieje jedne Wszechświat, czy nieskończenie wiele Wszechświatów. Jeśli Bóg jest Nieskończonością, to może bardziej cieszy go niekończenie wiele Wszechświatów, niż tylko jeden Wszechświat!
W dobie pandemii koronawirusa, nie mogło też zabraknąć pytań o COVID-19.
– Wirus na pewno nauczył nas pokory, ale powinien nas też uczyć zaufania do rozumu. Gdy słyszę, że ktoś nie chce się szczepić, to mam ochotę zapytać taką osobę, dlaczego używa komórki, skoro i szczepionka i elektronika są takim samym darem nauki. Skoro nauka jest zła, telefon komórkowy też powinien być zły – argumentował kosmolog.
– Nauka zyskała na kronawirusie? – dopytywał Wojciech Bonowicz.
– Raczej mocniej ujawniły się środowiskowa paranaukowe, które zawsze istniały, ale teraz przybrały na sile, niestety – przyznał ksiądz profesor.
Co redaktor Bonowicz gorzko spointował: Nie ma nadziei.
Cykl wykładów popularnonaukowych pt. „Wielkie Pytania w Nauce” Wyższa Szkoła Informatyki i Zarządzania w Rzeszowie realizuje we współpracy z „Tygodnikiem Powszechnym” od roku 2016. Do tej pory w wykładach udział wzięli m.in.: prof. Jerzy Bralczyk, ks. prof. Michał Heller, prof. Michał Jakowicz, śp. prof. Jerzy Vetulani, prof. Stefan Chwin, Anna Dymna, dr Ewa Woydyłło-Osiatyńska oraz ks. prof. Alfred Wierzbicki.
