Dodano: 28 maj 2020r.

Dr hab. Andrzej Dragan: rzeczywistość jest o wiele dziwniejsza niż nam się zdaje

Fizyka kwantowa jest bardzo prosta, uczę jej studentów fizyki drugiego roku. Natomiast teoria ta jest zaskakująca i nieintuicyjna — i w tym tkwi problem. Łatwo ją zrozumieć, trudno się z nią pogodzić – ocenił dr hab. Andrzej Dragan z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego, gdzie zajmuje się fizyką kwantową. Badacz dodał, że zderzenie z fizyką kwantową dla wielu ludzi może okazać się szokiem, co pokazuje, jak naiwne są nasze oczekiwania w stosunku do rzeczywistości, która jest o wiele dziwniejsza niż się nam zdaje. Rozmowa z dr hab. Draganem odbyła się z okazji premiery najnowszej książki Randalla Munroe "How To. Jak? Absurdalnie naukowe rozwiązania codziennych problemów".

Andrzej Dragan

 

Niedawno swoją premierę miała książka Randalla Munroe pt. "How To. Jak? Absurdalnie naukowe rozwiązania codziennych problemów". “Uwielbiam to, że można zadawać fizyce absurdalne pytania, na które musi ona znać odpowiedź" – stwierdził autor w jednym z rozdziałów. Jak sprawa wygląda w przypadku fizyki kwantowej?

- W przypadku teorii kwantowej, nasze pytania nie są absurdalne, absurdalne okazują się odpowiedzi udzielane przez rzeczywistość. I to ona zmusiła niejako fizyków do przewartościowania naszych pytań i do zdania sobie sprawy, że większość naszych wcześniejszych wyobrażeń o świecie okazała się albo przybliżeniami albo przesądami. Nawet nasz zwykły codzienny język dość kiepsko nadaje się do mówienia o świecie w skali mikro.

Nawiązując do tytułu książki Randalla Munroe, czy fizyka kwantowa może pomóc w rozwiązywaniu codziennych problemów?

- Dzięki fizyce kwantowej mamy tranzystor albo laser, a bez nich trudno wyobrazić sobie współczesną cywilizację. Do użytku wchodzi powoli kryptografia kwantowa, za rogiem czeka komputer kwantowy, więc trudno o większy praktyczny sukces. Więc mimo, że sama teoria wielu ludziom wydaje się “absurdalna”, to jest ona piekielnie skuteczna i przydatna w wielu praktycznych zagadnieniach.

- Książka Munroe’a oscyluje wokół poczciwej fizyki klasycznej, ale pokazuje, że i ona może dostarczać niezłej rozrywki. Być może na przykład wyprowadzanie psa na spacer przy pomocy drona ciągnącego smycz nie okaże się hitem praktycznym, ale pozwoli zrozumieć co nieco na temat siły nośnej zidentyfikowanych obiektów latających.

Pozostańmy jeszcze przy książkach. W ubiegłym roku ukazała się Pańska książka "Kwantechizm czyli klatka dla ludzi". Z lektury wynika, że to rzeczywistość jest tą "klatką". Czy nasze możliwości poznawcze pozwalają na jej zrozumienie, wydostanie się z niej?

- Na razie nie widać na horyzoncie żadnych fundamentalnych przeszkód. Nauka dokonuje postępu w bezprecedensowym (w skalach naszej cywilizacji) tempie. Na początku dwudziestego wieku od ziemi oderwał się pierwszy aeroplan, a 60 lat później człowiek wylądował rakietą na Księżycu. Gdyby tylko ludzkość stosowała metodę naukową w badaniu rzeczywistości przez poprzednie tysiąclecia, a nie tylko przez ostatnie 400 lat, bylibyśmy teraz cywilizacyjnie w zupełnie innym miejscu. Nie wiemy, czy naszą klatkę zdołamy opuścić, ale przynajmniej nie siedzimy w niej bezczynnie żując gumę.

W swojej pracy stara się Pan połączyć teorię względności z teorią kwantów. O co w tym wszystkim chodzi? Co może z tego wyniknąć?

- Zrozumienie tego zagadnienia pozwoli na pewno zorientować się, jak naiwni byliśmy jeszcze do niedawna. Tak zazwyczaj jest z przełomowymi odkryciami. A co jeszcze z tego będzie? Póki co nie wiemy. Tak samo, jak nie wiedzieliśmy na co komu prąd elektryczny, gdy był on odkrywany i badany po raz pierwszy.

- O teorii względności i teorii kwantów wiemy, że niezbyt dobrze one do siebie pasują. Jednym z najciekawszych aspektów tej pierwszej są osobliwości tkwiące w samym środku czarnych dziur. Zgodnie z przewidywaniami teorii względności - taka osobliwość powinna mieć nieskończenie małe rozmiary. Teoria kwantowa przewiduje natomiast, że obiekty “punktowe” nie mogą być stabilne, chociażby ze względu na zasadę nieoznaczoności Heisenberga-Robertsona. Więc jest tu pewien zgrzyt. I jest on od ponad stu lat i nie bardzo wiemy co z nim począć.

"Jeśli teoria kwantowa nie wywarła na tobie wstrząsającego wrażenia, nie zrozumiałeś jej" – mawiał znakomity fizyk Niels Bohr. Jak zatem zrozumieć teorię kwantową? W swoich wypowiedziach często Pan wskazywał, że ludzki mózg nie został stworzony do wyobrażania sobie zagadnień fizycznych, tylko do skutecznej walki o pożywienie. Czy jest zatem jakiś prosty sposób, by fizykę kwantową mógł zrozumieć kompletny laik?

- To zależy czego oczekujemy. Fizyka kwantowa jest bardzo prosta, uczę jej studentów fizyki drugiego roku. Napisałem o niej popularną książkę skierowaną do humanistów. Natomiast teoria ta jest zaskakująca i nieintuicyjna — i w tym tkwi problem. Łatwo ją zrozumieć, trudno się z nią pogodzić. I dla wielu ludzi zderzenie z nią jest szokiem. A obecność tego szoku pokazuje tylko jak naiwne są nasze oczekiwania w stosunku do rzeczywistości, która jest o wiele dziwniejsza niż się nam zdaje.

Marzeniem fizyków jest opracowanie teorii kompletnej, teorii wszystkiego. Czy jest na to szansa? Czy jest to w ogóle możliwe?

- Wielu fizyków uważa, że tak, co by znaczyło, że nasza “klatka na ludzi” jest prosta, skoro byle naga małpa jest w stanie w krótkim czasie (kilkuset lat) dotrzeć do sedna.  Hawking w 1980 roku stawiał tezę, że zrozumiemy wszystko do końca XX wieku. Jak jest — nie wiadomo. Póki co, fundamentalne prawa przyrody rzeczywiście okazują się niezwykle proste, ale może się przecież okazać, że to jedynie “wierzchnia warstwa”, a pod spodem tkwi coś o wiele bardziej skomplikowanego. Nie mamy pojęcia, a zakładanie czegokolwiek na ten temat uważam za mocno przedwczesne.

Poza fizyką w kręgu Pana zainteresowań znajduje się też film, muzyka i fotografia, szczególnie ta ostatnia. To tylko hobby czy coś więcej? Czy sukcesy zdobyte na tym polu, bo Pańskie fotografie były przecież wielokrotnie nagradzane, nie skłoniły Pana do myśli o porzuceniu fizyki na rzecz fotografii?

- Nie ma takiej potrzeby. Na tę okoliczność nakręciłem ostatnio dla stacji HBO krótki film o końcu świata, który wkrótce będzie tam dostępny. Te wszystkie inne formy działalności są doskonałym sposobem do “aktywnego odpoczynku”. Bez niego biedny mózg zaprzęgany do niewolniczej pracy nad fizyką zgłaszałby swojemu użytkownikowi nieustanne pretensje o nieludzkie traktowanie.

 

***

dr Hab. Andrzej Dragan – fizyk, adiunkt na Wydziale Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego. Pracował w Imperial College London oraz w University of Nottingham. Autor szeregu prac z zakresu optyki kwantowej, relatywistycznej teorii informacji kwantowej oraz teorii względności. Poza fizyką zajmuje się także fotografią, filmem i muzyką. Na tym polu zdobył wiele krajowych i międzynarodowych nagród.

***

Poruszona w rozmowie z dr hab. Andrzejem Draganem książka Randalla Munroe pt. "How To. Jak? Absurdalnie naukowe rozwiązania codziennych problemów" jest swoistym przewodnikiem po absurdalnych pomysłach i próbie znalezienia na nie naukowych odpowiedzi. Jak za pomocą prostych środków przechwycić drona, jak najskuteczniej zasilić dom na Ziemi, a jak na Marsie, jak naładować telefon nie mając dostępu do elektryczności? To tylko kilka z dziesiątek dziwnych pytań, na które odpowiedzi znajdziemy w tej pozycji.

Randall Munroe przez lata pracował dla NASA w Langley Research Center jako programista i robotyk. Po odejściu z agencji kosmicznej zajął się pisaniem oraz tworzeniem komiksów. Jego poprzednia, bestsellerowa książka "What if? A co gdyby?. Naukowe odpowiedzi na absurd" zdobyła uznanie krytyków i czytelników. Książka "How To. Jak? Absurdalnie naukowe rozwiązania codziennych problemów" ukazała się nakładem wydawnictwa Czarna Owca. Jej premiera miała miejsce 20 maja.

Randall Munroe How To. Jak Absurdalnie naukowe rozwiązania codziennych problemów

 

Fot. Katarzyna Kausa/ CC BY-SA 4.0/ Wikimedia Commons