Teoria doskonała. Stulecie geniuszy i bitwa o ogólną teorię względności

dobry przegląd rozwoju teorii względności i badań które zainspirowała. interesujące sylwetki badaczy podane w zwięzły sposób.
zabrakło ilustracji i grafik, jako wsparcia dla prezentowanych pomysłów.
trochę za mało o zasadzie holograficznej i możliwościach z niej płynących.

dobry przegląd rozwoju teorii względności i badań które zainspirowała. interesujące sylwetki badaczy podane w zwięzły sposób.
zabrakło ilustracji i grafik, jako wsparcia dla prezentowanych pomysłów.
trochę za mało o zasadzie holograficznej i możliwościach z niej płynących.

Na początek wypada mi coś napisać o samym autorze. Kim jest? Nazywa się Pedro G. Ferreira. Jest profesorem astrofizyki w Oxford University. Prowadzi prace z zakresu kosmologii teoretycznej, dotyczące pochodzenia wielkoskalowych struktur we Wszechświecie, ogólnej teorii względności oraz ciemnej materii i ciemnej energii.

Jedną z najcudowniejszych cech ogólnej teorii względności jest to, że mimo iż istnieje już niemal sto lat, nadal przynosi nowe rezultaty. Dlatego opowieść o niej nie dotyczy wyłącznie przeszłości. Czarne dziury, ciemna materia, ciemna energia i teoria strun są spuścizną teorii Einsteina. Historia ogólnej teorii względności jest wspaniała i wszechobejmująca, jednak istnieje inny, ważny powód, by ją opowiedzieć. Współczesna fizyka przechodzi właśnie czas gwałtownych przekształceń. Naukowcy eksplorują alternatywne teorie grawitacji, które mogą zdetronizować teorię Einsteina, i poszukują egzotycznych obiektów w kosmosie, których istnienie może potwierdzić albo obalić podstawowe zasady ogólnej teorii względności. Coś naprawdę ważnego naprawdę wydarzy się w ciągu następnych kilku lat i musimy rozumieć, dlaczego tak się dzieje. O ile wiek XX był wiekiem fizyki kwantowej, wiek XXI z pewnością pozwoli w pełni rozwinąć skrzydła ogólnej teorii względności Einsteina.

Książka Pedro G. Ferreiry "Teoria doskonała (...)" zabiera czytelnika w podróż przez historię nauki XX wieku, która w dziedzinie fizyki zdominowana została przez teorię względności Einsteina. Autor przedstawia nam jej pochodzenie, znaczenie, rosnącą popularność, a także krytykę, z jaką wreszcie się spotkała. Kreśli wyraźnie stojące przed nią wyzwania i zastanawia się nad jej dalszymi losami.

Historia opisana w "Teorii doskonałej (...)" zaczyna się w drugim dziesięcioleciu XX wieku, kiedy Einstein dostarczył równania, na którym opiera się teoria względności, a grupa naukowców wykazała szereg możliwych i ciekawych implikacji. Być może kariera owej teorii zatrzymałaby się w tym momencie, gdyby pozostała na gruncie spekulacji. To zawsze poważne wyzwanie dla fizyki: jak teoretyczny model przekształcić w dowodowy eksperyment? Jak wykazać, że równania są czymś więcej, niż matematyczną prawidłowością, jak odnaleźć je w świecie? Fizycy w latach 30. musieli szukać dowodów dość daleko, bo aż w kosmosie. Prace indyjskiego astrofizyka, Subrahmanyana Chandrasekhara i jego następców - Leva Landau, Fritza Zwickya i Roberta Oppenheimera - pozwoliły nie tylko na odkrycie czarnych dziur i rozszerzania się Wszechświata, ale także odnalazły olbrzymie pole zastosowań teorii względności właśnie w ramach astrofizyki. Niestety jej popularność została później przyćmiona przez nowe teorie: mechanikę kwantową, rewolucjonizującą Model Podstawowy budowy atomu, oraz fizykę jądrową, której praktyczne zastosowanie w ramach Projektu Manhattan przyniosło Ameryce najbardziej śmiercionośną broń - bombę atomową.

Jednak nowe teorie nie wyparły teorii względności, choć mechanika kwantowa mocno skomplikowała sprawę. Okazało się, że budowę mikrokosmosu (atomu) i makrokosmosu (Wszechświata) trudno opisać w tych samych kategoriach. Mechanika kwantowa nadaje się doskonale do opisu świata na poziomie elementarnym, podczas gdy w skali kosmicznej bardziej sprawdza się teoria względności. Pojawiło się więc wiele spekulacji i prób dotyczących powszechnej teorii unifikującej mechanikę kwantową i teorię względności, wśród nich teoria strun, która jednak nadal wydaje się zbyt ogólna, zbyt mało wyjaśniająca.

"Teoria doskonała. Stulecie geniuszy i bitwa o ogólną teorię względności" to dobrze napisana historia rozwoju odkrycia Einsteina. Słabiej wypada jako książka tłumacząca samą teorię - za mało w niej przykładów, analogii i wszystkiego tego, co czyni skompilowaną wiedzę fizyczną zapisaną w równaniach przystępną dla czytelnika literatury popularnonaukowej. Uczy jednak tego, jak ważna jest praktyka, jak nieporadna bywa czysta teoria, której nie można odnieść do realnych doświadczeń. Demaskuje również świat nauki, odziera go z romantycznego opakowania poszukiwaczy prawdy i pokazuje, jaką rolę pełni w nim polityka i jak ważne stają się osobiste animozje czy egotyczne potrzeby.

W zasadzie "Teoria doskonała (...)" nie wprowadza zbyt wielu tematów, które czytelnikowi książek popularnonaukowych, zwłaszcza zaś serii Orbity nauki wydawnictwa Prószyński i S-ka, w ramach której się ukazała, byłyby nieznane. Łączy wiedzę (o Einsteinie, teorii względności, mechanice kwantowej itd.) w specyficzny sposób, układając oryginalną narrację, nie wprowadzając jednak nowości w swym merytorycznym aspekcie. Na szczęście czyta się ją dobrze, więc można jej tę małą wtórność wybaczyć.

Serdecznie polecam wszystkim osobom interesującym się odkryciami naukowymi, chcącymi poszerzyć swoją dotychczasową wiedzę oraz szukającymi inspiracji. Dla naukowców każdej dziedziny jest pozycja obowiązkowa! ;)

Na początek wypada mi coś napisać o samym autorze. Kim jest? Nazywa się Pedro G. Ferreira. Jest profesorem astrofizyki w Oxford University. Prowadzi prace z zakresu kosmologii teoretycznej, dotyczące pochodzenia wielkoskalowych struktur we Wszechświecie, ogólnej teorii względności oraz ciemnej materii i ciemnej energii.

Jedną z najcudowniejszych cech ogólnej teorii...

25 listopada 2015 roku minęło sto lat od narodzin Ogólne Teorii Względności, fundamentu czasoprzestrzennego obrazu świata, aktualnego do dziś. Wtedy to Albert Einstein wygłosił wykład w Berlinie w Pruskiej Akademii Nauk, przedstawiając swoje słynne równanie pola grawitacyjnego.

Książka Pedro Ferreira "Teoria doskonała. Stulecie geniuszy i bitwa o ogólną teorię względności" ukazała się dla upamiętnienia tej okrągłej rocznicy.
Czytając skupiłem się na dydaktycznych walorach, które byłyby możliwe do przyswojenia dla każdego, kto przygodę z naukami matematycznymi skończył na poziomie liceum. Od razu zaznaczę, że książka spełniła większość moich oczekiwań tak zdefiniowanych.

Ferreira, profesor astrofizyki w Oxfordzie, we wstępie ciekawie umiejscawia teorię Einsteina, jako fenomen społeczny XX wieku. Pokazuje, że choć głównie dla fachowców była jednym z dwóch najważniejszych wstrząsów naukowych wywracających dotychczasowe widzenie świata na najbardziej podstawowym poziomie, w całych społeczeństwach wywołała lawinę zainteresowania fizyką w latach 20. ubiegłego wieku. Einstein stał się celebrytą i archetypem geniusza.

Warto sobie uzmysłowić, że w dziedzictwie Einsteina najcenniejsze były jego pomysły, eksperymenty myślowe (niem. gedankenexperiment),które doprowadziły do powstania szczególnej teorii względności, a w 1907 zapoczątkowały drogę do ogólnej, czyli nowej teorii grawitacji. Autor książki niewiele temu poświęca uwagi, wspomina jedynie o jednym z nich (str. 26-27),w którym Einstein analizował spadanie swobodne w windzie i niemożliwość odróżnienia stojącej windy od przyśpieszającej w przestrzeni w przeciwnym kierunku. To fundamentalna zasada równoważności masy bezwładnej i grawitacyjnej.

Książka nie stanowi, nawet popularnego, wglądu w sens teorii względności. W podstawowej narracji to historia rozwoju i coraz lepszego rozumienia teorii grawitacji przez naukowców. Tu poznajemy całą plejadę fizyków i astronomów, którzy przebłyskami geniuszu przerywali, typowe w świecie nauki, własne porażki. Jest Eddington, który w 1919 doświadczalnie sprawdził pierwszy wniosek z teorii Einsteina (str. 40-46) o zakrzywieniu promieni świetlnych w pobliżu Słońca. Jest Chandrasekhar, który pięknie połączył osiągnięcia teorii jądrowej z grawitacją pokazując, że muszą istnieć białek karły z graniczna masą, gdyż prędkość światła jest nieprzekraczalna (piękny wywód na str. 78) . Poznajemy Oppenheimera, który w wielu kwestiach spierał się z Einsteinem, znalazł się pod obserwacją służb amerykańskich, gdy wyrażał sprzeciw wobec wyścigu zbrojeń. W 1939 pomógł zrozumieć teorię struktury gwiazd neutronowych, których istnienie potwierdzono 30 lat później. Sporo miejsca Ferreira poświęcił Josephowi Weberowi, człowiekowi, który całe życie spędził na poszukiwaniu fal grawitacyjnych. Ich istnienie wynika wprost z równań Einsteina. Weber ostatecznie nie dowiódł ich istnienia, popadł w konflikt ze środowiskiem i do końca życia torpedował pomysły innych poszukiwaczy fal (str. 187-196).

Tu warto wspomnieć o dwóch kobietach, które w ten męski świat wniosły kolosalny wkład naukowy. Pierwsza wspomniana badaczka to Jocelyn Bell, która będąc doktorantką, odkryła pulsary (czyli gwiazdy neutronowe). Jednak to jej profesora pytano o szczegóły techniczne, gdy media zainteresowały się odkryciem. Ją prasa potraktowała inaczej, warto oddać głos samej Jocelyn (str.161):

"...dziennikarze zadawali istotne pytania, takie jak czy jestem wyższa, czy niższa od księżniczki Małgorzaty. (...) Zwrócili się do mnie z pytaniem, jakie są moje wymiary albo ilu miałam chłopaków (...). Tylko do tego nadawały się kobiety"

Tragedią było jednak pominięcie jej w przyznaniu w 1974 Nagrody Nobla. Opiekun naukowy pani Bell dostał, ona nie. Wiele osób uznało to za jedną z największych niesprawiedliwości noblowskich. Drugą, była astronom Vera Rubin, która ze żmudnych obserwacji prędkości rotacji gwiazd w galaktykach wnioskowała o nieoczekiwanie wysokiej prędkości tych, położonych daleko od centrum (str. 222) . Był to pierwszy obserwacyjny fakt, który doprowadził do powstania współczesnej kosmologii obserwacyjnej, dając początek badaniom nad tzw. ciemną materią.

Ferreira sporo miejsca poświęca na opisom nieuniknionych konfliktów. Różniły fizyków i astronomów kwestie rozwiązań równań Einsteina i ich interpretacji. Tu pojawiają się przede wszystkim de Sitter, Freidman, Lemaitre (str. 50-59). Poznajemy słynny spór Eddingtona z Chandrasekharem na temat natury extremalnie gęstych gwiazd (str. 87),który zakończył się traumą Hindusa na długie lata mimo, że miał rację. Mamy spór o globalny status Wszechświata, gdzie z jednej strony była trójka naukowców (Hoyle, Bondi i Gold) przekonanych co do modelu stanu stacjonarnego (Wszechświat statyczny, niezmienny) i większość naukowców, zwolenników tzw. modelu Wielkiego Wybuchu (str. 112-126). Ostatecznie wygrała większość środowiska. Jest też ciekawy spór Hawkinga z Bekensteinem o naturę czarnych dziur i problem ich entropii (str.. 181-182). Warto wspomnieć (choć autor tego niestety nie zrobił),że spór ten był kontynuowany przez długie lata z Leonardem Susskindem w zmodyfikowanej postaci, gdzie pytano o to, czy informacja ginie bezpowrotnie w czarnej dziurze. Temu problemowi jest poświęcona świetna książka samego Susskinda "Bitwa o czarne dziury", wydana kilka lat temu przez Prószyński i S-ka. Jest też, ciągle nierozwiązany, spór o kwantową grawitację, który obecnie absorbuje środowisko. Chodzi o uzgodnienie świata kwantowego z teorią Einsteina (str. 239-252). W tym problemie , jak w soczewce, widać co napędza teoretyków. Ich interesuje prostota i objęcie maksymalnie dużo, z naszej rzeczywistości, jednym spójnym podejściem. Mamy tu po jednej stronie plejadę uczonych pracujących nad teorią strun (Witten, Vafa, Green),z drugiej outsiderów, promujących inne podejścia (Smolin, Penrose).

Warte odnotowania są liczne dydaktyczne, trafiające w sedno i opisane zrozumiałym językiem, fundamentalne koncepcje i zjawiska. Bardzo ciekawie Ferreira opisał promieniowanie reliktowe (str. 158-159),przesunięcie ku czerwieni (str. 56),czy generację fal grawitacyjnych (str. 188). Warto wspomnieć, z jak subtelnym efektem mamy tu do czynienia. Okazuje się, bowiem, że Ziemia na orbicie słonecznej w wyniku utraty energii w postaci fal grawitacyjnych, przybliża się do Słońca o 1 milimetr w ciągu 5 miliardów lat!
Na uwagę zasługują również, dość rzadkie w anglojęzycznych książkach popularno-naukowych, wstawki o osiągnięciach radzieckich naukowców w badaniach nad teorią względności. Poznajemy tu Landaua, Lifszyca, Sacharowa i Zeldowicza. Dowiadujemy się o odgórnym nakazie negowania teorii grawitacji w dobie materialistycznego stalinizmu (str. 94),o wkładzie radzieckich uczonych w teorie jądrowe (str. 152-153),czy o pracach nad nieciągłą naturą przestrzeni (str. 257-258).

Pozwolę sobie na postscriptum.
"Teoria doskonała" została ukończona w 2013 roku. Sam autor kończy ją nadzieją na przełom i nowe fascynujące odkrycia w następnych dziesięcioleciach. Wspomina wcześniej o projektach poszukiwania fal grawitacyjnych (str. 209) z interferometrem LIGO na czele. Te fale udało się odkryć w 2015 roku (wyniki upubliczniono w lutym 2016) dzięki projektowi LIGO. Dokładnie sto lat po fundamentalnych pracach Einsteina. Dodatkowo wart odnotowania jest wkład Polaków (głównie w żmudną obróbkę danych). Wspaniały sukces wielkiego Einsteina, na deser!

Niedosyty i errata.
Szkoda, że autor nie wspomniał o polskim wkładzie w rozwój soczewkowania grawitacyjnego, jako metodzie ustalania globalnego rozkładu mas we Wszechświecie. Tu mamy świetnego wizjonera, profesora Paczyńskiego i jego kontynuatorów z Uniwersytetu Warszawskiego. Z dotychczasowej literatury wiem, że Heisenberg nie był kolegą szkolnym Himmlera jak chce autor, tylko ich matki się znały (str. 82) . Sprawa więc wymaga źródeł. Autor nie wyjaśnił również, czemu katalog radioźródeł 4C był niezgodny z modelem stanu stacjonarnego.
Co do tłumacza, to kilka faktów wymaga poprawy. Galaktyka LMC znajduje sie w odległości 160 000 lat świetlnych (str. 199) czyli 10x dalej niż podano, a Bondi, Hoyle i Gold NIE BYLI trójką ASTROLOGÓW (str. 117). Dobrze, że tłumacz Sebastian Szymański, nie był w moim pobliżu, gdy to czytałem! Mimo poszukiwań w literaturze, nie znalazłem słowa konkordancja (ang. concordance) na nazwę model z ciemna materią. Może się przyjmie?

Podsumowując, polecam jako wstęp do przygody w świat natury rzeczywistości dla humanistów.

25 listopada 2015 roku minęło sto lat od narodzin Ogólne Teorii Względności, fundamentu czasoprzestrzennego obrazu świata, aktualnego do dziś. Wtedy to Albert Einstein wygłosił wykład w Berlinie w Pruskiej Akademii Nauk, przedstawiając swoje słynne równanie pola grawitacyjnego.

Książka Pedro Ferreira "Teoria doskonała. Stulecie geniuszy i bitwa o ogólną teorię...

Warta polecenia

Warta polecenia

Wciągająca opowieść o poszukiwaniu prawdy o wszechświecie.
Autor - pasjonat z gawędziarskim zacięciem :)
Polecam!

Wciągająca opowieść o poszukiwaniu prawdy o wszechświecie.
Autor - pasjonat z gawędziarskim zacięciem :)
Polecam!

Daleko mi do maniaka fizyki, właściwie to jestem przedstawicielem dumnie mianującym siebie humanisty, czyli tego, który niewiele ma wspólnego z naukami ścisłymi. Idąc jednak tropem renesansowym, postanowiłam poszerzyć moją wiedzę z zakresu fizyki i sięgnęłam pod „Teorię doskonałą. Stulecie geniuszy i bitwa o ogólną teorię względności” autorstwa Pedro G. Ferreira. Jak poszły moje próby pojednania się z kuzynką królowej nauk?


Pomimo tego, że szkolnictwo skutecznie zazwyczaj zniechęca nas do przedmiotów ścisłych, możliwe, że w życiu dorosłym znajdzie się ktoś, kogo nazwać możemy laikiem, a kto zechce poszerzyć swoją wiedzę w tej dziedzinie. „Teoria doskonała” pióra Ferreira, zdaje się idealnie do tego nadawać. Książka wciąga, z zainteresowaniem przerzuca się kartki celem lepszego zapoznania się z prezentowanymi teoriami. Kolejne rozdziały poświęcone zostały rozwojowi teorii względności, jak również historiom naukowców, którzy wpłynęli w jakiś sposób na jej losy. Naukowe ujęcie zostało poszerzone o czysto ludzkie sprzeczki, jakie występowały pomiędzy uczonymi.

Teoria względności dotyka fizyki, matematyki, a nawet filozofii, bywa wciągająca i równie wymagająca. Kto liczy na lekką pozycję, która pozwoli oderwać się od rzeczywistości, może czuć się zawiedziony. Koncentracja to coś, co należy przygotować i użyć podczas zagłębiania się w ten tytuł, jeśli dacie to od siebie, to jest bardzo prawdopodobne, że książka skłoni was do porzucenia obowiązków i zapoznania się jej dalsza zawartością. Jeżeli chcecie się dowiedzieć więcej na temat powstawania czarnych dziur, możliwości podróżowania w czasie, związanych z tym paradoksów oraz zagadki czasu i przestrzeni, to propozycja dla Was.

Autor książki będący profesorem astrofizyki, nie sili się na ton naukowy, wprowadza niezbędne pojęcia, choć większość narracji tworzy wcześniej wspomniana historia nie tylko teorii ale i samych naukowców. Ciekawe anegdoty to coś co z całą pewnością czyni czytanie ciekawszym. Gdyby posłużyć się brzytwą Ockhama, w kontekście tej książki, to z całą pewnością autor nie mnoży bytów ponad miarę. Książka w sposób przystępny przybliży wam historię teorii względności począwszy od jej narodzin w pierwszych latach XX wieku, poprzez koniec wieku XX i współczesność.

Recenzję przeczytać można także na: http://kulturatka.pl/?p=52046

Daleko mi do maniaka fizyki, właściwie to jestem przedstawicielem dumnie mianującym siebie humanisty, czyli tego, który niewiele ma wspólnego z naukami ścisłymi. Idąc jednak tropem renesansowym, postanowiłam poszerzyć moją wiedzę z zakresu fizyki i sięgnęłam pod „Teorię doskonałą. Stulecie geniuszy i bitwa o ogólną teorię względności” autorstwa Pedro G. Ferreira. Jak poszły...