Piękne pytanie. Odkrywanie głębokiej struktury świata Frank Wilczek 7,0
ocenił(a) na 87 lata temu Czym jest piękno? Czy świat jest ucieleśnieniem pięknych idei? To godne Szekspira pytanie, z którymi zmierzył się autor opiniowanej książki.
Jeśli lubisz malarstwo, angielską poezję, muzykę płynącą oktawami, platońskie wizje świata idei, filozofię równowagi yin i yang, to ta książka o fizyce jest dla ciebie.
"Piękne pytanie" noblisty Franka Wilczka, przesycone jest aluzjami, analogiami i nawiązaniami zaczerpniętymi z różnego rozumienia piękna, by pokazać harmonijność świata w fizycznym odczytaniu przyrody.
Zastosowana przez fizyka metoda, jest chyba najlepszym sposobem opisania emocji towarzyszących fizykom, gdy świadomie rezygnuje się z wzorów ujmujących piękne relacje w sposób ilościowy. Wilczek w książce pokusił się bowiem, o nietypowy eksperyment dydaktyczny. W konsekwencji początkowo chciałem zrezygnować z czytania. W swych poprzednich książkach („Lekkość bytu” i „W poszukiwaniu harmonii”) dostaliśmy bardziej standardowe podejście do popularyzacji fizyki. W „Pięknym pytaniu”, szukanie analogii taoistycznych czy świata platońskiego idei z współczesną fizyką, wydały mi się początkowo nietrafione. Znajomość formuł algebraiczne, które stoją za fizyką sprawia, że pewne ‘oględne’ podejścia mogą drażnić. Jednak po lekturze całej książki, doceniam Wilczka i jego wybór. Jeśli ktoś skończył edukację fizyki na szkole średniej, to taka metoda wydaje mi się jedną z lepszych. W swym podejściu podąża śladami Feynmana, który potrafił dostrzec analogie między, bardzo odległymi formalnie, tworami.
Nauki przyrodnicze płyną przez strony książki lekko i przyjemnie. Autor sprawnie i wciągająco łączy biologię, chemię, fizykę z matematyką. Przykładowo, przy opisie dźwięku mamy dyskusję o harmoniczności, propagacji i percepcji bodźca. W jaki sposób narząd Cortiego odbiera sygnały, jak jest możliwe separowanie różnych akordów? Zapraszam do lektury (str. 47-51) . Warto dodatkowo zaglądać do przypisów, bo stanowią one kopalnię szczegółów, uzupełnień. W przypadku dźwięków, jest solidna dyskusja nad relacją abstrakcyjnego zaburzenia ośrodka (czyli dźwięku) z jego przetworzonym przez komórki nerwowe, wrażeniem zmysłowym (str. 541-544).
Co łączy renesansowy obrazy z perspektywą, geometrią rzutową i zaawansowanymi pojęciami fizyki fundamentalnej takimi jak symetria, niezmienniczość czy przekształcenia lokalne? Zapraszam do wstępu na stronach 87-90. Zaś konsekwencje tych ustaleń, w kolejnych rozdziałach okazują się płodnymi ideami i inspiracjami, budującymi teorię świata fizycznych przestrzeni wypełnionych polami, cząstkami.
Większość tego, o czym Wilczek pisze na niemal 600-stronach, można zawrzeć w kilkunastu równaniach, które mieszczą się na kartce A4. Równania Maxwella, Einsteina, Schrödingera czy Diraca stanowią esencję fizyki. Jednak Wilczek, pokusił się przykładowo o pokazanie równań Maxwella graficznie, z brawurowym opisem. Wypadło to świetnie ( opis na str. 154-159 oraz odpowiednia kolorowa wkładka). Bez wzorów, bez różniczek i operatorów - tylko intuicyjne, bez utraty sensu teorii, pokazanie sedna osiągnięć szkockiego fizyka. Autor dowodzi, że nawet jeśli nie dysponujemy wystarczającym aparatem matematycznym do zachwytu nad pięknem równań, to mimo to istnieje możliwość uchwycenia ich potęgi . Fizyk pokazuje ich symetrię, głębię, zdolność do zadziwiających przewidywań dalszych kierunków badań. Jak 'wyczuć' sedno Einsteinowskiej teorii względności? Może pomocne będą analogie z deformacjami obrazu pod wodą, czy osiągnięcia malarstwa anamorficznego? (str. 240-242) ? Dokładnie! To działa i rozwija wyobraźnię, nawet kompletnie niezaznajomionych z grawitacją, czytelników!
Szczególnie jestem wdzięczy Wilczkowi za rozdział o Emmy Noether (str. 324-341). To matematyczka, która mimo wpływów uczelnianych samego Hilberta, nie mogła w Getyndze pracować, a właściwie pracowała bez wynagrodzenia! A była genialnym fizykiem matematycznych; intelektualnym geniuszem ścisłości. Jest twórczynią relacji (nazwanej jej imieniem),uznawanej powszechnie za najpotężniejsze twierdzenie fizyczne. Twierdzenie to postuluje, że każdej zasadzie zachowania, odpowiada symetria. W postaci ścisłej, to skomplikowana formuła. Jednak w "Pięknym pytaniu", dostajemy genialny opis, jak należy je rozumieć w odniesieniu do zasady zachowania energii i symetrii w czasie. Sam opis rozumienia energii na przestrzeni wieków, to perełka jasności i ujmowania sedna - bez niedomówień i karkołomnych zdań.
Dwie kolorowe wkładki to genialne uzupełnienie treści (kilkadziesiąt zdjęć i rysunków). Warto poświęcić trochę czasu na ich studiowanie. Dają sporo radości zmysłowych dzięki ferii barw, jednocześnie stanowią kawał komentarza do aktualnego rozumienia nauk ścisłych.
Z reguły słownik pojęć w pracach popularnych, jeśli się pojawia w książkach, to traktowany jest dość niefrasobliwie. W "Pięknym pytaniu" słownik pojęć, nazwany 'Terminologią naukową', stanowiący ok 30% objętości. To solidne i piękne uzupełnienie, syntetyczny komentarz to tekstu. Przykładowo, już przy pierwszym pojęciu 'Absorpcja', dowiadujemy się o procesie widzenia, jako realizacji zasady zachowania energii, która zmienia kilkakrotnie postać (str. 392):
"Gdy na przykład cząstka światła (foton) uderza w siatkówkę oka, może zostać pochłonięta przez białka (rodopsyny),które ulęgają wówczas wygięciu. Wygięcie cząsteczki białka powoduje wygenerowanie sygnału elektrycznego, odczytywanego przez mózg, jako wrażenie wzrokowe."
Takich głębokich i urzekających fraz, przepełnionych chęcią przekazania innym piękna przyrody i własnych fascynacji, Wilczek umieszcza sporo.
Spośród wielu haseł słownika o fundamentalnym znaczeniu, gorąco polecam hasła: 'Liczby rzeczywiste' (w jaki sposób je zrozumiano - str. 449),'Masa' (że właściwie większość naszej masy to energia pola - str. 457),'Parzystość' (że pewne procesy, inaczej wyglądają, jeśli dokonamy odbicia obiektów, jak w lustrze - str. 474),czy całe hasła 'Teoria kwantowa' i 'Zasady zachowania'.
Czym są kwarki, gluony, próżnia, fale, bozony, fermiony, oddziaływania kolorowe, zapach cząstek? - to główne tematy drugiej części książki, gdzie przystępnie opisał Wilczek Model Standardowy (nazwany Rdzeniem). Model Standardowy to współczesny pomnik fizyki, zawierający całość rozumienia świata fizykalnego. Każde zjawisko wynika z opisanych w nim procesów, cząstek elementarnych i pól kwantowych.
Miałbym jednak kilka drobnych uwag. Zastąpienie nazwy ‘Model Standardowy’ ‘Rdzeniem’ być może sprawia, że to pojęcie staje się bliższe treści, która za nim stoi. Jednak nie ma szans na zmianę nazwy. ‘Model Standardowy’ funkcjonuje od kilku dekad i jest nie do ruszenia. Dość sceptyczny jestem również wobec kilku powiązań idei brył platońskich z istniejącymi współcześnie tworami rzeczywistości. Podobnie miałem, z analogią biblijnej księgi Koheleta z twierdzeniem Noether (str. 325) . Ponadto nie rozumiem zabiegów, które są próbą zastąpienia nie najszczęśliwszych nazw, które funkcjonują, innymi, być może bardziej trafnymi i swojskimi. Takim przykładem jest zwrot 'przestrzeń cech', który jest znany powszechnie, jako 'przestrzeń konfiguracyjna'. To pierwsze pojęcie jest być może bardziej intuicyjne, ale nikt go nie używa. Szkoda czasu na takie zabiegi.
Podsumowując, moje mieszane uczucia, to głównie efekt niespotykanej dotąd, wśród popularno-naukowych prac, formy książki. To niewątpliwy eksperyment dydaktyczny. Pewne partie książki otworzyły mi oczy na inne widzenie zjawisk. Zastanawiam się tylko, czy osoby niezaznajomione z wieloma faktami, taką metodę prezentacji fizyki uznają za wciągającą? Myślę, że " Piękne pytanie" powinno znaleźć wielu zwolenników. Treści, które można sobie przyswoić, to bezcenny ładunek wrażeń, a o nie warto zawalczyć.
Czy świat jest ucieleśnieniem pięknych idei? TAK, odpowiada Wilczek. Jego książka to pean na cześć możliwości ludzkiego umysły, piękna przyrody w każdej skali, od Wszechświata, jako całości, po kwantowe wzbudzenia próżni. Ludzie poszukują piękna, symetrii i estetycznych spełnień. Okazuje się, że nauka znajduje takie struktury w przyrodzie. Inspiracji twórczych ludzie nauki czerpią ze sztuki, malarstwa, muzyki. Głębokie prawdy, których pochodzenie nie ma nic wspólnego z naszym istnieniem, są jedną z największych przygód, jakich możemy doświadczać.
Gorąco polecam wszystkim 'ja', zbudowanym z kwarków, gluonów, elektronów i fotonów. Takie 'ja', to nie jest dehumanizująca definicja człowieka, to efekt zdumienia nad światem.