VIDEO TRANSCRIPTION
No description has been generated for this video.
Gdyby zrobić ranking znanych polskich fizyków, ten człowiek z całą pewnością byłby na samym topie. Fizyk teoretyk, fizyk kwantowy, pracownik wydziału fizyki Uniwersytetu Warszawskiego, ale także pracownik Uniwersytetu w Singapurze, a przy okazji niezwykle barwna postać, ekscentryczna, ale też artysta fotografik, filmowiec, nauka to lubię, profesor Andrzej Dragan. Bardzo zapraszam. Czego chciałbyś się dowiedzieć, Andrzej Dragan? No teraz się chce jednej rzeczy dowiedzieć, tak bardzo się chce dowiedzieć, że nic innego nie robię, tylko od pół roku wale głową w ścianę i wciągam do tego jeszcze stadu ludzi i wspólnie walimy w tą ścianę. Na razie jakieś pojedyncze pęknięcia zaczyna być widać, ale nie wiadomo do czego to sprowadzi, jest duża szansa, że to będzie zmarnowane parę miesięcy życia.
Co to konkretnie jest, jeśli to da się wytłumaczyć? Ja się jakiś czas temu zajmowałem taką bardzo nieortodoksyjną rzeczą dotyczącą rozszerzenia szczególnej teorewizjenności i badaliśmy taki niekonwencjonalny aspekt szczególnej teorewizjenności, bo ona okazuje się dopuszcza ruchy z prędkością nadświetlną i można całą strukturę relatywistyczną rozszerzyć do tych nadświetlnych obserwatorów. No i generalnie całą klasyczną teorię, żeśmy sobie stworzyli, jak to miałoby wyglądać w takiej 19-lecznej fizyce, jeszcze w 20-lecznej fizyce, gdzie nie ma efektów kwantowych w pełni. No i interesuje nas sformułowanie teraz, interesuje nas sformułowanie tego zagadnienia w języku kwantowej toripola, czyli skwantowanie, jak to się mówi, tych nadświetlnych obiektów. I to jest problematyczne, bo wszystkie standardowe metody nie działają.
I ludzie próbowali to robić standardowymi metodami i świadomie bądź nie lądowali w jakichś kompletnych bzdurach i to mądrzy ludzie bardzo, jest bardzo dużo prac, bardzo dobrych fizyków, którzy próbowali ten problem rozwiązać i to prowadziło w jakieś kompletnie absurdalne obszary. No i my teraz wiemy już, jak tego nie robić, wiemy na ile sposobów tego nie można zrobić i szukamy kolejnego. Czy to, czym ty się zajmujesz, da się wytłumaczyć dziecku w przedszkolu, czyli nie używając teachionowych pól, nie używając nadświetlnych słów i nie używając tej całej terminologii, bez której być może, no właśnie, to jest niewytłumaczalne. No to spróbujmy. Tu jest piłeczka, muszę mieć jeszcze miskę.
Jak tą miskę włożę do piłki, pfu, nie, że jak tą piłkę włożę do miski, to ona będzie tam się wokół dna tej miski bujać. I to jest obiekt klasyczny, który dobrze rozumiemy, ale również opisuje, potrafimy ten problem opisać na poziomie teorii kwantowej. Czyli wiemy, co by się stało, gdyby ta miska była kwantowa i wiemy, jak ta piłka by się zachowywała, gdyby na dnie tej miski się bujała. Mamy pełną teorię, która to opisuje. Bardzo inaczej niż w tej klasycznej, by się zachowywała? Są drobne różnice, ale to już jest wiele analogii. Okej. Natomiast, żeby opisać mechanizm cząstki Higgsa, trzeba taką piłkę umieć postawić na odwróconej misce, gdzie ona stoi nad samym czubku i może polecieć w każdą stronę.
I nie wiadomo, w którą poleci, bo miska jest symetryczna i to niewielka fluktuacja może spowodować, że ta kulka poleci albo w tą, albo w tamtą stronę. Czyli równowaga chwiejna. Taka chwiejna równowaga. I okazuje się, że nikt nie potrafi dobrze opisać na poziomie teorii kwantowej pól, które są właśnie w takiej chwiejnej równowadze. A dokładnie taka równowaga pojawia się, jak mówimy, o polach, które są tachionowe, czyli takie nadświetle w pewnym sensie.
Czy nikt nie potrafi powiedzieć, w którą stronę ona poleci, pod wpływem jakichś warunków zewnętrznych? Nawet nie chodzi o to, że nie potrafimy powiedzieć, w którą stronę ona poleci, bo to jest na konceptie nieprzewidywalne i spodziewamy się, że jakaś kwantowa fluktuacja spowoduje, że ona gdzieś poleci, gdzieś wyląduje po jednej ze stron, łamąc symetryję tej miski, to jest właśnie ten mechanizm słynny łamania symetrii. Natomiast to jest jeszcze gorzej. My nie mamy konsystencnej, kwantowej teorii opisującej takie sytuacje. Czyli nawet gdybyśmy mogli jakoś przewidzieć, my nie znamy mechanizmu, którym moglibyśmy to opisać? Mamy klasyczny mechanizm i wiemy mniej więcej, że klasyczna piłka stoty się z jakiejś fluktuacji w którąś stronę, ale nie ma w pełni kwantowej teorii, która by konsystencjnie to opisywała.
Nie jest jasne czy w ogóle ta teoria nie istnieje, bo jest to coś wewnętrzno sprzecznego, tak jak niektórzy uważają, czy też istnieje, ale żeby ją stworzyć, trzeba jakoś radykalnie złamać któreś z przykazań kwantyzacji. Czyli zmodyfikować takie ortoksyjne pojęcie, który się używa w kwantowidorii Pola. I to byłoby ciekawe, żeby ten problem rozwiązać, bo być może nas naprowadzi na jakąś zasadę, którą należy złamać, żeby dotrzeć trochę głębiej do opisu tego procesu. No więc to w pewnym sensie jest, z jednej strony chcemy rozwiązać problem, ale z drugiej strony chcemy zrozumieć co jest nie tak ze standardowym schematem i być może nas to naprowadzi na jakieś kolejne ciekawe zagadnienia.
No i tu w zasadzie dotknąłeś tego co chciałem teraz zapytać, bo można by zadać po co to komu, to znaczy co z tego będziemy mieli? To czasami fizycy, czy w ogóle naukowcy oburzają się na takie pytanie? Bo uważam, że to jest pytanie jak najbardziej sensowne. Co z tego będziemy mieli? No w końcu wydajemy pieniądze na naukę na przykład, po to żeby coś z tego mieć, a nie po to żeby je przepalić. Ale jest oczywiście kwestia poziomu tej odpowiedzi, bo niektórych zadowala odpowiedź będziemy wiedzieli i tyle, i w tym jest wartość sama w sobie. Inni mówią to jest za mało.
Co z tego będziemy mieli? Czyli co z tego wynika? Co z tego wybudujemy? Kiedy nam się to zwróci? Ale częściowo odpowiedziałeś, że co prawda to jest jakiś taki, powiedzmy, problem jeden, ale dzięki niemu mogą się otworzyć drzwi do zrozumienia czegoś znacznie głębiej, czegoś znacznie więcej? Czy ja to dobrze? Wiesz, ja lubię taką historyjkę z Faradayem przydatlać. Faraday to był jeden z twórców prądu elektrycznego. On był jako jeden z pierwszych eksperymentów z prądem elektrycznym. Bawił się tą elektrycznością i nie wiedział po co to komu.
Jak rozsłysza się fama na jego temat, że jest taki syn Kowala, który robi takie eksperymenty i wszystkich zadziwia, to przyjechał jakiś przedstawiciel rządu jej królewskiej mości, obejrzał, pokręcił nosem i pytano, ale po co to komu? No i legenda mówi, że Faraday odpowiedział, nie wiem po co, ale za pół roku pan to opodatkujesz. Tak to jest, że kierowani ciekawością i tylko ciekawością, czasem raz na jakiś milion, milion ruskich lat coś odkrywamy. Takie jedno na milion odkryć potrafi zrewolucjonizować kompletnie życie wszystkich innych ludzi. Więc to jest, w ogóle nauka to jest taki projekt wysokiego ryzyka. Większość odkryć naukowych nie ma dużego znaczenia w praktyce, ale jedno na milion ma kolosalne.
I to jedno na milion statystycznie się opłaca dużo bardziej niż cokolwiek innego co ludzie robią. Albo niż nie robię nic. Nie no, nie robię nic, wiadomo że tak, ale to jest o wiele bardziej opłacalna inwestycja niż jakakolwiek inna inwestycja w cokolwiek. Gdyby Faraday albo jego spadkobiercy nie oddali swojego odkrycia za darmo, tylko je spieniężli, na przykład patentując prąd elektryczny i pobierając sobie jakiś drobny ułamek opłat za każdy megawatt energii elektrycznej, to teraz ci spadkobiercy byliby najbogatrzymi ludźmi na świecie. To bez porównania z kimkolwiek innym. Dlatego że oddając to wszystkim ludziom de facto oddają coś, na co nie można w ogóle nałożyć żadnej ceny.
Jest wiele takich odkryć, większość fundamentalnych, które były dokonywane, które cokolwiek zmieniły w naszym rozumieniu rzeczywistości, skończyły się gigantycznym skokiem cywilacyjnym dla wszystkich innych ludzi. Nawet odkrycie teorii wizyjności, która jest. . . Einstein się kierował symetriami praw elektromagnetyzmu, żeby zbadać to zagadnienie, a skończyło się bombą atomową, skończyło się systemem GPS, satelitami itd. CERN-ie miało miejsce dokładnie to samo. Człowiek, który chciał rozwiązać jakiś konkretny problem z przesyłaniem dużych ilości danych, wymyślił WWW, protokół WWW. Kiedyś widziałem jakieś tam zestawienie, gdyby CERN pobierał jednego eurocenta za każde łączenie ze stroną WWW. Czego teoretycznie mógłby mieć prawo, bo mógł to opatentować, to byłby najbogatszą instytucją, nawet nie tylko naukową, tylko w ogóle najbogatszą instytucją na świecie.
Jak ty jako fizyk, teoretyk, fizyk kwantowy patrzysz na takie urządzenie jak CERN, to co tam widzisz? Czy ty się tak uśmiechasz dobrodliwie i mówisz, że ty się tak tutaj starasz, a mnie nic nie ogranicza, bo ja mam tylko prawa matematyki i mogę, mam pełną swobodę, a wy fizycy eksperymentalni musicie się napinać, musicie budować drogie urządzenia, żeby cokolwiek zmierzyć? Czy czekasz na to, co tam się dzieje? Jak to widzisz? Wiesz, fizyka teoretyczna to jest taki termin, który jest wewnętrznie sprzeczny. Nie ma czegoś takiego jak fizyka teoretyczna. Ja się zajmuję teorią, ale to nie jest coś oderwane od rzeczywistości. Ja sądzę, że to ma jakieś odzwierciedlenie w świecie, w którym tkwimy. I taki jest mój cel, zrozumieć świat. Robię to takimi metodami.
I ludzie, którzy budują CERN, oni współpracują z teoretykami, którzy projektują eksperymenty, szukają jakichś rozwiązań, które są nieortodoksyjne i próbują znaleźć wyłom w naszej wiedzy, bo panuje głębokie przeświadczenie, że coś, co nazywamy modelem standardowym, co jest podstawą fizyki cząstek elementarnych, co jest najgłębszym opisem rzeczywistości, jakie obecnie znamy, mimo że fantastycznie opisuje wszystkie eksperymenty, które znamy, nie może być ostateczną teorią rzeczywistości. Jest w pewnym sensie modelem efektywnym zapewne. Co więcej, nie tylko opisuje to, co znamy, ale doskonale przewidziało wiele rzeczy, których jużśmy jeszcze nie znali, a okazało się, że to tam było. Na przykład tą cząstkę HIXA.
Na przykład cząstkę HIXA, aczkolwiek tutaj też jest tak, że z tą cząstką HIXA to było tak, że na dwoje babka wyrożyła, bo tam jakby się jej nie odkryło. W tej formie to by jej poszkodnęło, w innej formie, więc to nie jest tak, że on bardzo precyzyjnie przewiduje, są jakieś ograniczenia, gdzie ta cząstka powinna istnieć, jeśli istnieje. No i gdzieś tam ją znaleziono. Natomiast jest niemal pewne, czy na mnie tak twierdzą ludzie, którzy tym się zajmują, że to nie jest. . . to jest tylko opis efektywny. To jest opis przybliżony i wielu rzeczy nie wiemy. Nie wiemy, skąd się ten model bierze. Nie wiemy, dlaczego masy cząstek są takie, jakie są.
Na przykład to jest pytanie, na które nikt nie potrafi w ogóle odpowiedzieć, ani chce nawet za to odpowiedzieć zabrać. I liczymy, że kiedyś się dowiemy, skąd to się bierze. A żeby się dowiedzieć, to musimy znaleźć coś, czego nie rozumiemy. Coś poza modelem standardowym? Tak. I są różne rodzaje próby modyfikowania tego modelu, żeby szukać jakichś innych, alternatywnych schematów, które w przybliżeniu się redukują do modelu standardowego. I te inne schematy mają swoje przewidywania. Takich schematów jest bardzo dużo, więc bardzo dużo możliwych przewidywań, co by się mogło zmienić, co by się zepsuć. I ludzie tylko poszukują. Niestety bezskutecznie. Jak dotychczas. No właśnie. I tu dochodzimy do tego, co pojawia się w wielu wypowiedziach fizyków, szczególnie fizyków cząstek, którzy mówią, że.
. . Znaczy ja przynajmniej między zdaniami wyczuwam rodzaj. . . No właśnie, takiego zbyt długiego oczekiwania, takiego stwierdzenia, coś tu nie gra. To znaczy już powinno dojść do jakiegoś przełomu. My się tak staramy, my się tak koncentrujemy, tu nie ma, tam nie ma. Czy ty użyłbyś takiego słowa kryzys fizyki cząstek? Kryzys fizyki na z tych takich największych podstaw, czyli budowy materii? No są problemy, których nie potrafimy rozwiązać i jest wiele takich miejsc, które nie wiadomo jak puknąć, żeby coś pękło, a wszystkie próby kończą się fiaskiem. I to może oznaczać wiele rzeczy. Może to oznaczać, że nasza technologia jest niewystarczająca, żeby gdzieś dalej sięgnąć wzrokiem. Przy czym nie mamy zielonego pojęcia, jak daleko jeszcze nam brakuje.
Gdzie sięgać? I gdzie patrzeć? I jak daleko jeszcze potrzebujemy w tę stronę iść? Więc to czasem jest tak, że jak się ma pecha, to się trafia w taki okres suszy. I po odkryciu teorii Newtona, ludzie przez 100 czy 200 lat, poza elektromagnetyzmem, niewiele nowego zobaczyli w świecie. Po prostu wszystko się zgadzało, wszystko było okej, bo nie było technologii, żeby zajrzeć trochę głębiej. Do tego stopnia byli ludzie przekonani, że wszystko jest okej, że już takim się znudziło szukanie, że uznali, że już wszystko wiemy. I pod koniec XIX wieku panowało niemal powszechne świadczenie, że już wszystko wiemy i nic nowego nie odkryjemy. I to mówili ludzie tuż na 5 sekund przed odkryciami, jakimiś kompletnie wywracającymi wszystko do górnogami.
I tak było z teorią względności, i tak było z teorią kwantową, które były gigantycznymi rewolucjami. I okazało się, że nie dość, że nie jest tak, że wszystko już wiemy, tylko że tkwiliśmy w kompletnym błędzie co do wielu spraw. I wiele przekonań, które były nazwane fundamentalnymi prawami fizyki, to były tylko przesądy. Otworzyliśmy drzwi i się okazało, że tam jest dużo więcej, niż korytarz, w którym byliśmy stali. I znowu było tak, że zaczęło się od jakiejś drobnej wyrwy, od drobnego pęknięcia na tym całym gmachu nauki, a skończyło się rewolucją, która zaawocowała komputerami, bombą atomową i tak dalej. Będzie niedługo komputer kwantowy. Sztuczną inteligencją. Chociażby, więc nawet czasem drobne pęknięcie, już wiemy, może oznaczać nadchodzącą rewolucję.
A za taką rewolucją zawsze każdorazowo czai się coś, o co pytałeś, czyli korzyść dla wszystkich innych. Nie można się tego przewidzieć w pełni. Nie można tego zaplanować. Nie można wstać garantu, że teraz będę szukał teorii względności. Nie da się tylko w ten sposób przewidzieć, które odkrycie zostanie dokonane, a które nie i kiedy. Do pewnego stopnia jest to błądnie losowe. Natomiast nie ulega wątpliwości, że nawet jeśli spojrzeć na ten niewielki promil udanych pomysłów, który jest naprawdę kroplą w całym tym morzu poszukiwań, to ta jedna kropla ma dla całej ludzkości dużą, większą wartość, nie tylko pieniądze, w które to zostały zainfekcjonowane, ale cokolwiek innego, co robią ludzie. Nie ma takiej innej dziedziny na świecie, która by dawała ludzkości tyle, co nauka.
I to zresztą bez specjalnych starań, bo celem nauki nie jest uszczęśliwanie ludzi, tylko zrozumienie rzeczywistości. A to przy okazji to się okazuje tak bardzo korzystne na wszystkich innych. Jak sobie wyobrażasz system edukacji, czy nasz, czy w ogóle świata zachodniego, czy twoim zdaniem on jest optymalny do tego, żeby wzmagać, rozwijać w młodym człowieku tego typu umiejętności, właśnie takiego kreatywnego działania, takiego poszukiwania, takiego myślenia out of the box, jak to się mówi, czy twoim zdaniem to w ogóle do siebie nie przystaje? Wydaje mi się, że problem jest nierozwiązywalny w tym sensie, że dla dobrego nauczyciela zły program albo zły podręcznik to nie skoszkoda.
Dobry nauczyciel jest w stanie nie robić sobie nic z tego, że podręcznik czy program chce tego czy tamtego, mimo wszystko wychować ludzi pewnych pasji, pewnych kreatywności i nauczyć ich czegoś wyjątkowego. Natomiast takich ludzi jest niewiele. I problem nie jest zły program, moim zdaniem, przede wszystkim, ani nie jest zły podręcznik, tylko to, że ludzie, którzy uczą dzieci przez wiele, wiele lat, tracą pasję, tracą zaangażowanie, może nawet, którzy nigdy nie mieli, nie mają motywacji, żeby to robić, bo są opłacani słabo, to jest moim zdaniem problem osobowy, a nie problem programu. Więc to jest chyba trudność. Jeśli chodzi o fizykę, ktoś, kto naprawdę się nią pasjonuje, najczęściej chce prowadzić badania naukowe. I bardzo niewiele ludzi ma taką ambicję, żeby tę pasję przelewać na innych.
Każdy myśli o sobie i chce sam czegoś się dowiedzieć, a mało kto ma tyle zaangażowania, żeby na tym korzystali inni aniołom. To jest bardzo trudne. To jest niezwykle trudna działalność. Mój doktorant miał taką pasję, chciał zawsze być nauczycielem fizyki, zrobił doktorat, poszedł uczyć do dobrego liceum fizyki. Ale takich ludzi jest bardzo mało. No i na tym moim zdaniem polega problem i nie wiem, jak to zmienić, bo to nie jest też kwestia do końca, którą można rozwiązać jedną decyzją. Można się z tym pogodzić po prostu, że szkoła jest wyposażona w nauczycieli, którzy rzadko mają taki żar uczenia i potrzebę uczenia. I to też się w pewnym sensie replikuje.
To znaczy w momencie, jeżeli nauczyciel nie ma tego żaru w oczach, o którym ty mówisz, jest niewielkie prawdopodobieństwo, że jego uczniowie, a przecież w ciągu kilkudziesięciu lat nauczania, pewnie przejdzie przez jego lekcje kilkanaście tysięcy uczniów, trudno, żeby oni mieli ten żar. OK, dobra, ale to jest. . . Nie jest problemem. Trudno, żeby w ogóle nienawidzili fizyki po skończeniu tej szkoły. Zwykle nienawidzą.
Wracając do cernu, wracając do cząstek, jak ty myślisz o cząstkach elementarnych, czy ty je widzisz tak wyobraźnią jako jakieś fale prawdopodobieństwa, jakieś wzory, czy ty je widzisz raczej jako takie malutkie kruszynki, jak ty sobie to wyobrażasz, ten świat na poziomie takim totalnie podstawowym? Mamy kvantową teorię Pola, która jest bardzo precyzyjną teorią, która jest wziorem równań opisujących to, jakie są prawa na tym fundamentalnym poziomie. I jest to teoria o tyle niezwykła, że nie ma ani jednego eksperymentu, który by jej przeczył. Mamy proste równania, które można zmieścić na T-shirtcie. Interpretacja ich to jest trochę kwestia indywidualna. Takim spojrzeniem, które ja bardzo lubię, to jest takie spojrzenie Feynmanowskie, w którym kvantowość polega na tym, że na raz dzieje się wiele rzeczy.
Że w pewnym sensie nie jest tak, że mam jakąś historię, która się dzieje, od A do Z, i mogę prześledzić idąc jakąś jedną drogą, tylko wszystko dzieje się na wiele sposobów. Nawet jedna cząstka, która leci z punktu A do punktu B w pustej przestrzeni, ona nie leci po prostu sobie po odcinku, tylko leci wieloma drogami, na raz. Te drogi kvantowo się jakoś na siebie nakładają i, oddzielowując ze sobą, ktoś mówi mądrze, interferują. A oprócz tego, na każdej z tych dróg może się wydarzyć jakaś przygoda. Ta cząstka też może się rozpaść, potem się znowu złożyć z powrotem, może się spotkać jakąś inną cząstkę, która powstała znikąd i zniknęła chwilę później.
Tego typu procesy dzieją się i uwzględnienie ich wszystkich, a jest ich nieskończenie wiele, dopiero daje nam pełny obraz tego, co się dzieje z cząstką, która leci z A do B. Ok, a Ty mówisz cząstka i dla większości z nas cząstka to jest takie ziarem komaku, coś bardzo, bardzo małego, ale jednak to jest kropka, to jest po prostu jakaś tam porcyjka materii, a materia to jest coś, co można dotknąć, zmierzyć, zobaczyć, jak masz odpowiednie urządzenie, ale może dla Ciebie cząstka to jest jakaś fala, to jest coś niematerialnego, to jest coś takiego ulotnego.
Ty mówisz, że wzór, że mamy to na wzorach, ale wiesz, to jest abstrakcja, bo my jednak uczymy się i ten świat, który nas otacza nie jest światem wzorów, tylko jest światem obiektów. Abstrakcją są te rzeczy, które powiedziałeś o masie, bo mówisz, że to jest coś mierzalnego, no jest coś mierzalnego, ale nie wiemy, co to jest masa. To jest najciekawsze, że rzeczy, które wydaje nam się, że rozumiemy, bo nas otaczają, są najbardziej tajemnicze, nikt nie wie, co to jest masa. Wiemy, że to jest jakaś forma energii, ale nikt nie wie, co to jest energia, tak swoją drogą.
Tych podstawowych pojęć nie rozumiemy, wiemy, że one są, jak się zapraszam, co to jest elektron, to ja mogę powiedzieć, o to jest elektron, położyć na stole, to jest elektron, pokazać palcem, a co to jest ten elektron, to ja nie wiem, ja wiem go opisać, jakie ma właściwości, wiem, jak wezmę dwa elektrony i zbliżę ze siebie, to się, co się stanie, albo oddalę, albo cokolwiek, wiemy, jak się ten elektron zachowuje, co to jest, nie wiem. Nie wiem, co to jest ładunek elektryczny, nie wiem, co to jest masa. I nie wiem, dlaczego jest taki, a nie inny. Tak, tych rzeczy w ogóle nie wiemy, nie rozumiemy tego kompletnie i pewnie się prędko nie dowiemy, co to jest.
Te najbardziej proste, elementarne pojęcie są najtrudniejsze do zrozumienia, więc cała nauka jest zbudowana na gmachu, na jakichś takich fundamentach, które zakładają, że jest coś, tak jak elektron, ma jakąś masę, ma jakiś rozmiar, akurat elektron jest punktowy. I dalej badamy konsekwencje takiej wizji. A jakby się już nawet nad tym hasłem zastanowić, elektron ma jakąś masę, ale jest punktowy, to znaczy, to już dla większości znając, jakby się tak głębiej zastanowić, to jest to sprzeczność sama w sobie. Bo jak ktoś ma masę, to znaczy, że musi mieć jakiś rozmiar, bo ta masa się musi mieścić w jakiejś objętości. Może bardzo małej, ale jednak jakiejś.
To jak jest punkt? Sprzeczność to nie jest sprzeczność logiczna, tylko to jest sprzeczność z twoimi oczekiwaniami. Być może. Te twoje oczekiwania są po prostu niedobre. Tak to jest, że jak tam się coś wydaje, to najczęściej się mylimy. Dlatego ludzie starali się za wszelką cenę pozbyć swoich oczekiwań, badać to, co jest w miarę obiektywne. W ten sposób nauka zrobiła jakikolwiek postęp. Żeśmy nie korzystali z naszych wyobrażeń, przesądów itd. , tylko staraliśmy się badać wszystko, co uważamy, jak coś jest bez. . . nie zgadzać się z eksperymentem. Nie mówimy, że to jest sprzeczne, tylko po prostu wywalamy do sięci nasze wyobrażenia i idziemy dalej.
Z masą elektronną na przykład może być tak, że jej w ogóle nie ma. Była taka hipoteza, Feynman o tym pisał też w swoich podręcznikach zresztą. Które zresztą stoją za tobą. Które za mną stoją. Że masy w ogóle być może nie być. Okazuje się, że jakaś cząstka, która ma ładunek elektryczny, to ten ładunek elektryczny wytwarza wokół siebie energię elektryczną, a energia, jaką chce przesunąć z miejsca na miejsce, ma pewną bezwładność. Jak mu chce taką energię popchnąć, to muszę włożyć jakąś. . . wykonać jakąś pracę. I to efektywnie zachowuje się tak, jak gdyby elektron miał pewną dodatkową masę.
Bo był trochę cięższy przez to, że ma ładunek i trudniej go popychać, bo jest więcej energii wokół niego. Więc pojawia się hipoteza, że część masy elektronu to jest ta masa elektronoglotyczna wynikająca z tego, że ma ładunek. Ta bezwładność. Ta bezwładność, tak to nazwijmy. I być może mogłoby być nawet tak, że nie ma żadnej innej masy niż tylko ta. I ludzie tę hipotezę badali. Na poważnie. Zaczęło się od Lorenza, od Pankarego, potem to Feynman badał z Willerem. Wydaje się, że tego kompletnie nie rozumiemy, bo okazuje się, że nawet gdyby cała masa elektronu była tą masą elektromagnetyczną, to można by oszacować mniej więcej, jakiego wielkości kulką musiałby być elektron, żeby tę masę wygenerować.
Bo okazuje się, że im mniejsza kulka o danym ładunku, tym więcej energii. Bo ta energia sięga coraz głębiej, coraz głębiej do tego środka i im bliżej w środku, tym więcej tej energii. Gdyby elektron był punktowy, to jego elektromagnetyczna masa musiała być nieskończona. A wiadomo, że elektron nie jest nieskończoniem ciężki, tylko ma bardzo lekką, ma konkretną bardzo masę. I oszacowano, jakie musiały być jego rozmiary, żeby cała jego masa była tą masą elektromagnetyczną. Okazało się, że musiało być dużo większy niż wiemy, że jest. Musiło być mniej więcej rozmiarów całego atomu. Czyli już się nie skleja. Więc wychodzi na to, że tam w środku musi być jakaś ujemna masa, żeby skompensować ten efekt.
Albo może jak weźmiemy pod uwagę kwantowe efekty, to jakoś to się skompensuje. Okazuje się, że nie mamy zielonego pojęcia, jak to jest. Wszystkie teorie się załamują kompletnie i nie wiemy, co to jest elektro. Czyli w tym momencie wchodzi jakaś, nie wiem, powiedzmy, brzytwa Okama, która mówi, że jeżeli masz kilka różnych wytłumaczeń, to najpewniej i najbliżej prawdy jest to najprostsze. Ale nie mamy żadnego. Nie istnieje jakakolwiek konsystencna teoria, jak zbudowany jest elektron. Bo jak miał rozmiar punktowy, to pojawiają się pewne nieskończoności w jego masie. Jak ma skończone rozmiary, to możemy sprawdzić, jakie i okazuje się, że na pewno jest mniejszy. Więc nie istnieje dobratele elektronu.
W teorii kwantowej elektrodynamice są takie problemy, że jak się pojawia nieskończoność, to ludzie mówią, ok, to odejmijmy tę nieskończoność od naszych równań ręcznie i idźmy dalej, zobaczmy, co wyjdzie. No i taka procedura nazywa się renormalizacją, się ją stosuje cały czas w kwantowej toripola. To są takie nieskończoności, które się pojawiają, nie wiemy skąd, ale się tym nie przejmujemy, wywalamy je ręcznie i idziemy dalej. I ta procedura bardzo brzydka, polegająca, że mamy teorię, która nie działa, wywalamy nieskończoności, zaczyna działać, daje dobre wyniki. Ale nikt przy zdrowych zmysłach nie twierdzi, że my rozumiemy, o co tu chodzi.
Mamy pewną procedurę obliczania pewnego wyniku eksperymentu, on się zgadza z teorią do 15 miejsc po przecinku, więc jest to fantastyczna zgodność, ale żeby tą teorię dostać, to musimy sięgać ręką dookoła do tej kieszeni, co trzeba, robić jakieś wigibasy intelektualne, wywalać nieskończoności, wkładać je z powrotem, co nie trzyma się kupy, to matematycy się pukają w głowę, że ta teoria nie ma sensu. A jednak działa jakoś i to, że ona działa, znaczy, że w jakiś sposób ma coś wspólnego z prawdą, ale nie do końca, mamy tylko pewien częściowy wgląd i my nie rozumiemy dobrze kwantowej torii równa.
I tak zbudowany jest model standardowy, tak mniej więcej on działa i nic dziwnego, że ludzie są głęboko przekonani, że to się nie może być ostateczna teoria fundamentalna, tylko to jest jakiś tymczasowy opis, który w przybliżeniu nam coś mówi w rzeczywistości. I dramat jest taki, że niestety te eksperymenty, które wykonujemy, zgadzają się z tym koślawym modelem standardowym, abyśmy bardzo chcieliby się nie zgadzały i po to jest ten cern, po to chcemy go tam siedzieć i szukać dziury w całym, żeby wreszcie zrobić kolejne pęknięcie w tym gmachu, które być może doprowadzi do tego, że się wreszcie zawali i będzie można coś nowego zbudować. No właśnie, to jest ta zasadnicza różnica, która chyba występuje pomiędzy teoretykami a fizykami eksperymentalnymi.
Gdy pracowałem naukowo, to pamiętam wszystkie te seminaria, gdzie teoretycy tylko liczyli na to, że coś się zawali i może z tych gruzów się uda coś poskładać od nowa, a eksperymentalni liczyli na to, że jednak nikt się nie zawali, że uda się coś raczej uzupełnić, niż wszystko wywalić w powietrze. Przede wszystkim nie zależy na tym, żeby się zawaliło, bo pierwszy eksperymentator, który zrobi eksperyment, który pokaże wyłąb w teorii, dostaje nagrodę nobla od razu. Więc to jest wyścig, kto pierwszy wskaże błąd.
Tak to trochę wygląda i dlatego nauka opiera się na wątpieniu i szukaniu dziury w całym, w przeciwieństwie do innych działalności, gdzie chcemy sobie potwierdzać nasze wyobrażenia o świecie i szukamy jakichś potwierdzeń, racjonalizujemy jakieś absurdy, w których tkwimy, a w nauce jest układ nieodwrotny. W nauce chcemy, żeby coś się nie zgadzało i nic nie jest ostateczną prawdą, wszystko może być podważone. To nie jest. . . to coś nie oznacza tak, że trzeba we wszystko wątpić, bo dramat jest taki, że żeby. . . jak się posiada inteligencja, to trzeba. . . to ona wymaga, żeby w coś wątpić, ale żeby we wszystko wątpić, to nie potrzeba być specjalnie rozgarniętym.
Gdzie mamy największe braki? Znaczy, czego chciałbyś się dowiedzieć nie tak tu, wiesz, przy Twoim biurku, z Twoimi podręcznikami, tylko tak ogólnie, tak całościowo? No więc chyba wszyscy fizycy się zgadzają, że takie głębokie niezrozumienie, które mamy, dotyczy pewnych zjawisk kwantowych na bardzo fundamentalnym poziomie. I pierwsze pytanie, na które nikt nie zna odpowiedzi jest takie, czy teoria kwantowa opisuje tylko mikroświat, który opisuje go fantastycznie, z niezwykłą dokładnością, czy też opisuje nas samych w skalach makro. Czy też jest tak, że elektron, który zachowuje się jakby się poruszał wieloma drogami, to tylko elektron tak robi, czy też obiekt tak jak my również, czy my możemy być w wielu miejscach naraz. I nie wiemy, jak jest.
Wszystkie eksperymenty, które wykonywaliśmy dotychczas pokazują, że w dużych skalach teoria kwantowa działa nadal świetnie. To znaczy opisuje eksperymenty, w których wykonuje się teleportacje na ponad 100 kilometrów. Tegoroczny noblista Anton Cilinger takie eksperymenty robił. Robił teleportację kwantową między dwiema wyspami kanarowiskimi. I wszystko działało tak, jak opisuje teoria kwantowa, więc odległości nie są ograniczeniem. Robią się eksperymenty, w których bada się zjawiska kwantowe dużych obiektów. Tak dużych, jak jesteśmy w stanie skonstruować to. Nawet liczących dziesiątki milionów atomów. Takie obiekty już widać gołym okiem, a one zachowują się w sposób kwantowy. Jakieś czasy mój kolega uczestniczył w eksperymencie, w którym niesporczaki, czyli takie mikroby, rzekomo wprowadzono w stan superpozycji kwantowej.
Więc to nie jeszcze wirus Schrodingera, czyli kot Schrodingera, ale już taki jakiś mikrop. Więc nie wiadomo, gdzie dosięga. Jest jeden taki próg, który nie jesteśmy pewni, czy jest osiągany przez teorie kwantową, czy nie. Bo jest jeszcze takie jedno miejsce, w którym ona może przestać działać i tego jeszcze nie sprawdziliśmy. I to jest taki próg, w którym w efektach kwantowych zaczyna odgrywać dużą rolę grawitacja. Jak wezmę sobie elektron i go umieszczę w dwóch miejscach naraz, czyli mądrze mówiąc wsadzę w taką superpozycję kwantową, to on wokół siebie wytwarza pola grawitacyjne, bo jest ma jakąś masę i jest tego pola trochę tutaj, trochę tutaj.
Tylko że rozmycie tego elektronu jest niewielkie, te pola grawitacyjne są bardzo słabe i jakikolwiek obiekt, który będzie w pobliżu nie wyczuje tej. . . Na przykład urządzenie pomiarowe. Na przykład urządzenie pomiarowe jest zbyt słabe, żeby wyczuć to rozmycie kwantowe pól grawitacyjnych. I nie wiemy, czy nie jest przypadkiem tak, że w momencie, kiedy ta superpozycja kwantowa jest na tyle duża, że urządzenia zewnętrzne by wyczuwały, że pole grawitacyjne jest jednocześnie w takim stanie i w takim stanie, czy to nie jest taki próg, w którym teoria przestaje działać. Być może tak jest. I na przykład Roger Penrose jest przekonany, że tak jest, że teoria kwantowa się załamie w momencie, kiedy superpozycje kwantowe będą splątane z polami grawitacyjnymi.
Czyli by było albo jesteśmy tu, albo tu. Tak. A połączenie tych dwóch światów, tego grawitacyjnego, powiedzmy, z tym kwantowym, no właśnie, tam jest dziura, tam jest przepaść, tam jest lej. Nie wiemy, nie mamy pojęcia. Penrose podejrzewa, że teoria kwantowa się załamuje w momencie, jak superpozycja jest na tyle silna, że pole grawitacyjne wytwarzane przez ten superponowany obiekt już są mierzalne. I to jest taki ciekawy wyjścik, żeby zrobić eksperyment, który to sprawdzi. I póki co tego eksperymentu jeszcze nie było, są plany, żeby to zrobić.
I moi znajomi projektują takie eksperymenty, projektując to w ten sposób, żeby wziąć jakieś ciało, które ma możliwie dużą masę i bardzo je rozsunąć na dwa miejsca na raz i drugie takie ciało postawić obok. I pytanie jest, czy poprzez oddziaływanie grawitacyjne tych dwóch ciał jesteśmy w stanie zobaczyć tą nieklasyczność tego dziwnego pole grawitacyjnego. Proszę proszę. I ten eksperyment jest planowany być może w skali naszego życia uda się go wykonać. I to będzie test, czy grawitacja w ogóle dopuszcza zjawiska kwantowe, czy w momencie, jak ona się konfrontuje z nimi, to te zjawiska się rozwalają, teoria się załamuje i wtedy to będzie jakaś oznaka, że trzeba czekać czegoś, trzeba modyfikować teorię kwantową.
Z kolei jeśli się okazuje, że nie trzeba jej modyfikować i nadal te prawa kwantowe obowiązują, to trzeba zmodyfikować jej grawitację. Bo to ona wtedy w takim razie jest opisowana w jakiś dziwny sposób, bo nie mamy opisu kwantowego grawitacji. Więc to jest bardzo obiecujący kierunek, którym warto pójść moim zdaniem, który nas z całą pewnością czegoś głębokiego o świecie nauczy. Natomiast jaki będzie wynik nie wiadomo, czy to się uda zrobić w ciągu 30 lat nie wiemy. To nie są eksperymenty, które mają takie finansowanie jak macern na przykład, ale gdybym miał kierować się moją ciekawością, to w pierwszej kolejności chciałbym się dowiedzieć jakie były wyniki tych eksperymentów. Bo tutaj wiem, że każda odpowiedź będzie ciekawa.
Jeśli się okaże, że teoria kwantowa się załamuje, świetnie. Jest to świetna wiadomość, musimy budować coś nowego. Jeśli się okaże, że się nie załamuje, to znaczy trzeba modyfikować grawitację. To jeszcze lepiej. Jeszcze lepiej. Więc każda odpowiedź będzie dobra i będzie pouczająca głęboko. Bardzo, bardzo ci dziękuję. Andrzej Dragan, profesor Uniwersytetu Warszawskiego, Uniwersytetu Singapurskiego, Wolnego Uniwersytetu w Singapurze. Fizyk kwantowy, fizyk teoretyk, nauka to lubię. Bardzo dziękuję i zapraszam do oglądania. .