Wyobraź Sobie Wszechświat | Autor: Bogdan Krajewski

Mój romans z nauką miał swoje wzloty i upadki. Pamiętam, gdy jeszcze w gimnazjum zapłonęła we mnie chwilowa miłość do chemii i w moim pokoju na poddaszu, przez pół nocy rozrysowywałem w jaki sposób mogłyby wchodzić w związki poszczególne pierwiastki. Wspominam też inny ogień, który towarzyszył paleniu bezpośrednio po maturze wszystkich notatek z matematyki, które nagromadziłem w trakcie przygotowań. Zdecydowanie mój umysł nie należy do tych ścisłych, choć mam wielki szacunek do nauki i osób w poważny sposób z nią związanych. Prawdopodobnie matematyka jest królową, ale ja po prostu zbyt często nie wpraszam się do niej na audiencję. 

Nieczęsto też sięgam po książki popularnonaukowe, co jest niewątpliwie moim wielkim błędem. Warto czytać dobrą literaturę z tej kategorii. Książki napisane przez pasjonatów nauki mogą pomóc nam lepiej rozumieć otaczający nas świat. Mówi się, że czytanie pozytywnie wpływa na naszą wyobraźnię. Książka Bogdana Krajewskiego dobitnie dowodzi prawdziwości tego stwierdzenia. Wyobraź sobie wszechświat jest sprzeciwem wobec tak często słyszanych słów: „to niewyobrażalne” – nadużywanej przez ludzi wymówki, gdy czegoś nie potrafią wyjaśnić. Autor, o którym z treści książki dowiadujemy się jedynie, że miał w momencie jej wydania 52 lata (próżno szukać więcej informacji w Internecie), niemal na każdej stronie udowadnia, że kocha naukę. Z wielką pasją dzieli się swoją wiedzą i przybliża nam nie tylko najnowsze odkrycia, ale przeprowadza nas przez proces kształtowania się posiadanej dziś wiedzy. 

W pierwszej części książki poznajemy świat w skali makro. Choć wiemy, że to, czego w szkole uczono nas na temat Układu Słonecznego, było wielkim uproszczeniem, to jednak możemy sobie nie zdawać sprawy z tego, jak bardzo wypacza to nasze postrzeganie wszechświata. Bogdan Krajewski nie zgadza się jednak z tym, że to „niewyobrażalne” dla nas. Nie po to wielu naukowców przez lata łamało sobie głowy, żebyśmy nawet nie podjęli próby pojęcia tego jak funkcjonuje wszechświat. Autor stosuje ciekawy zabieg przeskalowania wszystkiego, aby stało się to dla nas bardziej zrozumiałe. Użycie kilku różnych skali pozwala nam wyobrazić sobie we właściwy sposób jak malutcy jesteśmy we wszechświecie:

„Na początku tej książki znalazł się opis wszechświata w skali jeden do miliarda. W tej skali – czyli w naszym modelu XL – Ziemia staje się kulką o średnicy 12 mm. Polska na tej kulce to kraj o przekątnej wynoszącej niespełna jeden milimetr. Stany Zjednoczone zajmują obszar o szerokości 4,5 mm, w Unii Europejskiej odległość od południa Portugalii do północnych krańców Finlandii wynosi 4,2 mm. Kulka Ziemi mająca 12 mm jest oddalona o 150 m od Słońca, które ma 140 cm średnicy. Neptun – najdalsza planeta Układu Słonecznego – krążący po orbicie, rysuje okrąg o średnicy 9 km. Kolejne planety karłowate, planetoidy to kulki o promieniu 1-2 mm rozrzucone w ruchu wokół centralnego Słońca w odległości do 140 km. Najbliższe gwiazdy – Proxima oraz Alfa Centauri znajdują się w odległości 4 lat świetlnych - co w skali XL wynosi 40000 km […].

Z modelu XL do modelu 2XL, zmieniamy skalą kolejny miliard razy. Jeden rok świetlny z 10 000 km XL skraca się do 1 cm 2XL. Odległość od Alfa Centauri kurczy się z 40 000 km XL do 4 cm 2XL. Nasza Ziemia w tej skali jest mniejsza od pojedynczego atomu. Droga mleczna w modelu 2XL to dysk o średnicy około 1 km i grubości 10 m. Liczba gwiazd rozrzuconych w dysku galaktycznym wynosi - według różnych szacowania - od 100 do 400 mld […]. Kolejne pomniejszenie o 10 000 razy daje nam model 3XL. Droga mleczna zmniejszona do skali 3XL ma średnicę 10 cm, czyli rozmiar talerzyka deserowego.”.

Tego typu opisy pozwalają nam uchwycić poszczególne rozmiary i odległości między znanymi ciałami niebieskimi, bez zakłamywania proporcji, co siłą rzeczy dzieje się w każdym przedstawieniu graficznym, jakie można znaleźć w szkole czy też Internecie. Książka Bogdana Krajewskiego to pochwała nauki i przewodnik dla naszej wyobraźni. 

W drugiej części książki poznajemy świat w skali mikro. Tutaj też autor proponuje nam skale od XS do 3XS co ma pomóc naszej wyobraźni uchwycić właściwe proporcje:

„W świecie mikroskopijnym, w skali XS (milion do jednego) przekrój włosa ma 30m średnicy, nić jedwabiu ma 5 m grubości. Atomy są wielkości ziarenek piasku, wirus COVID-19 ma 10 cm średnicy, bakterie prokarionty mają metr średnicy, eukarionty mają 30 m średnicy i więcej.

W skali 2XS (milion milionów do jednego) atom rośnie do wielkości stadionu piłkarskiego: ma 70-250 m średnicy. Malutkie jądro składa się z garstki protonów i neutronów o średnicy 1,6 mm. Elektrony pędzą w oddaleniu utrzymywane siłą oddziaływania elektromagnetycznego.

W skali 3XS (dziesięć tysięcy milionów milionów do jednego) proton ma wielkość 160 cm. Składa się z trzech kwarków scalonych potężnymi siłami oddziaływania silnego.”. 

Książka Bogdana Krajewskiego to jednak znacznie więcej niż opis świata w skalach makro i mikro. To przede wszystkim zbiór ciekawostek o mniej i bardziej znanych przedstawicielach nauki. Nie będę udawał, że wszystkie fragmenty Wyobraź sobie wszechświat wciągały mnie z taką samą mocą. Znalazły się dłuższe partie tekstu, przez który brnąłem z trudem i choć autor uważał, że wszystko jest dla ludzkiego rozumu przyswajalne, to jednak mierzyłem się z niemałymi trudnościami by podążać za jego myślą. 

Znajdują się jednak też takie fragmenty w tej książce, których lektura wciągała mnie jak naprawdę świetny film sensacyjny. Szczególnie jestem wdzięczny Bogdanowi Krajewskiemu za przybliżenie sylwetek naukowców i swoiste uczłowieczenie ich. Nauka nie „dzieje się” przecież tylko w zaciszu gabinetów na wielkich uczelniach – to również nasza codzienność. Warto po tę książkę sięgnąć chociażby dla ciekawostek, o których raczej nie usłyszeliśmy w szkole. Czy wiedzieliście na przykład o tym, że znana nam tablica pierwiastków przyśniła się Mendelejewowi? Sam o tym mówi w ten sposób:

„Widziałem we śnie tablicę, gdzie wszystkie elementy mają swoje przyporządkowane miejsce. Po obudzeniu natychmiast zapisałem wszystko na kawałku papieru. Później – jedynie w jednym miejscu niezbędna była korekta.”. 

Dlatego zawsze miejcie przy łóżku notatnik i ołówek! Kto powiedział, że nie przyśni nam się coś co będzie mogło zmienić bieg historii? Wielu odkryć dokonano przypadkiem! 

„Holenderski producent okularów, Hans Lipperhey, 2 października 1608 roku złożył wniosek patentowy na instrument pozwalający widzieć odległe przedmioty tak, jakby znajdowały się bliżej. Jest to pierwszy dokument opisujący teleskop […]. Samego odkrycia dokonały dzieci bawiące się soczewkami na zapleczu jego optycznej manufaktury. Układały one szkła w różnych niestosowanych przez dorosłych konfiguracjach. Dzieci często mają takie dziwne pomysły. W pewnym momencie zauważyły, że dwie soczewki ustawione w sporej odległości od siebie, pozwalają widzieć odległe przedmioty tak, jakby znajdowały się bliżej. Pobiegły z tym do Hansa Lipperheya, który zorientował się, jaką wartość przedstawia przypadkowe odkrycie i bez zbędnej zwłoki efekt dziecięcej zabawy zamienił we wniosek patentowy i spory mieszek gotówki. Może to legenda, ale czasem mam wrażenie, że ludzie nie doceniają znaczenia przypadku w rozwoju cywilizacji. A dziecięce zabawy jak najbardziej mogą pomóc przypadkowi odkryć coś ciekawego lub pożytecznego.”.

Wyobraź sobie wszechświat jest pełne wzorów, wykresów i rysunków pomagających nam rozumieć to, co mogło wydawać się nie do pojęcia. Wielkie uznanie należy się autorowi za używanie ilustracji, które potrafią przemówić nawet do typowo humanistycznego umysłu:

„Teorie i wzory w fizyce są jak klucze pasujące do danego rodzaju śruby. Śrubą jest problem, który należy rozwiązać. W przypadku zjawiska fotoelektrycznego żaden z kluczy oferowanych przez fizykę klasyczną nie pasował do przedstawionego problemu.”.

Autor pewne kwestie upraszcza, ponieważ ma w sercu to, żeby nauka nie była domeną jedynie wąskiego grona naukowców. W jednym z miejsc tłumaczy się:

„Purystów fizyki z góry za to nadużycie przepraszam. Fizyka jest nauką popularną i powszechną, zatem wiedzę tę należy udostępniać w sposób przystępny. Każda profesja ma swój hermetyczny żargon zawodowy. Dotyczy to też naukowców. Rzecz w tym, że na świecie są miliony entuzjastów fizyki. Jestem jednym z nich. Hermetyczny język i nieintuicyjne pojęcia nie ułatwiają nam życia.”.

W tym kontekście Wyobraź sobie wszechświat chce ułatwić nam życie. Jest kwintesencją gatunku popularnonaukowego. Ujmuje mnie to jak łopatologicznie przedstawione są pewne kwestie, które na pierwszy rzut oka wydają się niezmiernie trudne. A do tego towarzyszy nam wyczuwalna przez całą książkę pasja i miłość do nauki autora. W jednym miejscu zachwyca się wzorem na siłę oddziaływania grawitacyjnego: „Geniusz i piękno tego wzoru polega na tym, że podsumowuje tysiące lat pracy najtęższych umysłów naszej planety. Równocześnie ten jeden wzór tak wiele wyjaśnia: ruch planet i gwiazd […] i to, że rzucony kamień zakreśla parabolę i spada na ziemię; to, że źle odstawiona szklanka spada na podłogę i się tłucze, denerwując współmałżonka. Jeden prosty wzór a tak wiele wyjaśnia! Obiecałem sobie, że w tej książce nie będzie wzorów, ale tutaj nie mogłem się pohamować w obliczu piękna i prostoty koncepcji.”.

Do tej beczki miodu muszę dodać jednak łyżkę dziegciu, który nie pozwala mi ocenić tej książki wyżej. Smutno mi, że Bogdan Krajewski nie zatrzymał się na opisywaniu tego co wiemy. Sam przyznaje w kilku miejscach, że wielkie obszary wymykają się naszemu opisowi i nie zostały jeszcze zbadane. Mimo tego, w końcowej części książki oddaje się wielu spekulacjom. Przy całej sympatii jaką we mnie wcześniej wzbudził, nie uważam, że rozciągające się na wiele stron gdybanie wiele wnosi do Wyobraź sobie wszechświat. Wiem, że głównym założeniem książki jest opisanie tego, co wydaje się znajdować poza opisem. Autor pobudza nas abyśmy wyobrażali sobie to, co niewyobrażalne. W pewnym momencie jednak trzeba się zatrzymać i powiedzieć, że nie wiemy co dalej. Nie wszystko da się opisać. Nie każde pytanie znalazło już swoją odpowiedź. Przyznanie tego wymaga więcej pokory niż kreślenie możliwych scenariuszy. Tam, gdzie nie można przedstawić jednoznacznego dowodu pojawia się wiara (lub brak wiary). 

„Jak już wspomniałem, istnieje wiele możliwych scenariuszy powstania życia. Przedstawione bieg zdarzeń mógł mieć miejsce, ale nadal rozważa się inne ścieżki. Może było tak, że najpierw powstał pierwotny metabolizm, a dopiero potem wyewoluował mechanizm kodowania genów za pomocą łańcuchów RNA, które niejako wsiadły do funkcjonujących już wcześniej pierwotnych ciał? Albo zostały przez te ciała wytworzone – też na zasadzie ewolucyjnego przypadku? A może to DNA powstało wcześniej – co jest mniej prawdopodobne, ale nadal możliwe? Albo PDA (kwas peptydowy) o podobnych właściwościach? Albo inny – jeszcze nie odkryty przez naukę – samoreplikujący się związek chemiczny? A może przed uruchomieniem procesu z RNA w roli głównej było wiele zapłonów życia, które zakończyły się klęską, ale pozostawiły w osobie zaczyn życia w postaci bogactwa złożonych związków organicznych?

Moim zdaniem na pytanie jak powstało życie nie ma prostej odpowiedzi. To nie było tak, że gdy na kuli ziemskiej powstały warunki dogodne do powstania życia, to wytypowano jedno miejsce dla jednego procesu, który toczył się w jakimś oceanicznym zakątku, a reszta planety w napięciu oczekiwała na wynik eksperymentu. Zakątków były miliony, o różnym składzie chemicznym, przez co powstały tam różne formy pierwotnego życia. Dzisiaj znamy tylko świat RNA/DNA – zwycięzców w konkurencyjnej walce o przetrwanie. Tysiące mniej udanych prób i form życia zostały pożarte przez sprawniejszych w sztuce życia konkurentów lub poszły na dno praoceanu, gdzie rozkładając się, tworzyły bogate związki organiczne stające się podłożem dla kolejnej generacji życia. 

„Opisany eksperyment myślowy ma na celu uświadomienie nam niezwykłej siły procesów ewolucyjnych. Potrafią one z ogromu dostępnej materii, poprzez setki milionów lat, wytworzyć pierwsze żyjące komórki. Następująca potem eksplozja życia jest już niepohamowana w swoim żywiołowym pochodzie przez planetę […].

Droga od martwej materii na wstępie do żywej komórki jest skomplikowana, zawiła i pełna zdradliwych zaułków. Ale bezmiar materii, którą Wszechświat potrafi wtłoczyć w ten proces, oraz bezmiar czasu liczony w miliardach lat powodują, że zawiła ścieżka zostaje całkowicie bezmyślnie pokonana sposobami, których ludzie nie są sobie w stanie nawet wyobrazić swoimi wspaniałymi mózgami.”.

„Być może komórka – rodzic obarczona była defektem genetycznym, który skutkował rozmnożeniem »wsobnym« – potomek zamiast na zewnątrz błony komórkowej pojawił się w środku. Być może przyczyną było pożarcie innej komórki, z której materiał genetyczny połączył się z materiałem rodzica tak, że mechanizm podziału komórkowego został zaburzony. Z pewnością podobnych zaburzeń i przygód z tym związanych były całe biliony wcześniej. Ale prowadziły one zwykle do upośledzenia i śmierci. W końcu udało się: ewolucyjną metodą prób i błędów powstał duet – komórka w komórce – która w kolejnych pokoleniach tę nietypową budowlą utrwaliła. Nastąpiła duża zmiana otwierająca drogę do niesamowitego postępu. Koegzystujące komórki zaczęły się specjalizować. Ta wewnętrzna – uwolnione od obowiązku obrony przed otoczeniem i rozrodu – wyewoluowała w stronę energetycznego centrum komórki głównej, czyli mitochondrium.”.

Bogdan Krajewski zdecydowanie odrzuca Boga jako Stwórcę Wszechświata. Nie mam problemu z tym, że myśli inaczej ode mnie. Bezkrytycznie skłania się ku koncepcji ewolucji – choć w moim odczuciu wymaga to większej wiary niż uznania, że wszystkim pokierował Bóg. Spodobało mi się zasłyszane kiedyś przyrównanie ewolucji do przekonania, że przechodzące przez wysypisko śmieci tornado jest w stanie złożyć w pełni funkcjonujący samolot. Może gdyby działo się to przez biliony lat, w końcu by się to udało. Ja jednak myślę, że bardziej prawdopodobny jest opis znajdujący się w Piśmie Świętym. Nie przeszkadza mi to w uznaniu pracy Bogdana Krajewskiego za wartościową, z tym drobnym zastrzeżeniem, że dla rzetelności książki należałoby zaznaczyć, że również wśród uznanych naukowców (nawet tych opisywanych w niniejszej pozycji) znajduje się całkiem spore grono tych, którzy uznają Boga za Stwórcę życia i wszechświata. Pokornie trzeba przyznać, że choć nasze rozumienie mechanizmów rządzących światem niezwykle wzrosło od czasu Mikołaja Kopernika, to wciąż nie na wszystko znamy odpowiedź. Prawdopodobnie tak pozostanie do czasu, gdy znajdujemy się na Ziemi.