17.11.2019
PL EN
10.04.2014 aktualizacja 10.04.2014

Fizyk: nauka tworzy narzędzia, by sięgać dalej niż pozwala wyobraźnia

Dzięki nauce stworzyliśmy narzędzia, dzięki którym można sięgać dalej, niż pozwala wyobraźnia. A tam, gdzie nie sięga wyobraźnia, jest pole do działania dla artystów - mówi fizyk prof. Grzegorz Wrochna, komentując fragment filmu "Photon" artysty Normana Leto.

Polski artysta Norman Leto, który pracuje nad pełnometrażowym filmem "Photon", udostępnił kilkuminutowy fragment, w którym przedstawia swoją interpretację Wielkiego Wybuchu, początków istnienia Wszechświata i zjawisk w świecie kwantowym. Fragment ten prezentowany jest m.in. na wystawie „Co widać. Polska sztuka dzisiaj” w Muzeum Sztuki Nowoczesnej w Warszawie (do 1.06) oraz na internetowej stronie wystawy.

Film ten komentuje w rozmowie z PAP fizyk cząstek prof. Grzegorz Wrochna, dyrektor Narodowego Centrum Badań Jądrowych w Świerku.

PAP: Czy z filmu Normana Leto możemy się uczyć fizyki cząstek?

Prof. Grzegorz Wrochna: Nie, nie możemy... Językiem fizyki jest matematyka. Dopóki nie zapiszemy równań, które opisują jakieś zjawisko, nie możemy powiedzieć, że je rozumiemy. Ale niezwykle trudno jest wyobrazić sobie, co te równania opisują - bo równania te służą do opisywania pojęć, z którymi nie mamy do czynienia na co dzień. Nasze zmysły nie dają nam możliwości wglądu w te zjawiska czy pojęcia. Nasze oczy widzą fotony, ale już np. pole elektromagnetyczne jest dla nas pojęciem abstrakcyjnym - nie jesteśmy go w stanie wyczuć, chociaż możemy go w jakiś sposób doświadczyć - np. podczas zabawy magnesami. Za to kiedy dochodzimy do pojęć z fizyki cząstek elementarnych, zmysły wysiadają i wyobraźni nam brakuje. Dlatego próbując objaśnić te zjawiska w sposób przystępny, musimy się uciekać do pewnych symboli czy porównań. Takie metafory stosuje właśnie artysta.

PAP: Norman Leto pokazuje cząstki elementarne jako coś bardzo nienamacalnego: jako wibracje, fluktuacje, sprzężenia. Czy cząstki takie są w rzeczywistości?

GW: One w rzeczywistości są dużo bardziej nienamacalne. Jesteśmy przyzwyczajeni do rysunków, w których cząstki elementarne przedstawiane są jako punkty czy kulki. A przecież te cząstki mają nie tylko naturę korpuskularną, ale i własności falowe. Nam się jednak fala kojarzy z czymś zupełnie innym niż własności cząstki: fala jest w jakimś obszarze, a cząstka jest zlokalizowana, fala jest powtarzalna, cząstka - jedna. A w świecie kwantowym to są dwa oblicza tego samego obiektu. Norman Leto w swoim filmie pokazując te fluktuacje, przypomina nam o tej trudniejszej do wyobrażenia, falowej naturze cząstek.

PAP: Leto pokazuje m.in. jak wygląda bozon Higgsa. Pan sobie wyobrażał tę cząstkę w inny sposób?

GW: Bozon rzeczywiście jest bardzo trudny do wyobrażenia. Ja, będąc fizykiem eksperymentalnym, który Higgsa poszukuje w detektorach, kojarzę bozon z tym, co widać na ekranie komputera, jako wynik eksperymentów - w moim umyśle wiąże się więc on z kolorowymi słupkami, wykresami czy wizualizacją śladów cząstek, na które się rozpadł. Ale to przecież też są abstrakcyjne sposoby przedstawienia pewnych zjawisk, które są zupełnie... nie z tej ziemi.

PAP: A Pan te "rzeczy nie z tej ziemi" - zjawiska w świecie kwantowym - rozumie i umie je sobie wyobrazić? Czy to się może zmieścić w wyobraźni?

GW: Zrozumieć coś a wyobrazić to sobie - to dwie zupełnie różne rzeczy. Wbrew pozorom łatwiej jest pewne rzeczy zrozumieć, niż je sobie wyobrazić. Jeśli chodzi o historię mechaniki kwantowej, to pewne zjawiska szybko udało się w niej zrozumieć - nauczono się rozwiązywać problemy i konstruować nowe urządzenia - przecież komputer i telefon komórkowy są dzisiaj pełne mechaniki kwantowej. Natomiast tak do końca nie umiemy sobie tych zjawisk wyobrazić. Fizycy i filozofowie sprzeczają się, jak interpretować podstawowe pojęcia mechaniki kwantowej. Te pojęcia są tak odległe od naszej codzienności, że nawet najlepsi fizycy się gubią. Ale to nie przeszkadza nam poprawnie zapisywać równania i budować działające urządzenia. A to, że łatwiej nam coś zrozumieć, niż to sobie wyobrazić, to przejaw potęgi naszego umysłu. On potrafił wypracować sobie takie narzędzia, które pozwolą mu wyjść nie tylko poza obsługujące go zmysły, ale i poza wyobraźnię. Niegdyś człowiek nauczył się konstruować narzędzia mechaniczne, które pozwoliły mu wykonywać czynności niedostępne wcześniej gołymi rękami. Później ludzki umysł potrafił stworzyć takie narzędzia matematyczne, które pozwalają mu sięgać dalej niż zmysły, a nawet dalej niż wyobraźnia.

PAP: W filmie pokazane jest, że cząstki od Wielkiego Wybuchu "sklejają się" w coraz większe struktury. Czy zgodzi się pan z taką interpretacją?

GW: Od momentu Wielkiego Wybuchu, Wszechświat się coraz bardziej rozszerza i stygnie. I tak kwarki najpierw zyskały możliwość, by łączyć się w protony i neutrony, potem neutrony i protony zaczęły się łączyć w jądra atomowe, a potem jądra atomowe i elektrony mogą się łączyć w atomy. Z kolei - znacznie dalej - one zaczynają tworzyć gwiazdy, galaktyki. Wokół niektórych gwiazd powstały planety, a na przynajmniej jednej z nich – żywe organizmy. Jest jakaś niezwykła własność we Wszechświecie tworzenia coraz to bardziej skomplikowanych, złożonych struktur.

PAP: Ale czy są jakieś reguły, które "każą" tym elementom łączyć się w coraz większe struktury?

GW: To jest całkowicie fantastyczna cecha świata, której do końca nie rozumiemy. Potrafimy opisać zachowanie cząstek elementarnych, z których są zbudowane atomy i z których potem powstają cząsteczki chemiczne, a z nich – żywe organizmy. Ale opisywanie procesów biologicznych za pomocą równań fizyki cząstek to absurd - nikt nie jest tego w stanie zrobić. W chemii obowiązują proste reguły, które da się jakoś wyprowadzić z reguł dla atomów, a te z kolei z reguł dla cząstek elementarnych. Ciekawe jest jednak, że na wyższym poziomie reguły są inne, ale... znowu proste. To zadziwiająca własność Wszechświata, której do końca nie rozumiemy. Wszechświat mógłby być o wiele bardziej pobałaganiony i trudniej by nam go było wtedy zrozumieć, ale on jest tak dziwnie skonstruowany, że na poszczególnych poziomach jest stosunkowo łatwy do opisania - językiem dopasowanym do danego poziomu. Jednak używanie języka niższego poziomu do języka poziomu wyższego byłoby ogromnie skomplikowane i praktycznie niewykonalne.

PAP: To z tego powodu nie da się połączyć teorii kwantowej z teorią grawitacji?

GW: Z tym problemem mierzył się już Albert Einstein, który - w zasadzie - sam obie te teorie wymyślił. Od 35. roku życia pracował nad połączeniem elektromagnetyzmu i teorii grawitacji. Po nim tysiące fizyków - do teraz - próbowały dokonać połączenia teori kwantów z grawitacją. Jakieś postępy w łączeniu tych teorii są, ale cały czas jest tak, że dwie największe teorie fizyczne nie są ze sobą spójne.

PAP: Wróćmy jednak do filmu Normana Leto. Co się w nim Panu najbardziej spodobało?

GW: Myślę, że dramaturgia narracji. Nie jest to chłodny opis teoretyczny - jest w nim ładunek emocji. Artysta w sposób poetycki - i bardzo dobrze, że właśnie taki - opisuje historię Wszechświata. Generalnie rzecz biorąc ten opis jest poprawny. Aby słowa lepiej się kojarzyły, zilustrowano je obrazami. Tu autor podjął się zadania beznadziejnie trudnego. Na ile mu się to udało? Mam trochę mieszane uczucia. Jednak podoba mi się to, że w filmie cząstki pokazane są jako struktury drgające, falujące - nie ma tam kulek, tylko złożone, pulsujące obiekty. To krok w dobrym kierunku, żeby oderwać nasze skojarzenia od tych najprostszych, mechanicznych wyobrażeń. I cieszę się, że tego, by mówić o fizyce kwantowej, podjął się artysta. Jeśli coś przekracza granice naszej wyobraźni, to jest to miejsce dla artystów. Warto, by to oni szukali środków wyrazu, które do nas przemówią. Jeśli czegoś nie da się opisać zwykłym językiem, potrzeba artysty, aby to wyrazić.

PAP - Nauka w Polsce, rozmawiała Ludwika Tomala

lt/ ula/

Copyright © Fundacja PAP 2019