Czy czworonóg jest w stanie docenić elegancką symetrię wszechświata?
Podobno kiedy zapytano Einsteina, czy to prawda, że tylko dwie osoby na świecie rozumieją teorię względności, ten odparł: „A kto jest tym drugim?”. Anegdotka ta z czasem ewoluowała - według innej wersji zapytano o to Eddingtona, a szczęśliwców miało być trzech – niemniej śmierć zarówno słynnego astrofizyka, jak i Einsteina (co nie przeszkadza temu ostatniemu zwyciężać w rozlicznych sondażach na najpopularniejszego żyjącego naukowca), mogła zepchnąć tę teorię w otchłań całkowitego niezrozumienia. Na szczęście w labiryntach świata nauki wciąż znajdują się ludzie, którzy nie dość, że ją pojęli, to jeszcze pragną tę wiedzę zanieść pod strzechy. Do dziś pamiętam książkę Schwartza i Guinesa, Einstein dla początkujących, której autorzy, w formie prawie komiksowej, usiłował w przystępny sposób wyjaśnić, o co uczonemu chodziło. W moim przypadku, ta próba zakończyła się sromotną porażką, ale wprost urzekł mnie aneks zatytułowany „Dlaczego socjalizm?” - fragment tekstu Einsteina, który zapewne koniecznie
należało w owej książeczce zamieścić, stwierdziwszy widocznie, że socjalizm jest równie abstrakcyjny i oderwany od rzeczywistości, jak wzmiankowana teoria. Klasyczną już pozycją jest Pan Tompkins w krainie czarów Gamowa , współtwórcy teorii Wielkiego Wybuchu, traktująca o urzędniku bankowym, który, przysypiając na nudnych wykładach, udaje się do świata, gdzie bez większych problemów da się osiągnąć prędkość światła. Przystępnie napisana jest również praca Styera , Teoria względności dla dociekliwych , niedawno zaś pojawiła się ciekawa książka Bankovej , Sroka w krainie entropii , w której gepard, myszki i inni przedstawiciele świata zwierzęcego przybliżały nam skomplikowane idee rządzące współczesną nauką. Wszystko po to, by wydobyć zarówno ją, jak i naukowców z zatrzaśniętych na cztery spusty zamków otoczonych fosą i zasiekami, przez które zwykły, szary człowiek nie jest w stanie przebrnąć, poległszy pod kolejnym piętrowym równaniem opisującym zjawiska, których nie doświadcza na co dzień. Nakładem wydawnictwa Prószyński i Spółka, przodującym w popularyzacji wiedzy, ukazała się właśnie praca Chada Orzela, Jak nauczyć teorii względności swojego psa. Autor połączył w niej antropomorfizm rodem ze Sroki w krainie entropii z przystępnością opowieści o panu Tompkinsie, próbując odkryć tajniki teorii względności przed swoim psem, Emmy. Psem, który lekkie ADHD łączy z dociekliwością i głodem wiedzy, tylko z pozoru nie
przydającej się w życiu codziennym.
Orzel jest profesorem na Wydziale Fizyki i Astronomii w nowojorskim Union College. Zajmuje się fizyką cząstek, atomową i optyczną, doktorat zaś uzyskał z fizyki chemicznej. Daleko mu jednak do stereotypu naukowca, człowieka cokolwiek oderwanego od rzeczywistości, socjopaty trwającego sobie w świecie wzorów, równań i wykresów. Jest bardzo aktywny, również w internecie – bloguje, twittuje i, ogólnie, wkłada wiele wysiłku, by inni, włącznie z własnym psem, zrozumieli to, co on już pojął. Zresztą na twitterze znajdziemy również Emmy, bohaterkę dwóch książek Orzela; zawiłości mechaniki kwantowej poznawała ona w pracy Jak nauczyć fizyki swojego psa .
Druga odsłona psiej edukacji, Jak nauczyć teorii względności swojego psa, składa się z krótkich scenek rodzajowych z Emmy, w których zwierzak usilnie będzie próbował wykorzystać w praktyce teorię względności, następnie zaś następuje krótki wykład z fizyki. Zawiera się w jego ramach szczegółowe omówienie procesów fizycznych będących tematem dialogu z psem.
Książka zaczyna się niewinnie – oto prześledzimy kolejne etapy procesu usuwania światłonośnego eteru ze współczesnej fizyki. Autor opisuje tu doświadczenie Michelsona-Morleya, ze szczególnym uwzględnieniem działania interferometru Michelsona; poznamy również tajemnice szczególnej teorii względności Einsteina i natury czasu. Bardzo interesującymi są tu fragmenty traktujące o konstrukcji zegarów (dowiemy się tu o wpływie nudnych kazań na rozwój nauki) - przeczytamy, dlaczego poruszające się zegary chodzą wolniej od tych stojących nieruchomo. Podobała mi się także część dotycząca dylatacji czasu i doświadczeń związanych z tym zjawiskiem – od tego wykonanego przez Hafele'a i Keatinga po badania nad zegarem atomowym. Jak się można spodziewać, im dalej, tym coraz trudniej i mniej intuicyjnie; w kolejnych rozdziałach przeczytamy, między innymi, o historii zjawiska skrócenia odległości. Myślę, że autor zdaje sobie sprawę z tego, że wkracza na grunt niełatwy dla laika, podkreślając, że zarówno wspomniana
dylatacja, ja i skrócenie odległości wymagają od nas przemyślenia na nowo pojęć czasu i przestrzeni. Wybiera jednak bardzo jasne i przystępne przykłady zachęcając do licznych eksperymentów myślowych: by zrozumieć, jaki wpływ teoria względności ma na czas, Orzel prosi nas na przykład, byśmy zastanowili się, jak działa zegar, zaś aby przekonać się, jak działa przestrzeń, zachęca do refleksji, w jaki sposób dokonujemy pomiaru odległości.
Dociekliwa Emmy będzie próbowała zrozumieć pojęcie interwału czasoprzestrzennego, dowie się również o symetrii oddziaływań i stożkach świetlnych (psiak nawiąże tu, bardzo celnie, do kołnierzy ochronnych nakładanych przez weterynarzy).Wraz z nią poznamy kwestię relatywistycznego dodawania prędkości i dowiemy się, czym są diagramy czasoprzestrzenne. Warto wczytać się w ten rozdział i dobrze zrozumieć poruszane aspekty, bowiem diagramy te będą jeszcze wielokrotnie pojawiały się w kolejnych częściach. Autor, przestawiwszy dowody na to, że prędkość światła stanowi fundamentalne ograniczenie prędkości ruchu ciał i przekazu informacji, opowiada nam o najsłynniejszym równaniu współczesnej fizyki, z którego tylko teoretycznie wynika – jak chciałaby Emmy - że jeśli zjemy 1 kg karmy dla psów, to osiągniemy prędkość równą 10% prędkości światła. Autor dowodzi tu, że jego podstawą była teoria czasoprzestrzeni, opowiadając, jak energia stała się jednym z najważniejszych pojęć w fizyce. Wybijając psu z głowy pomysł
budowy zderzacza cząstek (aby odkryć bozon kiełbasiany), omawia Model Standardowy, czyli „teorię prawie wszystkiego”, a także kwestię cząstek subatomowych. Mając już ugruntowaną wiedzę, możemy przejść do creme de la creme książki, czyli ogólnej teorii względności, największego osiągnięcia Einsteina. Przyczynkiem do opisu zasady równoważności jest krótki wykład na temat natury siły grawitacji, stanowiącej zarazem punkt wyjścia do sformułowania ogólnej teorii względności.
Kiedy wydaje się, że można już odetchnąć, Orzel rzuca nas ku tematyce czarnych dziur, horyzontu zdarzeń i zakrzywiania czasoprzestrzeni.Dowiemy się tu – ku radości Emmy - co się stanie z kotem, który wpadł do czarnej dziury. Pozostając w przestrzeni kosmicznej, poznamy naturę pulsarów, gwiazd neutronowych, przeczytamy też o rozszerzaniu wszechświata i kosmologii Wielkiego Wybuchu. Książkę wieńczy idea unifikacji – autor przybliża tu nieudane próby unifikacji sił i charakteryzuje dalszą perspektywę badań, ze słynną teorią strun na czele. W załącznikach znajdziemy wykaz podstawowych pojęć i sugestie książek, które warto przeczytać, by zgłębić poruszane tematy, włączywszy literaturę polskojęzyczną.
Jak Orzel podkreśla, teoria względności umacnia fundamenty klasycznej fizyki, odpowiednio uwzględniając ograniczenia rzeczywistych pomiarów. Nakłada, jednym słowem, konkretne ograniczenia na to, co mogą stwierdzić poszczególni obserwatorzy, nadając inne znaczenia takim pojęciom, jak odległość i czas. Autor dodaje, że teoria ta, burząc prosty i uporządkowany świat fizyki klasycznej, zarazem wprowadza do opisu wszechświata nową, elegancką symetrię. Teoria ta wymaga ponownego przemyślenia, przewartościowania tego, gdzie i kiedy zachodzą zdarzania z punktu widzenia obserwatorów poruszających się względem siebie. Nam pozostaje „jedynie” spojrzeć na przestrzeń i czas jako na różne przejawy tej samej struktury. Ja, w świecie fizyki klasycznej czuję się bezpiecznie, potrafiąc sobie wyobrazić następstwa wydarzeń, reakcji, skutki działań, z teorią względności miałem jednak zawsze niemały problem. Jak autor podkreśla (i w pełni się z nim zgadzam), uważana jest za nieprzystępną, trudną, po chwili dodaje jednak, że
jej główna idea jest bardzo prosta – prawa fizyki muszą działać tak samo w przypadku poruszających się i nieruchomych obserwatorów. W zależności od tego, z jaką prędkością się poruszają względem siebie, otrzymujemy różne rodzaje teorii względności: szczególną lub ogólną. Wraz z mechaniką kwantową zmieniła ona sposób, w jaki postrzegamy wszechświat. Jest zarazem zupełnie nieintuicyjna zajmując się sytuacjami, z którymi nie spotykamy się na co dzień, a przewidywania i wnioski są zgoła odmienne od naszych oczekiwań. By przybliżyć nam większość niuansów, autor proponuje spojrzeć na świat oczyma psa, w sposób całkowicie wolny od utartych wyobrażeń i przyzwyczajeń. Wówczas, jak twierdzi, świat stanie się dla nas źródłem dziwnych i niewyczerpanych zjawisk, a współczesna fizyka przestanie być trudna.
Niemałe wyrazy uznania należą się tłumaczom, trzymającym rękę na pulsie. Gdy autor opisuje eksperyment włoskich naukowców z 2011 roku, mający wywołać rewolucję we współczesnej fizyce, tłumacz precyzuje, że po wydaniu książki Włosi ogłosili, że ich wyniki były błędne za sprawą, między innymi, wadliwego sprzętu. Podobnie państwo Ewa Łokas i Bogumił Bieniok reagują na wzmiankę o bozonie Higgsa. Tłumaczyli oni, między innymi, Ciemną strona Wszechświata. W poszukiwaniu brakujących składników rzeczywistości Panka , Lekkość bytu Wilczka , Ukryte wymiary wszechświata Randall , Hiperprzestrzeń Kaku , Peter Higgs. Poszukiwania boskiej cząstki Sample'a i wiele, wiele innych. Rok temu otrzymali – po raz trzeci - prestiżową Nagrodę im. Kuryłowiczów za przekład prac * Cykle czasu** Penrose'a i **Przestrzeń czasu zerowego duetu Nimtz i Haibel . *Niezmiernie ważne jest, zwłaszcza przy książkach popularnonaukowych, by tłumacz nie tylko był dobrym językoznawcą, ale i orientował się w dziedzinie, o której pisze. Państwu Łokas i Bieniok z pewnością nie można owej niewiedzy zarzucić – pani Ewa jest uzyskała w Centrum Astronomicznym PAN w Warszawie stopień doktora habilitowanego nauk fizycznych w dziedzinie astronomii i zajmuje się teorią powstawania galaktyk oraz ciemną materią, zaś pan Bogumił to absolwent Politechniki Śląskiej w Gliwicach, który poświęca się obecnie pracy translatorskiej. Uzupełniają się wprost wybornie.
Zamierzeniem autora było przystępne wyjaśnienie wniosków płynących z idei rządzących współczesną fizyką, rozważając proste układy – psów i kotów, poddawanych czasem dość osobliwym doświadczeniom. Podkreśla on, że ogólna teoria względności jest jednym z największych osiągnięć ludzkiego intelektu. Przeczytawszy książkę Jak nauczyć teorii względności swojego psa nie sposób się z nim nie zgodzić, jest to istna hagiografia tej ważkiej dla współczesnej fizyki koncepcji. Koncepcji, owszem, niełatwej, niemniej Orzel robi wszystko, by ułatwić jej odbiór, bez trywializacji i irytującego puszczania oka do czytelnika, wszystkim tym, którzy do tej pory mieli problem z jej zrozumieniem. Ponieważ ma talent do ubierania skomplikowanych treści w przystępne i lekkie formy, myślę, że dzięki jego pracy może powiększyć się liczba osób, które dumnie będą mogły stwierdzić, że już nie tylko Einstein i Eddington, ale i oni wiedzą, o co temu pierwszemu mogło chodzić.