Hawking Stephen - Krótka historia czasu, 37 ebooki
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
StephenW.Hawking
KRÓTKAHISTORIACZASU
ODWIELKIEGOWYBUCHUDOCZARNYCHDZIUR
SPISTREÅšCI
Podziękowania...........................7
Wprowadzenie...........................11
1.Naszobrazwszechświata...................13
2.Czasiprzestrzeń.......................25
3.Rozszerzającysięwszechświat................44
4.Zasadanieoznaczoności....................60
5.Cząstkielementarneisiłynatury...............68
6.Czarnedziury.........................83
7.CzarnedziuryniesÄ…czarne.................100
8.Pochodzenieiloswszechświata...............113
9.Strzałkaczasu.........................136
10.Unifikacjafizyki.........................145
11.Zakończenie..........................159
AlbertEinstein...........................163
Galileusz..............................165
Newton...............................167
SÅ‚ownik...............................169
Indeks................................173
KsiąŜkętępoświęcamJane
PODZIĘKOWANIA
PostanowiłemnapisaćpopularnąksiąŜkęoczasieiprzestrzenipowygłoszeniunaUniwersytecieHarvardaw1982rokucyklu
wykładówLoeba.IstniałojuŜwtedywieleksiąŜekowczesnymwszechświecieiczarnychdziurach,niektóreznichbyłybardzo
dobre,jakPierwszetrzyminutyStevenaWeinberga,niektórebardzozłe—tytułówniewymienię.MiałemjednakwraŜenie,Ŝew
ŜadnejznichnierozwaŜononaprawdępytań,któreskłoniłymniesamegodozajęciasięrównocześniebadaniami
kosmologicznymiikwantowymi:Skądwziąłsięwszechświat?Jakikiedypowstał?Czybędziemiałkoniec,ajeślitak,tojaki?
SątopytaniawaŜnedlanaswszystkich,alewspółczesnanaukastałasiętakskomplikowanatechnicznie,Ŝetylkonielicznispe
cjaliścipotrafiąposługiwaćsięaparatemmatematycznym,niezbędnymprzyomawaniutychproblemów.Niemniejjednak
podstawoweideedotyczącepoczątkuilosuwszechświatamoŜnaprzedstawićbezuŜyciamatematyki,wsposóbzrozumiałydla
ludzibezwykształceniaprzyrodniczego.TegowłaśniepróbowałemdokonaćwmejksiąŜce.Czytelnikosądzi,nailemisię
powiodło.
Ktośmipowiedział,ŜekaŜderównanie,jakieumieszczęwksiąŜce,zmniejszyliczbęsprzedanychegzemplarzyopołowę.
Postanowiłemwobectego,ŜeniebędzieŜadnychrównań.WkońcujednakuŜyłemjednego:jesttosłynnywzórEinsteina
E=mc
2
.Mamnadzieję,Ŝenieodstraszyonpołowymoichpotencjalnychczytelników.
PechawŜyciumiałemtylkopodjednymwzględem:zachorowałemnaALS,czylistwardnieniezanikoweboczne.Pozatym
jestemszczęściarzem.Pomociwsparcie,jakieotrzymujęodmojejŜony,Jane,orazdzieci:Roberta,LucyiTima,umoŜliwiłymi
prowadzeniewmiaręnormalnegoŜyciaiodniesieniesukcesówzawodowych.Miałemszczęście,Ŝewybrałemfizykę
teoretyczną,poniewaŜpolegaonanaczystymmyśleniu,azateminwalidztwoniebyłopowaŜnymutrudnieniemwjej
uprawianiu.Bardzopomocnibylimizawszewszyscy,bezwyjÄ…tku,moikoledzy.
Wpierwszym,“klasycznym"okresiemojejkarieryzawodowejwspółpracowałemgłówniezRogeremPenrose'em,Robertem
Gerochem,BrandonemCarteremiGeorge'emEllisem.Jestemimbardzowdzięcznyzapomociwspólnieosiągnięterezultaty.
WynikiuzyskanewtymokresieprzedstawionesąwksiąŜceTheLargeScalęStructureofSpacetime(Wieloskalowastruktura
czasoprzestrzeni),którąnapisałemwspólniezEllisemw1973roku.Nienamawiamczytelnikówdoszukaniawniej
dodatkowychinformacji:jestwnajwyŜszymstopniutechnicznaizupełnienieczytelna.Mamnadzieję,Ŝedzisiajpotrafiępisaćw
sposóbbardziejzrozumiały.
Wdrugim,“kwantowym"okresiemojejpracy,od1974roku,współpracownikamimoimibyliprzedewszystkimGaryGibbons,
DonPageiJimHartle.Zawdzięczamwieleim,atakŜemoimdoktorantom,którzypomagalimiwpracyiwsprawach
praktycznych.Koniecznośćdotrzymaniakrokuwłasnymstudentombyładlamniezawszeznakomitymstymulatoremi,mam
nadzieję,uchroniłamnieprzedpopadnięciemwrutynę.
WpisaniutejksiąŜkipomógłmibardzoBrianWhitt,jedenzmoichstudentów.W1985roku,ponapisaniupierwszejjejwersji,
złapałemzapaleniepłuciwwynikutracheotomiiutraciłemgłos.PoniewaŜniemogłemprawiezupełnieporozumiewaćsięz
innymiludźmi,straciłemnadzieję,ŜezdołamksiąŜkędokończyć.Briannietylkopomógłmijąpoprawić,alenakłoniłmnie
takŜedowypróbowaniaprogramukomunikacyjnegozwanegoOśrodkiemśycia,podarowanegoprzezWaltaWoltoszaz
przedsiębiorstwaWordsPlusInc.,zSunnyvalewKalifornii.UŜywająctegoprogramu,mogępisaćksiąŜkiiartykuły,az
pomocąsyntetyzatoramowyofiarowanegoprzezSpeechPlus,teŜzSunnyvale,mogęrównieŜrozmawiaćzludźmi.David
Masonzamontowałsyntetyzatorimałykomputernamoimfotelunakółkach.Dziękitemusystemowimogęterazporozumiewać
sięzludźmilepiejniŜprzedutratągłosu.Wieleosóbradziłomi,jakpoprawićpierwsząwersjętejksiąŜki.WszczególnościPeter
Guzzardi,redaktorzwydawnictwaBantamBooks,przysyłałcałestronypytańikomentarzydotyczącychkwestii,których,jego
zdaniem,niewyjaśniłemnaleŜycie.Muszęprzyznać,Ŝebardzomniezirytowałatadługalistaproponowanychpoprawek,aleto
onmiałrację:jestempewien,ŜeksiąŜkawielezyskaładziękijegouporowi.Jestembardzozobowiązanymoimasystentom:
ColinowiWilliamsowi,DavidowiThomasowiiRaymondowiLaflamme'owi,moimsekretarkom:JudyFella,AnnRalph,
CherylBillingtoniSueMasey,orazzespołowiopiekującychsięmnąpielęgniarek.MojapracaniebyłabymoŜliwa,gdyby
kosztybadańiwydatkimedyczneniezostałypokryteprzezGonvilleiCaiusCollege,RadęBadańNaukowychiInŜynieryjnych,
orazprzezfundacjeLeverhulme'a,McArthura,NuffieldaiRalphaSmitha.Jestemimbardzowdzięczny.
20października1987r.
StephenHawking
WPROWADZENIE
Zajęcinaszymicodziennymisprawaminierozumiemyniemalniczotaczającegonasświata.Rzadkomyślimyotym,jaki
mechanizmwytwarzaświatłosłoneczne,dziękiktóremumoŜeistniećŜycie,niezastanawiamysięnadgrawitacją,bezktórejnie
utrzymalibyśmysięnapowierzchniZiemi,leczposzybowalibyśmywprzestrzeńkosmiczną,nietroszczymysięteŜostabilność
atomów,zktórychjesteśmyzbudowani.Zwyjątkiemdzieci(którenienauczyłysięjeszcze,ŜenienaleŜyzadawaćwaŜnych
pytań)tylkonielicznispośródnaspoświęcająduŜoczasunarozwaŜania,dlaczegoprzyrodajesttaka,jakajest,skądsięwziął
kosmosiczyistniałzawsze,czypewnegodniakierunekupływuczasusięodwróciiskutkiwyprzedzaćbędąprzyczynyorazczy
istniejąostatecznegraniceludzkiejwiedzy.Spotkałemnawettakiedzieci,którechciaływiedzieć,jakwyglądajączarnedziury,
jakijestnajmniejszykawałekmaterii,dlaczegopamiętamyprzeszłość,anieprzyszłość,jakobecnyporządekmógłpowstaćz
pierwotnegochaosu,idlaczegoistniejewszechświat.
WnaszymspołeczeństwiewiększośćrodzicówinauczycieliwciąŜjeszczeodpowiadanatakiepytaniawzruszeniemramionlub
odwołujesiędosłabozapamiętanychkoncepcjireligijnych.Wieluczujesięnieswojo,borykającsięzpytaniamitegorodzaju,
gdyŜniezwyklewyraźnieobnaŜająoneograniczenianaszejwiedzy.
Alenaukaifilozofiawznacznymstopniuzawdzięczająsweistnienietakimwłaśniepytaniom.Stawiajecorazwiększaliczba
dorosłychiniektórzydochodzączasamidozdumiewającychodpowiedzi.Równieodlegliodatomówigwiazdrozszerzamy
granicepoznaniatak,byobjąćnimiito,conajmniejszeito,conajdalsze.
Wiosną1974roku,nadwalataprzedlądowaniemsondyYikingnaMarsie,uczestniczyłemwspotkaniuzorganizowanymprzez
KrólewskieTowarzystwoNaukowewLondynie,naktórymzastanawialiśmysię,jakszukaćŜyciawkosmosie.Wczasie
przerwyzauwaŜyłem,Ŝewsąsiedniejsalizebrałosięowieleliczniejszegrono.Wszedłemtamwiedzionyciekawością.Wkrótce
zdałemsobiesprawę,Ŝeprzyglądamsięstaremurytuałowi:przyjmowanonowychczłonkówdoKrólewskiegoTowarzystwa,
jednejznajstarszychorganizacjinaukowychnaświecie.Wpierwszymrzędziemłodyczłowiekwfotelunakółkachbardzo
powoliwpisywałswojenazwiskodoksięgi,wktórej,najednejzpierwszychstron,widniejepodpisIzaakaNewtona.Kiedy
wreszcieskończył,rozległysięgłośneoklaski;StephenHawkingbyłjuŜwtedypostaciąlegendarną.
ObecnieHawkingjestLucasianProfessorofMathematicsnaUniwersyteciewCambridge.PrzednimtytułtennaleŜałmiędzy
innymidoNewtonaiP.A.M.Diraca,dwóchsłynnychbadaczyzjawiskwwielkichimałychskalach.Jestichgodnymnastępcą.
Krótkahistoriaczasu,pierwszaksiąŜkaHawkingadlalaików,powinnazwieluwzględówspodobaćsięszerokimkręgom
czytelników.WrównymstopniucobogatazawartośćksiąŜkipowinnaichzainteresowaćfascynującamoŜliwośćpoznaniadróg,
którymibiegniemyśljejautora.Znajdziemywniejprzedstawionezniezwykłąjasnościąproblemy,zktórymizmagasię
dzisiejszafizyka,astronomia,kosmologia;znajdziemywniejrównieŜświadectwaodwagi.
JesttowreszcieksiąŜkaoBogu...,araczejojegonieobecności.Słowo“Bóg"częstopojawiasięnatychstronicach.Hawking
usiłujeznaleźćodpowiedźnasłynnepytaniaEinsteina,czyBógmiałswobodęwtworzeniuwszechświata.Próbuje,jaksam
stwierdzawprost,zrozumiećumysłBoŜy.Tosprawia,Ŝekonkluzja—przynajmniejobecna—jesttymbardziejzaskakująca:
wszechświatniemagranicwprzestrzeni,niemapoczątkuikońcawczasie,niemateŜwnimnicdozrobieniadlaStwórcy.
CarlSagan
ComellUniversity
Ithaca,NowyYork
Rozdział1
NASZOBRAZWSZECHÅšWIATA
Pewienbardzoznanyuczony(niektórzytwierdzą,ŜebyłtoBertrandRussell)wygłosiłkiedyśpopularnyodczytastronomiczny.
Opowiadał,jakZiemiaobracasiędookołaSłońca,aonozkoleikręcisięwokółśrodkawielkiegozbiorowiskagwiazd,zwanego
nasząGalaktyką.Podkoniecwykładuwjednymzkońcowychrzędówpodniosłasięniewysoka,starszapaniirzekła:
“Wszystko,copanpowiedział,tobzdura.ŚwiatjestnaprawdępłaskiispoczywanagrzbieciegigantycznegoŜółwia".
NaukowieczuśmieszkiemwyŜszościspytał:“AnaczymspoczywatenŜółw?"Starszapanimiałagotowąodpowiedź:“Bardzo
pansprytny,młodyczłowieku,bardzosprytny,alejesttoŜółwnaŜółwiuitakdokońca!"
DlawiększościludziobrazświatajakonieskończonejwieŜyzŜółwimoŜesięwydaćśmieszny,aleczemuwłaściwieuwaŜamy,
Ŝesamiwiemylepiej?Cowiemyowszechświecieijaksiętegodowiedzieliśmy?Jakwszechświatpowstałidokądzmierza?Czy
wszechświatmiałpoczątek,ajeślitak,tocobyłoprzedtem?Osiągnięciafizykiostatnichlat,umoŜliwioneprzezfantastyczny
rozwójtechniki,sugerująpewneodpowiedzinatestarepytania.Kiedyśnaszeodpowiedzibędąsięwydawałyrównieoczywiste,
jakoczywistejestdlanas,ŜeZiemiaobracasięwokółSłońca—alborównieśmiesznejakpomysłwieŜyzŜółwi.Tylkoczas
(czymkolwiekonjest)pokaÅœe,ilesÄ…onewarte.
JuŜ340latprzedChrystusemgreckifilozofArystoteleswswejksiąŜceOniebiepotrafiłprzedstawićdwadobreargumentyna
poparcietwierdzenia,ŜeZiemiajestkulą,aniepłaszczyzną.Popierwsze,Arystoteleszdawałsobiesprawę,Ŝezaćmienia
KsięŜycapowodujeZiemia,zasłaniającSłońce.CieńZieminaKsięŜycujestzawszeokrągły,cobyłobyuzasadnionetylko
wtedy,jeśliZiemiabyłabykulą.GdybyZiemiabyłapłaskimdyskiem,jejcieńnaogółbyłbywydłuŜonyieliptyczny,chybaŜe
zaćmieniezdarzasięzawszewtedy,gdySłońceznajdujesiędokładnienadśrodkiemdysku.Podrugie,dziękiswympodróŜom
Grecywiedzieli,ŜejeśliGwiazdęPolarnąobserwujesięzrejonówpołudniowych,towidaćjąniŜejnadhoryzontemniŜwtedy,
gdyobserwatorznajdujesięnapółnocy.(PoniewaŜGwiazdaPolarnaleŜynadbiegunempółnocnym,pojawiasięonadokładnie
nadgłowąobserwatorastojącegonabiegunie,obserwatornarównikuwidzijąnatomiastdokładnienahoryzoncie).Znając
róŜnicępołoŜeniaGwiazdyPolarnejnaniebie,gdyobserwujesięjąwEgipcieiwGrecji,Arystotelesoszacowałnawet,Ŝe
obwódZiemiwynosi400000stadionów.Niewiemy,ilumetromdokładnieodpowiadałjedenstadion,aleprawdopodobniebyło
tookoło180metrów.Jeślitak,toArystotelespopełniłbłąd:podanyprzezeńobwódZiemijestdwarazywiększyniŜ
przyjmowanyprzeznas.GrecyznaliitrzeciargumentprzemawiającyzakulistościąZiemi:gdybyZiemianiebyłakulą,to
czemunajpierwwidzielibyśmypojawiającesięnadhoryzontemŜaglestatków,adopieropóźniejichkadłuby?
ArystotelesuwaŜał,ŜeZiemiaspoczywa,aSłońce,KsięŜyc,planetyigwiazdyporuszająsięwokółniejpokołowychorbitach.
Przekonanietowyrastałozjegopoglądówreligijnofilozoficznych—zgodnieznimiZiemiastanowiłaśrodekwszechświata,a
ruchkołowybyłruchemnajbardziejdoskonałym.WdrugimwiekuPtolemeuszrozwinąłteideeisformułowałpełnymodel
kosmologiczny.WedługniegoZiemiaznajdowałasięwśrodkuwszechświataibyłaotoczonaośmiomasferaminiebieskimi,
któreunosiłyKsięŜyc,Słońce,gwiazdyipięćznanychwtedyplanet(Merkury,Wenus,Mars,JowisziSaturn—rys.1).Aby
wyjaśnićskomplikowanyruchplanet,Ptolemeuszzakładał,Ŝeporuszająsięonepomniejszychkołach,którychśrodki
przymocowanesądowłaściwychsfer.Sferazewnętrznazawierałagwiazdystałe,którychwzajemnepołoŜenieniezmieniałosię,
alektóreobracałysięwspólnieponiebie.ColeŜałopozasferągwiazdstałych,nigdyniezostałowpełniwyjaśnione,leczz
pewnościąobszartennienaleŜałdoczęściwszechświatadostępnejludzkimobserwacjom.
ModelPtolemeuszowskipozwalałnawmiarędokładneprzewidywaniepołoŜeńciałniebieskichnaniebie.Abyjednakosiągnąć
tędokładność,Ptolemeuszmusiałprzyjąć,iŜKsięŜycporuszasiępotakiejorbicie,ŜegdyznajdujesięnajbliŜejZiemi,jego
odległośćodniejjestdwukrotniemniejsza,niŜgdyznajdujesięnajdalejodZiemi.
Oznacza
to,ŜeKsięŜycczasempowinienwydawaćsiędwarazywiększyniŜkiedyindziej!Ptolemeuszzdawałsobie
sprawęztegoproblemu,alemimotojegomodelzostałogólniezaakceptowany,choćnieprzezwszystkich.Kościół
chrześcijańskiuznałgozaobrazwszechświatazgodnyzPismemŚwiętym,poniewaŜjegowielkimplusembyło
pozostawieniepozasferągwiazdstałychwielemiejscananieboipiekło.
Znacznieprostszymodelzaproponowałw1514rokupolskiksiądzMikołajKopernik.(Początkowo,zapewneobawiającsię
zarzutuherezji,Kopernikrozpowszechniałswójmodel,nieujawniając,Ŝejestjegotwórcą).WedługKopernikawśrodku
wszechświataznajdujesięnieruchomeSłońce,aZiemiaiinneplanetyporuszająsię—wokółniego—pokołowych
orbitach.Minąłniemalwiek,nimmodelKopernikazostałpotraktowanypowaŜnie.Wtedydopierodwajastronomowie—
Niemiec,JohannesKepler,iWłoch,Galileusz,zaczęlipropagowaćteorięKopernika,mimoiŜorbityobliczonenajej
podstawieniewpełnizgadzałysięzobserwacjami.ŚmiertelnycioszadałteoriiArystotelesaiPtolemeuszaw1609roku
Galileusz,któryrozpocząłwtedyobserwacjenocnegoniebazapomocądopierocowynalezionegoprzezsiebie
teleskopu.PatrzącnaJowisza,Galileuszodkrył,Ŝejestonotoczonyprzezkilkaporuszającychsięwokółniegosatelitów,czyli
księŜyców.Wynikałoztychobserwacji,ŜeniewszystkieciałaniebieskiemusząporuszaćsiębezpośredniowokółZiemi,jak
uwaŜaliArystotelesiPtolemeusz.(Oczywiście,moŜnabyłonadalutrzymywać,ŜeZiemiaspoczywawśrodkuwszechświata,a
księŜyceJowiszaporuszająsięnaprawdęwokółniej,pobardzoskomplikowanejdrodze,stwarzająctylkowraŜenie,ŜeokrąŜają
Jowisza.TeoriaKopernikabyłajednakowieleprostsza).WtymsamymczasieKeplerpoprawiłteorięKopernika,sugerując,Ŝe
planetyporuszająsiępoorbitacheliptycznych,aniekołowych(elipsatowydłuŜonekoło).Potymodkryciuprzewidywane
orbityplanetzgadzałysięwreszciezobserwacjami.
DlaKepleraorbityeliptycznebyłytylkohipotezą(adhoc)iwdodatkuodpychającą,poniewaŜelipsybyływoczywistysposób
mniejdoskonałeniŜkoła.Ichzgodnośćzdoświadczeniemstwierdziłniemalprzezprzypadekinigdynieudałomusiępogodzić
tegoodkryciazjegowłasnątezą,Ŝeplanetysąutrzymywanenaorbitachprzezsiłymagnetyczne.Wyjaśnienieprzyszłoznacznie
później,wroku1687,kiedySirIzaakNewtonopublikowałPhilosophiaeNaturalisPrincipiaMathematica(Matematyczne
zasadyfilozofiiprzyrody),zapewnenajwaŜniejszedziełozzakresunaukścisłych,jakiezostałokiedykolwieknapisane.Newton
zaproponowałwnimnietylkoteorięruchuciałwprzestrzeniiczasie,alerozwinąłrównieŜskomplikowanyaparat
matematycznypotrzebnydoanalizytegoruchu.SformułowałtakŜeprawopowszechnejgrawitacji,zgodniezktórymdowolne
dwaciaławewszechświecieprzyciągająsięzsiłą,którajesttymwiększa,imwiększesąmasytychciałiimmniejszajest
odległośćmiędzynimi.Totawłaśniesiłapowodujespadanieprzedmiotównaziemię.(Opowieśćotym,jakobyinspiracjądla
Newtonastałosięjabłko,którespadłomunagłowę,jestniemalnapewnoapokryfem.Newtonwspomniałtylko,Ŝepomysł
powszechnejgrawitacjiprzyszedłmudogłowy,gdy“siedziałwkontemplacyjnymnastroju"i“jegoumysłzostałpobudzony
upadkiemjabłka").NastępnieNewtonwykazał,ŜezgodniezowymprawemgrawitacjiKsięŜycpowinienporuszaćsiępoelipsie
wokółZiemi,zaśZiemiaiinneplanetypowinnyokrąŜaćSłońcerównieŜpoeliptycznychorbitach.
ModelKopernikaniezawierałjuŜniebieskichsferPtolemeusza,awrazznimizniknęłaidea,Ŝewszechświatmanaturalną
granicę.PoniewaŜwydajesię,Ŝe“stałegwiazdy"niezmieniająswychpozycji,jeślipominąćichrotacjęnaniebie,wynikającąz
obrotuZiemiwokółswejosi,przyjętojakowpełninaturalnezałoŜenie,ŜesątoobiektypodobnedoSłońca,tyleŜeznacznie
bardziejodnasoddalone.
Newtonzdawałsobiesprawę,Ŝezgodniezjegoteoriągrawitacjigwiazdypowinnyprzyciągaćsięwzajemnie;naleŜałowięc
sądzić,Ŝeniemogąonepozostawaćwspoczynku.Czywszystkieoneniepowinnywięczderzyćsięzesobąwpewnejchwili?W
napisanymw1691rokuliściedoRichardaBentleya,innegowybitnegomyślicielatychczasów,Newtonargumentował,Ŝetak
stałobysięrzeczywiście,gdybyliczbagwiazdbyłaskończonaijeślibyłybyonerozmieszczonewograniczonymobszarze.Jeśli
natomiastnieskończeniewielkaliczbagwiazdjestrozmieszczonamniejwięcejrównomierniewnieskończonejprzestrzeni,to
nieistniejeŜadencentralnypunkt,wktórymmogłobydojśćdoowegozderzenia.
Wywódtenstanowiprzykładpułapki,wjakąmoŜnawpaść,dyskutująconieskończoności.Wnieskończonymwszechświecie
kaŜdypunktmoŜebyćuznanyzaśrodek,poniewaŜwokółniegoznajdujesięnieskończeniewielegwiazd.Poprawnepodejście
dozagadnienia—costwierdzonoznaczniepóźniej—poleganarozwaŜeniunajpierwskończonegoukładugwiazd,które
spadająnaśrodektegoukładu,ipostawieniunastępniepytania,cosięzmieni,jeśliukładotoczymydodatkowymigwiazdami
równomiernierozłoŜonymiwprzestrzeni.ZgodniezprawemciąŜeniaNewtonadodatkowegwiazdywogóleniewpłynąnaruch
gwiazdwewnątrzwyróŜnionegoobszaru,tezatemspadaćbędąkuśrodkowizniezmienionąprędkością.MoŜemydodawaćtyle
gwiazd,ilenamsiępodoba,iniezapobiegnietoichspadnięciudopunktucentralnego.Dziświemy,Ŝeniedasięskonstruować
statycznegomodelunieskończonegowszechświata,wktórymsiłaciąŜeniajestzawszeprzyciągająca.
WartozastanowićsięprzezchwilęnadpanującymaŜdoXXwiekuklimatemintelektualnym,którysprawił,Ŝeniktwcześniej
niewpadłnapomysłrozszerzającegosięlubkurczącegowszechświata.Przyjmowanopowszechnie,Ŝewszechświatalboistniał
wniezmiennymstanieprzezcałąwieczność,albozostałstworzonywobecnymkształciewokreślonejchwiliwprzeszłości.
Przekonanieto,byćmoŜe,wywodziłosięzludzkiejskłonnościdowiarywwieczysteprawdy,amoŜeteŜznajdowanopociechę
wmyśli,Ŝechoćpojedynczeosobystarzejąsięiumierają,tojednakwszechświatjestwiecznyiniezmienny.
Nawetci,którzyzdawalisobiesprawęztego,ŜezgodniezNewtonowskąteoriągrawitacjiwszechświatniemógłbyćstatyczny,
niewpadlinapomysł,Ŝemógłbysięonrozszerzać.Zamiasttegousiłowalionizmienićteorię,przyjmując,ŜesiłaciąŜenia
międzybardzoodległymiciałamijestodpychająca.Niezmieniłobytowzasadzieichobliczeńruchuplanet,aleumoŜliwiłoby
istnienienieskończonychukładówgwiazdwstanierównowagi:przyciąganiepomiędzybliskimigwiazdamibyłoby
zrównowaŜoneodpychaniempochodzącymodgwiazdodległych.JednakŜe—jakwiemytoobecnie—niebyłabytorówno
wagastała—jeślibygwiazdywpewnymobszarzezbliŜyłysięchoćbynieznaczniedosiebie,powodującwzmocnieniesił
przyciągających,umoŜliwiłobytopokonaniesiłodpychającychiwefekciegwiazdyrunęłybynasiebie.Zdrugiejstrony,jeśli
gwiazdyoddaliłybysięniecoodsiebie,tosiłyodpychająceprzewaŜyłybynadprzyciągającymiispowodowałybydalszywzrost
odległościmiędzygwiazdami.
Wysunięciekolejnegozarzutuprzeciwkomodelowinieskończonegoistatycznegowszechświataprzypisujesięzazwyczaj
niemieckiemufilozofowiHeinrichowiOlbersowi,którysformułowałgow1823roku.Faktemjest,ŜejuŜróŜniwspółcześni
Newtonowibadaczezwracaliuwagęnatenproblem,aOlbersniebyłnawetpierwszym,któryzaproponowałsposóbjego
rozwiązania.DopierojednakpoartykuleOlbersazwrócononańpowszechnieuwagę.Trudnośćpoleganatym,Ŝewnie
skończonymistatycznymwszechświecie,patrzącniemalwkaŜdymkierunku,powinniśmynatknąćsięwzrokiemna
powierzchnięgwiazdy.DlategocałeniebopowinnobyćtakjasnejakSłońce,nawetwnocy.Olberswyjaśniałtenparadoks
osłabieniemświatłaodległychgwiazdwskutekpochłanianiagoprzezmaterięznajdującąsięmiędzyźródłemiobserwatorem.
Gdybyjednaktakrzeczywiściebyło,totemperaturapochłaniającejświatłomateriiwzrosłabynatyle,Ŝemateriaświeciłaby
równiejasnojakgwiazdy.Jedynymsposobemuniknięciakonkluzji,Ŝenocneniebopowinnobyćtaksamojasnejak
powierzchniaSłońca,byłobyzałoŜenie,iŜgwiazdynieświeciłyzawsze,alezaczęłypromieniowaćwpewnejchwiliw
przeszłości.WtymwypadkupochłaniającaświatłomateriamogłaniezdąŜyćsiępodgrzaćdoodpowiedniejtemperaturyalbo
światłoodległychgwiazdmogłodonasjeszczeniedotrzeć.Wtensposóbdochodzimydopytania,comogłospowodować,Ŝe
gwiazdyzaczęłysięświecić.
Dyskusjenatematpoczątkuwszechświatarozpoczęłysię,rzeczjasna,znaczniewcześniej.Wedlewielupradawnychkosmologii
izgodnieztradycjąjudeochrześcijańskomuzułmańskąwszechświatpowstałwokreślonejchwiliwniezbytodległej
przeszłości.Jednymzargumentówzatakimpoczątkiembyłoprzeświadczenie,Ŝedowyjaśnieniaegzystencjiwszechświata
koniecznajest“pierwszaprzyczyna".(WewszechświeciekaŜdezdarzeniemoŜnawyjaśnić,podajączajegoprzyczynęinne,
wcześniejszezdarzenie,aleistnieniesamegowszechświatamoŜnawtensposóbwyjaśnićtylkowtedy,jeślimiałonjakiś
początek).Innyargumentprzedstawiłśw.AugustynwswejksiąŜcePaństwoBoŜe.Wskazałon,Ŝenaszacywilizacjarozwijasię,
amypamiętamy,ktoczegodokonałikomuzawdzięczamyróŜnepomysłytechniczne.Wobectegoludzie,izapewneteŜi
wszechświat,nieistniejąprawdopodobniezbytdługo.ZgodniezKsięgąRodzajuśw.Augustynprzyjmował,iŜwszechświat
stworzonyzostałmniejwięcej5000latprzednarodzeniemChrystusa.(Wartozwrócićuwagę,Ŝetadataniejestzbytodległaod
przyjmowanejdziśdatykońcaostatniejepokilodowcowej[10000latprzednarodzeniemChrystusa],kiedyto,zdaniem
archeologów,zaczęłasięnaprawdęcywilizacjaludzka).
Arystotelesiinnigreccyfilozofowienielubilikoncepcjistworzeniawszechświata,poniewaŜnadmierniepachniałaimonaboską
interwencją.Wierzyliraczej,Ŝeludzieiświatistnielizawsze,zawszeteŜistniećbędą.Zewspomnianym,rozwaŜanymjuŜprzez
nichargumentemopostępiecywilizacjiantycznimyślicieleradzilisobie,przypominającocyklicznychpowodziachiinnych
klęskach,którewielokrotniesprowadzałyludzkośćdostanubarbarzyństwa.
ZagadnieniapoczątkuwszechświataijegogranicprzestrzennychpoddałpóźniejgruntownejanaliziefilozofImmanuelKant,w
swymmonumentalnym(ibardzomętnym)dzieleKrytykaczystegorozumu,opublikowanymw1781roku.Nazwałontekwestie
antynomiami(sprzecznościami)czystegorozumu,poniewaŜbyłprzekonany,iŜmoŜnapodaćrównieprzekonująceargumentyza
tezą,Ŝewszechświatmiałpoczątek,jakzaantytezą,Ŝewszechświatistniałzawsze.Zaistnieniempoczątkuprzemawiałwedług
niegofakt,iŜwprzeciwnymwypadkukaŜdezdarzeniebyłobypoprzedzoneprzeznieskończonyprzedziałczasu,atouznałonza
absurd.Zaantytezą(światniemapoczątku)przemawiałzkoleifakt,Ŝewprzeciwnymwypadkupoczątekwszechświatabyłby
poprzedzonynieskończeniedługimprzedziałemczasu,czemuzatemwszechświatmiałbypowstaćwłaśniewjakiejśszczególnej
chwili?WgruncierzeczyracjeKantanakorzyśćtezyiantytezyzawierajątensamargument.Opartesąmianowiciena
milczącymzałoŜeniu,zgodniezktórymczassięgawstecznieskończeniedaleko,niezaleŜnieodtego,czywszechświatistniał,
czynie.Jakprzekonamysiępóźniej,pojęcieczasuprzedpowstaniemwszechświataniemaŜadnegosensu.Porazpierwszy
zwróciłnatouwagęśw.Augustyn.Gdyzapytanogo,coczyniłBógprzedstworzeniemwszechświata,św.Augustynnie
odpowiedział,ŜeBógstworzyłpiekłodlatych,cozadajątakiepytania,leczstwierdził,Ŝeczasjestwłasnościąstworzonego
przezBogawszechświataiprzedpoczątkiemwszechświatanieistniał.
Dopókiwiększośćludziwierzyławstatycznyiniezmiennywszechświat,dopótypytanie,czymiałonpoczątek,czyteŜnie,
traktowanojakopytaniezzakresumetafizykilubteologii.RówniedobrzemoŜnabyłowyjaśniaćobserwacje,twierdząc,Ŝe
istniałzawsze,jakgłoszącteorię,Ŝezostałstworzonywokreślonymmomenciewprzeszłościwtakisposób,bywydawałosię,iŜ
istniałzawsze.Alew1921rokuEdwinHubbledokonałfundamentalnegoodkrycia,ŜeniezaleŜnieodkierunkuobserwacji
widzimy,jakodległegalaktykiszybkooddalająsięodnas.Innymisłowy,wszechświatsięrozszerza.Oznaczato,Ŝew
dawniejszychczasachciałaniebieskieznajdowałysiębliŜejsiebie.Istotnie,wyglądanato,Ŝejakieś10czy20miliardówlat
temuwszystkieobiektydziśistniejącewewszechświecieskupionebyływjednympunkcie,azatemgęstośćwszechświatabyła
wtedynieskończona.Toodkryciewprowadziłowreszciezagadnieniepoczątkuwszechświatadokrólestwanauki.
ObserwacjeHubble'awskazywały,Ŝewpewnejchwili,zwanejwielkimwybuchem,rozmiarywszechświatabyłynieskończenie
małe,ajegogęstośćnieskończeniewielka.WtakichwarunkachwszystkieprawanaukitracąwaŜność,atymsamymtracimy
zdolnośćprzewidywaniaprzyszłości.Jeśliprzedwielkimwybuchembyłynawetjakieśzdarzenia,toitakniemogłyonemieć
wpływunato,codziejesięobecnie.IstnieniatakichzdarzeńmoŜnaniebraćwogólepoduwagę,boniemiałybyoneŜadnych
dającychsięzaobserwowaćkonsekwencji.MoŜnapowiedzieć,Ŝeczasrozpocząłsięwrazzwielkimwybuchem,wcześniejczas
poprostuniebyłokreślony.NaleŜypodkreślić,ŜetakakoncepcjapoczątkuwszechświatawczasieróŜnisięradykalnieod
rozwaŜanychuprzednio.Wniezmiennymwszechświeciepoczątekczasutocoś,comusizostaćnarzuconeprzezjakąśistotę
spozawszechświata;nieistniejeŜadnafizycznakonieczność,którabygowymuszała.MoŜnasobiewyobrazić,ŜeBógstworzył
takiwszechświatdosłowniewdowolnejchwiliwprzeszłości.Zdrugiejstrony,jeśliwszechświatrozszerzasię,tomogłyistnieć
fizyczneprzyczyny,dlaktórychjegopowstaniebyłokoniecznością.MoŜnasobiedalejwyobraŜać,ŜeBógstworzyłwszech
światwchwiliwielkiegowybuchulubnawetpóźniej—alewtakisposób,bywyglądałonato,Ŝewielkiwybuchistotnie
nastąpił,byłobyjednaknonsensemsądzić,Ŝestworzenieodbyłosięprzedwielkimwybuchem.Rozszerzającysięwszechświat
niewykluczaStwórcy,aleograniczaJegoswobodęwwyborzeczasuwykonaniatejpracy!
Mówiąconaturzewszechświataidyskutująctakiezagadnienia,jakkwestiajegopoczątkuikońca,naleŜyjasnorozumieć,czym
jestteorianaukowa.Przyjmujętutajraczejnaiwnypogląd,Ŝeteoriajestpoprostumodelemwszechświatalubjegoczęści,oraz
zbioremregułwiąŜącychwielkościtegomodeluzobserwacjami,jakiemoŜnawykonać.Teoriaistniejewyłączniewnaszych
umysłachiniemoŜnajejprzypisywaćŜadnejinnejrealności(cokolwiekmogłobytoznaczyć).Dobrateorianaukowamusi
spełniaćdwawarunki:musipoprawnieopisywaćrozległąklasęobserwacji,opierającsięnamodeluzawierającymtylkonie
licznedowolneelementy,imusiumoŜliwiaćprecyzyjneprzewidywaniewynikówprzyszłychpomiarów.Naprzykład,teoria
Arystotelesa,zgodniezktórąwszystkobyłoutworzonezczterechelementów—ognia,ziemi,powietrzaiwody—była
dostatecznieprosta,byzasłuŜyćnamianonaukowej,aleniepozwalałanaŜadneprzewidywania.Zdrugiejstrony,teoriaciąŜenia
Newtonaopierasięnajeszczeprostszymmodelu,wedlektóregociałaprzyciągająsięzsiłąproporcjonalnądoichmasi
odwrotnieproporcjonalnądokwadratuodległościmiędzynimi.MimoswejprostotyteoriaNewtonaprzewidujeruchySłońca,
KsięŜycaiplanetzwielkądokładnością.
KaŜdateoriafizycznajestzawszeprowizoryczna,pozostajetylkohipotezą;nigdyniemoŜnajejudowodnić.NiezaleŜnieodtego,
[ Pobierz całość w formacie PDF ]