199810 poza granicami fizyki(1)

Poza granicami fizyki
SUPER-KAMIOKANDE COLLABORATION
S∏ynni naukowcy poszukujà
dowodów istnienia Boga
W
potliwy jest fakt, i˝ obserwuje si´ jedynie po∏ow´ neutrin elektronowych, które teoretycznie powinny docieraç do
Ziemi ze S∏oƒca. Bahcall dodaje jednak,
i˝ nowe odkrycie „umacnia przekonanie niemal wszystkich pracujàcych nad
tym zagadnieniem, ˝e problemy dotyczàce neutrin s∏onecznych zwiàzane sà
z oscylacjami” jednego rodzaju neutrin
w inny podczas ich podró˝y na Ziemi´.
„Nieco goràcej ciemnej materii w postaci masywnych neutrin mo˝e byç tym,
czego nam potrzeba, by poradziç sobie
z innym astrofizycznym problemem
niezamykania si´ bilansu” – mówi Primack. Wiele przes∏anek wskazuje, ˝e
WszechÊwiat zawiera ponad 10 razy
wi´cej materii, ni˝ zdolne sà zarejestrowaç ludzkie przyrzàdy. Neutrina uzupe∏nià teraz cz´Êç tej brakujàcej materii.
Pytanie, czy waga neutrina jest wystarczajàca, by wp∏ynàç w istotny sposób na los WszechÊwiata i jego budow´,
pozostaje nadal bez odpowiedzi. „Nie
mo˝emy konstruowaç teorii bez dok∏adniejszych danych dotyczàcych mas i amplitud przejÊcia – mówi Steven Weinberg, jeden z architektów Modelu
Standardowego i profesor University of
Texas. – Czeka nas jeszcze d∏uga droga.
Planujemy jednak bardzo wa˝ne eksperymenty, które byç mo˝e pozwolà odpowiedzieç na te pytania.”
W styczniu w akceleratorze niedaleko Tokio fizycy wytworzà strumieƒ
neutrin mionowych i skierujà go na detektor Super-Kamiokande. Do roku 2001
naukowcy z Fermi National Accelerator Laboratory w Batavii (Illinois) zamierzajà wys∏aç rój czàstek w kierunku
detektora ukrytego g∏´boko w kopalni
w Minnesocie. Te kontrolowane doÊwiadczenia byç mo˝e wype∏nià ostatnie
luki w Modelu Standardowym i – jeÊli
b´dziemy mieli szcz´Êcie – zamknà ten
rozdzia∏ fizyki, otwierajàc nowy.
W. Wayt Gibbs
spó∏czesna nauka, jak ka˝da
owocna filozofia, opiera si´
na aksjomatach, których prawdziwoÊç przyjmuje si´ na wiar´. Allan R. Sandage, jeden z ojców wspó∏czesnej astronomii, w∏aÊnie po∏o˝y∏ na rzutniku foliogram ilustrujàcy jedno z takich
za∏o˝eƒ. Litery na tyle wielkie, ˝e trudno ich nie dostrzec, widniejà oto przed
oczami kilkuset naukowców, teologów
i innych osób, które zebra∏y si´ w University of California w Berkeley, by dyskutowaç na temat konfliktów i zbie˝noÊci mi´dzy naukà i religià. Aksjomat ten
zwany jest maksymà Clifforda: „Nikt
nigdy i nigdzie nie powinien wierzyç
w coÊ, co nie jest oparte na wystarczajàco przekonujàcych dowodach.”
Czy mamy wystarczajàce dowody
wspierajàce wiar´ w Boga? Choç wielu
naukowców ze Stanów Zjednoczonych
bez wàtpienia zgodzi∏oby si´ z Sandage’em, ˝e „nale˝y sobie odpowiedzieç,
co jest dla kogo «przekonujàce»” pomimo to w ostatnich sonda˝ach wi´kszoÊç
z nich odpowiedzia∏a: „nie”. Jednak
w programie tej konferencji znalaz∏y si´
wystàpienia ponad 20 naukowców –
wi´kszoÊç z nich nale˝y do Êcis∏ej czo∏ówki w swojej dziedzinie – którzy doszli do odmiennych wniosków.
„Olbrzymia liczba danych wskazuje na
istnienie Boga” – twierdzi George Ellis,
kosmolog z Uniwersytetu w Kapsztadzie
i g∏´boko wierzàcy kwakier. Jego zdaniem
„problem polega tylko na tym, jak je oceniç”, poniewa˝ dane
te rzadko poddajà si´
analizie naukowej.
WSZECHÂWIATY ZAWSZE
P¸ASKI WSZECHÂWIAT
Pierwszà pozycjà
SI¢ ROZSZERZAJÑCE
na liÊcie dowodów
Ellisa jest tzw. zasada antropiczna. Jak
wyjaÊnia John D. BarTU MO˚E POWSTAå ˚YCIE
row, astronom z University of Sussex, w
ciàgu ostatnich kilkuWSZECHÂWIATY dziesi´ciu lat fizycy
MOGÑCE SI¢ ZAPAÂå
zwrócili uwag´ na
fakt, ˝e wiele fundaWIELKI
KRACH
mentalnych sta∏ych
przyrody – od pozioWIELKI 15 (TERAZ)
1000
2000
mów energetycznych WYBUCH
PRZYBLI˚ONY WIEK WSZECHÂWIATA (MILIARDY LAT)
w atomie w´gla do
ZE WSZYSTKICH MO˚LIWYCH WSZECHÂWIATÓW tylko
tempa rozszerzania
w tych, które podobne sà do naszego, mo˝e istnieç ˝ycie
si´ WszechÊwiata i jeoparte na w´glu. Czy nasz WszechÊwiat zosta∏ zaplanowany,
czy mamy po prostu szcz´Êcie?
go czterowymiaroROZMIAR WSZECHÂWIATA
S¸O¡CE oglàdane w „Êwietle
neutrinowym” powinno teoretycznie
wydawaç si´ znacznie jaÊniejsze
ni˝ w rzeczywistoÊci.
woÊci – jest dok∏adnie takich, ˝e we
WszechÊwiecie mo˝e istnieç ˝ycie. JeÊli
którakolwiek z nich by∏aby nieco inna,
˝ycie – w postaci, jakà znamy – nie mia∏oby szansy powstaç.
John Polkinghorne, fizyk czàstek elementarnych, który zosta∏ pastorem KoÊcio∏a anglikaƒskiego, wskazuje na jeszcze inne zagadki. „Jak to si´ sta∏o, ˝e
ludzkie zdolnoÊci poznawcze tak bardzo wykraczajà poza potrzeby wynikajàce z presji ewolucyjnej, dzi´ki czemu
potrafimy zrozumieç kwantowà natur´ WszechÊwiata oraz badaç jego kosmologiczne charakterystyki?” – pyta.
I dlaczego matematyka tak zadziwiajàco dobrze si´ sprawdza w opisie Êwiata fizycznego? Wed∏ug Polkinghorne’a,
Ellisa i innych cenionych fizyków jednà z mo˝liwych odpowiedzi jest fakt,
˝e WszechÊwiat zosta∏ zaprojektowany.
„Z pewnoÊcià coraz wi´cej wybitnych
naukowców powa˝nie rozwa˝a w swoich pracach zasad´ antropicznà” – stwierdza Andrei D. Linde, kosmolog ze Stanford University. Kwestionuje on jednak
poglàd, ˝e te koincydencje wskazujà na
istnienie Boga. Dotychczasowe obserwacje astronomiczne potwierdzajà tzw.
teori´ kosmologicznej inflacji, której jednym z twórców by∏ Linde. JeÊli jest ona
prawdziwa, to nasz WszechÊwiat jest
zaledwie jednà z baniek w znacznie
wi´kszej, ponadczasowej pianie wszechÊwiatów. W ka˝dej baƒce-wszechÊwiecie sta∏e fizyczne i prawa przyrody mogà byç inne. W naszym WszechÊwiecie
mo˝liwe jest istnienie ˝ycia opartego na
w´glu nie dlatego, ˝e zosta∏ w ten sposób skonstruowany – dodaje Barrow –
ale poniewa˝ nawet tak subtelne uporzàdkowanie musia∏o zaistnieç w jednej z miriadów baniek.
ÂWIAT NAUKI Paêdziernik 1998 11
JOHNNY JOHNSON
NAUKA I RELIGIA
W SKRÓCIE
NASA i SUSAN TEREBEY Extrasolar Research Corporation
Nowa planeta?
Za pomocà Kosmicznego Teleskopu
Hubble’a sfotografowano obiekt o masie
dwa-, trzy razy wi´kszej ni˝ masa Jowisza,
znajdujàcy si´ w pobli˝u
uk∏adu podwójnego
m∏odych gwiazd
odleg∏ych od nas
o 450 lat Êwietlnych.
Prawdopodobnie jest
to pierwsze zdj´cie
planety spoza Uk∏adu
S∏onecznego. Zrobi∏a
je Susan Terebey,
astronom z Kalifornii.
Pomi´dzy planetà
a gwiazdami rozciàga
si´ Êwiecàca smuga.
˚ycie na tej planecie
raczej nie istnieje,
poniewa˝ temperatura
na powierzchni wynosi
kilka tysi´cy kelwinów. Odkrycie to mo˝e
jednak zmieniç nasze wyobra˝enia
o formowaniu si´ planet.
Wymar∏y tak szybko
W koƒcu permu wygin´∏o ponad 85%
wszystkich gatunków oceanicznych
i 70% rodzajów kr´gowców làdowych.
Wyniki przedstawione 15 maja w Science
pokazujà, ˝e nastàpi∏o to szybko – w ciàgu
niespe∏na miliona lat. Douglas H. Erwin
wraz ze wspó∏pracownikami z National
Museum of Natural History zbadali 172 próbki
z ró˝nych warstw popio∏u wulkanicznego
z trzech miejsc w po∏udniowych Chinach
i z jednego w Teksasie. Próbki by∏y ∏atwe
do datowania, poniewa˝ zawiera∏y cyrkon.
Podczas formowania si´ tego minera∏u
w jego sieç krystalicznà wbudowuje si´ uran,
który z up∏ywem czasu si´ rozpada, tworzàc
o∏ów i wskazujàc tym samym na wiek cyrkonu.
Erwin odkry∏, ˝e wi´kszoÊç gatunków znikn´∏a
pomi´dzy 252.3 a 251.4 mln lat temu.
Choç nadal nie jest znana przyczyna ich
wymarcia, tempo wyklucza wczeÊniejszà
hipotez´, ˝e przyczynà by∏o przemieszczenie
si´ p∏yt tektonicznych [patrz: Douglas H. Erwin,
„Najwi´ksze z wielkich wymieraƒ”;
Âwiat Nauki, wrzesieƒ 1996].
Neurologia gier Nintendo
Gry wideo igrajà z naszym mózgiem.
Paul M. Grasby z Hammersmith Hospital
w Londynie wraz ze wspó∏pracownikami
podawali oÊmiu m´˝czyznom ochotnikom
lek o nazwie Raclopride, który wià˝e si´
z receptorami neurotransmitera dopaminy.
By∏ on znakowany tak, ˝e wykazywa∏
niewielkà radioaktywnoÊç. Nast´pnie
za pomocà pozytonowej tomografii emisyjnej
(PET) naukowcy monitorowali aktywnoÊç
mózgu, w czasie gdy badani grali lub te˝
wpatrywali si´ w pusty ekran. Podczas
gry wiàzanie Raclopride wzros∏o w prà˝kowiu,
co dowodzi, ˝e w tym obszarze mózgu
zwi´kszy∏o si´ wydzielanie dopaminy.
Co wi´cej, wzrost by∏ tak du˝y jak
obserwowany u osób, którym wstrzykni´to
amfetamin´ lub pobudzajàcy Ritalin.
Ciàg dalszy na stronie 13
12 ÂWIAT NAUKI Paêdziernik 1998
Nauka zapewne nigdy nie zdo∏a okreÊliç, kto ma racj´ w tym sporze. „Docieramy do granic tego, co kiedykolwiek
da si´ zbadaç” – mówi Ellis. I nie dotyczy to jedynie kosmologii. „JeÊli nauka
XX wieku uczy nas czegoÊ, to w∏aÊnie
uÊwiadamia istnienie obszarów niepoznawalnych metodami naukowymi, zarezerwowanych dla wierzeƒ religijnych
– twierdzi Mitchell P. Marcus, dziekan
Wydzia∏u Informatyki w University of
Pennsylvania. – Wiemy na pewno, ˝e
w matematyce i w teorii informacji
istniejà prawdy, których nie umiemy
odnaleêç.”
„Niemo˝noÊç okreÊlenia przez nauk´ podstaw znaczeƒ, celów, wartoÊci
i etyki jest dowodem koniecznoÊci religii” – mówi Sandage. Dowód to wystarczajàco mocny, by pod koniec ˝ycia porzuci∏ on ateizm. Ellis, który
równie˝ si´ nawróci∏, kiedy jego pozycja naukowa by∏a ju˝ ugruntowana,
wskazuje na inne tajemnice, które nie
dadzà si´ rozwiàzaç jedynie za pomocà logiki: „Powód istnienia WszechÊwiata, samo istnienie praw fizyki jako
takich i natur´ tych, które obowiàzujà
w przyrodzie, nauka przyjmuje za pewniki, a wi´c nie mogà byç przez nià
badane.”
„Religia jest niezwykle wa˝na w poszukiwaniu odpowiedzi na te pytania”
– konkluduje Sandage. Ale co to dok∏ad-
nie oznacza? JeÊli zmusiç naukowców
do wyjawienia szczegó∏ów ich wiary,
okazuje si´, ˝e wi´kszoÊç z nich przyj´∏a par´ fundamentalnych zasad wytworzonych przez tradycj´ religijnà i pomin´∏a ca∏à reszt´. „Kiedy zaczynasz
rozmow´ o dogmatach, wi´kszoÊç naukowców si´ wycofuje” – zauwa˝a
Henry S. Thompson z University of
Edinburgh.
RzeczywiÊcie, dla Ellisa „religia jest
takim samym przedsi´wzi´ciem opartym na doÊwiadczeniu jak nauka: ka˝da doktryna to model, który powinien
zostaç przetestowany, a ˝aden dowód
nie jest mo˝liwy”. Sandage, jak wielu
innych fizyków teoretyków, wyznaje:
„Jestem platonistà.” Wierzy, ˝e jedynà
realnoÊcià sà podstawowe równania fizyki i ˝e „widzimy jedynie cienie na
Êcianie”. Natomiast Pauline M. Rudd,
biochemik z University of Oxford, zauwa˝a: „Mam doÊwiadczenia, których
nie da si´ wyraziç w ˝adnym innym j´zyku oprócz j´zyka religii. Nie jest wa˝ne, czy mity zawierajà prawd´ historycznà, czy te˝ nie.”
Wydaje si´, ˝e tylko co do dwóch
spraw wszyscy wierzàcy naukowcy sà
zgodni: ˝e Bóg istnieje i ˝e – jak stwierdzi∏ niegdyÊ Albert Einstein – „nauka
bez religii jest u∏omna, religia zaÊ bez
nauki – Êlepa”.
W. Wayt Gibbs
ASTRONOMIA
Wielka zagadka
NajjaÊniejszy b∏ysk,
jaki kiedykolwiek widziano,
ujawni∏ istnienie
egzotycznego cia∏a niebieskiego
R
zadko si´ zdarza, by wiadomoÊci
o odkryciu astronomicznym z
pierwszych stron gazet nie towarzyszy∏a zapowiedê obalenia dotychczas istniejàcych teorii. B∏yski gamma
sà jednym z niewielu zjawisk, o których
mo˝na by∏o to w∏aÊnie powiedzieç.
Przez d∏ugi czas uwa˝ano, ˝e – obserwowane w zakresie promieniowania
gamma i akurat w odpowiednim momencie – na pozór losowe rozb∏yski rozÊwietlajàce ca∏e niebo pochodzà z naszej
Galaktyki. Ta teoria zacz´∏a si´ jednak
waliç w roku 1991, kiedy Compton Gamma Ray Observatory wykry∏, ˝e owe b∏yski pojawiajà si´ na ca∏ym niebie, a nie
tylko w p∏aszczyênie Drogi Mlecznej.
Inna hipoteza, zgodnie z którà pochodzà one z otoczenia Galaktyki, upad∏a
w zesz∏ym roku, kiedy zmierzona po
raz pierwszy odleg∏oÊç do b∏ysku okaza∏a si´ zbyt du˝a. DziÊ, choç astronomowie zgadzajà si´, ˝e b∏yski gamma to
pewnego rodzaju megaeksplozje w odleg∏ych galaktykach, ciàgle jeszcze znajdujà si´ one na liÊcie najwi´kszych zagadek kosmicznych.
Minionej wiosny astronomowie podali odleg∏oÊci do dwóch nowych b∏ysków, co na pierwszy rzut oka wykluczy∏o nieliczne z mo˝liwych jeszcze
wyjaÊnieƒ tych zjawisk. Z obserwacji
Shrinivasa R. Kulkarniego i S. George’a Djorgovskiego z California Institute of Technology wynika∏o, ˝e pierwszy
z b∏ysków, wykryty 14 grudnia ub. r.
przez satelit´ Beppo-SAX, zdarzy∏ si´
w galaktyce odleg∏ej o 12 mld lat Êwietlnych. A skoro widaç go by∏o z tak daleka, musia∏ byç jaÊniejszy ni˝ jakikolwiek obiekt dotàd zarejestrowany.
Podczas gdy astronomowie próbowali oswoiç si´ z tymi nieoczekiwanymi
dystansami i jasnoÊciami, 25 kwietnia
zarejestrowano kolejny b∏ysk – tym
razem jednak prawie 100 razy bli˝szy
i 100 tys. razy s∏abszy ni˝ grudniowy.
Co dziwniejsze, nie nastàpi∏a po nim
poÊwiata promieniowania o mniejszej