Transkrypcja:

OD WSZECHŚWIATA STATYCZNEGO DO DYNAMICZNEGO

Witam Państwa. Nasz pierwszy wykład ma tytuł „Od wszechświata statycznego do dynamicznego”. Chciałbym w tym wykładzie poruszyć dwie sprawy. Pierwsza to jest zależność naszej koncepcji Boga od naszego obrazu wszechświata. To jest zagadnienie, któremu będzie poświęcony pierwszy blok tego wykładu. W drugim bloku przyjrzymy się głównie pierwszemu modelowi kosmologicznemu, Alberta Einsteina, dlatego że to właśnie wtedy zawiązał się dramat, zawiązała się akcja relacji pomiędzy kosmologią a zagadnieniami teologicznymi. Natomiast w trzecim bloku tego wykładu przedstawię przejście od świata statycznego, jakim był pierwszy model Einsteina, do świata dynamicznego, do świata ekspandującego. Wraz z pojawieniem się, rozszerzania się wszechświata, pojawił się problem jego początku i to stanowi problem, na którym się w dalszych wykładach nieco bliżej zastanowimy.

Koncepcja stworzenia i początku. Pierwszy wykład „Od wszechświata statycznego do dynamicznego” wprowadza nas w problematykę relacji kosmologii współczesnej do religii. Pojęcia Boga i wszechświata są współzależne, są ze sobą skorelowane. Jeżeli określamy Boga jako istotę transcendentną w stosunku do świata, to już w tym kryje się pewna zależność tych dwóch pojęć. Wszechświat i Pan Bóg. Mamy wszechświat i Bóg, który poza ten wszechświat wykracza. I nic dziwnego, że nasza wizja Pana Boga w bardzo ścisły sposób zależy od wizji wszechświata. Gdy nasz wszechświat był mały, gdy w starożytności był zamknięty sferą gwiazd stałych, to nic dziwnego, że i nasza wizja Pana Boga była powiedzmy w cudzysłowie mała.

Pan Bóg transcendentny był gdzieś w naszej wyobraźni umieszczany poza sferą gwiazd stałych. Ale potem wszechświat się rozrastał. Potem sfera gwiazd stałych stała się gdzieś mniej więcej w czasach początków nauk nowożytnych nieskończonym wszechświatem zaludnionym mniej więcej jednakowo gęsto gwiazdami. Wtedy świat się rozrósł do nieskończoności. A więc i obraz Pana Boga musiał się odpowiednio powiększyć. Ja cały czas mówię o obrazie Pana Boga nie w jakimś wyrafinowanym, o jakim mówili teologowie, ale w takiej przeciętnej wyobraźni człowieka kulturalnego danych czasów.

Potem świat się jeszcze rósł bardziej. Świat galaktyk i gromad galaktyk. Świat Wielkiego Wybuchu. Wtedy wizja Pana Boga musiała się do tego wszystkiego przystosowywać. A całkiem ostatnio już mówimy o nieskończonej liczbie różnych wszechświatów, o tak zwanym wieloświecie. I kolejną mamy przemianę naszego wyobrażenia o Panu Bogu. To musi być Bóg wielu nieskończonych wszechświatów. Ale zależność idzie także i w drugą stronę. Jeżeli ktoś wierzy w Pana Boga, to inaczej widzi wszechświat niż człowiek niewierzący. Bo widzi we wszechświecie pewną myśl, pewien racjonalny plan, który Pan Bóg zrealizował w dziele stworzenia. I w takiej sytuacji człowiek wierzący dostrzega we wszechświecie coś więcej niż człowiek niewierzący. I powstaje problem. Czy te dwa aspekty są ze sobą jakoś w zgodzie? Czy też prowadzą do napięć i konfliktów? W historii napięcia i konflikty były. Dlatego musimy nad tym zagadnieniem pochylić się spokojnie i nieco dokładniej sprawę rozważyć.

Są to zagadnienia dosyć oczywiste, wstępne do tych innych zagadnień, które chcemy podjąć. W tym cyklu wykładów chcę się skupić na problemach bardziej szczegółowych. Mianowicie na nieco dokładniej rozpatrzonych zagadnieniach relacji pomiędzy teologią naturalną a współczesną kosmologią.

Teologia naturalna. Należy ją odróżnić od tzw. teologii objawionej. Teologia naturalna to jest refleksja rozumowa na temat Boga, Jego istnienia i stosunku do świata, ale bez odwoływania się, przynajmniej wprost, do objawienia, do jakichś religii objawionych. A więc, jak się to tradycyjnie mówiło, cała refleksja ma się odbywać w świetle rozumu, bez pomocy objawienia. To nazywam teologią naturalną. Proszę zwrócić uwagę, że jest tu pewna niekonsekwencja w terminologii. Powiadamy teologia naturalna, ale ponieważ teologia naturalna nie odwołuje się do objawienia, nie jest właściwie dziedziną teologiczną, tylko dziedziną filozoficzną, mimo swojej nazwy, ale tradycyjnie taka nazwa się przyjęła.

Teologia we właściwym sensie zawsze odwołuje się do objawienia, ale w tym kursie będziemy pozostawać na gruncie teologii naturalnej i będziemy rozpatrywać relacje pomiędzy teologią naturalną a współczesną kosmologią. Oczywiście zagadnieniami kosmologicznymi ludzkość interesowała się od niepamiętnych czasów. Gdy jakiś pierwszy, pierwotny człowiek podniósł głowę do góry i zobaczył gwiazdy, księżyc, to na pewno jakieś wyobrażenia kosmologiczne mu przez głowę przechodziły. Potem powstała astronomia, nauki przyrodnicze.

Kosmologia w znaczeniu ścisłym jest nauką dosyć młodą. Trochę umownie przyjmuje się, że narodziła się wraz z pierwszą kosmologiczną pracą Albertzta Einsteina w 1917 roku. Ta praca dostarczyła kosmologii bazę teoretyczną, a wkrótce potem astronomia, czyli nauka obserwacyjna dostarczyła kosmologii bazy obserwacyjnej. Zwykle astronomem, którego nazwisko wiąże się z tym faktem, jest Edwin Hubble. W dzisiejszym wykładzie postacie Einsteina i Hubble’a pojawią się jeszcze w dalszym ciągu. Trochę umowną datą powstania nowoczesnej kosmologii jest rok 1917, w którym to roku Albert Einstein opublikował swoją pierwszą kosmologiczną pracę. Możemy ją tutaj pokazać, jej pierwszą stronę.

Widzimy tutaj fotokopię pierwszej strony kosmologicznej pracy Einsteina, od której początek wzięła nowoczesna kosmologia. Tytuł brzmi „Kosmologische Betrachtungen zur Allgemeinen Relativitätstheorie” – „Kosmologiczne rozważania na temat ogólnej teorii względności”. Żeby zrozumieć znaczenie, przynajmniej w ogólnych zarysach treści tej pracy, musimy się nieco cofnąć do roku 1915, w którym to roku Einstein ogłosił swoją ogólną teorię względności, czyli teorię grawitacji. Na tym obrazku przedstawiona jest ogólna idea ogólnej teorii względności Einsteina. Ta siatka przedstawia czasoprzestrzeń w dwóch wymiarach.

Czasoprzestrzeń jest czterowymiarowa, trzy wymiary przestrzeni, czwarty wymiar czasu. Tu na obrazku z oczywistych względów mamy tylko dwa wymiary. Na więcej perspektywa nie pozwala. I tutaj widzimy planetę, Ziemię. Ziemia wytwarza pole grawitacyjne. Ogólna teoria względności przedstawia pole grawitacyjne jako zakrzywienie czasoprzestrzeni. Takie wgłębienie tutaj. Możemy sobie wyobrazić tutaj małą kulkę, która po tej krzywiźnie stoczy się do dużej kulki. To będzie wyglądało, jakby ją ta duża przyciągnęła. To jest intuicyjna, powtarzam, intuicyjna idea ogólnej teorii względności. Tutaj w rogu górnym obrazka są równania Einsteina, które tę intuicję przedstawiają w formie zmatematyzowanej. A więc pole grawitacyjne jest odkształceniem czasoprzestrzeni.

Zagadnienie kosmologiczne sprowadza się do tego samego, do problemu zakrzywienia czasoprzestrzeni, ale już nie przez jedną planetę, tylko przez wszystkie masy obecne we Wszechświecie. I odpowiedź na pytanie, w jaki sposób wszystkie masy obecne we Wszechświecie zakrzywiają czasoprzestrzeń, jest tym, co nazywamy modelem kosmologicznym. Oczywiście to też musi być wyliczone matematycznie. I Einstein to w tym swoim artykule z 1917 roku zrobił. Tutaj jeszcze raz widzimy nieco dokładniejszy zapis równań pola, czyli tych równań, które przedstawiają zakrzywienie czasoprzestrzeni. W zależności z tej strony jest zakrzywienie czasoprzestrzeni, z tej strony rozkład materii. I te równania należy rozwiązać dla przypadku kosmologicznego, dla przypadku materii jednostajnie wypełniającej Wszechświat. I to jest właśnie model kosmologiczny Einsteina. Był to model statyczny, to znaczy Wszechświat się ani nie rozszerzał, ani nie kurczył. A ściślej mówiąc, historia jest bardziej sensacyjna. Mianowicie te równania Einsteina, które tu widzimy, podpowiadały Einsteinowi coś innego, że model jest niestatyczny, że model jest w stanie równowagi chwiejnej, że byle co może go spowodować albo jego zapadanie się, albo jego ekspansję. Einstein nie chciał równaniu mu wierzyć, bo sądził, że świat jest statyczny, jest solidną budowlą. I dlatego dodał do równań tutaj ten człon z lambda, ze stałą kosmologiczną lambda, ażeby otrzymać model statyczny. Pierwotnie było równania pola bez tego członu. Einstein dodał właśnie w 1917 roku człon kosmologiczny po to, ażeby uzyskać model statyczny. I uzyskał ten model i geometria tego Wszechświata nie jest płaska. Przestrzeń tego Wszechświata jest jak powierzchnia sfery, tylko oczywiście więcej wymiarowa.

Przestrzeń musi mieć trzy wymiary, a powierzchnia sfery ma dwa wymiary. Ale geometria modelu Einsteina, przestrzeni modelu Einsteina jest taka sama jak geometria powierzchni sfery plus jeden wymiar więcej. Istotne jest to, że ten model jest zamknięty. Znaczy, startując z tego punktu, możemy sobie podróżować, podróżować i po pewnym czasie dojdziemy do tego punktu z powrotem. Chcąc wyrazić tę ideę, mówimy, że model Wszechświata Einsteina jest przestrzennie zamknięty.

Rzecz ciekawa, że Einstein miał, tworząc ten model, motywacje podwójne, fizyczne i filozoficzne. Fizyczne motywacje sprowadzały się do tego, ażeby rozwiązać rozmaite paradoksy kosmologiczne, w jakie uwikłała się fizyka przed Einsteinem. Tym zagadnieniem nie będziemy się zajmować, to jest zagadnienie z dziedziny już ścisłej kosmologii. Nas tutaj interesują bardziej motywacje filozoficzne Einsteina.

Einstein w okresie, gdy tworzył teorię względności, gdy pracował nad tym modelem, był zafascynowany filozofią Spinozy. Filozofia Spinozy jest filozofią panteistyczną. Spinoza utożsamiał Wszechświat z Bogiem. Wszechświat Spinozy jest logicznie zamknięty. Rozumując wewnątrz Wszechświata, poza ten Wszechświat nie wyjdziemy, bo on jest wszystkim. On jest tożsamy z Panem Bogiem. Einstein był pod wrażeniem tej logicznej zamkniętości Wszechświata. I gdy równania mu podpowiedziały, że model może być przestrzennie zamknięty, Einstein estetycznie się bardzo ucieszył, dlatego że tej logicznej zamkniętości Wszechświata odpowiada zamkniętość geometryczna. I dlatego to jest rzeczą dość znaną w historii kosmologii, że właśnie filozofia Spinozy dostarczyła Einsteinowi motywację do stworzenia tego modelu kosmologicznego. Równania Einsteina podpowiedziały mu, że świat nie jest statyczny. Einstein sprzeciwił się tym równaniom, dodał człon kosmologiczny i uzyskał rozwiązanie statyczne. Ale okazuje się, że równania wiedziały lepiej niż Einstein.

Już wkrótce, w roku 1922, rosyjski matematyk Aleksander Friedman znalazł rozwiązania równań Einsteina niestatyczne, rozszerzające się. A więc te same równania, które Einstein napisał w 1917 roku, nawet ze stałą kosmologiczną mogą być. Można tę stałą odrzucić. I takie, i takie mają rozwiązania niestatyczne. Tutaj na tym obrazku widzimy trzy rozwiązania niestatyczne. Na przypadku, kiedy stała kosmologiczna jest równa zero. Mamy te trzy rozwiązania. One się nazywają równaniami Friedmana. W dolnym rogu obrazku mamy innego kosmologa z tamtych czasów, George’a Lemaitre’a, belgijskiego księdza, który też niezależnie od Friedmana znalazł te modele. A potem, po śmierci Friedmana, który umarł młodo, Lemaitre zajmował się tymi modelami, rozwinął całą swoją kosmologię. Dlatego też te modele nazywa się niekiedy modelami Friedmana-Lemaitre’a. Przyjrzyjmy się tym trzem rozwiązaniom. Wszystkie trzy zaczynają się od punktu zero. Na tej osi mamy średnią odległość między galaktykami, a tutaj jest czas. Gdy świat się rozszerza, bo te modele przedstawiają świat rozszerzający się, i gdybyśmy puścili czas wstecz, to model się będzie kurczył, świat się będzie kurczył tak długo, aż osiągnie punkt zero, kiedy cała materia jest skupiona w jednym punkcie. Ten punkt się nazywa w kosmologii osobliwością początkową. I widzimy, że wszystkie te modele mają osobliwość początkową. Ten model niebieski, nazywamy go płaski, ten zielony nazywa się zamknięty, otwarty, a ten czerwony zamknięty. Wszystkie mają początkową osobliwość. Natomiast przyszłość tych modeli jest różna. Dwa z nich rozszerzają się w nieskończoność, a trzeci, ten model zamknięty, będzie się po jakimś czasie kurczył i zapadnie się do osobliwości końcowej.

I właśnie tutaj powstaje po raz pierwszy problem początku. Czy osobliwość kosmologiczną można utożsamić z początkiem Wszechświata? Dzisiaj tę osobliwość kosmologiczną często nazywa się takim obrazowym określeniem Wielki Wybuch. Natomiast w czasach Einsteina, Friedmana i Lemaitre’a jeszcze tego pojęcia Wielki Wybuch, tej nazwy nie używano. Używano inne określenia, na przykład «wielkie ściśnienie», «big squeeze», albo «pierwotna raca», bo Wszechświat wybuchł jak raca. Te trzy modele Friedmana i Lemaitre’a zdominowały kosmologię teoretyczną na kilka dziesięcioleci. Wierzono na podstawie rozmaitych obserwacji, że jeden z tych modeli, nie wiedziano który, dobrze pasuje do rzeczywistego Wszechświata. Tak wygląda teoretyczna część tego dramatu, przejścia od świata statycznego do dynamicznego. Ale nowożytna kosmologia jest nauką obserwacyjną, empiryczną i jej bazą obserwacyjną jest astronomia.

Drugą odsłoną tego dramatu, przejścia od świata statycznego do świata dynamicznego jest właśnie odkrycie, że świat rzeczywiście się rozszerza. Tego odkrycia dokonał amerykański astronom Edwin Hubble. Pierwotnie był on prawnikiem, skończył prawo, nawet miał własną kancelarię prawną, ale znudził się uprawianiem prawa, odbył studia astronomiczne i stał się chyba jednym z najbardziej sławnych astronomów XX wieku. Tutaj na tym obrazku widzimy Edwina Hubble’a, jego fotografię. Tu jest drugi Hubble, teleskop imienia Hubble’a, który jest na orbicie i dostarcza fantastycznych zdjęć Wszechświata. A ten obrazek, na którym w tej chwili skupimy naszą uwagę, bo najbardziej nas on tu interesuje, jest wzięty z prac Hubble’a, z oryginalnych prac, a także potem był reprodukowany w jego znanej książce Realm of the Nebula, Królestwo Mgławic. I ten wykres przedstawia to, co dzisiaj nazywamy prawem Hubble’a, rozszerzanie się Wszechświata. Wykres ten powiada, że im dalej galaktyka od nas położona, tym szybciej się oddala. O oddalaniu galaktyk świadczy zjawisko przesunięcia ku czerwieni w widmach galaktyk i Hubble własnymi obserwacjami, także obserwacjami, które zebrał od innych astronomów, wykazał, że rzeczywiście im dalej galaktyka położona, tym przesunięcie ku czerwieni, w jakiej widmie jest większe, to znaczy tym szybciej od nas się oddala.

W ten sposób to, co przepowiedziały znacznie wcześniej Rufnania i Einsteina, przypominam, praca pierwsza Einsteina, w której Rufnania już sugerowały, że świat się rozszerza, to jest rok 1917. Praca Friedmana, który przedstawił pierwsze modele ekspandujące, to jest 1922. A praca Hubble’a, w której on opublikował ten rysunek i właśnie ideę rozszerzania się Wszechświata na podstawie przesunięć ku czerwieni, to jest rok dopiero 1929. Więc obserwacje potwierdziły to, co Rufnania już wiedziały znacznie wcześniej. Jeszcze na tym obrazku widzimy porównanie dwóch wykresów. Tu jest oryginalny wykres Hubble’a, któremu przed chwileczką przeglądaliśmy się, a tu jest odpowiednik wykresu Hubble’a na podstawie dzisiejszych danych obserwacyjnych. I proszę zwrócić uwagę na ten mały czerwony kwadracik tutaj, w samym początku układu współrzędnych. Ten mały kwadracik to jest cały ten wykres Hubble’a. Tu się mieści, a dzisiaj tyle rzędu wielkości poszliśmy dalej i to prawo Hubble’a, im dalej, tym szybciej galaktyka ucieka, jest doskonale tutaj widzimy obserwacyjnie potwierdzone.

Jesteśmy świadkiem rewolucji, jaka się dokonała. Rewolucji rzeczywiście ogromnej. Ja myślę, że na miarę Kopernika lub większej. Kopernik poruszył Słońce, poruszył Ziemię, a zatrzymał Słońce. Hubble i Einstein poruszyli cały wszechświat. Aż do początku XX wieku wszechświat był uważany za statyczny, trwały, solidnie zbudowany byt. Natomiast po roku 1929 już wiemy, że wszechświat się rozszerza i to jest filar współczesnej kosmologii. Wraz z dynamicznym wszechświatem pojawił się problem początkowej osobliwości, a wraz z tym problemem pojawiło się pytanie, czy można początkową osobliwość utożsamiać z początkiem wszechświata, z jego stworzeniem.

Jak można się spodziewać, opinie były podzielone. Fizycy, kosmologowie z Einsteinem na czele w ogóle z wielką nieufnością odnosili się do zagadnienia początku. Sądzili, że to coś nie w porządku z naukami empirycznymi, żeby one pokazały, że istnieje jakiś moment w historii wszechświata, który nie ma swojego poprzednika, a więc zasada przyczynowości jest jakoś naruszona. To się Einsteinowi i innym przyrodnikom nie podobało i jak zobaczymy później w następnym wykładzie, podjęli oni szereg praca, żeby tę osobliwość z kosmologii usunąć. Ale niektórym się podobało jej istnienie, bo znaleźli podparcie dla doktryny o początku świata, także pośrednio o stworzeniu świata przez Boga. Tutaj takim uczonym, który reprezentował właśnie takie podejście, był Edmund Whittaker, matematyk, historyk nauki. On wręcz uważał, że koncepcja rozszerzającego się wszechświata, potwierdzona przez obserwacje astronomiczne, dostarcza kolejnej szóstej drogi dowodów na istnienie Pana Boga. Także przykładem wykorzystania kosmologii do tego typu argumentacji była słynna wypowiedź papieża Piusa XII, zaczynająca się od słów un ora, w której on, nie cytując Whittakera, w gruncie rzeczy podzielał jego pogląd.

Ale były też i koncepcje przeciwne. Pojawienie się początkowej osobliwości stało się zarzewiem dyskusji i to dyskusji bardzo zaciekłych. Jako przykład myślicieli, którzy się sprzeciwiali pojawieniu się osobliwości w kosmologii, chciałbym przytoczyć marksistów, którzy głosili od dawna, że wszechświat jest wieczny i pojawienie się osobliwości w kosmologii było im ogromnie nie na rękę. I tutaj jest ciekawy epizod z historii nauki. Pamiętajmy, to jest rok 1920-1922, potem 1929, Friedman i Hubble. Jesteśmy w Rosji świeżo po rewolucji październikowej. Friedman jest uczonym rosyjskim, a więc tutaj jest zarzewie potencjalnych konfliktów.

Pierwszą pracę w języku rosyjskim na temat teorii względności opublikował kolega Friedmana w rosyjskim czasopiśmie Uspiechy Fizycznych Nauk Wsiewołot Konstantinowicz Frederyks. Ta praca powstała na podstawie jego wykładów, jakie prowadził w Moskwie i Petersburgu, celem zapoznania rosyjskich fizyków z teorią względności, z teorią, która wtedy była nowa. Na początku lat 20-tych Friedman i Frederyks zorganizowali w Instytucie Fizyki Uniwersytetu w Petersburgu seminarium na temat teorii względności. I wkrótce w Związku Radzieckim zaczęły się ukazywać oryginalne artykuły naukowe związane z teorią Einsteina, a Friedman i Frederyks rozpoczęli pracę nad zakrojoną na szeroką skalę kilkutomową monografią, która miała nosić tytuł Podstawy teorii względności, Asnowy teorii odnośnicielności. i w roku 1924 w prestiżowym wydawnictwie Akademia ukazał się pierwszy tom tej monografii zatytułowany Rachunek tensorowy. Jednakże następne tomy nigdy nie ujrzały światła dziennego. Bo teorią Einsteina, a zwłaszcza zbudowaną na jej podstawie kosmologią, zainteresowały się władze.

Rzecz ciekawa, w prywatnej bibliotece Lenina, przechowywanej na Kremlu, znajduje się około 20 tomów poświęconych teorii względności i jej filozoficznym aspektom. Wśród nich piękna, popularnonaukowa książka napisana przez Friedmana nosząca tytuł Wszechświat jako przestrzeń i czas. Ale problemy zaczęły się nieco potem. Rzecz w tym, że jak widzieliśmy w poprzednich częściach wykładu, model kosmologiczny Friedmana przedstawia Wszechświat zaczynający swoją historię od osobliwości, od początku. A niektóre modele, model zamknięty, przedstawia jeszcze końcową osobliwość, a więc Wszechświat, który ma początek i koniec, co sprzeciwia się marksistowskiej tezie o wieczności Wszechświata. Na domiar złego, jednym z twórców kosmologii relatywistycznej był, jak wspomniałem, ksiądz katolicki Georges Lemaître. Wystarczyło to, by kosmologię uznać za klechowszczyznę, papowszczyna po rosyjsku i burżuazyjną ideologię.

Jeszcze w 1931 roku Matthieu Bronstein opublikował w Uspiechach Fizycznych Nauk, to jest czasopismo takie dość znane, dość wychodzące, przeglądowy artykuł o rozszerzającym się Wszechświecie i pięć lat później ukazała się jego pionierska praca o kwantowej teorii pola grawitacyjnego, jedna z pierwszych, jaką w ogóle na świecie na temat kwantowej grawitacji opublikowano. Ale wkrótce nad jego głową zaczęły gromadzić się chmury. I nie tylko nad jego. Rosyjscy historycy współcześni, Tropp, Frenkel i Czernin, w swojej książce o życiu Friedmana, wydaną już znacznie później, o Frederiksie i Bronsteinie napisali, że ani jednemu, ani drugiemu nie dane było przekroczyć tragicznej granicy 1937 roku. W tym roku Stalin, jak wiemy, rozliczał się z nieprawomyślnymi, według niego, intelektualistami. Kiedy perestrojka postąpiła naprzód i można już było pisać otwarcie, razem z Arturem Czerninem opublikowaliśmy po rosyjsku niewielką książkę, nieledwie broszurę, o kosmologii Friedmana i Lemaitre’a. Ukazała się ona w Moskwie w 1991 roku w wydawnictwie Znanie. Artur Czernin dostarczył potrzebnych informacji. Bronstein został zaaresztowany w 1937 roku i rozstrzelany. Lew Landau, który razem z Bronsteinem napisał pracę na temat kosmologii, później jeden z najsławniejszych fizyków Związku Radzieckiego, uniknął tego samego losu tylko dzięki odważnemu wstawiennictwu Piotra Kapicy, dyrektora instytutu, w którym Bronstein pracował. Profesor Jurij Krutkow, który zasłużył się tym w historii kosmologii, że w 1923 roku przekazał Einsteinowi list Friedmana i przekonał go, że to nie Friedman się pomylił, lecz Einstein popełnił błąd, odrzucając dynamiczne rozwiązania równań kosmologicznych. Tak było w istocie. Einstein z początku nie chciał przyjąć do wiadomości informacji, że wszechświat zgodnie z pracami Friedmana się rozszerza, ale potem pod wpływem przekonania rozmów z Krutkowem uznał rozwiązania Friedmana i przyznał, że to on się pomylił. Frederiks zginął w więzieniu, a przyjaciel Friedmana, Jakov Tamarkin oraz George Gamow, obaj sławni uczeni rosyjscy, uniknęli podobnego losu, gdyż udało im się uciec za granicę.

Jak widzimy, zapłacili oni za kosmologię najwyższą cenę. Ten dramat wprowadza nas dobrze w polemikę, jaka rozgorzała wokół osobliwości początkowej, wokół początku wszechświata. I myślę, że to jest doskonały moment, żeby zakończyć wykład pierwszy, a w następnym wykładzie już w detalach do tego zagadnienia powrócić. Dziękuję Państwu.

 

POCZĄTEK I STWORZENIE

Witam Państwa na drugim wykładzie z naszego cyklu. Tytułem tego wykładu jest „Początek i stworzenie”. Jego celem jest omówienie dwóch zagadnień. Pierwsze z nich to bliższe przyjrzenie się naturze osobliwości kosmologicznej, bo wiemy, że właśnie wokół problemu osobliwości toczy się cały spór światoboglądowy. A drugi cel tego wykładu jest przyjrzenie się doktrynie o stworzeniu świata, ażeby zobaczyć, czy są jakieś punkty styczne pomiędzy koncepcją osobliwości a ideą stworzenia świata przez Boga. Wykład będzie miał trzy bloki. W pierwszym bloku omówimy matematyczną naturę osobliwości, w bloku drugim fizyczną naturę osobliwości i w trzecim chrześcijańską koncepcję stworzenia. Zapraszam Państwa do wykładu.

Zacznijmy od przyjrzenia się obrazkowi, który już znamy z poprzedniego wykładu. Widzimy tutaj trzy modele Friedmana, trochę może inaczej zaprezentowane, z podkreśleniem tutaj, że wszystkie te trzy modele na początku mają osobliwość. Gdy czas dąży do zera w tym Układzie Współrzędnych, to czynnik skali odległości we Wszechświecie zmierzają do zera. Czyli na samym początku wszystko wygląda tak, jakby cały Wszechświat był skupiony w jednym punkcie. W książkach popularnych bardzo często spotkamy określenie, że osobliwość to właśnie jest taki moment, gdzie cała materia Wszechświata jest skupiona w jednym punkcie. Potem zapoczątkowuje się rozszerzanie i to właśnie wygląda jak wielki wybuch. Stąd ta nazwa – wielki wybuch.

A więc jeszcze raz, wszystkie trzy modele Friedmana zaczynają się od osobliwości. Właśnie osobliwość to jest techniczna nazwa na ten stan na początku Wszechświata. Osobliwość po angielsku – singularity. Jak wspomniałem na poprzednim wykładzie, Einstein, a także i inni kosmologowie byli bardzo niezadowoleni z tego, że osobliwość w równaniach się pojawiła. Powodem niezadowolenia było to, że osobliwość wydawała się tym myślicielom czymś niefizycznym. Po pierwsze, pewne wielkości fizyczne, jak na przykład gęstość materii, dąży do nieskończoności. Gdy zbliżamy się do osobliwości, gęstość rośnie i w osobliwości osiąga wartość nieskończoną. Fizyka nie lubi nieskończoności, bo fizyka lubi wszystko mierzyć, a wynikiem miary jest zawsze jakaś liczba. Natomiast nieskończoność to jest coś, co wykracza poza wszelką miarę, więc jest to coś niefizycznego.

Drugi powód niechęci do osobliwości jest to, że jeżeli weźmiemy dowolny stan Wszechświata, na przykład w tej chwili, to zawsze możemy wyliczyć, jaki był stan poprzedni. Możemy się cofać i poprzedni stan traktować jako przyczynę stanu następnego. W osobliwości nie ma takiej możliwości. W osobliwości, jak się obrazowo mówi, świat zapomina, czym był poprzednio. Nie możemy się cofnąć poza osobliwość, więc wydaje się, że tutaj zasada przyczynowości jest złamana. Stąd fizycy, kosmologowie, matematycy nie lubili osobliwości i dążyli do tego, żeby jej się pozbyć. Idea, jaka się narzuca, dosyć naturalna, jest taka, że widocznie model, który został opracowany, jest zbyt uproszczony. Każdy model fizyczny pomija pewne zjawiska, bo wszystkim zjawiskom na raz nie da się stawić czoła. Być może, że ten model jest za bardzo uproszczony i dlatego właśnie uproszczenie powoduje patologię, jaką jest pojawienie się osobliwości. Einstein właśnie faworyzował takie wyjaśnienie i próbował posługiwać się tu następującą intuicją.

Wszechświat Einsteina ma sferyczną symetrię. Mówiliśmy na poprzednim wykładzie, że geometria Wszechświata Einsteina jest geometrią świata zamkniętego, jak powierzchnia sfery. Inne modele Wszechświata mają inną geometrię, ale we wszystkich jest analogia do sfery, jest jakaś sferyczna symetria. Skupmy uwagę na sferze, czyli na powierzchni kuli. Mamy kulę, ta kula ma pewną powierzchnię i teraz tę kulę ściskamy, cofamy się do osobliwości. Jej promień staje się coraz mniejszy, mniejszy, mniejszy i wreszcie kula ściągnie się do punktu. I w ten sposób, Einstein mówi, produkuje się osobliwość. Jest ona następstwem założenia sferycznej symetrii, że to jest kula. Gdybyśmy naruszyli tę symetrię sferyczną i wyobrazili sobie jakąś bardzo pokrzywioną, pokręconą powierzchnię i ją ściskali, to nigdzie nie jest powiedziane, że ona musi się skurczyć do punktu. Być może przejdzie w sposób gładki ściskanie, w rozszerzanie w czasie wcześniejszym. I dlatego Einstein sądził, że jeżeli uda nam się skonstruować modele kosmologiczne bez założenia sferycznej symetrii, to osobliwość zniknie. I rozpoczęły się prace nad problemem osobliwości. Fizycy nie chcieli się dać zaskoczyć tej trudności i próbowali na wszelkie sposoby tej osobliwości uniknąć.

Przełom nastąpił w roku 1965, czy też dokładniej około tego roku, bo przecież prace nad trudnymi zagadnieniami rozciągają się nieraz na wiele miesięcy, czasem lat. Mianowicie dwóch wielkich uczonych wynalazło ciekawą metodę, przy pomocy której zaatakowali problem osobliwości. Tymi uczonymi byli Roger Penrose, wówczas jeszcze młody człowiek, i Steve Hawking, już był wtedy chory, ale był w znacznie lepszym stanie niż jest obecnie. Metodę wynalazł Roger Penrose, a Steve Hawking wkrótce do niego dołączył i zaczęli pracować razem.

Idea metody Penrose była następująca. Wyobraźmy sobie, że we wszechświecie mamy jakąś cząstkę materialną, jakąś cząstkę, elektron, proton, i historią tej cząstki w czasoprzestrzeni jest krzywa. Jeżeli mamy długopis i tym długopisem robimy ślad na papierze, to rzeczywiście ten ślad to jest pewna krzywa. I tak sobie można wyobrażać historię jakiejś cząstki we wszechświecie. I jeżeli we wszechświecie nie ma osobliwości, to taką krzywą można przedłużać nieograniczenie. Nigdy się nie osiągnie żadnej przeszkody. Nigdzie cząstka nie napotka na przeszkodę i historię można przedłużać w przeszłość, w nieskończoność. Jeżeli natomiast jest osobliwość, to historia przedłużana w pewnym momencie się musi urwać na osobliwości. I co więcej, wystarczy, żeby choć jedna historia nie dała się przedłużać w nieskończoność, to już będzie świadczyło, że coś jest nie w porządku z czasoprzestrzenią, że czasoprzestrzeń jest osobliwa.

Jedna tutaj uwaga natury technicznej, mianowicie samo pojęcie przedłużalności trzeba specyficznie rozumieć. Nie chodzi tu o przedłużalność taką w zwykłym tego słowa znaczeniu, jak na przykład przedłużanie kreski na papierze. Ale to jest zagadnienie techniczne, które tylko sygnalizuję, że istnieje, że zostało ono odpowiednio rozwiązane. Tym się nie będziemy zajmować. Idea, intuicja, jaka nam jest w tej chwili potrzebna jest taka, że jeżeli historię jakiejś cząstki we wszechświecie nie da się przedłużać w nieskończoność, to znaczy, że napotkała ona na jakąś przeszkodę i może nią być osobliwość. I ci dwaj uczeni przy pomocy bardzo wyrafinowanych metod matematycznych sformułowali szereg twierdzeń, które są znane jako twierdzenia o osobliwościach. Są to twierdzenia matematyczne i mówią one, że pod pewnymi bardzo naturalnymi warunkami, które wydaje się każdy model fizyczny powinien spełniać, we wszechświecie zawsze istnieją nieprzedłużalne krzywe, które są historiami cząstek. Czyli, że osobliwość jest czymś normalnym, że nie jest ona wynikiem założeń symetrii, tylko jest następstwem samej natury pola grawitacyjnego jako zakrzywienia czasoprzestrzeni. To są słynne twierdzenia Hawkinga, Penrose’a o istnieniu osobliwości, potem jeszcze inni autorzy dołączyli do nich i takich twierdzeń udowodniono kilka lub może nawet kilkanaście.

Tu na obrazku jest jeszcze jeden z tych właśnie uczonych, którzy nad tym problemem pracowali, George Ellis. Hawking razem z Ellisem napisali książkę, bardzo fundamentalne dzieło, w którym przedstawiają właśnie metodę dowodzenia twierdzeń osobliwości i prezentują te twierdzenia wraz z dowodami. Ja tutaj tę książkę mam przed sobą. Nazywa się ona „The Large-Scale Structure of Space-Time”. Hawking i Ellis są autorami. Ujrzała Światłodzienne w Cambridge University Press w roku 1973. Żeby dać wyobrażenie o trudności tych twierdzeń, rzućmy okiem na jedno z nich. Tutaj odbiłem na tym przeźroczu właśnie z tej książki jedno z twierdzeń osobliwości. Nie będę go tłumaczył, bo to by wymagało dużej technicznej znajomości niezbędnej do zrozumienia tych twierdzeń, ale przyjrzyjmy się po prostu, jak ono wyglądało. Z grubsza rzecz biorąc, to twierdzenie powiada tak, że jeżeli mamy czasoprzestrzeń, która tu jest symbolizowana przez to mg i mamy historię cząstek, te time-like and now geodesical curves, to one są niekompletne, czyli urywają się pod warunkiem, że spełnione są warunki 1, 2, 3, 4 i te inne podwarunki. Z tym, że te warunki 1, 2, 3, 4, jak wspomniałem, są bardzo naturalne i w każdej fizycznej czasoprzestrzeni one powinny być spełnione. Jeden z tych warunków na przykład mówi, że ciśnienie materii nie powinno być ujemne. To wydaje się bardzo rozsądne założenie. Trudno sobie wyobrazić w normalnych warunkach, żeby ciśnienie było wielkością ujemną.

Tutaj jeszcze jeden rzut oka na fragment, obrazek z tej książki. To jest rysunek pomocniczy do dowodów jednego z tych twierdzeń. Przyjrzyjmy się temu rysunkowi. Tam wszystko jest precyzyjne i ma swoje znaczenie, ale tak mówiąc nawiasem, to jest też dosyć piękna sama w sobie grafika abstrakcyjna. Twierdzenia o istnieniu osobliwości, twierdzenia Penrose’a i Hawkinga, sformułują matematyczne warunki, pod którymi osobliwość musi się pojawić. Natomiast nie mówią niczego o fizycznej naturze osobliwości, a ona nas bardzo interesuje i dlatego teraz na tym zagadnieniu musimy skupić uwagę.

Zacznijmy cofając się nieco wstecz w historii fizyki. Jest rok 1693, koniec XVII wieku. Duchowny anglikański Richard Bentley dostał zlecenie, ażeby przygotować wykłady imienia Boyle’a, które mają być poświęcone relacjom między nauką i religią. Bentley podszedł bardzo solidnie do swojego zadania, przestudiował fizykę Newtona, bo do niej chciał nawiązać właśnie w swoich wykładach na temat nauki i wiary. Wtedy teoria Newtona była nowością naukową. Ale sam miał pewne wątpliwości i trudności i napisał list do Newtona z prośbą o pewne wyjaśnienia. Tych listów jest trzy, Newton na nie odpowiedział.

W jednym z tych listów Bentley wyraża wątpliwość. Jak to jest z tą grawitacją? Jeżeli każdy kawałek materii przyciąga wszystkie inne kawałki materii, to dlaczego nie jest tak, że cała materia zostanie przyciągnięta przez jedną masę i cały świat się zapadnie do jednego punktu? Że tak przecież powinno być. Newton odpisał na tę wątpliwość Bentleya i napisał tak, że podziela tę trudność, że rzeczywiście to jest trudne zagadnienie. Mianowicie pole grawitacyjne ma pewną własność, którą można by nazwać niestabilnością grawitacyjną.

Newton odpowiedział trochę innymi słowami. Ja używam dzisiejszej nomenklatury. Newton posłużył się liście do Bentleya porównaniem. Wyobraźmy sobie, że chcemy igłę postawić na powierzchni lustra, ale postawić pionowo, tak żeby ostrzem stała pionowo na lustrze. Czy to się da zrobić? Newton powiada teoretycznie tak, ale musiałoby to być niezmiernie precyzyjnie wyważone. Natomiast każde najdrobniejsze odchylenie od stanu równowagi spowoduje, że igła się wywróci. Tak jest właśnie z grawitacją. Gwiazda, która przyciąga wszystkie inne, powoduje pole grawitacyjne. Pole grawitacyjne jest niestabilne i ta niestabilność jest podobna właśnie do tego spowodowanego przez igłę, którą staramy się postawić na czubku, na lustrze. Ale Newton powiada nie na tym koniec. Przecież we Wszechświecie jest nieskończona liczba gwiazd, a więc niestabilność pola grawitacyjnego odpowiada temu, jakbyśmy chcieli nieskończoną liczbę igieł postawić pionowo na lustrze. Tak samo trudno byłoby spowodować, żeby pod wpływem grawitacji Wszechświat się nie zapadł. Powinien się zapaść, ale się nie zapada, mimo że równowaga jest taka strasznie chwiejna.

Tyle Newton. Spójrzmy na tę odpowiedź Newtona dzisiejszymi oczami. Rzeczywiście Wszechświat nie jest stabilny. Wszechświat się rozszerza. Pole grawitacyjne powoduje, że nie da się utrzymać tak bardzo precyzyjnej, chwiejnej równowagi. Dlatego Wszechświat nie jest stabilny, dlatego się rozszerza, ekspanduje. I dlatego osobliwość początkowa, ten punkt początkowy ekspansji jest następstwem niestabilności pola grawitacyjnego. I to, co w gruncie rzeczy mówią twierdzenia Hawkinga i Penrose’a o istnieniu osobliwości jest to, że osobliwość nie jest wynikiem jakichś założeń symetrii czy innych uproszczeń nałożonych na równania, lecz jest wynikiem wewnętrznej, wsobnej niestabilności pola grawitacyjnego. I w tym sensie Newton rzeczywiście był prekursorem i miał wzrok niezmiernie przenikliwy.

Spróbujmy podrążyć ten problem nieco dalej. Na tym obrazku widzimy czarną dziurę, która znajduje się w jądrze pewnej galaktyki. Jest to zdjęcie zrobione przez teleskop Hubble’a znajdujący się na orbicie. Przyjrzyjmy się temu zdjęciu uważnie. Czarna dziura jest też wynikiem niestabilności pola grawitacyjnego. W jądrze tej galaktyki znajduje się dużo materii. Pole grawitacyjne tam jest tak silne, że wszystko, co wpadnie do czarnej dziury, nie może z niej uciec. Nawet promień światła, jeżeli chce opuścić czarną dziurę, to nie może tego zrobić, bo pole grawitacyjne go zawróci z powrotem do czarnej dziury. Dlatego się nazywają czarne dziury, bo ich nie widać. I to, co tutaj widzimy, to ściśle rzecz biorąc nie jest czarna dziura, bo ona sama w sobie jest niewidzialna, tylko to jest otoczenie czarnej dziury. Mianowicie w centrum tej galaktyki znajduje się dużo materii i ta materia jest wsysana do czarnej dziury.

Tutaj widzimy taki jakby lej. Astronomowie to nazywają dysk akrecyjny i ten dysk akrecyjny emituje promieniowanie rentgenowskie i właśnie dzięki temu można zobaczyć ten lej, który jest wsysany do wnętrza czarnej dziury. W środku czarnej dziury znajduje się osobliwość. Właśnie dlatego, że mamy tu do czynienia z tą wielką niestabilnością pola grawitacyjnego. Jest to osobliwość podobnej natury jak na początku wszechświata, z tym, że jak gdyby odwrócona w czasie.

W początku wszechświata mamy niestabilność polegającą na tym, że z osobliwości wypucha wszechświat, a tutaj przeciwnie, do osobliwości jest wszystko ściągane. No i oczywiście osobliwość na początku świata jest globalna, obejmuje cały wszechświat, a tutaj tylko lokalna, mianowicie tylko to dotyczy jądra tej właśnie galaktyki.

Przeanalizujmy ten problem jeszcze nieco dokładniej. Tutaj jest sugestywny obrazek, który mówi o tym, o czym ja przed chwilą mówiłem, mianowicie początkowa osobliwość jest przedstawiona jako właśnie odwrócenie czarnej dziury. Z wnętrza czarnej dziury ekspanduje wszechświat i właśnie ta cała jego historia się rozwija jako coś, co się wynurzyło i ekspanduje z czarnej dziury. Jest to oczywiście rysunek tylko poglądowy.

A teraz chciałbym trochę wniknąć bardziej w naturę osobliwości na podstawie tego, co dotychczas powiedziałem. Mianowicie, jak wiemy z pierwszego wykładu, pole grawitacyjne polega na zakrzywieniu czasoprzestrzeni i naturę tego zakrzywienia wyrażają równania pola grawitacyjnego, które już widzieliśmy także w pierwszym wykładzie. Można te równania przedstawić bardzo poglądowo. Podkreślam, bardzo, bardzo poglądowo, a więc niedokładnie, ale idea jakoś będzie przekazana w następujący sposób. Pole grawitacyjne sobie wyobraźmy, czy czasoprzestrzeń sobie wyobraźmy, jako płat gumy. Jednowymiarowo ten rysunek to przedstawia. Na gumę połóżmy kulkę. Ta kulka zakrzywi tę gumę. To jest model pola grawitacyjnego, jakieś planety, powiedzmy, czy galaktyki, która zakrzywia czasoprzestrzeń. Gdybyśmy tu położyli inną kulkę, ona się stoczy do tej większej i to będzie wyglądało, jakby ta duża ją przyciągała. To jest, jak już mówiłem w pierwszym wykładzie, model pola grawitacyjnego.

Ten rysunek obok, właściwie fotografia też z teleskopu Hubble’a, dlatego się tu znalazł, że on poglądowo przedstawia to zakrzywienie czasoprzestrzeni. Tu mamy tzw. soczewkę grawitacyjną na tym zdjęciu. Mianowicie mamy tu galaktykę i gdzieś za tą galaktyką jest inna galaktyka, której tu nie widać, a której światło, przechodząc w pobliżu tej galaktyki, zostało zakrzywione, jakby to była soczewka zwykła świetlna. Właśnie dlatego to się nazywa soczewka grawitacyjna. Widzimy, że rzeczywiście to światło zostało zakrzywione tak, jak w soczewce. To światło, np. ten tutaj, to pochodzi z tej galaktyki, która jest z tyłu za tamtą. Jeżeli światło traktować jako znacznik pewnej geometrii, to to zakrzywienie czasoprzestrzeni widać tutaj właśnie jako zakrzywienie tych promieni świetlnych wokół tej dużej masy. Schematycznie przedstawia to nasz rysunek, że tu galaktyka czy planeta zakrzywia czasoprzestrzeń. Gdyby światło biegło tutaj, to by musiało też się zakrzywić i mogłoby stworzyć taką konfigurację.

A teraz połóżmy tutaj zamiast tego kawałka materii kulkę większą, cięższą. Oczywiście krzywizna czasoprzestrzeni będzie większa. A teraz połóżmy jeszcze większą kulkę. Może się tak zdarzyć, że ten płat gumy się po prostu urwie, bo czasoprzestrzeń będzie za słaba, żeby wytrzymać pole grawitacyjne tej planety, czy tego Słońca, czy tej galaktyki. I to właśnie jest osobliwość.

Osobliwość to jest stan, w którym czasoprzestrzeń się urywa. Przestaje mieć sens. To właśnie mówią twierdzenia Hockinga i Penroza. Tutaj nie można przedłużać poza pewien punkt, bo się czasoprzestrzeń ucina, urywa. A więc zapamiętajmy. Osobliwość to nie jest punkt, w którym gęstość wszechświata jest nieskończona. To jest stan, w którym pojęcie czasoprzestrzeni nie ma sensu, traci sens. I pojęcie punktu ma sens, gdy mamy do czynienia z przestrzenią. Wtedy punkt jest punktem w przestrzeni. Jak się czasoprzestrzeń urywa, to nie ma pojęcia punktu. Nie można mówić, że osobliwość jest punktem. Jest czymś, co nie jest czasem i przestrzenią. Taka jest natura fizyczna osobliwości. Zwróćmy uwagę, że to, co nazwałem naturą fizyczną osobliwości, jest w gruncie rzeczy deklaracją naszej ignorancji. Czasoprzestrzeń się urywa. Nazywamy to osobliwością. Ale co tam się dzieje, tego obecna teoria nie mówi. Teoria niejako przepowiada swoje własne ograniczenie. Przestaje być sensowna w tym punkcie i to się nazywa osobliwością.

I jeszcze jedno ważne zastrzeżenie. Wszystko, o czym mówiłem w tym bloku, dotyczy pola grawitacyjnego, jeżeli nie bierzemy pod uwagę jego kwantowej natury. Jest to klasyczna teoria pola grawitacyjnego. Klasyczna to znaczy bez uwzględnienia efektów kwantowych grawitacji. Wiemy, że takie efekty trzeba uwzględnić, bo przy bardzo dużych gęstościach także i pole grawitacyjne musi przejawić swoją kwantową naturę. Ale nie mamy do dzisiaj kwantowej teorii grawitacji i dlatego posługujemy się klasyczną teorią, wiedząc, że ona ma swoje istotne ograniczenia. Na tym etapie dyskusji, który teraz omawiamy, jeszcze nie brano pod uwagę kwantowych efektów pola grawitacyjnego. One się pojawią dopiero później i w naszych wykładach o nich będziemy mówili dopiero później.

Jeszcze raz mam przed sobą książkę Hawkinga i Penrose’a i otwieram ją tym razem na ostatniej stronie. Ostatnie dwa zdania tej książki brzmią w polskim tłumaczeniu następująco. Wyniki, jakie otrzymaliśmy w tej książce, świadczą o tym, że Wszechświat rozpoczął się skończoną liczbę lat temu. Jednakże sam punkt stworzenia, czyli osobliwość, leży poza możliwościami obecnych praw fizyki. To są ostatnie zdania tej książki. Nic dziwnego, że one otworzyły ostrą dyskusję. Właśnie w zakończeniu tego wykładu chcę przedstawić chrześcijańską koncepcję stworzenia, ażeby zobaczyć, czy rzeczywiście stworzenie w tym mocnym, teologicznym znaczeniu da się utożsamić z początkową osobliwością.

Przede wszystkim, gdy mówimy o stworzeniu w sensie teologicznym, to stawiamy pytania zupełnie innego typu, niż stawia kosmologia czy w ogóle fizyka. Stawiamy mianowicie pytania na przykład takie. Dlaczego istniejemy? Dlaczego istnieje raczej coś niż nic? Dlaczego prawa fizyki są takie, a nie inne? Dlaczego istniejemy? Czyli jaki jest cel naszego życia? Dlaczego istnieje raczej coś niż nic? To jest słynne pytanie, które sformułował Leibniz. Pytanie wręcz kluczowe. Dlaczego te prawa fizyki są takie, a nie inne? Jeżeli fizyka chce cokolwiek wyjaśnić, to musi to czynić przy pomocy praw fizyki, a więc zakładać istnienie tych praw. Ale skąd się biorą prawa fizyki? Co więcej, nie są to pytania czysto teoretyczne, takie, jakie stawia filozof powodowany swoją własną ciekawością. Czujemy, że od odpowiedzi na te pytania zależy lub powinno zależeć w gruncie rzeczy ustawienie całego naszego życia. Teologiczna czy też filozoficzna koncepcja stworzenia właśnie zmierza w kierunku uzyskania odpowiedzi na te pytania.

Starajmy się ująć w pigułce, syntetycznie, na czym polega chrześcijańska koncepcja stworzenia. Przedstawia to ta plansza. Stworzenie jest relacją między stworzeniem a stwórcą, polegającą na nieustannej zależności w istnieniu czy też w stawaniu się stworzenia od stwórcy. Jest relacją między stworzeniem i stwórcą i ta relacja polega na nieustannej zależności w istnieniu stworzenia od stwórcy. A więc jest to relacja, która w pewnym sensie jest permanentna. Zauważmy, że w tym określeniu nie ma ani słowa o początku wszechświata. Chodzi o relację między stworzeniem, w tym wypadku między wszechświatem, a stwórcą i ta zależność jest w istnieniu. Jest to zależność bardzo mocna. Gdyby nie stwórca, to wszechświat by nie istniał. Dlatego czasem powiadamy, że stworzenie jest to stworzenie z nicości. Świat byłby nicością, gdyby nieustanna jego zależność w istnieniu. Czasem się mówi bardziej obrazowo o tym, że świat jest w każdej chwili podtrzymywany w istnieniu przez stwórcę i stworzenie to jest nie tylko zapoczątkowanie istnienia, ale jego nieustanne podtrzymywanie.

Co więcej, ta relacja jest dynamiczna. Nie jest świat, czy nie musi być stworzony w stanie gotowym, ale ewolucja wszechświata jest częścią lub aspektem lub, jakby można obrazowo powiedzieć, dalszym ciągiem stworzenia. Spróbujmy przymierzyć to określenie stworzenia do teorii początkowej osobliwości. Początkowa osobliwość mówi o tym, jak zaczęła się obecna faza ewolucji wszechświata. Cofając się wstecz dochodzimy do momentu, kiedy czasoprzestrzeń się załamuje, urywa. Wtłaczanie koncepcji stwarzania tylko do momentu osobliwości, do tego początku, byłoby z jej zubożeniem, bo, jak przed chwilą powiedziałem, koncepcja stworzenia to nie jest tylko zapoczątkowanie istnienia, ale rozciąga się na całą historię wszechświata. W każdym momencie wszechświat jest podtrzymywany w istnieniu przez Boga i gdyby Pan Bóg zaprzestał tego podtrzymywania, obróciłby się w nicość. A więc wszyscy ci, którzy utożsamiają początek wszechświata, o którym mówi kosmologia, idą stworzenia, po prostu nie znają koncepcji stworzenia.

Myślę, że kluczowym pytaniem w rozważaniu problemu stworzenia to jest właśnie to pytanie Leibnitza. Dlaczego istnieje raczej coś niż nic? I na to żadna metoda fizyczna czy kosmologiczna nie odpowie. Kosmologia czy fizyka, żeby cokolwiek wyjaśnić, zakładają istnienie praw fizyki. Ale dlaczego one, prawa, istnieją raczej niż nic? Na to pytanie, pytanie Leibnitza, dlaczego istnieje raczej coś niż nic, odpowiedzią jest właśnie idea stworzenia. Świat istnieje, bo jest podtrzymywany w istnieniu, jest stwarzany przez Boga. I w tej idei stworzenia mieszczą się dwie jakby idee składowe. Jedna to jest problem istnienia. Dlaczego świat istnieje? Dlatego, że był stworzony czy jest stwarzany. I druga, dlaczego świat stworzony jest dostępny naszym badaniom? Możemy go rozumieć. Kosmologia czyni pewne postępy, przybliża nam naturę wszechświata, jego ewolucję. Staramy się przy pomocy metody naukowej zrozumieć wszechświat i odnosimy pewne w tej dziedzinie sukcesy.

Dlaczego świat jest taki, że się go da zrozumieć? Filozofowie mówią skrótowo, dlaczego świat jest racjonalny. Ale trzeba to sformułowanie dobrze rozumieć. Jest świat racjonalny nie dlatego, że ma rozum, tak jak człowiek ma rozum, tylko dlatego, że poddaje się rozumowemu badaniu wszechświata. I w idei stworzenia, ja sądzę, mieszczą się właśnie te dwie składowe idee. Istnienie, świat istnieje, bo został stworzony przez Boga i jest racjonalny, da się go badać, bo plan stworzenia świata był racjonalny. Bóg miał racjonalny zamysł, który zrealizował.

I jeszcze na końcu jedna uwaga. Bardzo częstym źródłem wielu błędów jest utożsamianie, jak już wspominałem, początku świata z ideą stworzenia. Że są to dwie idee kompletnie różne świadczy fakt, że św. Tomasz z Akwinu, ten wielki metafizyk i teolog chrześcijaństwa, zadał sobie pytanie. Czy można wyobrazić sobie wszechświat, który by nie miał początku, byłby odwieczny, ale który byłby stworzony przez Boga czy stwarzany nieustannie przez Boga. I św. Tomasz ku zgorszeniu niektórych swoich współczesnych dał odpowiedź pozytywną. Tak, można sobie wyobrazić wszechświat, który nie miał początku, a mimo to jest stwarzany przez Pana Boga. Bo stwarzanie jest podtrzymywaniem w istnieniu, jest relacją, a ta relacja mogła nie mieć początku, mogła trwać zawsze. I Tomasz się tu posłużył obrazem, który zresztą zaczerpnął od św. Augustyna. To jest obraz człowieka, który bosą stopą stoi na plaży, na brzegu morza i wyciska swoją stopą ślad na piasku. Czy możemy powiedzieć, że ten ślad jest skutkiem stopy człowieka? Oczywiście tak, bo stopa odciska ten ślad na piasku. A co by było, gdyby ten człowiek tak stał nieskończenie długo, bez początku? Ślad by był tak samo długowieczny i wieczny, jak i człowiek, a mimo to byłby skutkiem jego działalności. Podobnie i Wszechświat może być wieczny, a mimo to stworzony przez Pana Boga. Św. Tomasz dodawał, że jeżeli wiemy, że świat miał początek, to najwyżej wiemy z objawienia, ale rozumowo tego się udowodnić nie da.

Więc może podsumujmy jeszcze raz ten wykład. Twierdzenia o osobliwości powiadają, że nie jest ona wynikiem jakichś ubocznych założeń przyjmowanych w trakcie konstrukcji modelu, tylko jest wynikiem naturalnej niestabilności pola grawitacyjnego. I gdy mamy do czynienia z klasyczną osobliwością, to znaczy bez uwzględniania efektów kwantowych, to twierdzenia o osobliwościach mówią właściwie o naszej ignorancji. To jest taki stan, w którym załamuje się pojęcie czasoprzestrzeni, a ponieważ wszystkie prawa fizyki działają na czasoprzestrzeni, więc i prawa fizyki znane nam dzisiaj załamują się.

Widzieliśmy, że należy zagadnienie ściśle kosmologiczne, początku świata, odróżnić od filozoficznej czy teologicznej koncepcji stworzenia świata przez Boga, która nie da się zredukować do problemu początku, ale jest znacznie bardziej dalekosiężna. Mianowicie stara się ona odpowiedzieć na pytanie najbardziej precyzyjnie i dramatycznie sformułowane przez Leibnitza dlaczego istnieje raczej coś niż nic. Na to żadne prawa fizyki nie odpowiedzą. Odpowiedzią na to jest doktryna o stworzeniu świata przez Boga. Dziękuję.

 

BÓG I WIELOŚWIAT

Witam Państwa na trzecim wykładzie z naszego cyklu. Wykład ten nosi tytuł „Bóg i wieloświat”. Dotychczas mówiliśmy o jednym wszechświecie, o jego początku, o jego pochodzeniu. Ale dzisiaj w kosmologii coraz częściej mówi się, może nawet nie tyle w kosmologii, ale również w popularyzacji nauki o tym, że istnieje nieskończenie wiele wszechświatów, tzw. wieloświat. W tym wykładzie chciałbym zagadnienie początku i stworzenia przenieść na grunt rozważań o wielu możliwych wszechświatach.

Nasz wykład będzie miał trzy bloki. W pierwszym opowiem Państwu o zasadach antropicznych i o tym, jak się narodziła idea wieloświata. W drugim bloku przedstawię samą ideę wieloświata, a w trzecim postaram się zaproponować Państwu komentarz dotyczący właśnie zagadnienia początku i stworzenia, ale już w kontekście wieloświatów.

Historycy nauki powiadają, że wraz z powstaniem metody naukowej na przełomie XVI i XVII wieku następowała stopniowa eliminacja człowieka z obrazu świata. Mówi się potocznie, że wszechświat średniowieczny był antropocentryczny, że człowiek był w środku wszechświata, ziemia była w geometrycznym środku, a człowiek zamieszkiwał ziemię. Kopernik człowieka zdetronizował, pozbawił go centralnej pozycji, a stopniowo metoda nauk empirycznych, opierając się na tym, co można stwierdzić doświadczalnie i wyrazić w języku matematyki, niejako odczłowieczyła dotychczasowe rozważania filozoficzne, które skupiały się jakoś i nawiązywały zawsze do człowieka. Nastąpiła pewnego rodzaju pustka, jakby tęsknota za utraconym przez człowieka miejscem w centrum kosmosu. I z chwilą, gdy w XX wieku w nauce pojawiła się pewna możliwość wprowadzenia z powrotem człowieka do, jeśli nie geometrycznego centrum, to w każdym razie do jakiegoś punktu centralnego zainteresowań nauki, to natychmiast podchwycono ją i rozdała się ona do może nawet zbyt wielkich rozmiarów. Takie było psychologiczno-filozoficzne tło powstania tzw. zasad antropicznych.

Opowiem Państwu, jak się to wszystko zaczęło. Spójrzmy na ten wzór. Ja tutaj postaram się Państwu to narysować. Otóż wzór ten wygląda następująco. G to jest stała grawitacji Newtona. ρ0 to jest średnia gęstość materii we Wszechświecie. T to jest wiek Wszechświata podniesiony do kwadratu. Jeżeli w odpowiednich jednostkach fizycznych, takich, w których prędkość światła jest równa 1, policzy się te wielkości, stałą grawitacji, średnią gęstość materii i wiek Wszechświata do kwadratu, to okaże, że to jest rzędu jedynki. Bardzo zaskakujący wynik. Trzy stałe fizyczne w ten sposób skompilowane dają jeden. Fizycy nie lubią takich zbiegów okoliczności. Dlaczego jeden, a nie nieskończenie wiele możliwych różnych wartości liczbowych. Dlatego nazwano to koincydencją kosmologiczną.

Dirac jeszcze w okresie przed II wojną światową zauważył, że można to wytłumaczyć w sposób dosyć naturalny. Mianowicie, jeżeli przyjmiemy, że stała grawitacji G nie jest stała, ale powoli zmienia się w czasie, to wtedy ten związek się w naturalny sposób tłumaczy. Zmienność stałej grawitacyjnej w czasie jest taka, ażeby utrzymać po prawej stronie tę jedynkę. Więc nie będzie to żadnym nadzwyczajnym zbiegiem okoliczności, że my żyjemy w epoce, tyle żeby wyszła jedynka, czyli wiek Wszechświata. To jest pierwsza z tzw. koincydencji kosmologicznych. Ale zauważono także i szereg innych.

Oto tu przykład kolejnej z nich. Mamy wykres reprezentujący różne modele kosmologiczne. Ten wykres widzieliśmy trochę w innych postaciach już na kilku poprzednich slajdach, poprzednich wykładach. Tutaj mamy modele kosmologiczne. Wszechświat się rozszerza albo kurczy w zależności od rozmaitych warunków początkowych albo szybciej, albo wolniej, zawsze przejdzie wkurczenie. I teraz bardzo ciekawa rzecz, że zauważono, że te modele kosmologiczne, ich rozwój w czasie, ich ewolucja, bardzo silnie zależy od warunków początkowych.

Gdyby warunki początkowe… Co to znaczy warunki początkowe? Głównie chodzi o tempo rozszerzania się na początku. Gdyby to tempo rozszerzania się było odrobinę mniejsze niż rzeczywiście było, to Wszechświat by nie rozszerzał się, tylko by się skurczył z powrotem do zera i to bardzo szybko. Nie starczyłoby czasu, żeby powstały gwiazdy, galaktyki i zawiązało się życie. Gdyby tempo ekspansji było szybsze niż rzeczywiście było, to Wszechświat by się rozszerzał znacznie szybciej i wówczas nie mogłyby powstać galaktyki i gwiazdy, dlatego że rozszerzanie Wszechświata przeszkadzałoby w skupianiu się materii i życie znowuż by nie mogło powstać, dlatego że nie byłoby odpowiednich planet krążących wokół odpowiednich gwiazd. Jeśli się to dokładnie wszystko policzy, to okazuje się, że życie jest możliwe. Życie jest możliwe tylko wtedy, jeżeli warunki początkowe Wszechświata są bardzo specyficzne, bardzo zsynchronizowane tak, że przyszła ewolucja Wszechświata musi się zawierać między tymi dwiema czarnymi zaznaczonymi ewolucjami. Tylko wewnątrz tego cienkiego paska życie się może rozwijać. Wszechświat by się za szybko kończył albo za szybko rozszerzał i życie by nie powstało. I co się okazuje? Że ten margines jest rzeczywiście bardzo, bardzo maleńki. Jak tutaj ten wzór na końcu pod obrazkiem pokazuje, gdyby tempo ekspansji początkowej było najbliższe od tego, jakie było, to życie by nie mogło powstać. 10 do minus 57, wyobraźmy sobie, to jest ułamek bardzo maleńki, 1 podzielony przez 1 i 57 zer. Gdyby od taki maleńki ułamek tempo ekspansji było inne niż to, co było, nie moglibyśmy dzisiaj istnieć i nie mógłbym do Państwa tego wykładu wygłaszać. Zwykłe słowa były takie, a nie inne, tak niezwykle dokładnie zsynchronizowane. Tego nie wiemy.

I Brandon Carter, uczony brytyjski, w 1973 roku sformułował dwie zasady, które nazwał zasadami antropicznymi i one brzmiały następująco. Pierwsza zasada, tak zwana słaba zasada antropiczna. Głosi ona co następuje, w sformułowaniu Cartera. Widzimy wszechświat takim, a nie innym, ponieważ w innych miejscach i innych czasach nie moglibyśmy żyć. W tym sensie nasze istnienie jest wyjaśnieniem tego, co widzimy. Widzimy wszechświat taki, jaki widzimy, nocne niebo, gwiazdy, galaktyki, dlatego że dużo wcześniej byśmy nie mogli istnieć, bo nie było gwiazd. Dużo później nie moglibyśmy istnieć, bo będzie za niska temperatura we wszechświecie. Gwiazdy wypromieniują swoje ciepło. Więc to, że żyjemy w tym, a nie innym miejscu i czasie, jest powodem tego, że w innych czasach i miejscach nie moglibyśmy żyć. Dlatego widzimy świat taki, a nie inny.

No właśnie, że jesteśmy, że jesteśmy tu, a nie możemy być gdzie indziej. To jest słaba zasada antropiczna i ona specjalnie jakichś kontrowersji nie budzi. Natomiast mocna zasada antropiczna w sformułowaniu Cartera brzmi, żeby dopuszczać istnienie obserwatorów na pewnym etapie swojej ewolucji. Wszechświat musi być taki, ażeby dopuszczał istnienie obserwatorów na pewnym etapie swojej ewolucji. Zauważmy, że ta zasada antropiczna mocna brzmi jak jakaś zasada celowości, że na początku wszechświat musiał być taki, żeby dopuszczał nasze istnienie, nie taka była koncepcja i intencja Cartera. On chciał tylko tyle powiedzieć, że skoro jesteśmy dzisiaj we wszechświecie, to znaczy warunki początkowe musiały być takie, że dopuściły nasze istnienie.

Zasady antropiczne wywołały ogromną dyskusję i nic dziwnego, znowuż wprowadziły człowieka do rozważań wokół kosmologicznych i rozbudziły trochę nasze tęsknoty za tym, żebyśmy byli czymś ważnym i istotnym we wszechświecie. Jak przed chwilą mówiłem, Carter sformułował mocną zasadę kosmologiczną, która znalazła się w centrum dyskusji. A żeby tę zasadę zobrazować, Carter wprowadził następujące rozumowanie, niejako podparł swoje sformułowanie zasady antropicznej następującym heurystycznym obrazem. Wyobraźmy sobie, pisał Carter zbiór wszechświatów. Już nie jeden wszechświat, lecz zbiór wszechświatów. Zbiór ten można opisać wszystkimi dającymi się wyobrazić kombinacjami warunków początkowych i stałych fizycznych. A więc mamy być może nawet nieskończenie wiele wszechświatów. Każdy z nich jest opisany inną kombinacją parametrów fizycznych i stałych fizycznych. Lecz rozważał go jako twór czysto myślowy, który miał na celu udramatyzowanie pewnego rozumowania.

Oto cytat z Cartera. Carter pisał, że istnienie świata dającego się opisać jako obserwator jest możliwe tylko dla pewnych ograniczonych kombinacji parametrów, które w zbiorze wszechświatów wyróżniają jego poznawalny podzbiór. Oczywiście poznawalny w tym sensie, że tylko wszechświat należący do tego podzbioru może być poznawany przez obserwatora, no bo w innych wszechświatach rozumowanie Cartera miało charakter czysto heurystyczny. Chciał zobrazować ten fakt, że do istnienia człowieka, czyli fizycznego obserwatora musi zajść kombinacja pewnych bardzo wybranych wartości stałych, fizycznych i różnych parametrów kosmologicznych i tylko mały podzbiór można zobrazić tę kombinację. We wszystkich innych wszechświatach istnienie człowieka, obserwatora, jak mówi Carter, byłoby niemożliwe.

To rozumowanie Cartera zostało wkrótce podchwycone przez rozmaitych myślicieli i popularyzatorów, którzy nie ograniczali swojego rozumowania do tego założenia, że jest to hipotetyczny, czysto myślowy zbiór możliwych wszechświatów, tylko, a załóżmy, że wszystkie możliwe wszechświaty jakoś istnieją w sposób rzeczywisty. I to jest ten właśnie multiverse, mianowicie ten zbiór bardzo dobrze, jak się wydawało, nadał się do tego, ażeby zneutralizować ostatnie zdanie z monografii Hawkinga i Elisa, które cytowałem w poprzednim wykładzie. Przypomnę, że to zdanie brzmiało w ten sposób, że rezultaty, jakie otrzymaliśmy z teorii osobliwości, prowadzą do wniosku, że wszechświat miał początek, chociaż sam początek jest nieosiągalny dla metody naukowej. To oczywiście dla zwolenników teorii stworzenia wszechświata i tych, którzy nie wiedzą o tym, że koncepcji stworzenia nie należy utożsamiać z porządkiem, dla nich wszystkich to było jakieś dodatkowe wsparcie ich rozumowania.

A teraz można to zneutralizować. Można mianowicie powiedzieć, istnieje nieskończenie wiele wszechświatów. Jedne miały początek, inne nie. Jedne były zamknięte, inne otwarte. A my istniejemy w tym wszechświecie, a nie w innym, dlatego że w innych wszechświatach nie mogą istnieć obserwatorzy, a więc nie mogą one przez nikogo być obserwowane.

Spójrzmy na ten rysunek, który w taki trochę karykaturalny sposób tę myśl prezentuje. Tutaj mamy nieskończenie wiele wszechświatów. Każda taka niebieska kulka to jest jeden możliwy wszechświat. Ale tylko w jednym wszechświecie, na zasadzie przypadku, są właśnie te szczęśliwe warunki początkowe, które doprowadzają do istnienia człowieka. To jest ta żółta kulka, która się tak bardzo uśmiecha, bo w tym wszechświecie możemy istnieć. A w innych wszechświatach one są jałowe dla życia. Nie mogą tam obserwatorzy powstać, dlatego temu wszechświatowi wydaje się, że on specjalnie został zaprojektowany, bo potrzeba było do jego życia i zaistnienia bardzo specyficznej kombinacji warunków początkowych. Ale w gruncie rzeczy on nie został wcale zaprojektowany, tylko wszystko, co może się zdarzyć, to się zdarza w zbiorze wszystkich wszechświatów. Tylko tyle, że w tamtych innych obserwator nie może istnieć, bo tworzymy świat specjalnie przystosowany do naszego życia.

Widzimy zatem, że motywacja przyjęcia tego multiverse, wieloświata, była czysto teologiczna czy antyteologiczna, żeby zneutralizować myśl o tym, że świat został zaprojektowany specjalnie z myślą o człowieku. Ale taka była oryginalna idea. Ale wkrótce możliwość istnienia wielu wszechświatów pojawiła się w kosmologicznych rozważaniach zupełnie niezależnie od jakichkolwiek filozoficznych inspiracji. I ja wspomnę przynajmniej o dwóch teoriach fizycznych, które w jakiś sposób prowadzą do wniosku, że nieskończenie wiele wszechświatów może istnieć. Pierwsza z tych teorii to jest tak zwana koncepcja chaotycznej inflacji.

Dla różnych celów, ściśle naukowych, Alan Good, amerykański kosmolog, wysunął koncepcję chyba jeszcze w latach 70. lub 80., że na początku, w pierwszych minutach, pierwszych sekundach istnienia, nawet w częściach sekundy istnienia wszechświata, rozmiary wszechświata rozdeły się do ogromnych rozmiarów. To była era inflacji, a potem tempo ekspansji z powrotem wróciło w cudzysłowie do normy. Inflacji było korzystne z powodu tego, że wyjaśniało szereg trudności kosmologicznych. Do dziś jest przedmiotem kontrowersji, czy ta inflacja miała rzeczywiście miejsce w ewolucji wszechświata. Trzeba przyznać, że chyba większość kosmologów uważa, że ona istniała, natomiast ciągle szukamy śladów obserwacyjnych ery inflacyjnej. Jedni twierdzą, że pomiary promieniowania tła wykonane przez satelitę na Antarktydzie potwierdzają istnienie inflacji, natomiast ciągle czekamy na ostateczne wyniki, na pełne wyniki z satelity Planck, których wstępne wersje zdają się wskazywać, że jednak nie ma w promieniowaniu tła śladów inflacji.

Jest to problem ciągle kontrowersyjny, ale niemniej jednak modele inflacyjne są modelami kosmologicznymi i jest model zaproponowany przez Andreja Lindego i potem rozwijany przez innych, który się nazywa inflacją chaotyczną. Ten model powiada, że świat w stanie inflacji może wydać z siebie nowe wszechświaty. Mogą się one odłączyć. Córka może się odłączyć od wszechświata matki jak to widać symbolicznie tutaj na tym obrazku, że z wszechświat matka w erze inflacji rodzi wszechświaty potomne, każde z nich następne i w efekcie powstaje wieloświat multiverse. Więc to jest inna motywacja, już czysto modelowa, nie odwołująca się do filozofii, która prowadzi do wniosku o istnieniu wieloświata.

Jest jeszcze inna koncepcja, która prowadzi do podobnego wniosku. Mianowicie jedną z najbardziej rozpowszechnionych wśród teoretyków dzisiaj z wersji poszukiwania kwantowej teorii grawitacji, o czym kiedyś opowiem obszerniej, jest tzw. teoria superstrun M-teoria i w tej M-teorii także istnienie wielu możliwych światów pojawia się w sposób naturalny, niezależnie od żadnych założeń filozoficznych.

Także zwróćmy uwagę, podsumujmy. Pojawienie się wieloświata było wynikiem najpierw motywacji czysto filozoficznych, żeby zneutralizować wyjątkowość warunków początkowych naszego wszechświata, ale potem w modelu inflacji chaotycznej czy w modelu M-teorii wieloświaty pojawiły się w inny naturalny sposób i dlatego dzisiaj w kosmologii dosyć dużo o nich się mówi. Co nie znaczy, że wszyscy są ich zwolennikami. Są tacy, którzy bardzo ostro wieloświatom protestują i na rzecz swojego protestu przytaczają bardzo prosty metodologiczny argument. Kosmologia ma być nauką empiryczną. Jeżeli istnieje coś, czego się nie da obserwować, to nie może to być przedmiotem dociekań nauki. A wieloświat, inne światy są z naszego świata nieobserwowalne. Wprawdzie zwolennicy wieloświata starają się pokazać, że mogą być takie warunki, które jakoś pośrednio pozwalają wnioskować o istnieniu innych światów, ale jest to dosyć dalekie od standardowego wymagania, ażeby teorie naukowe były porównywalne z danymi empirycznymi. I to jest bardzo ważne. To porównywalne w sensie liczbowym. Dlatego istnienie wieloświata jest mocno kontrowerzyjne, aczkolwiek warto się nad nim zastanowić, zwłaszcza gdy rozważamy relacje kosmologii do koncepcji stworzenia świata przez Boga.

Jak wspomniałem, jak już mówię, działałem przed chwilą, dość obszernie o tym mówiłem, idea wieloświata została przywołana po to, ażeby w tym sensie zneutralizować koncepcję stworzenia wszechświata. Warunki początkowe nie musiały być precyzyjnie zaprojektowane przez Pana Boga, bo da się je wytłumaczyć przez przyjęcie wielu światów. I dlatego problem stworzenia wymaga naświetlenia i komentarza właśnie w środowisku, w tym ideologicznym środowisku wieloświata. Zwrócił uwagę, i to jest dosyć oczywiste, że wprawdzie stworzenie wieloświata tłumaczyłby, dlaczego warunki początkowe naszego wszechświata są wyjątkowe, ale nie znaczy to wcale, że uchyla on koncepcję stworzenia, czy jest w nią sprzeczny z koncepcją stworzenia taką, jaką przedstawiłem w poprzednim wykładzie. Mianowicie, jak mówiłem wówczas, zadaniem koncepcji stworzenia, takim powiedzmy filozoficznym zadaniem, jest odpowiedź na pytanie Leibnitza. Dlaczego istnieje raczej coś niż nic? I problem, idea wieloświata ani na jeden kroczek nie przybliża nas do odpowiedzi na pytanie Leibnitza. Dlaczego istnieje raczej coś niż nic? Mamy tutaj do wytłumaczenia nie tylko jeden wszechświat, nie tylko mamy wyjaśnić, dlaczego istnieje jeden wszechświat, ale mamy tych wszechświatów nieskończenie wiele. Więc pytanie Leibnitza jakby nabiera jeszcze dodatkowej wagi, dodatkowego ciężaru gatunkowego. I odpowiedź stworzenia na pytanie Leibnitza na koncepcję wieloświatu. Bo jak jakiś teolog sprytnie odpowiedział, Pan Bóg jest wszechmocny i dla Niego stworzyć jeden wszechświat czy nieskończenie wiele wszechświatów to obojętne. To małe piwo, jeśli Pan Bóg pije piwo. Co więcej, że teolog dodał, jeżeli Pan Bóg jest nieskończony, to być może nie interesuje Go nic, co jest mniejsze od nieskończoności. A wtedy nie byłoby rzeczą dla Niego ciekawą stworzyć jeden wszechświat, tylko na pewno stworzyłby światów nieskończenie wiele. To jest trochę dowcipna odpowiedź, ale myślę, że kryje się w niej głęboka prawda filozoficzna.

Problem wieloświata nie uchyla doktryny o stworzeniu, ale nadal ją pozostawia. Nadal doktryna stworzenia i metoda nauki pozostają na różnych płaszczyznach, które w jakimś sensie się nie krzyżują, a w przeciwnie wydają się dopełniać. Jest jeszcze jeden problem związany z wieloświatem. Mianowicie zwolennicy z wieloświata podkreślają, że tam nic nie musi być wyjaśnione, bo po prostu trzeba przyjąć, że tam wszystkie możliwości są jednakowo prawdopodobne, że wszystko się może zrealizować, a więc nie musimy nic tłumaczyć. To nie jest aż tak dobrze. Mianowicie wszystkie rozumowania jakie odnośnie wieloświata się prowadzi, a prowadzi się wiele rozmaitych rozumowań.

Ja mam tutaj przed sobą książkę, która tak wygląda i nosi tytuł „Universe or Multiverse” – „Wszechświat albo Wieloświat”. Jest to praca zbiorowa wielu uczonych, którzy się tymi zagadnieniami zajmowali, a jej redaktorem jest Bernard Carr. Ta praca zawiera cały szereg artykułów poświęconych studiom nad wieloświatem, studiom niepopularnym, zmatematyzowanym, bardzo fachowym.

George Ellis zwłaszcza w artykule zamieszczonym w tej książce podkreśla, że właśnie nie jest tak, że możemy wszystko wytłumaczyć na zasadzie przypadku, w zbiorze wszystkich wszechświatów. Mianowicie wszystkie nasze tłumaczenia na zasadzie przypadku odwołują się do rachunku prawdopodobieństwa. Ale powstaje problem, dlaczego rachunek prawdopodobieństwa funkcjonuje w zbiorze wszystkich wszechświatów. Zwracamy się do bardzo prostego, statystycznego eksperymentu – rzucanie kostek. Biorę kostkę i rzucam i zadaję sobie pytanie, jak często wyrzucę szóstkę. Odpowiedź jest znana w rachunku prawdopodobieństwa. Jeżeli ciąg rzutów będzie odpowiednio długi, to mniej więcej jedna szósta rzutów da szóstkę. Jeżeli kostka jest nie sfałszowana, tylko uczciwie zbudowana, bardzo symetryczna. Im dłuższy ciąg rzutów, tym bliżej liczba wyrzuconych szóstek zbliży się do jednej szóstej wszystkich rzutów.

Dlaczego tak jest? To jest pewnego rodzaju stabilność tego wyniku, że im dłuższy wynik, tym bardziej zbliża się do jednej szóstej. Probabilistycy nazywają to probabilistyczną stabilnością Wszechświata. Wszechświat ma taką własność, że jak się rzuca kostką, to jedna szósta wyników w przybliżeniu będzie dawała szóstkę. Podobnie zresztą jak i innych ilości oczek na kostce. Zwróćmy uwagę, to jest własność Wszechświata, a nie matematycznej teorii prawdopodobieństwa. Rzucanie kostką i kostka należy do Wszechświata. Kostka jest przedmiotem materialnym. Rzucanie jest własnością wewnątrz świata. To jest własność świata, a nie matematyki. I to, że rachunek prawdopodobieństwa, taki klasyczny rachunek prawdopodobieństwa, obowiązuje w naszym Wszechświecie, jest następstwem własności Wszechświata tej stabilnej, probabilistycznej własności Wszechświata. Żeby rachunek prawdopodobieństwa mógł funkcjonować w wieloświecie, to wieloświat musi też tę własność stabilnej probabilistyki posiadać. A dlaczego ją posiada? Jeżeli założymy, że ją posiada, to znaczy jakieś prawa w zbiorze Wszechświatów obowiązują. A jeżeli są tam jakieś prawa, takie meta-prawa przyrody, to dlaczego one istnieją? Raczej coś niż nic. I znowuż problem wieloświata domaga się jakichś głębszych filozoficznych uzasadnień. I problem stworzenia nadal jest otwarty.

 

BÓG I PRZYPADEK

Witam Państwa na kolejnym wykładzie z cyklu Bóg i kosmologia. Dzisiejszy wykład ma tytuł „Bóg i przypadek”. W tym wykładzie chciałbym się zastanowić nad następującym problemem. Otóż często przeciwstawia się przypadek Panu Bogu. Jeżeli coś w świecie jest przypadkowego, to znaczy wyłamuje się spod kontroli Stwórcy. Mamy zatem coś w rodzaju konkurencji. Z jednej strony Pan Bóg, który wszystko potrafi przewidzieć i swoją wszechmocą zaplanować. A z drugiej strony przypadek, który się wydaje temu przeszkadzać. Nie ulega kwestii, że w historii Wszechświata, a także w naszym prywatnym życiu przypadków jest dużo. Więc problem jest rzeczywisty. I właśnie dzisiaj chciałbym poświęcić temu zagadnieniu kilka uwag. Zastanowimy się nad tym, jak należy rozumieć przypadek, jaka jest jego rola w historii Wszechświata, dlaczego boimy się przypadku i czy rzeczywiście przypadek sprzeciwia się koncepcji Boga. Tak wygląda plan tego pierwszego wykładu.

Jeżeli przez chwilę zastanowimy się nad historią Wszechświata, to od czegoś trzeba zacząć. Każda historia jakoś się zaczyna. Możemy zatem sobie wyobrazić, że na początku nie było nic. Ale może nie tak dosłownie nic. Dlatego, że musiało być jakieś pole możliwości. Pole tego wszystkiego, co się mogło zdarzyć. Chociaż nie musiało się zdarzyć. I właśnie na tym pierwszym slajdzie pokazuję pole możliwości. Oczywiście w symbolicznym rysunku.

Jeżeli historia ma zacząć się dziać, to pole możliwości musiało jakoś zostać zawężone. I to mocno zawężone. Od wszystkich możliwości w ogóle do tego, co miało szansę się urzeczywistnić. A ponieważ zawężenie możliwości nazywa się informacją, dlatego pewna informacja musiała zostać zakodowana w strukturze początku. Informacja o tym, co mogło się potem zdarzyć w historii Wszechświata.

Najpierw uwaga, że rzeczywiście informację należy rozumieć i tak się rozumie w teorii o informacji, mówiąc najogólniej, jako zawężenie możliwości. Wyobraźmy sobie, że mamy na jakiejś powierzchni, na stole rozrzucony zbiór czcionek, zbiór liter. Całkiem chaotycznie. Taki zbiór nie zawiera żadnej informacji, ale zawęźmy to pole możliwości do konkretnego zbioru, podzbioru. Niech na przykład ten podzbiór składa się z liter, które układają się w zdanie „Ala ma kota”. Przekazaliśmy, wytworzyliśmy pewną informację do węższego układu już zawężonych możliwości liter, które przekazują informację. Dlatego w teorii informacji pole zawężenie możliwości nazywa się informacją. Im to zawężenie jest większe, tym informacja większa. Na początek możemy sobie tak wyobrażać Wszechświata, że to wielkie pole możliwości spędziło się do tego, co konkretnie mogło się stać.

Proszę zwrócić uwagę, że ja mówię nie do tego, co się stanie, dlatego że niekoniecznie początek musiał zawierać sobie informację o całej następnej historii. To byłby jakiś sztywny determinizm, a tak chyba nie jest. Ale do tego podzbioru możliwości, które mogły się potem w historii Wszechświata zrealizować. A zatem duża informacja. I tę informację zakodowaną na początku nazywamy warunkami początkowymi w kosmologii. No i teraz pytanie. Skąd informacje te początkowe, warunki początkowe, skąd się one wzięły? Zastanówmy się nad tym nieco dokładniej. Żeby było łatwiej, zawęźmy się do jakiegoś prostszego przypadku. Rozważmy jakieś jedno prawo fizyki, nie od razu całą historię Wszechświata. Jakieś dobrze znane prawo fizyki, na przykład prawo ruchu Newtona. Fizyka klasyczna, dobrze znane prawo ruchu. I dokonajmy takiego eksperymentu myślowego. Możemy go wykonać naprawdę. Rzućmy kamieniem. Ten kamień zakreśli trajektorię w przestrzeni taką, jaką mu każe równanie Newtona. Ale żeby ten kamień mógł zacząć się poruszać, musimy zawrzeć na początku tego doświadczenia pewne informacje. Mianowicie, musimy ten kamień wyrzucić z pewnego miejsca, czyli dać informację, warunek początkowy, miejsce, z którego ja rzucam. I drugie, muszę nadać prędkość temu kamieniowi, które wyrzucę, albo inaczej mówiąc, pęd. I też moja ręka wyznaczy miejsce i pęd. I wtedy to są warunki początkowe dla tego równania, dla tego prawa przyrody. Jeśli one są zadane, to wtedy prawo przyrody już prowadzi kamień po trajektorii wyznaczonej warunkami początkowymi. I proszę zwrócić uwagę, to ja zadaję, rzucając kamień, warunki początkowe, prędkość i pęd początkowy.

No ale na początku Wszechświata, skąd się wzięły warunki początkowe? To jest wielkie i trudne pytanie. Na to pytanie można próbować odpowiedzieć i są różne na ten temat hipotezy. Na przykład, można twierdzić, że warunki początkowe, które były zawarte w tym pierwszym stanie Wszechświata, zostały odziedziczone po poprzednim cyklu kosmicznej ewolucji. Był jakiś poprzedni cykl, świat się na przykład kurczył, osiągnął minimalne rozmiary, tam się skonkretyzowały warunki początkowe odziedziczone po poprzednim cyklu i zaczął się następny cykl. Może być inna próba odpowiedzi, że ustaliły się warunki początkowe przypadkiem właśnie. I tu jest ten tytułowy przypadek się pojawia. Można jeszcze inną odpowiedź zaproponować, że ustaliły się warunki początkowe najbardziej prawdopodobne. Tylko oczywiście natychmiast powstaje pytanie, a co to znaczy najbardziej prawdopodobne?

Gdybyśmy to ostatnie pytanie chcieli bardziej naukowo sprecyzować, to trzeba było zapytać, a co jest miarą prawdopodobieństwa na zbiorze wszystkich możliwości na samym początku? I matematyk by wiedział, że to jest trudne pytanie, na które nie ma jednoznacznej odpowiedzi. Blok drugi nosi tytuł Przypadek czy zamiar? Musimy poświęcić trochę więcej uwagi problemowi przypadku. Jak wspomniałem na początku, wydaje się na pierwszy rzut oka, że zamiar, plan racjonalny, jaki Pan Bóg miał udzielać stworzenia, stoi w opozycji do przypadku. Warunki początkowe, jak mówiliśmy, mogły się pojawić przypadkiem. Co to znaczy? Musimy zdobyć się na chwilę większego wysiłku i przypomnieć sobie parę elementarnych wiadomości z rachunku prawdopodobieństwa. Jeśli chcemy uporać się z przypadkiem, to nie ma innego wyjścia, tylko musimy sięgnąć do matematyki, w tym wypadku do rachunku prawdopodobieństwa. Można powiedzieć, że cała historia powstania rachunku prawdopodobieństwa i jego późniejsza ewolucja to jest próba oswojenia, ujarzmienia problemu przypadku.

Najbardziej znanym procesem losowym, przypadkowym jest rzucanie kostką. Wszyscyśmy się bawili kiedyś w kostki. Więc wyobraźmy sobie, że mamy w ręku kostkę i że ta kostka jest idealna, to znaczy prawdopodobieństwo wyrzucania każdej cyfry jest od 1 do 6, jest jednakowe, że ona jest bardzo uczciwie zrobiona, niesfałszowana. Musimy najpierw, żeby ująć to jakoś elementarnie, matematycznie, zdefiniować coś, co nazywa się przestrzenią prawdopodobieństwa. Ta przestrzeń prawdopodobieństwa składa się jak każda przestrzeń z punktów. W tym wypadku tych punktów jest 6. I nazwijmy je po imieniu. Punkt 1, 2, 3, 4, 5, 6. Czyli zbiór wszystkich możliwych przypadków i to nazywamy przestrzenią prawdopodobieństwa. Teraz każdemu przypadkowi, czyli każdemu temu możliwemu wynikowi rzutu kostką musimy przyporządkować miarę prawdopodobieństwa. Po chwili zastanowienia każdy powie, że każdemu wynikowi rzutu kostką, jeśli kostka jest niesfałszowana, powinniśmy przypisać taką samą miarę prawdopodobieństwa i ona powinna wynosić 1 szósta. No bo wszystkich przypadków jest 6, a każdy pojedynczy przypadek to jest 1 szósta. I to jest sprawiedliwa miara. Jeśli mamy 6 możliwych przypadków, każdy ma miarę 1 szóstą, to wszystkie razem, jak się zsumuje, dają jedynkę. Czyli jakaś, jak rzucamy kostką, to jakaś liczba musi wypaść, jakieś oczko musi wypaść i prawdopodobieństwo tego jest równe 1, czyli pewność.

I teraz robimy doświadczenie. Rzucamy kostką i liczymy, jakie wyniki nam wychodzą. I zauważamy pewną prawidłowość. Im dłuższa seria rzutów, tym bardziej względna częstość przybliża się do 1 szóstej. Jak rzucimy 2 razy kostką, to nie musi nam za każdym razem wypaść 1 szóstka, 1 szósta. Ale jeśli będziemy rzucać milion razy, to mniej więcej każdy wynik będzie miał podobny rezultat i zbliżony do 1 szóstej. Im dłuższa seria rzutów, tym bardziej względna czystość przybliża się do 1 szóstej. I teraz zwróćmy uwagę. Czy to jest prawo matematyczne, że im dłuższa seria rzutów, tym bardziej względna częstość się przybliża do 1 szóstej? Czy to jest taka własność Wszechświata? 1 szósta to jest liczba, ale kostka, którą rzucamy i cały zabieg rzucania to nie jest matematyka, tylko to jest część świata. I możemy sobie wyobrazić taki świat, w którym by kostka dawała inne wyniki niż te. Czyli to nie jest prawo matematyki, tylko to jest własność świata. I my możemy się zdziwić, że Wszechświat ma taką własność. Nazywamy to częstościową stabilnością Wszechświata. Wszechświat ma taką właściwość, że rzuty z prawidłową kostką zawsze dają pojedynczy wynik z prawdopodobieństwem 1 szósta. I to jest własność świata, którą nazywamy częstościową stabilnością Wszechświata. I przez to widzimy tutaj, że matematyka, czyli rachunek prawdopodobieństwa, pięknie współgra z własnościami Wszechświata. Jedno z drugim się nawzajem jakoś w siebie wkomponowuje.

I teraz możemy powiedzieć, jak matematyk by określił przypadek. Co to jest przypadek? Jeśli mamy jakieś zdarzenie, którego prawdopodobieństwo wynosi 1, to nie jest przypadek, tylko pewność. Natomiast przypadek to jest takie zdarzenie, którego prawdopodobieństwo wyniku jest mniejsze od 1. To matematyk nazywa przypadkowością. Oczywiście, jeśli prawdopodobieństwo jest bardzo małe, no to jest, można by powiedzieć, trochę potocznie większy przypadek. Jeśli jest zbliżone do jedynki, to jest mniejszy przypadek. Najogólniejsza definicja powinna być taka, przypadkowe zdarzenie to takie, którego a priori prawdopodobieństwo zajścia jest mniejsze od 1. I pierwszy nasz wniosek, że przypadki nie sprzeciwiają się matematyczności świata, są wkomponowane w tę matematyczną strukturę świata.

A teraz wykonajmy następujące proste doświadczenie. Mam w ręku ołówek. Próbuję go postawić tym zaostrzonym końcem na powierzchni stołu. I zastanawiam się, jaki będzie wynik tego doświadczenia. Oczywiście, jeżeli puszczę palec, to ołówek upadnie, bo jego położenie jest, jak powiadamy w fizyce, niestabilne. Jest stan równowagi niestabilnej. Więc on upadnie. I to, że ołówek upadnie, to jest prawo fizyki, prawo statyki. Nie statystyki, tylko statyki. Prawo fizyki. No ale zastanówmy się nad tym, w którą stronę ten ołówek upadnie. W tę stronę może upaść, a za drugim razem może upaść w tę stronę. I od czego to zależy? To zależy od bardzo wielu czynników zewnętrznych w stosunku do tego prawa statyki. Mianowicie, od drgania mięśni mojego palca, od drgania powietrza, od jakiejś fali akustycznej, gdzieś tam tramwaj przejeżdża i może właśnie spowodować, że ołówek upadnie w tę stronę. Możemy powiedzieć, że z punktu widzenia prawa fizyki, który rozważamy, tego prawa statyki, to w którą stronę ołówek upadnie, jest przypadkiem. Nie potrafimy przewidzieć tego z góry. Jest to przypadek. Ale proszę zwrócić uwagę, że ten przypadek jest konieczny do tego, żeby prawo fizyki zadziałało. Gdyby tu nic nie zadziałało, to ołówek, mówiąc trochę antropomorficznie, nie wiedziałby, w którą stronę upaść.

I dlatego istnienie tych przypadków jest jakoś wkomponowane w siatkę praw przyrody. Gdyby nie było pewnego luzu w tej siatce praw przyrody na działanie przypadków, prawa by nie mogły funkcjonować. Przypadek nie jest czymś konkurencyjnym w stosunku do racjonalnej koncepcji całego planu przyrody, tylko jest wkomponowany w ten plan. I to jest niezmiernie ważny, interesujący dla nas wniosek.

Tutaj na tym slajdzie widzimy wnętrze krateru wulkanicznego i możemy tutaj kontemplować działanie praw przyrody. Wybuch wulkanu i tworzenie się właśnie tych geologicznych złóż, to wszystko są prawa przyrody. Ale konkretne rozłożenie tych kamieni, że on upadł akurat w tym miejscu, a nie w innym, to jest działanie przypadku i te przypadki są wkomponowane w całą tę strukturę funkcjonowania praw przyrody. Jeżeli przypadki są tak pięknie wkomponowane w całość matematycznej struktury Wszechświata, to dlaczego my w życiu boimy się tych przypadków? To ma swoją bardzo długą historię, sięgającą do Greków.

Grecka koncepcja nauki to była koncepcja przyczynowa. Zadaniem nauki jest wyjaśniać przyczyny zjawisk. Ten taki zdroworozsądkowy pogląd podniósł do rangi doktryny filozoficznej i ją opracował Arystoteles. Nauka ma być z założenia przyczynowa. Natomiast, Arystoteles o tym pisze wprost w Księdze Fizyki, przypadek załamuje przyczynowość. Jeśli coś dzieje się przypadkowo, to skutku nie potrafimy wyjaśnić przy pomocy działania jakiejś przyczyny. A zatem przypadek nie może być przedmiotem nauki. Arystoteles to wyraźnie podkreśla, dlatego że nauka ma wyjaśniać przyczynowo, a przypadek wyjaśnienie przyczynowe rujnuje. I ten pogląd Arystotelesa przekazał następnym pokoleniom filozofów strach przed przypadkiem. Przypadki wprowadzają do rozumowań element irracjonalności. Dosłownie Arystoteles napisał w ten sposób, tutaj na obrazku jest to wypisane. Przypadek czy przypadkowe zdarzenie nie może być uznane za przyczynę żadnej z ewentualności, to znaczy ani tego, co jest konieczne i zawsze się zdarza, ani tego, co najczęściej się zdarza. I to przekonanie Arystotelesa, które trzeba przyznać przemawia do naszego przekonania, ono bardzo zaciążyło na historii nauki, na historii filozofii.

Ale wielki kontynuator myśli Arystotelesa, św. Tomasz z Akwinu, w swoim dziele Summa contra Gentiles w 74. rozdziale, wrócił do tego problemu przypadku i zadał sobie pytanie, czy Boża opatrzność nie wyklucza działania przez przypadek? Albo inaczej, czy przypadek sprzeciwia się Bożej opatrzności? Taki jest tytuł tego rozdziału 74. Summa contra Gentiles. I warto przeczytać ten rozdział. Ja go pokrótce streszczę. Tomasz pisze, że związki przyczynowe tworzą pewne łańcuchy, a nawet pewną siatkę, gdyż te łańcuchy przyczyna-skutek, przyczyna-skutek mogą się przecinać. I może się zdarzyć, że przy przecięciu się dwóch łańcuchów spotkają się dwie lub więcej przyczyny i jedna może przeszkodzić działaniu drugiej. I wtedy mówimy, że zdarza się przypadek. Ciekawa definicja przypadku. Przypadek okazuje się, przynajmniej w tej sytuacji, nie czymś spowodowanym brakiem przyczyny, tylko przecięciem się dwóch łańcuchów przyczynowych. I tutaj Tomasz przytacza, nawiasem mówiąc prawie dosłownie, przykład podany z Arystotelesa. Przykład o człowieku, który idąc na rynek, aby coś kupić, spotkał swojego przyjaciela, który przybył na rynek w jakimś innym celu. Mamy tu dwa łańcuchy przyczynowe. Dwóch ludzi przychodzi na rynek, każdy z jakiegoś określonego powodu, więc przyczynowość jest zachowana, ale łańcuchy się przecięły i powstało zdarzenie przypadkowe, które dla tych dwóch osobników jest przypadkowe, ale każde z nich z osobna pięknie się mieści w łańcuchu przyczynowym. I Tomasz używa tego przykładu, ażeby argumentować, iż zdarzenia powstające z przypadku, jak pięknie po łacinie pisze, ex fortuna, nie sprzeciwiają się Bożej opatrzności.

Ale co innego jest powiedzieć, że się nie sprzeciwiają Bożej opatrzności, a co innego znaleźć tego wyjaśnienie. I ciekawe wyjaśnienie podał inny myśliciel chrześcijański, wcześniejszy przed Tomaszem, Boecjusz. 4 września 1476 roku ostatniego cesarza rzymskiego Romulusa zdetronizował Odoaker, oficer Attyli, który uznawał nad sobą zwierzchnictwo cesarza Bizancjum. Gdy z czasem wojenne sukcesy Odoakra zaniepokoił Zenona, to był cesarz Bizancjum, poburzył on Teodoryka, króla Ostrogotów do najazdu na Italię. Odoaker bronił się w Ravennie, a gdy oblężenie się przeciągało, obydwa królowie doszli do porozumienia, że będą rządzić Italią wspólnie. Ale rządy te nie trwały długo, zaledwie po kilku dniach podczas uczty Teodoryk zamordował Odoakra wraz z jego żoną, synem i bratem. Teodoryk zaczął rządzić Rzymem. Trzeba powiedzieć, że jako władca Rzymu był rozsądnym i roztropnym władcą. I on podniósł do wielkiej godności swojego ministra, Boecjusza, patrycjusza rzymskiego.

Ale wiadomo, że polityka jest grą niebezpieczną, zwłaszcza gdy w grę wchodzą zazdrości. I rzeczywiście Boecjusz został oskarżony o spiskowanie z cesarzem bizancjum Justynianem i został uwięziony. I długi czas spędził w tym więzieniu, spodziewając się, że zostanie stracony. I w więzieniu Boecjusz napisał książkę, dzieło, które nosi tytuł „O pociechach filozofii” – „De consolazione filozofie”. Tutaj widzimy okładkę i ilustrację z tego dzieła. W więzieniu – taka jest treść tego dzieła – ukazuje się Boecjuszowi dama i przedstawia się jako uosobienie filozofii, filozofia. I on zaczyna z nią dyskurs. Nic dziwnego, że tematem dyskursu właściwie pouczeń wygłaszanych przez filozofię z rzadka tylko przerywanych pytaniami Boecjusza staje się problem opatrzności.

Jak pogodzić wolną wolę człowieka z wszechwiedzą Boga? To jest problem, który był osobistym, egzystencjalnym problemem uwięzionego Boecjusza, oczekującego na wykonaniu wyroku śmierci. I filozofia poucza Boecjusza, że rozwiązania tej trudności należy szukać we właściwym rozumieniu Bożej wieczności. Myśląc o niej, powiada filozofia, często popełniamy błąd, podświadomie przypisując Bogu tylko nieco zmodyfikowany nasz sposób istnienia w czasie. Wyobrażamy sobie, że Pan Bóg istnieje tak jak my w czasie, tylko że ten czas nie ma początku i końca.

Tymczasem, powiada filozofia, Bóg istnieje w wieczności nie w czasie, a wieczność to coś zupełnie niepodobnego do czasu. Czymże zatem jest wieczność? No to odpowiedź filozofii. Wieczność jest niekończącym się i doskonałym posiadaniem życia całego naraz. To określenie wieczności wypowiedziane przez filozofią stało się definicją uznawaną potem w filozofii przez pokolenia myślicieli. Wieczność jest niekończącym się i doskonałym posiadaniem życia całego naraz. Wiecznym mianowicie jest tylko to, co posiada całą nieskończoność swojego życia skoncentrowaną naraz. W przypadku czasu nasze istnienie rozciąga się na przeszłość, przyszłość i teraźniejszość. Istniejemy tylko w chwili obecnej, przeszłości już nie ma, a my balansujemy na takim cienkim ostrzu brzytwy w jednym teraz i to teraz się za każdym momentem przesuwa z przeszłości w przyszłość. Natomiast nieskończone teraz, wieczności rozciąga się nad całym płynącym czasem.

I ta koncepcja wieczności rozwiązuje według Boecjusza system Bożej Wszechwiedzy i ludzkiej wolności. W swoim nieograniczonym teraz Pan Bóg kontempluje wszystkie przeszłe i przyszłe wydarzenia, które w Jego perspektywie nieograniczonej przemijaniem dzieją się właśnie teraz. Bóg nie przewiduje zdarzeń przyszłych, nie wspomina minionych, tylko przemijające. Tutaj mamy na planszy taki znany obrazek przedstawiający w skrócie całą historię Wszechświata od Wielkiego Wybuchu do momentu obecnego. Możemy jeszcze przedłużyć sobie do jakiejś końcowej osobliwości, więc mamy na jednym rysunku całą historię Wszechświata. I my z punktu widzenia naszego z zewnątrz patrzymy i kontemplujemy początek i koniec w naszym obecnym teraz. Mimo, że ta historia tam gdzieś zakładamy sobie płynie.

I to jest dobre porównanie z wiecznością, tak jak ją rozumiał Boecjusz. Pan Bóg kontempluje historię Wszechświata, widzi początek Jego, widzi Jego koniec, widzi nasze wszystkie decyzje, nasze wydarzenia, które my uważamy za przypadki, ale Pan Bóg ich nie przewiduje, że kiedyś się staną, tylko nie wpływając na nie, widzi, jak one się realizują. I to jest odpowiedź Boecjusza proponująca wyjaśnienie, w jaki sposób te wydarzenia, dziejące się jak z Fortunas w przypadku, mogą być wkomponowane w całą historię Wszechświata i nie sprzeciwiają się Bożej opatrzności. Filozofia w rozmowie z Boecjuszem taką puentę tutaj proponuje. Pytać się mianowicie Boecjusza, czy akt patrzenia na coś dodaje jakąś konieczność temu, na co się patrzy? A na to odpowiada Boecjusz z całą pewnością nie. Tak właśnie jest w przypadku wolnych aktów człowieka i Pana Boga, że Pan Bóg patrzy, kontempluje, ale nie wpływa na tę decyzję. Czy akt patrzenia na coś dodaje konieczność temu, na co się patrzy? Z całą pewnością nie.

Oczywiście nasza perspektywa, zanurzonych w czasie, jest inna. Jak długo żyjemy, musimy stawiać czoła przypadkom i ten ostatni obrazek to dosyć zabawnie ilustruje. Oczywiście problem zdarzeń przypadkowych jest wielkim problemem. Próbuję podsumować ten wykład, ale myślę, że po tym wykładzie widzimy, że twierdzenie, iż mamy opozycję z jednej strony Boża opatrzność, z drugiej strony przypadki, że przynajmniej potrafimy zakwestionować to, że to jest opozycja. Że problem być może jest znacznie bardziej złożony, a takie przeciwstawianie z jednej strony Bóg, z drugiej przypadek jest nadmiernym upraszczaniem całego zagadnienia. Dziękuję.

 

TEOLOGIA NATURALNA GEORGESA LEMAITRE’A

Na zakończenie naszych wykładów na temat Bóg i kosmologia chciałbym zaprezentować postać wybitnego kosmologa, a równocześnie księdza katolickiego George’a Lemaitre’a. Był on jednym z twórców nowożytnej, nowoczesnej kosmologii i chciałbym zaprezentować jego poglądy nie tylko kosmologiczne, ale takie właśnie filozoficzno-teologiczne wokół kosmologii. On po prostu wiedział, o czym mówi. Jeżeli niekiedy czytamy książki, czy słuchamy wypowiedzi różnych teologów na temat nauki i wiara, one są mniej lub bardziej wartościowe, czasem nawet bardzo wartościowe, ale nigdy nie mają takiego ciężaru gatunkowego, jak wtedy, gdy mówi uczony, który sam wie, jak to się robi, bo to sam robił. I to jest właśnie przypadek George’a Lemaitre’a i dlatego na zakończenie naszych wykładów prezentację jego poglądów i jego postaci.

George Henry Joseph Edward Lemaitre – pełne jego imię i nazwisko, imiona i nazwiska – urodził się 17 lipca 1894 r., a zmarł 20 czerwca 1966 r. Był całe życie profesorem Katolickiego Uniwersytetu w Louvain i był pierwszym uczonym, który zaproponował teorię rozszerzającego się Wszechświata, począwszy od początkowej osobliwości. Bardzo często, bardzo często przypisuje się pierwszeństwo tego odkrycia astronomowi Edwinowi Hubble’owi, ale o kilka lat go wyprzedził Lemaitre i dzisiaj się to powszechnie uznaje. Lemaitre opublikował w 1927 r. pracę, w której wyprowadził ze swojego modelu kosmologicznego tzw. prawo Hubble’a, mówiący o tym, że Wszechświat się rozszerza i im dalej jest galaktyka, tym od nas szybciej ucieka. Dwa lata później Hubble to prawo opublikował. Dzisiaj ono jest znane jako prawo Hubble’a, z tym że George Lemaitre je wyprowadził z teorii, a Hubble z danych obserwacyjnych.

Lemaitre często nazywa się ojcem teorii Wielkiego Wybuchu. Ściśle rzecz biorąc, Lemaitre nie używał nazwy „Wielki Wybuch”, tylko „początkowy atom”. To jest jego nazwa, jego propozycja i rzeczywiście w pierwszych latach istnienia kosmologii relatywistycznej ta nazwa była w użyciu, a dopiero później znacznie wyparła ją dzisiaj powszechnie uzywana nazwa Wielki Wybuch. George Lemaitre rozpoczął swoje studia na Uniwersytecie w Louvain na Wydziale Inżynierii.

Ojciec chciał, żeby on został inżynierem od górnictwa. Pochodził z regionu, gdzie właśnie wówczas wydobywano na południu Belgii węgiel. W 1914 roku wstąpił do wojska jako wolontariusz i służył na froncie. Po zakończeniu działań wojennych nie podjął studiów inżynierskich, tylko studia z matematyki i studia te ukończył doktoratem. W 1923 roku przyjął święcenia kapłańskie. Doświadczenia wojny obudziły w nim powołanie kapłańskie. Po wojnie skończył seminarium i przyjął święcenia kapłańskie w 1923 roku. Potem odbył staże zagraniczne. Najpierw w Cambridge studiował pod kierunkiem słynnego Eddingtona. Potem w Kanadzie w Stanach Zjednoczonych. W roku 1927 uzyskał drugi doktorat w Massachusetts Institute of Technology w Stanach Zjednoczonych. Potem został profesorem na Uniwersytecie swoim, tzn. w Luwe.

Żeby zrozumieć jego osiągnięcia kosmologiczne, przypomnijmy sobie, że w latach 1922-1924 rosyjski uczony Aleksander Fridman opublikował pierwsze modele kosmologiczne rozszerzającego się wszechświata. Prac Fridmana Lemaître nie znał, ale w roku 1927 opublikował rozwiązania, które dzisiaj znamy jako rozwiązania Fridmana, niezależnie. Z tym, że znał on wszystkie rozwiązania, takie zaproponował Fridman, ale, ściśle rzecz biorąc, opublikował tylko jedno, takie, które mu się wydawało, że najbardziej odpowiada obserwacjom astronomicznym. To był rok 1927. Tutaj jest strona tytułowa tej pracy z roku 1927. Ta praca jest uważana za bardzo ważną w kosmologii, dlatego że po raz pierwszy w historii kosmologii Lemaître w tej pracy porównał wyniki teoretyczne z pomiarami astronomicznymi. Fridman tego nie zrobił. Fridman nie znał najnowszych wyników astronomicznych, natomiast Lemaître je już znał i dokonał tego porównania.

Można powiedzieć, że począwszy od tej pracy z 1927 roku kosmologia stała się nauką empiryczną, teoria połączyła się z obserwacjami. Dwa lata potem, jak wspomniałem na początku, Edwin Hubble opublikował swoje słynne prawo Hubble’a, które mówi o rozszerzaniu się Wszechświata, dwa lata po pracy Lemaître. Tu na tym obrazku widzimy po lewej stronie fragment pracy Lemaître, stronica, na której właśnie są pokazane wyniki obserwacji i porównane z wynikami teoretycznymi, a po prawej stronie jest diagram z pracy Hubble’a i obrazek samego Hubble’a przy teleskopie, w którym pokazana jest zależność ucieczki galaktyk od odległości. Właśnie tu jesteśmy na tym obrazku świadkiem, jak rodzi się kosmologia jako nauka empiryczna.

Kolejnym waszym osiągnięciem Lemaître było opublikowanie krótkiej notki w roku 1931 w Nature, w której zaproponował on teorię, jak sam nazwał ją potem, pierwotnego atomu. Jeżeli cofamy się z historią Wszechświata wstecz, to musimy dojść do momentu, kiedy cała materia Wszechświata jest zgromadzona w jednej niewielkiej objętości, a jeżeli czas puścimy we właściwym kierunku, Lemaître sądził, że natura tego początku to jest coś niezmiernie prostego. Wielka gęstość w małej objętości i wybrał słowo atom niecałkiem szczęśliwie, dlatego że dzisiaj nam słowo atom kojarzy się z atomami, które odkrywa fizyka wysokich energii. Natomiast dla Lemaître słowo atom znaczyło, przynajmniej w tym kontekście, po grecku coś, co jest już najprostsze i dalej niepodzielne. W tym sensie jest to atom pierwotny. Potem, jak wspomniałem, to nazwano teorią wielkiego wybuchu, a technicznie się mówi o początkowej osobliwości. Lemaître w tej swojej pierwszej pracy w 1931 roku w Nature i potem rozwinął swoją koncepcję i dokonał tutaj dwóch ważnych rzeczy. Znowuż był tutaj nowatorem. Po pierwsze, że próbował połączyć geometryczny obraz rozszerzającego się Wszechświata, ale to robili już inni, chociażby Friedman przed nim. Z fizyką. Starał się zrekonstruować procesy fizyczne, które w takim wczesnym, gęstym Wszechświecie wybuchającym musiały się dziać. I to właśnie nazwał koncepcją pierwotnego atomu. Nie tylko sam początek, ale procesy fizyczne, które się tam musiały dziać. Co więcej, był pierwszym myślicieLem, który dostrzegł, że w tak wielkich koncentracjach energii musiały dojść do głosu efekty kwantowe. Można by powiedzieć, że to był pierwszy kwantowy początek Wszechświata zaproponowany przez Lemaitre.

Dzisiaj, jak wiemy, problem kwantowania grawitacji na początku ewolucji Wszechświata jest jednym z najważniejszych problemów kosmologicznych. Z tym, że u Lemaitre nie chodziło o kwantowanie grawitacji, tylko po prostu zastosowanie praw fizyki kwantowej do rekonstrukcji tego, co się działo w najwcześniejszych momentach istnienia Wszechświata. Lemaitre w następujący sposób rekonstruował historię Wszechświata. Jak mówię, próbował połączyć geometrię z fizyką. Jego synteza dała następujący obraz Wszechświata. Świat się zaczyna od wielkiego wybuchu, czyli od tego pierwotnego atomu. Potem bardzo szybko się rozszerza. To jest pierwsza faza szybkiej ekspansji. Potem ekspansja Wszechświata maleje prawie do zera w drugiej fazie. I w trzeciej fazie znowu już przyspiesza. To jest dzisiejsza faza. Ta środkowa faza bardzo zwolnionej ekspansji była potrzebna Lemaitrowi do tego, żeby zaproponować mechanizmy powstawania galaktyk. Galaktyki powstają w ten sposób, że materia się gromadzi na skutek przyciągania grawitacyjnego w takie pojedyncze struktury galaktyk i potem gwiazdy. Jeśli Wszechświat by się rozszerzał za szybko, to ta ekspansja przeciwdziała zagęszczeniom. Próbuje wszystko wypracować. I dlatego potrzebny był ten moment, ta epoka zwolnionej ekspansji. A ponieważ takie modele matematyczne istniały, gdzie w środku ta ekspansja była zwolniona, to właśnie Lemaitre’a wybrał je do modelowania swojego Wszechświata.

Ważnym epizodem w życiu Lemaitre’a były polemiki z Fredem Hoylem, który bardzo nie lubił koncepcji początku, bo powiadał, że ten początek zbyt mu przypomina stworzenie świata i dlatego Hoyle próbował, zaproponował swój model, w którym świat nie miał początku, tak zwany model stanu stacjonarnego. Ale ten epizod muszę trochę pominąć, bo by nam rozdał za bardzo nasz wykład.

I teraz co jest ważne. Lemaitre był posądzany m.in. przez Hoyle, ale także przez innych, także i przez dziennikarzy, że jako ksiądz katolicki on popierał model z początkiem, z tą początkową osobliwością, z pierwotnym atomem, dlatego że mu to pasowało do idei stworzenia świata. Lemaitre nie taką miał intencję. Wiedział, że to jest fałszywa apologetyka, żeby Pana Boga wpychać do początkowej osobliwości. Wiedział, że stworzenie to jest coś znacznie więcej niż tylko zapoczątkowanie na początku. I dlatego rozwinął swoją własną interpretację swoich osiągnięć kosmologicznych. I podkreślał, że tak dalece jak ja to widzę, pisał, teoria rozszerzającego się Wszechświata pozostaje całkowicie na zewnątrz, niezależna od metafizycznych czy religijnych kwestii. Ona pozostawia, to jest prawie dosłowny cytat, materialiście wolność przeczenia transcendencji, który może uważać, kierując się innymi racjami, coś, co zgodne jest z jego poglądami.

Natomiast dla człowieka wierzącego ważne jest to, że taka interpretacja, jaką proponuje Lemaitre, usuwa, neutralizuje pokusę zbytniej zażyłości z Panem Bogiem. Jest to nadmierne uproszczenie teologiczne, jeśli przyjmuje się, że Pan Bóg ingeruje bezpośrednio w jakieś zjawiska Wszechświata, że swoim palcem jakby zmiesza w eterze. Tutaj to jest cytat zapożyczony przez Lemaitre’a od Jamesa Jeansa. Raczej teologia nakazuje widzieć Pana Boga w historii Wszechświata jaka Boga ukrytego. Tutaj ten zwrot Bóg ukryty, Lemaitre cytuje to za prorokiem Izajaszem, że Pan Bóg jest ukryty nawet na początku swojego stworzenia. Lemaitre podkreślał, że kosmologia mówi o początku naturalnym, nie początku w sensie religijnym. Początek naturalny rozumiał w ten sposób, że jest to stan Wszechświata, do którego kosmologia dochodzi i od którego zaczyna się ewolucja Wszechświata obecna. Natomiast ta koncepcja, ta teoria nie mówi o tym, co było przedtem. Po prostu dane, jakimi nauka dysponowała w czasach Lemaitre’a, nie pozwalają wydedukować, co było przed osobliwością. Dlatego to się nazywa początek naturalny. Być może coś było, być może nic nie było, ale informacji na ten temat w samej strukturze początku nie ma, zdaniem Lemaitre’a. I dlatego nazywał to początkiem naturalnym w przeciwieństwie do początku w sensie teologicznym, który mówi o tym stworzeniu świata. Z tym, że Pan Bóg świat mógł stworzyć dużo przed początkiem, jeśli coś tam było. Problem stworzenia świata nie ogranicza się do osobliwości, ale świat jest stworzony nieustannie, jak o tym mówiliśmy w jednym z pierwszych wykładów.

Jeszcze taki ciekawy epizod. Lemetr był potem prezesem Papieskiej Akademii Nauk. Ale jeszcze zanim został prezesem Papieskiej Akademii Nauk, to doszło do ciekawego epizodu. Mianowicie 22 października 1951 roku papież Pius XII wygłosił przemówienie do astronomów, którzy mieli wtedy swój zjazd w Rzymie. To przemówienie zaczyna się od słów „Un hora” i pod takim tytułem jest znane przemówienie papieża – „Un hora”. Papież Pius XII był miłośnikiem astronomii. Czytywał książki popularnonaukowe, zwłaszcza książki pisane przez Whittakera, takiego znanego uczonego ówczesnych czasów. I w tym przemówieniu Unora papież wyraził zdanie, że koncepcja wszechświata rozszerzającego się potwierdza ideę stworzenia świata i można ją wykorzystać nawet jako taką nową drogę do istnienia Pana Boga. Lemaître jak się o tym dowiedział był bardzo niezadowolony, bo to co papież powiedział sprzeciwiało się tej jego koncepcji naturalnego początku i Lemaitre zdawał sobie sprawę, że natychmiast będzie przemówienie papieża wykorzystywane przez propagandę antyreligijną, kiedy papież naciąga naukę, żeby bronić kościoła do doktryny chrześcijańskiej. I Lemaitre uświadomił papieżowi, że nie należy tak postępować. To była taka słynna jego interwencja, która odniosła skutek papież więcej nie wypowiadał się w tej sprawie, w tym duchu.

Lemaitre umarł w 1965, w 1966 roku, natomiast rok wcześniej Penzias i Wilson odkryli promieniowanie tła reliktowe, które jak wiemy zostało zinterpretowane i tak jest rozumiane przez dzisiejszą kosmologię jako resztka po Wielkim Wybuchu. I to był silny argument obserwacyjny za tym, że rzeczywiście super gęsty stan Wszechświata na początku miał miejsce. George Lemaitre dowiedział się o tym odkryciu z ust swojego asystenta Odo Goddarda. Nałożył śmierć, ale był bardzo zadowolony, że jego koncepcja pierwotnego atomu, jak dzisiaj mówimy, osobliwości początkowej czy Wielkiego Wybuchu została obserwacyjnie potwierdzona, a natomiast koncepcja Wszechświata stanu stacjonarnego, ta koncepcja, której bronił Fred Hoyle w gorących polemikach z Lemaitrem, została obalona. I rzeczywiście od tego czasu koncepcja Hoyle’a straciła na znaczeniu.

George Lemaitre jest uważany za ojca teorii Wielkiego Wybuchu, ale oczywiście od jego czasu kosmologia poszła bardzo, bardzo naprzód. Dysponujemy dzisiaj wielką ilością danych obserwacyjnych, które potwierdzają koncepcję Wielkiego Wybuchu. Tych danych jest do tego stopnia dużo, że można się pokusić o to, żeby je zebrać wszystkie razem i spróbować znaleźć taki model kosmologiczny, który najbardziej pasuje do tych wszystkich danych. Taki model jest skompilowany, który najlepiej by odpowiadał tym rezultatom uzyskanym obserwacyjnie. Taki model oczywiście skonstruowano i nieustannie się go ulepsza. Nazywa się on modelem zgodności, po angielsku concordance model. Tutaj na obrazku przedstawiam, jak ten model wygląda geometrycznie. Na początku jest Wielki Wybuch, potem faza szybkiego rozszerzania się Wszechświata, potem faza zwolnionej ekspansji i potem przyspieszenie tej ekspansji. Jak wiemy, teoretycznie są trzy możliwości albo Wszechświat zwolni ekspansję się kurczyć do końcowej osobliwości albo też w dwóch innych scenariuszach będzie się coraz szybciej rozszerzał w nieskończoność.

Dzisiejsze dane faworyzują ten model, który rozszerza się w nieskończoność. To jest ten concordance model. Proszę sobie przypomnieć o tym, co mówiłem w dzisiejszym wykładzie. Ten model niezmiernie przypomina model Lemaitre, który on propagował od roku 1931. Także to jest jakiś renesans myśli George’a Lemaitre. Ten model concordance jest jakby podsumowaniem osiągnięć dzisiejszej kosmologii i nawiązaniem do George’a Lemaitre.

W ubiegłym roku 2014 Europejska Agencja Kosmiczna wysłała w kosmos wehikuł, który odwiedził stację Alpha i przekazał tam kolejny ładunek produktów potrzebnych i materiałów potrzebnych do funkcjonowania tej stacji. Co jakiś czas takie wehikuły towarowe bezzałogowe są tam wysyłane. Ale właśnie ten, który tu na rysunku jest przedstawiony, został ochrzczony mianem George’a Lemaitre. Także Lemaitre się doczekał swojego statku kosmicznego. Aczkolwiek pojawiają się głosy wśród astronomów, że to trochę za małej rangi statek kosmiczny, że może następca teleskopu Hubble’a powinien nosić nazwę Lemaitre.

źródło: Copernicus College: Bóg i kosmologia

(opublikowano:7 września 2024 r.)