Michio Kaku: wszystko o Wszechświecie

Michio Kaku uwa­ża­ny jest za jed­ne­go z naj­bar­dziej medial­nych fizy­ków naszych cza­sów. W spo­sób atrak­cyj­ny i zro­zu­mia­ły potra­fi mówić o kwan­to­wych teo­riach, jede­na­stu wymia­rach, mar­twych kosmo­sach, hiper­prze­strze­ni, rze­czy­wi­sto­ściach rów­no­le­głych i uro­jo­nych. Opo­wie nam o tym, że Wszech­świat wie­dział, że nad­cho­dzi­my my, ludzie, jak zabić kota (Schrödin­ge­ra), kie­dy wresz­cie znaj­dzie­my Obcych, że ist­nie­je Wszech­świat, w któ­rym nigdy nie przy­sze­dłeś na świat, o kom­pu­te­rach kwan­to­wych, o tym, czy nasz świat jest jedy­nie snem i że dla Kosmi­tów wciąż jeste­śmy nie­atrak­cyj­ną, „brud­ną” cywi­li­za­cją Typu Zero.

Co obec­nie naj­bar­dziej pana zajmuje?

Kil­ka spraw. Oso­bi­ście pra­cu­ję nad czymś, co nazy­wa się teo­rią super­strun lub „teo­rią M”. Jej celem jest odna­le­zie­nie rów­na­nia, być może wca­le nie tak dłu­gie­go, któ­re pozwo­li nam, jak mawiał Ein­ste­in, „odczy­tać umysł Boga”.

Nie­któ­rzy fizy­cy spe­ku­lo­wa­li, że ist­nie­je i pią­ta siła, któ­ra może mieć cha­rak­ter nie­co para­nor­mal­ny lub nad­przy­ro­dzo­ny, jed­nak­że jak do tej pory nie odna­le­zio­no dowo­dów na jej istnienie.

Za każ­dym razem, gdy uda­ło się poznać jed­ną z tych sił, znacz­nie zmie­nia­ło się obli­cze ludz­ko­ści. Kie­dy Isa­ac New­ton odkrył pra­wo gra­wi­ta­cji, stwo­rzył też i mecha­ni­kę, któ­ra pocią­gnę­ła za sobą odkry­cie sil­ni­ka paro­we­go a osta­tecz­nie rewo­lu­cję prze­my­sło­wą, któ­ra była jed­nym z naj­waż­niej­szych pro­ce­sów w dzie­jach czło­wie­ka. Dru­ga z wiel­kich sił to siła elek­tro­ma­gne­tycz­na, któ­ra przy­nio­sła nam oświe­tle­nie, Inter­net, kom­pu­te­ry, tran­zy­sto­ry, lase­ry, mikro­fa­le, pro­mie­nie rent­ge­now­skie i wie­le wię­cej. W latach 60-tych XIX wie­ku James Clerk Maxwell, szkoc­ki fizyk, spi­sał swe rów­na­nia, któ­re pozwo­li­ły na roz­kwit ery elek­trycz­no­ści i infor­ma­cji, któ­re rady­kal­nie zmie­ni­ły histo­rię czło­wie­ka. Może trud­no w to uwie­rzyć, ale rów­na­nia New­to­na czy Ein­ste­ina mimo swej prze­ło­mo­wo­ści były bar­dzo krótkie.

Zatem opa­no­wa­nie dwóch klu­czo­wych sił pozwo­li­ło na wystą­pie­nie dwóch waż­nych z punk­tu naszej cywi­li­za­cji rewo­lu­cji. Jed­nak ostat­nie dwie siły to nukle­ar­ne oddzia­ły­wa­nie sil­ne i sła­be, któ­re pozwo­li­ły nam już na pozna­nie sekre­tu gwiazd i być może gdzieś w dale­kiej przy­szło­ści ludz­kość będzie osta­tecz­nie w sta­nie wyko­rzy­stać ener­gię nie tyl­ko gwiaz­dy, ale i stwo­rzyć na Zie­mi odpo­wied­nie reak­to­ry, któ­re będą opie­rać się na powszech­nie dostęp­nych pali­wach i rów­no­cze­śnie nie będą pro­du­ko­wać radio­ak­tyw­nych odpadów.

Teo­ria strun prze­wi­du­je dodat­ko­we wymia­ry cza­so­prze­strzen­ne w posta­ci 6‑wymiarowej Prze­strze­ni Cala­bie­go-Yau o wiel­ko­ści dłu­go­ści Plancka.

Mówiąc krót­ko, odkry­cie każ­dej z tych sił powo­do­wa­ło roz­po­czę­cie nowej epo­ki w dzie­jach ludz­ko­ści, jed­nak­że dziś fizy­ka sta­je przed naj­cięż­szym zada­niem, któ­rym jest uni­fi­ka­cja wszyst­kich czte­rech sił w jed­ną teo­rię. Pierw­sza z nich, gra­wi­ta­cja, repre­zen­to­wa­na jest przez ogól­ną teo­rię względ­no­ści Ein­ste­ina, któ­ra daje nam Wiel­ki Wybuch, Czar­ne Dziu­ry i roz­sze­rza­ją­cy się Wszechświat.

Prze­strzeń Calabiego-Yau.

Dru­ga z teo­rii, teo­ria kwan­to­wa, mówi o czymś innym. Pozwa­la ona nam na uni­fi­ka­cję siły elek­tro­ma­gne­tycz­nej oraz oddzia­ły­wa­nia sil­ne­go i sła­be­go. Opie­ra się ona na nie­wiel­kich por­cjach ener­gii nazy­wa­nych kwan­ta­mi oraz o praw­do­po­do­bień­stwa w prze­ci­wień­stwie do pew­ni­ków wyni­ka­ją­cych z rów­nań Ein­ste­ina. Zatem owe dwie teo­rie pod­su­mo­wu­ją nam całą wie­dzę o fizycz­nym Wszech­świe­cie. Każ­de inne rów­na­nie go opi­su­ją­ce wywo­dzi się osta­tecz­nie z tych dwóch teo­rii. Pro­blem pole­ga jed­nak na tym, że są one rady­kal­nie odmien­ne. Opie­ra­ją się bowiem o róż­ne zało­że­nia i zasa­dy oraz wyli­cze­nia. Pra­ca fizy­ków pole­ga na połą­cze­niu oby­dwóch w jed­ną spój­ną teo­rię, jed­nak czas poka­zał, że nie byli tego w sta­nie zro­bić nawet gigan­ci XX wieku.

Dla przy­kła­du, Niels Bohr, jeden z twór­ców fizy­ki ato­mo­wej oraz teo­rii kwan­to­wej, pod­cho­dził bar­dzo scep­tycz­nie do prób stwo­rze­nia jed­no­li­tej teo­rii pola. Pew­ne­go dnia nobli­sta Wol­fgang Pau­li pro­wa­dził na ten temat wykład i, jak mówi aneg­do­ta, Bohr prze­by­wa­ją­cy na tyłach sali wstał i powie­dział: „Panie Pau­li, tutaj z tyłu zga­dza­my się co do tego, że pana teo­ria jest sza­lo­na. Dzie­li nas tyl­ko to, czy jest dosta­tecz­nie sza­lo­na”. Dziś zda­je­my sobie spra­wę, że jed­no­li­ta teo­ria pola musi być dzi­wacz­na, fan­ta­stycz­na, nie­zwy­kła, pro­wo­ku­ją­ca i sza­lo­na, ponie­waż wszel­kie zdro­we alter­na­ty­wy zosta­ły zba­da­ne i odrzucone.

Dziś mamy rów­nież teo­rię strun, któ­ra opie­ra się na zało­że­niach, że czą­stecz­ki sub­a­to­mo­we, jakie obser­wu­je­my w natu­rze, są niczym innym jak nuta­mi zawie­szo­ny­mi na cie­niut­kiej wibru­ją­cej stru­nie. Jeśli ją poru­szyć, wów­czas elek­tron prze­kształ­ca się w neu­tri­no, a jeśli zro­bić to raz jesz­cze, wibru­ją­ca stru­na prze­kształ­ci go w foton lub gra­wi­ton. Jeśli jed­nak szarp­nie­my stru­ną dosta­tecz­nie moc­no i czę­sto, będzie ona dawać nam kolej­ne cząsteczki.

Dla­te­go też nie­ko­niecz­nie musi­my mieć do czy­nie­nia w przy­ro­dzie z tysią­ca­mi czą­ste­czek sub­a­to­mo­wych, któ­rych wycze­ku­je­my w wiel­kich akce­le­ra­to­rach. Musi­my po pro­stu zna­leźć spo­sób ich two­rze­nia dzię­ki odpo­wied­niej „wibra­cji”. Gdy owe stru­ny zde­rza­ją się, for­mu­ją się ato­my i jądra. W pew­nym sen­sie melo­die, jakie moż­na zapi­sać na danej stru­nie odpo­wia­da­ją pra­wom che­mii, zaś fizy­ka zre­du­ko­wa­na jest do praw har­mo­nii, jakie może­my tam umie­ścić. Wszech­świat jest zatem sym­fo­nią strun. Czy to jest ów umysł Boga, o któ­rym pisał Ein­ste­in? Zgod­nie z tym obra­zem jest on muzy­ką pobrzmie­wa­ją­cą w dzie­się­cio- lub jede­na­sto­wy­mia­ro­wej hiper­prze­strze­ni. Oczy­wi­ście poja­wia się pyta­nie, czy jeśli ist­nie­je sym­fo­nia, to gdzieś znaj­du­je się jej kom­po­zy­tor? To jed­nak zupeł­nie inna kwestia…

Co myśli pan o poglą­dach Sir Mar­ti­na Reesa doty­czą­cych ryzy­ka, jakie nie­sie ze sobą stwo­rze­nie na Zie­mi czar­nych dziur?

Nie czy­ta­łem jego książ­ki na ten temat, ale pan Rees odno­si się zapew­ne do wie­lu pra­so­wych rela­cji, w któ­rych wyra­ża­no oba­wy o to, że Zie­mia może zostać pochło­nię­ta przez czar­ną dziu­rę, któ­rą wytwo­rzą naukow­cy. Wszyst­ko zaczę­ło się od listu skie­ro­wa­ne­go do redak­to­ra maga­zy­nu Scien­ti­fic Ame­ri­can, w któ­rym pyta­no go, czy akce­le­ra­tor czą­ste­czek w Bro­okha­ven może stwo­rzyć taką nisz­czy­ciel­ską czar­ną dziu­rę. Wkrót­ce infor­ma­cja o tym roze­szła się po świe­cie i żyje do dziś [echa pobrzmie­wa­ją w oba­wach zwią­za­nych z Wiel­kim Zder­za­czem Hadro­nów] spra­wia­jąc, że fizy­ków zasy­pu­je się pyta­nia­mi na temat dra­ma­tycz­nej przy­szło­ści, jaką może­my sobie zgotować.

W swych pra­cach pan Rees mówi jed­nak też o Mul­tiw­szech­świe­cie, co jest rów­nież tema­tem mojej pra­cy pt. „Paral­lel Worlds” („Świa­ty rów­no­le­głe”). Nie wszy­scy fizy­cy wie­rzą już w ist­nie­nie jed­ne­go Wszech­świa­ta. Być może ist­nie­je Mul­tiw­szech­świat, któ­ry przy­po­mi­na wrzą­cą wodę. Kie­dy ta gotu­je się, for­mu­ją się bąbel­ki, któ­re gwał­tow­nie się roz­sze­rza­ją. Jeśli Wszech­świat jest taką bań­ką wśród gotu­ją­cej się wody, to zja­wi­sko zna­ne nam jako Wiel­ki Wybuch może zacho­dzić bezustannie.

Idea Mul­tiw­szech­świa­ta zgod­na jest z teo­rią super­strun w tym wzglę­dzie, że teo­ria ta ma milio­ny roz­wią­zań, z któ­rych każ­de wyda­je się odpo­wied­nie, zatem w pew­nym sen­sie tonie ona w swym bogac­twie. Zamiast prze­wi­dy­wa­nia uni­kal­ne­go Wszech­świa­ta rysu­je ona nam wizję, gdzie jest on tyl­ko jed­nym z całej gru­py podobnych.

Może to rów­nież pomóc nam w odpo­wie­dzi na pyta­nia, jakie sta­wia kon­cep­cja zasa­dy antro­picz­nej. Nasz Wszech­świat zda­wał się bowiem wie­dzieć, że nad­cho­dzi­my. Warun­ki nie­zbęd­ne do powsta­nia życia wyda­ją się być bar­dzo restryk­cyj­ne – orga­ni­zmy żywe i świa­do­me mogą ist­nieć jedy­nie w wąskim zakre­sie fizycz­nych para­me­trów. Dla przy­kła­du, jeśli pro­to­ny nie były­by sta­łe, cały Wszech­świat zapadł­by się w bez­u­ży­tecz­ną masę elek­tro­nów i neu­trin. Jeśli zaś pro­to­ny mia­ły­by nie­co inną masę, to roz­kła­da­ły­by się, a wraz z nimi wszyst­kie nasze mole­ku­ły DNA.

W rze­czy­wi­sto­ści jed­nak zda­rzy­ło się wie­le zbie­gów oko­licz­no­ści, bar­dzo szczę­śli­wych w swej natu­rze, któ­re spra­wi­ły, że na Zie­mi wystą­pi­ło życie. Ono samo, a w szcze­gól­no­ści świa­do­mość, wyda­ją się być szcze­gól­nie wraż­li­we. Wszyst­ko zale­ży od sta­bil­nej mate­rii, jak pro­to­ny, któ­re ist­nie­ją przez miliar­dy lat w sta­bil­nym śro­do­wi­sku i two­rzą mole­ku­ły, któ­re mogą się repro­du­ko­wać i dawać nowe życie. Wyda­je się, że w fizy­ce bar­dzo trud­no stwo­rzyć taki rodzaj Wszech­świa­ta, gdyż nale­ży uże­rać się z licz­ba­mi, prze­pi­sa­mi i para­me­tra­mi, któ­re pozwa­la­ją na poja­wie­nie się życia.