Koniec czasu - ebook

Przedmowa do wydania polskiego

Jest mi niezmiernie miło, że prawie dwie dekady po pierwszej publikacji w języku angielskim ukazuje się polskie wydanie mojej książki Koniec czasu. Niezależnie od wartości merytorycznej niniejszej pozycji sam fakt, że wydawnictwo Copernicus Center Press wyróżniło mnie w ten sposób, świadczy o wielkim zainteresowaniu szerokiej rzeszy czytelników naturą czasu.

Oczywiście należy się liczyć z pewnym niebezpieczeństwem wydawania książki napisanej tak wiele lat temu w niezmienionej – pomijając oczywiście kwestię tłumaczenia – formie. Jest prawie nieuniknione, że przez ten czas koncepcje i spostrzeżenia autora przynajmniej w pewnym stopniu uległy zmianie. Taka sytuacja ma w istocie miejsce w przypadku niniejszej książki. Na szczęście w pierwotnym tekście wciąż znajduje się na tyle dużo wniosków, których poprawności jestem pewien, że zdecydowałem się opublikować ją w niezmienionej formie. W istocie, jeśli dostrzegam pewne niedociągnięcia w tej pozycji, to przede wszystkim dotyczą one tego, że przedstawione w niej koncepcje nie zostały dostatecznie rozwinięte. W szczególności dzięki prowadzonym wraz z moimi współpracownikami badaniom, które rozpoczęły się w momencie, gdy oryginalne angielskie wydanie było przygotowywane do publikacji, i które trwają nadal, żywię nadzieję, że podstawowy problem poruszony w Końcu czasu może zostać rozwiązany. Problem ów jest następujący: biorąc pod uwagę dość silne argumenty przemawiające za tym, że wszechświat jest zasadniczo bezczasowy, skąd pochodzi nasze niezwykle silne wrażenie, że czas istnieje i prowadzi nas nieustannie z przeszłości przez ulotną teraźniejszość ku niepewnej przyszłości?

Niniejsza książka stara się udzielić odpowiedzi na to pytanie. Problem ten pojawił się w wyniku rozważania kwestii spornej od dawna obecnej w fizyce teoretycznej, a mianowicie pozornej niezgodności między sposobem, w jaki czas traktowany jest w dwóch najbardziej fundamentalnych obecnie teoriach: ogólnej teorii względności Einsteina i mechanice kwantowej. W chwili, gdy po raz pierwszy publikowałem tę książkę, dowód poprawności mojej propozycji był – i nadal jest – całkowicie poza zasięgiem fizyki. Niezależnie od pewnych nadal nierozwiązanych problemów pojęciowych, trudności matematyczne są ogromne. Można to dostrzec w fakcie, że mimo ponad 70 lat wytężonych prób podejmowanych przez wiele najbystrzejszych umysłów w fizyce teoretycznej nie powstała zadowalająca unifikacja tych dwóch podstawowych teorii. Jednym z powodów, dla których czuję się usprawiedliwiony, przedstawiając polskiemu czytelnikowi moją książkę w niniejszej formie, jest to, że powinna ona dać wyobrażenie o niektórych przyczynach tego uporczywego niepowodzenia. Częściowo są one związane z dwoma fundamentalnymi problemami, które pojawiły się już wtedy, gdy Newton tworzył podstawy dynamiki: czym jest czas oraz czym jest ruch? Myślę, że istnieje realna szansa na to, że niniejsza książka zawiera przynajmniej pewne elementy odpowiedzi na te dwa pytania.

W dalszej części tej przedmowy chciałbym zwrócić uwagę czytelników na zmiany w moim rozumowaniu, które nieco zmodyfikowały mój sposób myślenia. Wskazane będzie, jeśli po przeczytaniu tej przedmowy powrócicie do niej pod koniec każdej z czterech części niniejszej książki. Dla fizyków i czytelników zaznajomionych z tematem moja strona internetowa (platonia.com) podaje dalsze szczegóły i odniesienia do publikacji moich współpracowników i moich własnych, prezentujących nowe spostrzeżenia, które teraz opiszę.

Największa zmiana w książce, którą trzymacie teraz w swych rękach, dotyczy odpowiedzi na pytanie postawione na końcu drugiego akapitu powyżej. Podczas gdy odpowiedź zaproponowana tutaj opiera się na idei, w jaki sposób można by zunifikować ogólną teorię względności Einsteina i mechanikę kwantową, ku mojemu zdziwieniu potencjalna odpowiedź na nie przyszła mi na myśl w 2012 roku i nie ma ona nic wspólnego z mechaniką kwantową, natomiast daje się już wyjaśnić w bardzo prostych kategoriach Newtonowskiej teorii powszechnego ciążenia. Pomysł ten został przedstawiony przeze mnie i dwóch moich współpracowników w artykule opublikowanym w 2014 roku w czasopiśmie „Physical Review Letters”. Odnośniki do tego artykułu i do opisu w języku dostępnym dla niespecjalistów można znaleźć na mojej stronie internetowej.

Ta nowa perspektywa miała sporo wspólnego z rozwijaniem wraz z wieloma współpracownikami pojęcia Przestrzeni Kształtów opisanego w ramce 3 tej książki. Przestrzeń Kształtów jest udoskonaleniem pojęcia Platonii, które odgrywa kluczową rolę w całej książce. W czasie, kiedy ją pisałem, czułem, że należy przynajmniej zbadać nową perspektywę, jaką oferuje Przestrzeń Kształtów. Okazało się, że ujawnia ona zupełnie nieoczekiwane możliwości. Omówiono je w kolejnym artykule, który można znaleźć na mojej stronie internetowej. Niestety, ponieważ jest to praca specjalistyczna, nie będzie ona łatwa do czytania dla osób niebędących fizykami. Obecnie jednak jestem w trakcie pisania kolejnej książki dla szerokiego grona czytelników dotyczącej nowego pomysłu; jej roboczy tytuł brzmi: The Janus Point: A New Theory of Time’s Arrows and the Big Bang.

Pozwólcie, że zakończę ten wstęp, wymieniając najważniejsze idee opisane w tej książce, których poprawności jestem pewien, i jedno główne zagadnienie, co do którego mam pewne wątpliwości. Oczywiście uwagi te będą miały sens tylko wówczas, gdy napotkacie owe zagadnienia w książce, dlatego właśnie sugeruję, abyście powrócili do tej przedmowy po napotkaniu ich podczas lektury.

Po pierwsze, nadal jestem wierny idei „areny wszechświata”: Platonii. Z matematycznego punktu widzenia pojęcie to jest ściśle związane z przestrzenią konfiguracyjną, która jest jedną z najbardziej podstawowych koncepcji w fizyce. Obecnie jednak uważam, że Platonia zdecydowanie powinna być rozważana łącznie z Przestrzenią Kształtów. Istnieje subtelne połączenie między tymi dwoma obiektami, które zostanie przedstawione w książce The Janus Point. Jak zobaczycie podczas czytania ramki 3, rozróżnienie pomiędzy nimi jest związane z różnicą między kształtem a wielkością. Widać to szczególnie wyraźnie w przypadku trójkąta; jego kształt jest określany przez dwa wewnętrzne kąty i jest on wartością wewnętrzną, natomiast aby zdefiniować wielkość, potrzebujemy zewnętrznej miary. Jeśli ktoś, tak jak ja, stara się opisać wszechświat, który z definicji zawiera w sobie wszystko, podstawową arenę należy zdefiniować wyłącznie wewnętrznie. Prowadzi to do Przestrzeni Kształtów.

Po drugie, podtrzymuję silną wiarę w technikę najlepszego dopasowania, ale jej zastosowanie należy rozszerzyć z Platonii na Przestrzeń Kształtów. Fizycy mogą na mojej stronie internetowej znaleźć odniesienia do metody służącej do osiągnięcia tego celu.

Po trzecie, mam nadal wielką nadzieję, że pojęcie kapsuł czasu okaże się pomocne w zrozumieniu, w jaki sposób wszechświat, który jako obiekt matematyczny jest bezczasowy, mimo to wykazuje tak wiele głębokich aspektów, które doświadczamy jako związane z upływem czasu. Największą tajemnicą naszego bytu jest oczywiście nasza samoświadomość istnienia i jej czasowość. Sporo osób uważa, że tajemnicy świadomości nie da się rozwikłać. Byłoby to nierozważne z mojej strony, gdybym się z tym nie zgodził. Ale jeśli się da, twierdzę, że kapsuły czasu znajdujące się w naszych umysłach z dużą dozą prawdopodobieństwa odegrają w tym swoją rolę.

Wreszcie cała ta książka traktuje równanie Wheelera-DeWitta jako poważnego wstępnego kandydata na to, w jaki sposób ogólna teoria względności i mechanika kwantowa powinny zostać zunifikowane. Kwestia ta w żadnym wypadku nie była powszechnie akceptowana wśród fizyków teoretycznych w czasie, gdy pisałem Koniec czasu, i nadal pozostaje ona zagadnieniem kontrowersyjnym. Nowe koncepcje, które wypłynęły z rozważań nad Przestrzenią Kształtów, zwiększają w moim mniemaniu wątpliwości co do statusu równania Wheelera-DeWitta. Możliwe jest, że Przestrzeń Kształtów sugeruje w pewnym sensie jego zastąpienie, a wraz z tym głębsze kwantowe wyjaśnienie strzałek czasu, niż czyni to moja obecna czysto klasyczna hipoteza.

Julian BarbourHistoria w pigułce

U zarania historii myśli ludzkiej starły się ze sobą dwa poglądy na świat. W trakcie wielkiej debaty pomiędzy najwcześniejszymi greckimi filozofami Heraklit opowiadał się za ideą nieustannych zmian, natomiast Parmenides twierdził, że zarówno czas, jak i ruch nie istnieją. Choć na przestrzeni stuleci zaledwie kilku myślicieli poważnie traktowało poglądy Parmenidesa, to jednak postaram się tutaj pokazać, że heraklitejski strumień zmian, który w najbardziej dramatyczny sposób został przedstawiony na zamieszczonej powyżej reprodukcji płótna Turnera, może być jedynie dobrze ugruntowaną iluzją. Zabiorę was w podróż ku perspektywie końca czasu. W istocie ową perspektywę możemy dostrzec na obrazie Turnera, który jest przecież statyczny i nie zmienił się ani o jotę od momentu powstania. Ukazana została na nim jedynie iluzja ciągłych zmian. Współczesna fizyka zaczyna wskazywać na to, iż wszelkiego rodzaju ruchy w całym wszechświecie również stanowią podobną iluzję – że pod tym względem przyroda jest jeszcze bardziej doskonałym artystą niż Turner. Ta właśnie koncepcja jest treścią mojej książki.

Burza śnieżna – Parowiec wychodzący z portu, wysyłający sygnały na płytkiej wodzie i kierujący się ku kanałowi. Artysta znalazł się w tej burzy w nocy, podczas której „Ariel” wypłynął z Harwich (1842). Turner twierdził, że w wieku 67 lat kazał marynarzom przywiązać się do masztu „Ariela”, aby móc doświadczyć na własnej skórze furii burzy w całej swej potędze.Podziękowania

Kilka osób, które w znacznym stopniu przyczyniły się do powstania tej książki, jest wspominanych w tekście i przypisach, gdzie w bardziej stosowny sposób miałem okazję wyrazić im swoją wdzięczność. Wszyscy oni udzielili mi również pomocy, czytając część lub całość wczesnego szkicu i przekazując mi swoje komentarze. Jestem też wdzięczny kilku innym osobom (wymienionym tutaj bez jakiegoś szczególnego porządku), którym zawdzięczam tę samą pomoc: dr Tiffany Stern, Michaelowi Pawleyowi, Davidowi Rizzo, Markowi Smithowi, dr Fotini Markopoulou, Gretchen Mills Kubasiak (za bardzo szczegółowe i pomocne komentarze), Oliverowi Pooleyowi, dr Joy Christian, Cyrilowi Aydonowi, dr. Johnowi Purserowi, Jasonowi Semitecolosowi, Toddowi Heywoodowi, Johnowi Wheelerowi (nie jest to J.A. Wheeler, choć to właśnie on przeczytał późniejszy szkic, za co jestem mu niezmiernie wdzięczny), Christopherowi Richardsowi, Michaelowi Ivesowi, Elizabeth Davis i Ianowi Phelpsowi. Joyce Aydon, Mark Smith i Tina Smith bardzo mi pomogli w przygotowaniu tekstu. Chciałbym też podziękować Steve’owi Farrarowi i jego redaktorowi naczelnemu Timowi Kelseyowi, którzy zadali sobie wiele trudu, aby precyzyjnie przedstawić moje koncepcje w artykule (pod tytułem Zabójca czasu!) zamieszczonym w tygodniku „Sunday Times” w październiku 1998 roku.

Szczególny dług wdzięczności mam wobec mojego przyjaciela Diercka Liebschera z Instytutu Astrofizycznego w Poczdamie, który przygotował wszystkie wygenerowane komputerowo wykresy (a także udzielił pomocnych komentarzy do tekstu).

Obaj moi wydawcy (Peter Tallack w przypadku wydania brytyjskiego, Kirk Jensen w przypadku wydania amerykańskiego) świetnie się sprawdzili w swoich rolach wydawców tego rodzaju książki: udzielali wsparcia, ale jednocześnie kładli nacisk na to, że dzieło to jest przeznaczone na rynek popularny i nie może przypominać tekstu akademickiego. Nie do mnie należy ocena, w jakim stopniu czytelny jest ostateczny wynik ich prac, lecz za ten zakres, w jakim udało się to osiągnąć, moi czytelnicy powinni być im wdzięczni, co również i ja czynię. Składam też podziękowania mojemu korektorowi Johnowi Woodruffowi za liczne stylistyczne poprawki i jego skrupulatną pracę. Lee Smolin, który często pojawia się w głównym tekście, także zasługuje na szczególne wyrazy uznania, gdyż udzielił najbardziej wartościowej uwagi, że powinienem napisać wstępne rozdziały, które będą stanowić część 1. Bez uwzględnienia tej sugestii książka w swoim pierwszym szkicu była dużo mniej czytelna.

Moja żona Verena i nasze dzieci okazały mi wspaniałe wsparcie.

Ponadto pragnę podziękować mojej agentce literackiej Katince Matson i jej partnerowi Johnowi Brockmanowi, założycielowi firmy Brockman, Inc., nie tylko za znalezienie mi najlepszych wydawców i redaktorów, jacy mogli mi się trafić, ale również za uwagi Johna, które zachęciły mnie do napisania tego rodzaju książki, jaką właśnie trzymacie w swoich rękach. Zdaniem Johna „Roger Penrose znalazł właściwy sposób pisania na tematy popularnonaukowe, trafiający do dzisiejszego czytelnika. Tak naprawdę pisze dla swoich kolegów, ale pozwala szerokiej publiczności zaglądać sobie przez ramię”. Jeśli chodzi o mnie, z pewnością próbowałem napisać tę książkę głównie dla zwykłego czytelnika, natomiast – odwracając aforyzm Johna – będę bardziej niż szczęśliwy, jeśli moi koledzy naukowcy będą zaglądać mi przez ramię. Jest to poważna książka i czerpie ona inspirację ze sposobu, w jaki Nowy umysł cesarza Penrose’a angażuje z całą intensywnością – a nawet pasją – zarówno zainteresowane szerokie kręgi czytelnicze, jak i aktywnych zawodowo naukowców. To właśnie sprawia, że jego książka stanowi majstersztyk, a tym samym staje się absorbująca dla niespecjalisty. Samolubny gen Richarda Dawkinsa jest kolejnym przykładem tego rodzaju dzieła, który przychodzi mi na myśl.

Na sam koniec zostawiłem jeszcze jedną ważną grupę osób – moich czytelników. Jak już dowiedzieliście się ze wstępu, przez całe życie próbowałem samodzielnie finansować własne badania i chciałbym, aby to się nie zmieniło. Każdy egzemplarz tej książki kupiony (i wypożyczony z biblioteki) pomaga mi w tym względzie. Dziękuję i mam szczerą nadzieję, że przeczytanie jej sprawi wam przyjemność. Pisanie tej pozycji stanowiło dla mnie źródło radości. Pragnę kontynuować popularyzowanie badań nad czasem, a szczegółowe informacje będę publikować na mojej stronie internetowej (www.julianbarbour.com) wraz z wszelkimi istotnymi postępami w pracach nad tym zagadnieniem, o których się dowiem.Część 1

Szeroka perspektywa w prostych słowach

Zgodnie z wyjaśnieniami przedstawionymi we wstępie rozpocznę tę książkę od trzech rozdziałów, w których spróbuję opisać moje główne koncepcje za pomocą jak najmniejszej liczby szczegółów technicznych. Głównym celem jest wprowadzenie określonego sposobu myślenia o momentach czasu bez wprowadzania założenia, że należą one do czegoś, co płynie nieustannie w przód. Traktuję momenty czasu jako realne byty, utożsamiając je z możliwymi chwilowymi układami wszystkich obiektów we wszechświecie. Stanowią one konfiguracje wszechświata. Konfiguracje te same w sobie są doskonale statyczne i bezczasowe. Ale w jaki sposób i dlaczego coś statycznego i bezczasowego może sprawiać wrażenie czegoś wyraźnie dynamicznego i poddanego działaniu czasu?

To właśnie zagadnienie postaram się wyjaśnić w prostych słowach w niniejszych pierwszych trzech rozdziałach.