Fizyka rzeczy niemożliwych - ebook

Mojej kochającej żonie Shizue oraz Michelle i Alyson

Wstęp i podziękowania

Jeżeli na samym początku idea nie wydaje się absurdalna, nie ma dla niej żadnej nadziei.

– Albert Einstein

Czy będziemy kiedyś potrafili przechodzić przez ściany? Budować statki kosmiczne poruszające się szybciej od światła? Odczytywać myśli innych osób? Stać się niewidzialnymi? Przesuwać przedmioty siłą samych myśli? Przesyłać nasze ciała w mgnieniu oka w inny zakątek przestrzeni kosmicznej?

Pytania te fascynują mnie od dzieciństwa. Gdy dorastałem, pociągała mnie, jak wielu innych fizyków, możliwość podróży w czasie, istnienia broni strzelającej wiązkami energii, pól siłowych, wszechświatów równoległych i tym podobnych. Magia, fantazja i fantastyka naukowa razem tworzyły olbrzymi plac zabaw dla mojej wyobraźni. Zapoczątkowały trwające przez całe życie zauroczenie tym, co niemożliwe.

Pamiętam, jak oglądałem w telewizji powtórki serialu Flash Gordon. W każdą sobotę wpatrywałem się w telewizor, podziwiając przygody Flasha, dr. Zarkova i Dale Arden, zachwycając się otaczającym ich przepychem futurystycznej techniki: statkami kosmicznymi, tarczami niewidzialności, działami wystrzeliwującymi wiązki energii i unoszącymi się na niebie miastami. Nie przegapiłem ani jednego odcinka. Film ten otworzył przede mną całkowicie nowy świat. Uwielbiałem wyobrażać sobie, że kiedyś polecę rakietą na jakąś obcą planetę, żeby badać jej niezwykłą powierzchnię. Zostałem wciągnięty na orbitę tych fantastycznych wynalazków i wiedziałem, że moje przeznaczenie musi być w jakiś sposób związane z wszystkimi obiecywanymi w serialu cudami nauki.

Jak się okazuje, nie byłem w tym przeświadczeniu odosobniony. Wielu spełnionych naukowców zainteresowało się nauką dzięki fantastyce naukowej. Wielkiego astronoma Edwina Hubble’a zainspirowały dzieła Juliusza Verne’a. Właśnie pod wpływem lektury książek tego pisarza Hubble postanowił porzucić obiecującą karierę prawniczą i zająć się nauką. W efekcie został największym astronomem XX wieku. Wyobraźnia Carla Sagana, uznanego astronoma i autora wielu bestsellerów, rozbudziła się po przeczytaniu serii książek Edgara Rice’a Burroughsa o Johnie Carterze z Marsa. Sagan marzył, że któregoś dnia, tak jak John Carter, będzie badał piaski Marsa.

W dniu, w którym zmarł Albert Einstein, byłem jeszcze dzieckiem, ale pamiętam, jak ludzie mówili ściszonym głosem o jego życiu i śmierci. Następnego dnia zobaczyłem w gazecie zdjęcie jego biurka, a na nim rękopis największego, nieukończonego dzieła Einsteina. Zastanowiło mnie, co mogło być tak doniosłe, że największy umysł naszych czasów nie potrafił tego dokończyć. W artykule przeczytałem, że Einstein zajmował się niemożliwym do spełnienia marzeniem, problemem tak trudnym, iż żadna śmiertelna istota nie może sobie z nim poradzić. Potrzebowałem wielu lat, by odkryć, czego dotyczył ten rękopis: był on poświęcony wielkiej, jednoczącej teorii wszystkiego. Marzenie uczonego – któremu poświęcił ostatnie trzy dziesięciolecia życia – pomogło mi lepiej spożytkować własną wyobraźnię. Zapragnąłem, choć w niewielkim stopniu, być częścią tego wysiłku mającego na celu dokończenie pracy Einsteina i zjednoczenie praw fizyki w jednej teorii.

Gdy dorastałem, powoli zaczęło do mnie docierać, że chociaż to Flash Gordon był bohaterem i zawsze podbijał serce pięknej dziewczyny, ciężar całego serialu spoczywał na uczonym. Bez dr. Zarkova nie byłoby statków kosmicznych, wypraw na Mongo ani ratowania Ziemi. Nie ujmując nic bohaterom, bez nauki nie ma fantastyki naukowej.

Uświadomiłem też sobie, że wszystkie te opowieści z naukowego punktu widzenia są niemożliwe, stanowią jedynie wytwór wyobraźni. Dorastanie wymaga porzucenia takich fantazji. W prawdziwym życiu, mówiono mi, trzeba pozbyć się mrzonek i zająć czymś praktycznym.

Ja jednak doszedłem do wniosku, że jeżeli dalej chcę się zajmować tym, co niemożliwe, muszę to robić na gruncie fizyki. Bez solidnego przygotowania z zaawansowanej fizyki do końca życia będę jedynie spekulował na temat futurystycznych rozwiązań technicznych, nie rozumiejąc, czy są one w ogóle możliwe. Zrozumiałem, że muszę się zagłębić w zaawansowaną matematykę i nauczyć fizyki teoretycznej. I tak też zrobiłem.

Kiedy w szkole średniej zorganizowano festiwal nauki, zbudowałem z tej okazji w garażu mamy rozbijacz atomów. Udałem się do zakładów Westinghouse’a i zebrałem 200 kilogramów ścinków stali transformatorowej. W czasie Bożego Narodzenia na szkolnym boisku do futbolu rozwinąłem 35 kilometrów miedzianego drutu. W efekcie zbudowałem akcelerator cząstek, betatron, o mocy 2,3 miliona elektronowoltów, który zużył 6 kilowatów mocy (całą moc dostępną w naszym domu) i wygenerował pole magnetyczne 20 tysięcy razy silniejsze od pola magnetycznego Ziemi. Moim celem było uzyskanie wiązki promieni gamma wystarczająco silnej do wytworzenia antymaterii.

Dzięki temu projektowi wziąłem udział w Narodowym Festiwalu Nauki i w końcu spełniłem swoje marzenie, zdobywając stypendium na studia w Uniwersytecie Harvarda, gdzie mogłem, tak jak sobie planowałem, zostać fizykiem teoretykiem i podążać śladami człowieka będącego dla mnie przykładem – Alberta Einsteina.

Teraz dostaję e-maile od autorów literatury fantastycznonaukowej i scenarzystów, w których proszą mnie, abym pomógł uatrakcyjnić ich opowieści, opisując granice praw fizyki.

„Niemożliwe” jest pojęciem względnym

Jako fizyk nauczyłem się, że określenie „niemożliwe” jest często względne. Przypominam sobie, jak kiedyś nauczycielka podeszła do mapy Ziemi i wskazała linie brzegowe Ameryki Południowej i Afryki. Czy to nie dziwny przypadek – powiedziała – że linie te pasują do siebie, niemal jak dwa kawałki układanki? Niektórzy uczeni – ciągnęła – wysuwają hipotezę, że być może były one kiedyś częścią jednego, olbrzymiego kontynentu. To jednak głupie. Żadna siła nie mogłaby rozsunąć dwóch wielkich kontynentów. Takie myślenie jest absurdalne – dodała na zakończenie.

Tego samego roku uczyliśmy się o dinozaurach. Czy to nie dziwne – mówiła nasza nauczycielka – że dinozaury panowały niepodzielnie na Ziemi przez miliony lat, a potem jednego dnia wszystkie zniknęły? Nikt nie wie, dlaczego wyginęły. Niektórzy paleontolodzy przypuszczają, że może ich śmierć spowodował meteor z kosmosu, ale to niemożliwe, taki pomysł bardziej pasuje do fantastyki naukowej.

Dzisiaj wiemy, że na skutek tektoniki płyt kontynenty jednak się przemieszczają oraz że 65 milionów lat temu olbrzymi meteoryt o średnicy 10 kilometrów najprawdopodobniej spowodował wyginięcie dinozaurów i większej części istot żywych na Ziemi. W czasie mojego krótkiego życia wielokrotnie byłem świadkiem, jak coś, zdawałoby się niemożliwego, staje się uznanym faktem naukowym. Czy nie możemy więc przypuszczać, że kiedyś będziemy potrafili teleportować się z jednego miejsca w inne lub budować statki kosmiczne, którymi polecimy do gwiazd odległych o lata świetlne?

Dzisiejsi fizycy zwykle uważają takie wyczyny za coś niemożliwego. Ale czy mogą one stać się realne za kilkaset lat? Albo za dziesięć tysięcy lat, gdy nasza technika będzie jeszcze bardziej zaawansowana? A może za milion lat? Ujmijmy to jeszcze inaczej – gdybyśmy mogli w jakiś sposób spotkać cywilizację wyprzedzającą nas o milion lat, czy używana przez nich na co dzień technika byłaby dla nas magią? Pytanie to, jego sens, jest jedną z kluczowych kwestii przewijających się w tej książce: czy jedynie dlatego, że coś jest dzisiaj „niemożliwe”, pozostanie niemożliwe przez kolejne wieki czy miliony lat?

Biorąc pod uwagę niezwykłe postępy nauki w ostatnim stuleciu, w szczególności powstanie teorii kwantowej i ogólnej teorii względności, możemy oszacować w przybliżeniu, kiedy, jeżeli w ogóle, niektóre z tych fantastycznych rozwiązań technicznych mogą się ziścić. Wraz z pojawieniem się jeszcze bardziej zaawansowanych teorii, takich jak teoria strun, nawet pojęcia ocierające się o fantastykę naukową, jak podróże w czasie i wszechświaty równoległe, są obecnie na nowo analizowane przez fizyków. Pomyślmy o tych postępach techniki, które 150 lat temu uczeni określali jako „niemożliwe”, a które teraz stały się częścią naszej codzienności. W 1863 roku Juliusz Verne napisał powieść Paryż w XX wieku. Książka ta, ukryta, leżała w zapomnieniu przez ponad wiek, aż do jej przypadkowego odkrycia przez prawnuka autora i wydania w 1994 roku. W powieści tej Verne wyobrażał sobie, jak mógłby wyglądać Paryż w roku 1960. Książka pełna jest opisów cudów techniki, które w XIX wieku bez wątpienia uważano za niemożliwe, między innymi faks, ogólnoświatową sieć komunikacyjną, szklane drapacze chmur, napędzane benzyną pojazdy i pociągi szybkobieżne, poruszające się po położonych nad ziemią torach.

Nie powinno nas dziwić, że Verne potrafił przewidzieć to wszystko z niezwykłą dokładnością, ponieważ zewsząd otaczał go świat nauki i ciągle wypytywał uczonych o informacje. Głęboki szacunek dla podstaw nauki pozwolił mu dojść do tak zadziwiających przewidywań.

Niestety, niektórzy z największych uczonych XIX wieku przyjęli przeciwną postawę i oznajmili, że pewne rozwiązania techniczne są całkowicie niemożliwe. Lord Kelvin, prawdopodobnie najznamienitszy fizyk epoki wiktoriańskiej (pochowany w Opactwie Westminsterskim obok Isaaca Newtona), stwierdził, że niemożliwością jest istnienie urządzeń latających „cięższych od powietrza”, takich jak samoloty. Uważał, że promienie Röntgena są oszustwem, a radio nie ma przyszłości. Lord Rutherford, który odkrył jądro atomowe, odrzucił możliwość zbudowania bomby atomowej, nazywając takie rozważania „bredniami”. Chemicy w XIX wieku stwierdzili, że poszukiwanie kamienia filozoficznego, fantastycznej substancji zamieniającej ołów w złoto, to naukowa ślepa uliczka. Dziewiętnastowieczna chemia opierała się na założeniu niezmienności pierwiastków, takich jak ołów. A jednak posługując się dzisiejszymi rozbijaczami atomów, możemy, w zasadzie, zmienić atomy ołowiu w złoto. Wyobraźmy sobie, jak fantastyczne wydawałyby się na początku XX wieku używane przez nas obecnie telewizory, komputery i Internet.

Przechodząc do trochę bliższych nam czasów, zauważmy, że również czarne dziury uważane kiedyś były za fantastykę naukową. Sam Einstein napisał w 1939 roku artykuł, w którym „dowodził”, że czarne dziury nie mogą powstawać. A jednak Kosmiczny Teleskop Hubble’a i rentgenowski teleskop Chandra odkryły już w przestrzeni kosmicznej tysiące czarnych dziur.

Powodem, dla którego te rozwiązania techniczne uznano za „niemożliwe”, jest to, że w XIX i na początku XX wieku nie znano podstawowych praw fizyki i nauki w ogóle. Jeżeli uświadomimy sobie, jak wielkie w tamtych czasach były luki w rozumieniu nauki, szczególnie na poziomie atomowym, nie powinno nas dziwić, że takie postępy uznawano za niemożliwe.

Badanie rzeczy niemożliwych

Na ironię zakrawa fakt, że poważne badania rzeczy niemożliwych często pozwalały odkryć bogate i całkowicie nieoczekiwane obszary nauki. Na przykład prowadzone przez całe stulecia bezowocne poszukiwania perpetuum mobile doprowadziły fizyków do wniosku, że takiego urządzenia nie można skonstruować, co z kolei zaowocowało sformułowaniem zasady zachowania energii i trzech praw termodynamiki. W ten sposób bezskuteczne próby zbudowania perpetuum mobile pozwoliły rozwinąć całkowicie nową gałąź termodynamiki, która przyczyniła się do powstania silnika parowego, narodzin epoki maszyn i nowoczesnego społeczeństwa przemysłowego.

Pod koniec XIX wieku uczeni zdecydowali, że to „niemożliwe”, by Ziemia liczyła sobie miliardy lat. Lord Kelvin stwierdził stanowczo, że roztopiona Ziemia ochłodziłaby się w ciągu 20–40 milionów lat, co stoi w sprzeczności z twierdzeniami geologów i darwinistów, utrzymujących, iż Ziemia może mieć miliardy lat. Ostatecznie jednak udowodniono, że to możliwe, dzięki odkryciu przez Marię Skłodowską-Curie i innych uczonych siły jądrowej i wykazaniu, że jądro Ziemi, ogrzewane przez rozpad radioaktywny, rzeczywiście mogłoby utrzymywać się w stanie ciekłym przez miliardy lat.

Ignorując rzeczy niemożliwe, robimy to na własne ryzyko. W latach dwudziestych i trzydziestych XX wieku Robert Goddard, twórca współczesnej techniki rakietowej, spotkał się ze zdecydowaną krytyką ze strony ludzi, którzy twierdzili, że rakiety nigdy nie będą mogły latać w przestrzeni kosmicznej. Prześmiewczo nazywali jego poszukiwania „wariactwem Goddarda”. W roku 1921 redaktorzy „New York Timesa” tak wyśmiewali pracę dr. Goddarda: „Profesor Goddard nie rozumie związku pomiędzy akcją i reakcją, nie uświadamia sobie konieczności dysponowania czymś lepszym niż próżnia, co mogłoby spowodować reakcję. Wydaje się, że brakuje mu podstawowej wiedzy, którą codziennie wbija się do głowy uczniom szkół średnich”. Rakiety nie mogą latać w przestrzeni kosmicznej, twierdzili oburzeni redaktorzy, ponieważ nie ma tam powietrza, od którego można się odpychać. Niestety, przywódca pewnego kraju poważnie potraktował wnioski wypływające z „niemożliwych” rakiet Goddarda – był nim Adolf Hitler. W czasie II wojny światowej niemiecki ostrzał niezwykle zaawansowanymi technicznie rakietami V-2 siał w Londynie śmierć i zniszczenie, niemal doprowadzając do jego kapitulacji.

Badając rzeczy niemożliwe, możemy również zmienić bieg historii świata. W latach trzydziestych XX wieku powszechnie uważano, a pogląd ten podzielał nawet Einstein, że bomba atomowa jest „niemożliwa”. Fizycy wiedzieli, że głęboko we wnętrzu jądra atomowego, zgodnie z równaniem Einsteina E = mc2, uwięziona jest olbrzymia ilość energii, ale uważali, iż energia wyzwolona z jednego jądra atomowego jest tak mała, że nie warto jej nawet rozważać. Jednak fizyk atomowy Leó Szilárd przypomniał sobie powieść H.G. Wellsa z 1914 roku, The World Set Free (Uwolniony świat), w której autor przewiduje powstanie bomby atomowej. W książce znajduje się stwierdzenie, że tajemnica bomby atomowej zostanie rozwiązana przez pewnego fizyka w 1933 roku. Szilárd natknął się przypadkiem na tę książkę w roku 1932. Zainspirowany powieścią, w 1933 roku, dokładnie tak jak przepowiedział Wells kilkadziesiąt lat wcześniej, wpadł na pomysł wzmocnienia siły pojedynczego atomu poprzez wywołanie reakcji łańcuchowej, w wyniku której energia rozszczepienia pojedynczego jądra uranu może ulec wzmocnieniu o czynnik wielu bilionów. Szilárd doprowadził wtedy do wykonania serii kluczowych eksperymentów i przeprowadzenia potajemnych negocjacji między Einsteinem a prezydentem Franklinem Rooseveltem, które w ostatecznym rozrachunku przyczyniły się do uruchomienia „Projektu Manhattan” i zbudowania bomby atomowej.

Ciągle na nowo przekonujemy się, że badanie rzeczy niemożliwych otwiera przed nami zupełnie nowe perspektywy, przesuwa granice fizyki i chemii i zmusza uczonych do zastanowienia się na nowo, co rozumieją przez słowo niemożliwe. Sir William Osler powiedział kiedyś: „Filozofie jednej epoki stają się absurdami kolejnej, a niedorzeczności dnia wczorajszego stają się mądrościami jutra”.

Wielu fizyków podziela słynne powiedzenie T.H. White’a, który w Był sobie raz na zawsze król napisał: „Wszystko, co nie jest zabronione, jest obowiązkowe!”1. W fizyce ciągle znajdujemy dowody na potwierdzenie tej tezy. Jeżeli nie istnieje prawo fizyki wyraźnie zakazujące istnienia jakiegoś nowego zjawiska, w końcu odkrywamy, że ono występuje. (Zachodziło to kilkakrotnie w trakcie poszukiwań nowych cząstek subatomowych. Badając granice tego, co zakazane, fizycy, często nieoczekiwanie, odkrywali nowe prawa fizyki)2. Wnioskiem wypływającym ze stwierdzenia T.H. White’a może być: „Wszystko, co nie jest niemożliwe, jest obowiązkowe!”.

Kosmolog Stephen Hawking próbował na przykład udowodnić, że podróże w czasie są niemożliwe, starając się odkryć nowe prawo fizyki, nazwane przez niego „założeniem o ochronie chronologii”, które by ich zakazywało. Niestety, mimo wielu lat ciężkiej pracy nie udało mu się udowodnić tej zasady. W rzeczywistości stało się coś przeciwnego, fizycy dowiedli, że prawo zabraniające podróży w czasie jest poza zasięgiem naszej obecnej matematyki. Ponieważ nie istnieje aktualnie prawo fizyki zabraniające istnienia wehikułów czasu, fizycy muszą traktować taką możliwość bardzo poważnie.

Celem tej książki jest zastanowienie się, które rozwiązania techniczne uważane obecnie za „niemożliwe” mają szansę stać się za kilkadziesiąt, kilkaset lat częścią naszej codzienności.

Już teraz jedno z „niemożliwych” rozwiązań technicznych okazuje się możliwe: chodzi o zjawisko teleportacji (przynajmniej na poziomie atomowym). Jeszcze zaledwie kilka lat temu fizycy stwierdziliby, że przesyłanie obiektu z jednego miejsca w inne stanowi pogwałcenie praw fizyki kwantowej. Scenarzyści serialu telewizyjnego Star Trek byli tak nękani krytycznymi uwagami fizyków, że do swoich urządzeń teleportujących dodali „kompensatory Heisenberga”, aby poradzić sobie z tym problemem. Dzisiaj, dzięki niedawno osiągniętemu przełomowi, fizycy mogą teleportować atomy na drugi koniec pomieszczenia lub fotony na drugi brzeg pięknego modrego Dunaju.

Przewidywanie przyszłości

Wysuwanie hipotez na temat przyszłości jest zawsze trochę ryzykowne, szczególnie jeżeli dotyczą one czasów odległych o setki czy tysiące lat. Fizyk Niels Bohr lubił powtarzać: „Formułowanie przewidywań jest bardzo trudne. Zwłaszcza tych dotyczących przyszłości”. Istnieje jednak pewna zasadnicza różnica między czasami Juliusza Verne’a a współczesnymi. Dzisiaj w zasadzie rozumiemy podstawowe prawa fizyki. Obecnie fizycy rozumieją podstawowe prawa w imponującym zakresie 43 rzędów wielkości, od wnętrza protonu po rozszerzający się Wszechświat. W efekcie mogą określić z dużą pewnością, jak w ogólnych zarysach może wyglądać technika przyszłości, a także lepiej odróżnić te pomysły, które są jedynie nieprawdopodobne, od tych, które są zupełnie niemożliwe.

W tej książce dzielę zatem rzeczy „niemożliwe” na trzy kategorie.

Pierwszą grupę nazywam Niemożliwościami typu I. Są to rozwiązania techniczne obecnie niemożliwe do osiągnięcia, ale niebędące w sprzeczności z żadnymi znanymi prawami fizyki. Być może więc uda się je zrealizować w jakiejś zmodyfikowanej postaci jeszcze w tym wieku albo w następnym. W kategorii tej mieszczą się: teleportacja, silniki na antymaterię, pewne odmiany telepatii, psychokineza i niewidzialność.

Druga grupa nosi nazwę Niemożliwości typu II. Są to rozwiązania techniczne leżące na granicy naszego rozumienia świata fizycznego. Jeżeli w ogóle są możliwe, może uda się je zrealizować za tysiące albo miliony lat. Zaliczają się do nich wehikuły czasu, możliwość podróży hiperprzestrzennych i przemieszczanie się przez tunele czasoprzestrzenne.

Ostatnia grupa to Niemożliwości typu III. Są to rozwiązania techniczne będące w sprzeczności ze znanymi prawami fizyki. To zadziwiające, ale bardzo niewiele rozwiązań można zaliczyć do tej kategorii. Jeżeli jednak okaże się, że ich realizacja jest możliwa, będzie to wymagało dokonania głębokich zmian w naszym rozumieniu fizyki.

W moim odczuciu taki podział jest ważny, ponieważ uczeni odrzucają tak wiele rozwiązań technicznych pojawiających się w fantastyce naukowej, twierdząc, że są zupełnie niemożliwe, podczas gdy w rzeczywistości chodzi im o to, że są one niemożliwe do zrealizowania przez prymitywne cywilizacje, takie jak nasza. Na przykład zwykło się uważać, że odwiedziny obcych istot nie są możliwe z powodu olbrzymich odległości dzielących od siebie gwiazdy. Chociaż jednak podróże międzygwiezdne bez wątpienia są poza zasięgiem możliwości technicznych naszej cywilizacji, w przypadku cywilizacji wyprzedzających nas w rozwoju o tysiące lub miliony lat mogą one być realne. Ważna jest więc odpowiednia klasyfikacja takich „niemożliwości”. Rozwiązania techniczne niemożliwe do osiągnięcia przez naszą obecną cywilizację niekoniecznie muszą być niemożliwe dla wszelkich innych rodzajów cywilizacji. Wypowiadając się na temat tego, co jest możliwe, a co nie, musimy brać pod uwagę poziom techniki, jaki osiągniemy za tysiące, a nawet miliony lat.

Carl Sagan napisał kiedyś: „Co dla cywilizacji oznacza osiągnięcie wieku miliona lat? My od kilkudziesięciu lat dysponujemy radioteleskopami i statkami kosmicznymi; nasza cywilizacja techniczna liczy sobie kilkaset lat zaawansowana cywilizacja rozwijająca się przez miliony lat wyprzedza nas tak, jak my wyprzedzamy małpiatki czy makaki”.

We własnych pracach badawczych skupiam się na próbie dokończenia realizacji marzenia Einsteina o „teorii wszystkiego”. Praca nad teorią ostateczną jest dla mnie niezwykle ekscytująca – teoria ta może jednoznacznie rozwiązać niektóre z najtrudniejszych, kwestii współczesnej nauki dotyczących „niemożliwego”, takich jak pytania o to, czy możliwe są podróże w czasie, co znajduje się w środku czarnej dziury lub co się wydarzyło przed Wielkim Wybuchem. Wciąż oddaję się marzeniom, rozmyślam o moim trwającym całe życie zauroczeniu tym, co niemożliwe i zastanawiam się, czy któreś z tych niemożliwych rzeczy pewnego dnia staną się częścią naszej codzienności.

Podziękowania

Informacje zawarte w tej książce dotyczą wielu gałęzi i dziedzin nauki, a także prac wielu wybitnych uczonych. Następujące osoby poświęciły swój czas na długie wywiady, konsultacje i ciekawe, inspirujące rozmowy – jestem im za to niewymownie wdzięczny:

Leon Lederman, laureat Nagrody Nobla, Illinois Institute of Technology

Murray Gell-Mann, laureat Nagrody Nobla, Santa Fe Institute i Cal Tech

Henry Kendall, laureat Nagrody Nobla, MIT

Steven Weinberg, laureat Nagrody Nobla, University of Texas w Austin

David Gross, laureat Nagrody Nobla, Kavli Institute for Theoretical Physics

Frank Wilczek, laureat Nagrody Nobla, MIT

Joseph Rotblat, laureat Nagrody Nobla, St. Bartholomew’s Hospital

Walter Gilbert, laureat Nagrody Nobla, Harvard University

Gerald Edelman, laureat Nagrody Nobla, Scripps Research Institute

Peter Doherty, laureat Nagrody Nobla, St. Jude Children’s Research Hospital

Jared Diamond, zdobywca Nagrody Pulitzera, UCLA

Stan Lee, założyciel wydawnictwa Marvel Comics i twórca Spidermana

Brian Greene, Columbia University, autor książki Piękno Wszechświata

Lisa Randall, Harvard University, autorka książki Warped Passages

Lawrence Krauss, Case Western University, autor książki Fizyka podróży międzygwiezdnych

J. Richard Gott III, Princeton University, autor książki Time Travel in Einstein’s Universe

Alan Guth, fizyk, MIT, autor książki Wszechświat inflacyjny

John Barrow, fizyk, Cambridge University, autor książki Kres możliwości?

Paul Davies, fizyk, autor książki Superforce

Leonard Susskind, fizyk, Stanford University

Joseph Lykken, fizyk, Fermi National Laboratory

Marvin Minsky, MIT, autor książki The Society of Minds

Ray Kurzweil, wynalazca, autor książki The Age of Spiritual Machines

Rodney Brooks, dyrektor Artificial Intelligence Laboratory w MIT

Hans Moravec, autor książki Robot

Ken Croswell, astronom, autor książki Magnificent Universe

Don Goldsmith, astronom, autor książki Runaway Universe

Neil de Grasse Tyson, dyrektor Hayden Planetarium, Nowy Jork

Robert Kirshner, astronom, Harvard University

Fulvia Melia, astronom, University of Arizona

Sir Martin Rees, Cambridge University, autor książki Przed początkiem

Michael Brown, astronom, Cal Tech

Paul Gilster, autor książki Centauri Dreams

Michael Memonick, redaktor artykułów naukowych w czasopiśmie „Time”

Timothy Ferris, University of California, autor książki Coming of Age in the Milky Way

Ted Taylor, projektant amerykańskich głowic jądrowych

Freeman Dyson, Institute for Advanced Study, Princeton

John Horgan, Stevens Institute of Technology, autor książki Koniec nauki

Carl Sagan, Cornell University, autor książki Kosmos

Ann Druyan, wdowa po Carlu Saganie, Cosmos Studios

Peter Schwarz, futurolog, założyciel Global Business Network

Alvin Toffler, futurolog, autor książki The Third Wave

David Goodstein, zastępca rektora Cal Tech

Seth Lloyd, MIT, autor książki Programming the Universe

Fred Watson, astronom, autor książki Star Gazer

Simon Singh, autor książki Wielki Wybuch

Seth Shostak, SETI Institute

George Johnson, dziennikarz zajmujący się nauką w „New York Timesie”

Jeffrey Hoffman, MIT, astronauta NASA

Tom Jones, astronauta NASA

Alan Lightman, MIT, autor książki Sny Einsteina

Robert Zubrin, założyciel Mars Society

Donna Shirley, członek programu NASA Mars

John Pike, GlobalSecurity.org

Paul Saffo, futurolog, Institute of the Future

Daniel Werthheimer, SETI@home, University of California w Berkeley

Robert Zimmerman, autor książki Leaving Earth

Marcia Bartusiak, autorka książki Einstein’s Unfinished Symphony

Michael H. Salamon, członek programu NASA Beyond Einstein

Geoff Andersen, U.S. Air Force Academy, autor książki The Telescope

Chciałbym również podziękować mojemu agentowi Stuartowi Krichewsky’emu, który był u mego boku przez wszystkie te lata, doglądając moich książek, a także wydawcy Rogerowi Schollowi, którego pewna dłoń, zdrowy rozsądek i doświadczenie wydawnicze ukształtowało tak wiele książek. Pragnę również podziękować moim kolegom w City College w Nowym Jorku i w Graduate Center of City University w Nowym Jorku, szczególnie V.P. Nairowi i Danowi Greenbergowi, którzy wspaniałomyślnie poświęcili swój czas na dyskusje.

CIĄG DALSZY DOSTĘPNY W PEŁNEJ, PŁATNEJ WERSJI

PEŁNY SPIS TREŚCI:

Wstęp i podziękowania

CZĘŚĆ I: NIEMOŻLIWOŚCI TYPU I

ROZDZIAŁ 1: Pola sił

Michael Faraday

Cztery siły

Okna plazmowe

Lewitacja magnetyczna

ROZDZIAŁ 2: Niewidzialność

Niewidzialność na przestrzeni wieków

Równania Maxwella i tajemnica światła

Metamateriały i niewidzialność

Metamateriały dla światła widzialnego

Niewidzialność dzięki plazmonice

Przyszłość metamateriałów

Niewidzialność i nanotechnologia

Hologramy i niewidzialność

Niewidzialność za sprawą czwartego wymiaru

ROZDZIAŁ 3: Fazery i gwiazdy śmierci

Broń laserowa na przestrzeni dziejów

Rewolucja kwantowa

Masery i lasery

Rodzaje laserów

Lasery i broń strzelająca wiązkami energii?

Energia dla Gwiazdy Śmierci

Uwięzienie inercyjne jako warunek syntezy

Uwięzienie magnetyczne jako warunek syntezy

Jądrowe lasery rentgenowskie

Fizyka Gwiazdy Śmierci

Burstery promieniowania gamma

ROZDZIAŁ 4: Teleportacja

Teleportacja i fantastyka naukowa

Teleportacja a teoria kwantowa

Doświadczenie EPR

Teleportacja kwantowa

Teleportacja bez splątania

Komputery kwantowe

ROZDZIAŁ 5: Telepatia

Badania parapsychologiczne

Telepatia i „Gwiezdne Wrota”

Skanowanie mózgu

Wykrywacze kłamstw wykorzystujące MRI

Uniwersalny tłumacz

Ręczne skanery MRI

Mózg jako sieć neuronowa

Przesyłanie myśli

Sporządzanie mapy mózgu

ROZDZIAŁ 6: Psychokineza

Psychokineza a świat rzeczywisty

Psychokineza a nauka

Psychokineza a mózg

Nanoboty

ROZDZIAŁ 7: Roboty

Historia sztucznej inteligencji

Podejście zstępujące

Podejście wstępujące

Uczuciowe roboty?

Czy mają świadomość?

Czy roboty mogą być niebezpieczne?

ROZDZIAŁ 8: Istoty pozaziemskie i UFO

Naukowe poszukiwania życia

Nasłuchiwanie obcych

Gdzie oni są?

Poszukiwanie planet podobnych do Ziemi

Jak oni wyglądają?

Potwory i prawo skali

Fizyka zaawansowanych cywilizacji

UFO

ROZDZIAŁ 9: Statki kosmiczne

Nadciągające katastrofy

Silniki jonowe i plazmowe

Żagle słoneczne

Termojądrowy silnik strumieniowy

Rakieta jądrowo-elektryczna

Jądrowe rakiety pulsacyjne

Impuls właściwy a sprawność silnika

Windy kosmiczne

Efekt procy

Działem szynowym w niebo

Niebezpieczeństwa podróży kosmicznych

Stan obniżonej aktywności

Nanostatki

ROZDZIAŁ 10: Antymateria i antywszechświaty

Antyatomy i antychemia

Rakieta na antymaterię

Antymateria występująca naturalnie

Odkrywca antymaterii

Dirac i Newton

Antygrawitacja i antywszechświaty

CZĘŚĆ II: NIEMOŻLIWOŚCI TYPU II

ROZDZIAŁ 11: Szybciej od światła

Einstein nieudacznik

Einstein i teoria względności

Luki w teorii Einsteina

Napęd Alcubierre’a i ujemna energia

Tunele czasoprzestrzenne i czarne dziury

Energia Plancka i akceleratory cząstek

ROZDZIAŁ 12: Podróże w czasie

Zmienianie przeszłości

Podróże w czasie: pole doświadczalne fizyków

Paradoksy i zagadki czasowe

ROZDZIAŁ 13: Wszechświaty równoległe

Hiperprzestrzeń

Teoria strun

Multiwszechświat

Teoria kwantowa

Wszechświaty kwantowe

Kontakt między wszechświatami?

Wszechświat potomny w laboratorium?

Ewolucja wszechświatów?

CZĘŚĆ III: NIEMOŻLIWOŚCI TYPU III

ROZDZIAŁ 14: Perpetuum mobile

Historia widziana z perspektywy energii

Historia perpetuum mobile

Mistyfikacje i oszustwa

Ludwig Boltzmann i entropia

Całkowita entropia zawsze wzrasta

Trzy prawa i symetrie

Energia z próżni?

Ale czy na pewno?

ROZDZIAŁ 15: Prekognicja

Czy można zobaczyć przyszłość?

Wstecz w czasie

Tachiony z przyszłości

EPILOG: Przyszłość rzeczy niemożliwych

Bibliografia

1 T.H. White, Był sobie raz na zawsze król: Miecz dla króla, przeł. J. Kozak, Świat Książki, Warszawa 1999, s. 155 (przyp. tłum.).

2 Dzieje się tak za sprawą teorii kwantowej. Gdy do jakiejś teorii dodaje się wszystkie możliwe poprawki kwantowe (w żmudnym procesie zwanym renormalizacją), okazuje się, że zjawiska, które wcześniej w klasycznym ujęciu były niemożliwe, ponownie pojawiają się w obliczeniach. Oznacza to, że jeżeli tylko coś nie jest jednoznacznie zabronione (na przykład przez prawo zachowania), pojawia się w teorii po uwzględnieniu poprawek kwantowych.