Jak to wyjaśnić? W poszukiwaniu odpowiedzi na pytania, które pozornie nie mają odpowiedzi. - ebook

PRZEDMOWA

Z dziełami popularnonaukowymi jest trochę tak, jakbyście oglądali po raz kolejny jakiś klasyczny dramat, na przykład _Hamleta_. Reżyser lub dramatopisarz, chociaż wciąż posługuje się tymi samymi postaciami i pozostawia szkielet historii bez większych zmian, może wiele zrobić na swój sposób (na przykład przygotować spektakl, w którym jest dwóch Hamletów plus HamletMaszyna, pozdrawiam krakowski Stary Teatr). W popularnonaukowych dramatach snujemy historię, której bohaterami są Ekspansja, Czasoprzestrzeń, Wielki Wybuch i chórek Fal Grawitacyjnych. Sposób podejścia do tych postaci może nakierować nas na różne, często ciekawe wnioski i zaprowadzić – nawet i do tego samego miejsca – zupełnie nową trasą.

Lubię zadawać pytania, na które nie da się łatwo odpowiedzieć – a przynajmniej nie jednym słowem. Bo kiedy jest teraz? Czy to pytanie w ogóle jest dobrze sformułowane? Teraz jest teraz, nie ma czasu trwania, nie jest w przeszłości ani w przyszłości – jest teraz. Ale w takim razie czym owo teraz właściwie jest? Ile trwa? Tutaj dochodzimy do sedna sprawy, bo jakieś pytanie może nam się oczywiście wydać bezsensowne, ale tylko dlatego, że opiera się na naszych intuicyjnych sposobach myślenia, na opisach rzeczywistości, które sami wymyśliliśmy i nad którymi nie zastanawiamy się na co dzień. Teraz. Nic.

Wiadomo, o co chodzi. Jeśli mimo wszystko spróbujemy opisać, czym te rzeczy są dla nas, odpowiedzieć na dziwaczne pytania nie jednym słowem, nawet nie jednym zdaniem, tylko całym wywodem, może nas to zaprowadzić w fantastyczne miejsca. Chociaż prędzej czy później spotkamy znajome postacie, możemy po drodze zastanowić się nad sensem używanych pojęć. Może teraz nie jest nigdy? Może wcale nie istnieje coś takiego jak teraz? A może istnieje tylko dla nas? A może dla każdego jest inne? A może zależy od tego, w którym miejscu się znajdujemy? Najlepsze jest to, że w takim wypadku każde z tych stwierdzeń jest… w jakimś stopniu prawdziwe!

W tej książce zgłębimy różne dziwactwa, ale żeby było ciekawiej, zgłębimy je za pomocą faktów. Sprawdzimy, jak daleko można dotrzeć, zadając – niczym dziecko – raz po raz pytania: „Dlaczego?”, „Dlaczego?”, „Dlaczego?”, „Jak?”, „Dlaczego?”. Fajnie jest kwestionować rzeczy, a szczególnie autorytety (ale to temat na inną książkę). Na razie zakwestionujemy różne koncepty i mam nadzieję, że wyciągnięcie z tego umiejętność, która – jak wynika z mojego doświadczenia – dostarcza w życiu wiele rozrywki. To umiejętność zadawania pytań na temat wszystkiego, a szczególnie tego, co wydaje się zupełnie oczywiste. Bo o to pytać jest najtrudniej.W latach sześćdziesiątych działo się sporo kosmicznych rzeczy. W Stanach Zjednoczonych człowiek skoczył z wysokości 30 kilometrów (i wylądował!), czym ustanowił rekord na kolejne 50 lat. Jurij Gagarin został pierwszym człowiekiem w kosmosie, niedługo później Neil Armstrong został pierwszym człowiekiem na Księżycu, a zimna wojna hulała w najlepsze. Piloci testowali rakietowe (!) samoloty, którymi wznosili się na absurdalne wysokości. Ośmiu z tych pilotów przekroczyło wysokość 80 kilometrów nad poziomem morza (powtarzam: w samolocie, i to pół wieku temu), z czego pięciu zostało za ten wyczyn oficjalnie wyróżnionych jako astronauci. Tylko pięciu.

W 2005 roku trzech pozostałych mężczyzn zostało nagrodzonych skrzydłami astronauty przeszło 40 lat po odbyciu lotów, którymi zasłużyli sobie na ten przywilej. Z całej trójki tylko Bill Dana mógł uczestniczyć w tym wydarzeniu. Pozostali, John B. McKay i Joseph A. Walker, już nie żyli. Ale co sprawiło, że przyznanie tytułów trwało tak długo? Powód jest dosyć trywialny – wcześniej nie było czego przyznawać!

Kiedy mężczyźni odbywali swoje loty, NASA uznawała astronautę za zawód czy stanowisko pracy piastowane przez kogoś, kto przeszedł odpowiedni trening i został włączony do Korpusu Astronautów. Taka osoba nie musiała nawet odbyć żadnego lotu – po prostu była astronautą. Sprawa wyglądała inaczej w wypadku Sił Powietrznych Stanów Zjednoczonych, gdzie jeśli służyło się wtedy jako pilot, zostawało się astronautą po przekroczeniu określonej wysokości.Trzy osoby, które przekroczyły wtedy tę wysokość, znalazły się w dziwnym położeniu. Nie byli ani pilotami wojskowymi, ani nie pracowali jako astronauci. A tytułu dla takich osób w NASA wtedy po prostu nie było. Wszystko zmieniło się w 2005 roku, ale nie bez diabelsko ciekawej zagwozdki – bo żeby był tytuł, muszą być kryteria. Jak łatwo się domyślić, żeby zostać astronautą, trzeba polecieć poza Ziemię. Nie wystarczy się nad nią wznieść – to w końcu robią na co dzień piloci linii lotniczych. Trzeba się wyróżnić bardziej. Opuścić naszą planetę i tym samym zaznaczyć swoją obecność w kosmosie. Tworząc ten nowy tytuł cywila astronauty, ktoś musiał więc postawić jedno ważne pytanie.

Gdzie kończy się Ziemia, a zaczyna kosmos?

Wydaje się, że to zupełnie trywialna kwestia, prawda? Przecież Ziemia ma określoną powierzchnię, ma lądy, oceany i tak dalej. Łatwo stwierdzić, że znajdujemy się na niej. Ale czy to oznacza, że kiedy podskoczymy, to tymczasowo jesteśmy poza Ziemią? Intuicja podpowiada, że nie, i NASA wydaje się z tym zgadzać – sam znam wiele osób, które w swoim życiu podskoczyły, ale żadnej, która nosi skrzydła astronauty.

Gdy podskakujemy, przeciwstawiamy się przyciągającej nas grawitacji. Na krótką chwilę z godnym podziwu, wręcz heroicznym wysiłkiem próbujemy wyrwać się ze szponów jednej z fundamentalnych sił wszechświata. Wszechświat jednak wie lepiej, co dla nas dobre, bo co byśmy mieli z tej wolności? Powiedzmy, że podskoczymy i będziemy lecieć i lecieć, delektować się perspektywą nieograniczonych możliwości. Eksploracja! Gwiazdy! Kosmos! Brak powietrza do oddychania! Gotująca się woda w naszym ciele!

Śmierć!

Z tym gotowaniem się to na poważnie. W 1966 roku Jim LeBlanc doświadczył tego na własnej skórze, czy w zasadzie – na języku. Kiedy znajdował się w testowej kabinie próżniowej, jego kombinezon (wewnątrz którego Jim miał normalne ziemskie ciśnienie) uległ uszkodzeniu. To oznaczało zmierzenie się człowieka z przestrzenią prawie całkowicie pozbawioną powietrza, co w praktyce przekładało się na utratę przytomności po niecałych 15 sekundach. Ostatnią rzeczą, którą poczuł Jim przed tym momentem, były „bąbelki śliny na języku” – zresztą zgodnie z przewidywaniami. Inżynierowie wpuścili do komory powietrze i sprawnie ruszyli na ratunek, więc na szczęście wszystko skończyło się dobrze.

Wrząca ślina nie oznacza, że Jim osiągnął temperaturę 100 stopni Celsjusza. To wszystko było tylko konsekwencją drastycznie obniżonego ciśnienia, a że drastycznie obniżone ciśnienie jest czymś, z czym na pewno będziecie musieli się zaprzyjaźnić w czasie kosmicznej wyprawy, warto rozumieć, jakie konsekwencje ono ze sobą niesie. No bo co się dzieje, kiedy nastawiamy wodę do gotowania? Zanim w ogóle temperatura zbliży się do 100 stopni Celsjusza, molekuły, z których składa się woda, cały czas się poruszają. Część z nich sprytnie dociera nawet na samą górę, do powierzchni płynu, i próbuje uciec, ale to nie zawsze się udaje.

Wiele z tych molekuł zostaje zepchniętych z powrotem do płynu przez powietrze. Powietrze, które cały czas „napiera” na wodę, na nas i na wszystko, co znajduje się na powierzchni planety. Mimo to część molekuł ucieka i szczęśliwie przyłącza się do powietrza – czyli paruje – a więc prędzej czy później płyn całkowicie zniknie. Po prostu zajmie mu to trochę czasu. Jeśli jesteście cierpliwi, to możecie zostawić w pokoju pół szklanki wody. Po kilkudziesięciu dniach nie powinno być po niej śladu (po wodzie, nie szklance!).

Co jednak, kiedy temperatura zacznie rosnąć? Przekazujemy molekułom wody większą ilość energii, a więc te, które zmierzają ku powierzchni, coraz bardziej i bardziej przeciwstawiają się cząsteczkom powietrza. Mamy tutaj do czynienia ze spektakularnym pojedynkiem, epickim starciem, które dzieje się na naszych oczach (co prawda w skali molekularnej, ale trochę wyobraźni i mamy co najmniej Grunwald!).

Coś, co nazywamy ciśnieniem pary nasyconej (woda), mierzy się z ciśnieniem atmosferycznym (powietrze). Co się stanie, kiedy te dwie siły się wyrównają? Wtedy mówimy, że woda zaczyna wrzeć! W takich warunkach cząsteczki wody zaczynają rozpychać się tak, że tworzą bąbelki gazu – pary wodnej – które z łatwością unoszą się na powierzchnię i uwalniają z płynu. Zwiększenie temperatury nie jest jedyną metodą na zagotowanie wody. We wrzeniu chodzi w końcu o osiągnięcie stanu równowagi, a podgrzewanie pozwala na to dzięki zwiększeniu ciśnienia pary nasyconej.

Jeśli jednak bylibyśmy w stanie zamiast tego zmniejszyć ciśnienie atmosferyczne, moglibyśmy uzyskać ten sam efekt przy niższej temperaturze wody. Dokładnie to dzieje się w próżni, gdzie 37 stopni Celsjusza, czyli temperatura naszego ciała, to nawet więcej, niż potrzeba, żeby płyny mogły wrzeć. Wisienką na torcie jest fakt, że woda w czasie gotowania zaczyna stopniowo tracić temperaturę – w końcu uwalniają się z niej te najbardziej energetyczne cząsteczki. Jeśli będziemy ją gotować, zmniejszając ciśnienie (na przykład w komorze próżniowej), możemy ją zagotować tak bardzo, że zamarznie. Będzie wrzeć w niskiej temperaturze, która na dodatek dalej będzie się obniżać – przy odpowiednio niskim ciśnieniu nawet do 0 stopni Celsjusza.

Morał z tego taki, że jeśli podskakujemy, to dobrze się dzieje, że coś sprowadza nas z powrotem na Ziemię. Zresztą nie tylko my jesteśmy w ten sposób przywiązani do naszej planety. Powietrze, którym oddychamy, jest wśród nas, bo tak samo przyciąga je ziemska grawitacja. Przy okazji jest nad nim cała warstwa pozostałego powietrza, które nieustannie naciska od góry. Z tego powodu im bliżej powierzchni Ziemi, tym większe ciśnienie. I na odwrót.

Ostatni odcinek prowadzący na szczyt najwyższej góry świata – Mount Everestu – nazywany jest bajecznie strefą śmierci. Powyżej ośmiu kilometrów nad poziomem morza (do szczytu został jeszcze blisko kilometr) powietrze staje się na tyle rzadkie, że zaczyna brakować tlenu do oddychania. Ci, którzy cenią sobie wysoki poziom trudności (i śmierć), wciąż decydują się maszerować bez butli tlenowych, co jest możliwe, choć ryzykowne. I wycieńczające.

Ale oczywiście szczyt Mount Everestu – chociaż nie da się tam zbyt długo oddychać – wciąż nie jest w kosmosie (nie, jeśli podskoczycie na szczycie, to też się nie liczy).

Musimy oderwać się od Ziemi bardziej. Podróż na pokładzie komercyjnego samolotu (który lata na wysokości około 10 kilometrów) nie zagwarantuje nam tytułu astronauty. Polećmy jednak jeszcze ciut wyżej, a dotrzemy do kolejnej ciekawej granicy.

Wiecie już, że im wyżej, tym niższe ciśnienie. Linia Armstronga, ulokowana na wysokości około 18–19 kilometrów, to punkt, w którym ciśnienie atmosferyczne staje się tak niskie, że temperatura potrzebna do zagotowania wody wynosi… 37 stopni Celsjusza! Tak! Jest to wysokość, która wciąż nie zagwarantuje nam miana astronauty, ale przynajmniej możemy tam zostać ludzkim czajniczkiem.

Im wyżej, tym dziwniej i bardziej frustrująco się robi, jeśli chodzi o naszą kosmiczną podróż. Bo czasem wydaje się, że przecież już powinniśmy być w kosmosie – a tu ktoś mówi, że nie jesteśmy! Pamiętacie, jak mówiłem, że w latach sześćdziesiątych działo się dużo kosmicznych rzeczy i że człowiek skoczył z wysoka i wylądował? Wydarzyło się to w zasadzie jeszcze na przełomie lat pięćdziesiątych i sześćdziesiątych. W 1960 roku Joe Kittinger wzleciał balonem na wysokość 31 kilometrów. Mówimy już o wysokości, która powinna nam się kojarzyć z kosmosem. Widzimy krzywiznę Ziemi pod nami i czerń wszechświata wokół. Atmosfera jest już nieznośnie rzadka, co zresztą Joe poczuł na własnej skórze – rękawica w jego stroju została uszkodzona, a odsłonięta dłoń spuchła tak mocno, że powiększyła się dwukrotnie. Tego dnia wykonał on skok ze spadochronem, ustanawiając wysokościowy rekord, który pokonał dopiero Felix Baumgartner w słynnym skoku 50 lat później. Najlepszy wynik ma obecnie na koncie Alan Eustace – skok z wysokości 41 kilometrów. To pięć Everestów jeden na drugim, czyli wysokość, na której zdecydowanie nie da się ani oddychać, ani normalnie funkcjonować bez specjalnego kombinezonu, a widoki znacznie odbiegają od tego, co możemy zobaczyć nawet ponad chmurami w samolocie pasażerskim.

Żaden z tych ludzi nie był jednak oficjalnie w kosmosie.

Kosmos to poważna sprawa. Mamy nawet coś takiego jak traktat o przestrzeni kosmicznej – dokument powstał jeszcze pod koniec lat sześćdziesiątych i do dzisiaj podpisało go 109 państw. Wedle tego traktatu „przestrzeń kosmiczna” jest traktowana jako coś, co nie jest niczyją własnością. To, prawnie rzecz biorąc, miejsce, do którego wszystkie narody Ziemi powinny mieć jednakowy dostęp i nie mogą sobie ustanawiać tam żadnych własnych zasad. Jednak nawet ów traktat, określający kosmos jako wspólne dziedzictwo ludzkości, nie próbuje w ogóle zdefiniować, gdzie to wspólne dziedzictwo dokładnie leży! Gdy unosimy się nad Pałacem Kultury, to kiedy przestajemy być na terenie Warszawy w Polsce, a pojawiamy się nad Ziemią w kosmosie?

Klucz do rozwiązania zagadki leży w narzędziach, których używamy do eksplorowania tych wszystkich terenów. Nauka zajmująca się lotnictwem nie bez powodu nazywa się aeronautyką – łacińskie słowo „_aer_”, oznaczające powietrze, jest tutaj istotne. Samoloty nie tyle poruszają się w powietrzu, co dzięki niemu. Ich kształt, a w szczególności skrzydła, pozwala generować siłę nośną, która utrzymuje masę samolotu nad ziemią. Oczywiście maszyna wciąż musi o własnych siłach poruszać się w kierunku, w którym każe się jej lecieć, ale przecież nie ma żadnego silnika, który cały czas wypychałby ją w górę, prawda?

A jednak zdarza nam się trochę brać za pewnik fakt, że samolot… nie spada. Jest cały czas ściągany przez grawitację, ale jednocześnie podnoszony przez bombardujące go z dołu powietrze. To powietrze nie tylko zderza się z samolotem z ogromną siłą (w końcu ten leci bardzo szybko), ale też ma większe ciśnienie niż powietrze, które znajduje się nad samolotem (za to możemy podziękować kształtowi skrzydeł i sposobowi, w jaki rozdzielają powietrze na nierówne strumienie). Najważniejszy jednak jest fakt, że powietrze pozostaje kluczowe dla poruszania się nad ziemią. Skutecznie unosi wielotonowe żelastwo i chociaż wciąż musimy osiągnąć pewną minimalną prędkość, żeby ten efekt uzyskać, to jest ona w miarę rozsądna. Do czasu.

Powyżej wszystkich punktów, które wcześniej wymieniliśmy, nad Mount Everestem, linią Armstronga i czterdziestokilometrowym rekordem ludzkiego skoku, istnieje granica zwana linią Kármána. Wskazuje ona wysokość, na której powietrze jest już na tyle rzadkie, że nie możemy na nim niemal w ogóle polegać w lotnictwie. To granica, po której przekroczeniu aeronautyka zmienia się w astronautykę. Atmosfera i siła nośna przestają mieć znaczenie, a liczyć zaczyna się coś innego – czysta prędkość.

Dokładna wysokość linii Kármána zależy od różnych czynników. Ogólnie występuje ona gdzieś pomiędzy 70 a 90 kilometrami, chociaż przyjęło się ją utożsamiać z wartością 100 kilometrów. Jak proponował sam Theodore von Kármán – na którego cześć nazwano tę granicę – „okrągła wartość powinna być łatwiejsza do zapamiętania”. Jednak niezależnie od dokładnej wysokości (będzie ona zależeć między innymi od naszego położenia na Ziemi) zawsze chodzi w niej o to samo. To wysokość, na której poruszający się wzdłuż Ziemi obiekt musi utrzymywać swoją masę za pomocą samej prędkości.

Innymi słowy: musi lecieć szybciej, niż spada.

Co to właściwie znaczy? Mówiliśmy już o tym, że samoloty w teorii cały czas spadają – nieustannie są przyciągane przez Ziemię. Jednak równoważy to siła, z którą powietrze wypycha je do góry, dzięki czemu samolot może lecieć na stałej wysokości. Również wszystkie satelity orbitujące wokół Ziemi zawsze spadają, tyle że – w przeciwieństwie do samolotów – powietrze pomaga im w znikomym stopniu albo wcale. Gdyby Ziemia była płaska i satelita leciałby nad nią bez jakiejkolwiek siły, która popychałaby go do góry, stopniowo traciłby wysokość. Im cięższy satelita i im niżej jest, tym silniejsze przyciąganie. Nad okrągłą Ziemią dzieje się to samo – satelita cały czas traci wysokość, a typowe satelity, które znajdują się na niskiej orbicie, tracą mniej więcej pięć metrów wysokości w ciągu sekundy. Mają jednak pewną przewagę nad płaskoziemskimi satelitami – właściwość, którą mogą sprytnie wykorzystać. Zakrzywienie planety.

Powiedzmy, że stajecie w dowolnym miejscu na Ziemi i wyjmujecie nieskończenie długą sztywną miarkę wysuwaną z pojemniczka. To niemożliwa miarka, którą można dowolnie rozciągnąć choćby i w całym kosmosie i która będzie cały czas podążać w jednym kierunku.

Jeśli staniemy w jakimś punkcie na Ziemi i rozwiniemy naszą miarkę równolegle z podłożem, to przez jakiś odcinek będzie faktycznie podążała równo z powierzchnią. A przynajmniej tak będzie nam się wydawało – w końcu miarka jest równa, a Ziemia zakrzywiona, więc równoległość mamy zaledwie taką „na oko”, ale zostańcie ze mną. Nawet nasze oko bowiem jest w stanie zobaczyć stopniowo powiększającą się dysproporcję. Może i na początku nasze narzędzie sprawia wrażenie równoległego z powierzchnią planety, jednak im dalej, tym bardziej Ziemia zaczyna się oddalać – miarka zmierza wprost w kosmiczną przestrzeń (niezłomnie podążając w tym samym kierunku), a Ziemia stopniowo objawia przed nami swoją krzywiznę. Po mniej więcej ośmiu kilometrach miarka będzie pięć metrów nad ziemią.

Jeśli mam teraz tłumaczyć się z faktury na „magiczną miarkę”, to na swoją obronę przywołam fakt, że udało nam się dzięki niej określić, jak szybko powierzchnia Ziemi oddala się od tej wyimaginowanej linii. Powiedzmy, że teraz po tej samej linii wystrzelilibyśmy satelitę. Mamy go na takiej wysokości, że będzie spadał w tempie pięciu metrów na sekundę, ale wiemy też, że Ziemia oddali się od wyobrażonej linii o to samo pięć metrów na odcinku ośmiu kilometrów. Jeśli więc satelita pokona owe osiem kilometrów dokładnie w sekundę (czas, w którym straci pięć metrów wysokości), to tak naprawdę zachowa dokładnie tę samą wysokość nad powierzchnią planety! Kluczem jest prędkość: jeśli będzie zbyt mała, sprzęt zacznie się zbliżać do powierzchni; jeśli zbyt duża, zacznie uciekać, więc w praktyce wystrzelimy biednego satelitę w odmęty kosmosu.

Nie fantazjujmy może już jednak o rozpędzaniu satelity tak, żeby ten uciekł spod wpływu ziemskiej grawitacji, bo już samo rozpędzenie go do prędkości pozwalającej orbitować wokół planety nie jest wcale takie proste. Wysokość powyżej linii Kármána to nie przelewki. W końcu byłoby łatwiej, gdyby satelita mógł sobie skorzystać trochę z dobrodziejstw powietrza i siły nośnej – mógłby poruszać się o wiele wolniej – ale zasady poruszania się obiektów kosmicznych są zgoła inne niż tych, które zostały wirtuozami powietrza. Stąd też linia Kármána funkcjonuje jako brama do kosmosu w kilku organizacjach. Kiedy NASA zmodyfikowała zasady przyznawania tytułu astronauty i wręczyła zaległe wyróżnienia trzem pilotom, granica została ustalona na wysokości dokładnie 50 mil – około 80 kilometrów.

Owa granica jest jednak umowna – tak samo jak wiele innych. Traktat o przestrzeni kosmicznej nie uwzględnia żadnej konkretnej wysokości, bo jak twierdzą jego autorzy, żadna sytuacja nie wymagała określenia precyzyjnej granicy. Mimo że sprawa wydaje się dosyć delikatna – w końcu przestrzeń kosmiczna jest dla wszystkich, a wkroczenie w czyjąś przestrzeń powietrzną może być potraktowane jako akt agresji – żadna nacja nie nadużyła tego niedomówienia w drastyczny sposób. NASA, amerykańskie wojsko czy Międzynarodowa Federacja Lotnicza wyznaczają różne granice zazwyczaj powiązane z linią Kármána na rzecz definiowania własnych wyróżnień, rekordów itp.

Chociaż trudno sobie wyobrazić, żeby ktoś kiedyś psuł sobie nerwy o pojedyncze kilometry, to wraz ze zwiększaniem się naszej obecności poza powierzchnią Ziemi taka granica może się stawać coraz bardziej istotna. Plany firmy SpaceX zakładają, że w latach 2020–2030 liczba aktywnych satelitów na orbicie może wzrosnąć z obecnych 2000 do nawet 12 000! Stany Zjednoczone Ameryki jako pierwsze państwo na świecie wydzieliły Siły Kosmiczne Stanów Zjednoczonych jako osobne ramię militarne. Tego typu działania – jak choćby planowane powroty na Księżyc i lądowanie na Marsie – mogą sprawić, że intuicyjny podział na Ziemię i „resztę kosmosu” może w niektórych gałęziach ludzkiej działalności wydać się przedawniony i niewystarczający. Równocześnie jednak napociliśmy się już naprawdę sporo i teoretycznie udało nam się znaleźć jakąś odpowiedź na pytanie: „Gdzie kończy się Ziemia, a gdzie zaczyna kosmos?”, i trudno nie poprzybijać sobie piątek z uśmiechami na twarzy.

Jest tylko jeden problem. Wiemy, gdzie zaczyna się kosmos, ale… gdzie się kończy? Wiemy, że każda rzecz ma jakąś wielkość i swoje miejsce w przestrzeni. Wszystko – czy to my, czy Ziemia, czy cała galaktyka – znajduje się gdzieś.

A gdzie jest kosmos?

Widzicie, ciekawa rzecz z tą naszą ziemską granicą: możemy sobie dzięki niej podzielić rzeczy na te, które znajdują się na Ziemi, i na te poza nią. Według wcześniejszej definicji zorza polarna jest już czymś, co znajduje się w kosmosie! Ludzie obserwują zjawisko jako ziemskie, a jednak znajdujące się często powyżej linii Kármána. Ale co w tym dziwnego? Na co dzień przyzwyczajeni jesteśmy do widoku Księżyca, Słońca, planet i gwiazd zdecydowanie od nas oddalonych. Widzimy rzeczy, które nie znajdują się na Ziemi. Chociaż… czy na pewno?Tu czy tam?

Jaka jest różnica pomiędzy naszymi rękami a Księżycem? Księżyc z pewnością jest oddalony od nas dużo bardziej niż nasze ręce. Ale już widok Księżyca oraz naszych rąk znajduje się dokładnie w tej samej odległości od nas. Dokładnie rzecz biorąc – w nas. W naszych oczach czy wręcz w naszych mózgach.

Ta książka może i jest bliżej niż dom sąsiada, który jest bliżej niż chmury, które są bliżej niż Księżyc, który jest bliżej niż Słońce, ale obraz wszystkich tych rzeczy, niezależnie od ich oddalenia, powstał w naszych głowach w tym samym momencie. Jedyne, co jesteśmy w stanie zobaczyć, to światło, które już spotkało się z naszym okiem.

Oczywiście jest różnica pomiędzy Księżycem a naszymi rękami. Światło z Księżyca jest starsze. Możemy sobie ustawić ręce zaraz przed twarzą i delektować się świeżym światłem, które dopiero co odbiło się od tych rąk i przebyło bardzo krótką drogę do naszych oczu. Mamy przed sobą obraz naszych rąk, jakimi były jakieś 0,0000000006 sekundy temu. Fotony, które dotarły do nas z Księżyca, musiały przebyć dłuższą drogę, ale teraz, w tym momencie, są z nami. To kosmiczne światło jest tutaj – nie tam. Kiedy patrzymy na Księżyc, to patrzymy na światło, które pochodzi z kosmosu, ale teraz, w momencie oglądania, jest ono dokładnie tu gdzie my. Na Ziemi.

Kosmos może i jest gdzieś tam, jednak w praktyce jego obraz jest tu. W pewnym sensie moglibyśmy powiedzieć, że dopóki jesteśmy na Ziemi, cały kosmos też jest na Ziemi – w końcu możemy doświadczyć tylko tej części wszechświata, która zdążyła do nas dotrzeć – chociażby w formie światła. Jeśli my nie możemy ruszyć do kosmosu, pozostaje czekać, aż kosmos przyjdzie do nas. I w taki właśnie sposób podczas obserwowania gwiazd widzimy owo światło z przeszłości; światło, które faktycznie przebyło długą drogę, ale w tym momencie jest z nami. Brzmi to trochę jak dziwna sztuczka z gier wideo. Te wszystkie bliskie i dalekie obiekty – nasze dłonie, drzewa w parku, gwiazdy – wszystko, co obserwujemy, tak naprawdę jest częścią tego samego płaskiego obrazu znajdującego się w naszym mózgu. Dopóki nie ruszamy się z Ziemi, dopóty mimo ustalonej granicy pomiędzy Ziemią a kosmosem naprawdę możemy powiedzieć, że niebo i kosmos to jedno.

Światło odbite od powierzchni Księżyca dociera do nas w nieco ponad sekundę. Nie wydaje się to dużo, ale już na przykład tak znaczące dla nas światło słoneczne podróżuje do Ziemi przez dobre osiem minut. To oznacza, że gdyby Słońce z jakiegoś powodu zniknęło, nie dowiedzielibyśmy się o tym przez kolejne osiem minut – tyle czasu potrzebowałyby ostatnie fotony, by do nas dotrzeć.

Niektóre osoby intuicyjnie mogą kojarzyć, że nawet jeśli nie widzimy, że coś się wydarzyło daleko od nas, to na pewno musimy poczuć jakieś inne konsekwencje tego faktu, prawda? Może i widzimy nieistniejące już od ośmiu minut Słońce, ale grawitacja się zmieniła, pojawiło się jakieś promieniowanie albo inne zjawiska. Problem w tym, że właśnie… nie!

Rzeczy w naszym uniwersum nie są w stanie wejść w interakcje z innymi rzeczami, jeśli najpierw nie pokonają dzielącego je dystansu. Widzimy rzeczy, które są daleko? Jasne, ale to światło musiało najpierw do nas dotrzeć. Słyszymy, jak ktoś krzyczy do nas z daleka? Tak, ta osoba wprawiła powietrze bezpośrednio obok siebie w ruch, który – niczym w dominie – popycha kolejne i kolejne molekuły powietrza. W końcu drgają i te bezpośrednio obok naszego ucha, czym poruszają nasz aparat słuchowy.

Rozmawiamy z ludźmi z drugiego końca świata przez internet? Informacje fizycznie pokonały całą tę drogę, pędząc przez łącza światłowodowe z ogromną, ale ograniczoną prędkością. Nic nie dzieje się natychmiast. Ziemia nie musi się stykać ze Słońcem, żeby być przez nie przyciąganą, jednak oddziaływanie grawitacyjne Słońca musi dotrzeć w pobliże Ziemi, żeby została mu ona poddana. Możemy wprawdzie powiedzieć, że nawet jeśli widzimy Słońce jeszcze osiem minut po jego zniknięciu, i tak nie zmienia to faktu, że gwiazda zniknęła. Jeśli jednak nie mamy żadnego sposobu, żeby się o tym dowiedzieć, zanim ta informacja do nas dotrze – gdybyśmy posiadali szpiega zaraz przy Słońcu, to nie byłby nam w stanie przesłać tej informacji szybciej – to czy nie znaczy to, że dla nas Słońce wciąż istnieje? Zanim cząsteczki niosące ze sobą informację o aktualnym stanie Słońca dotrą do nas, nic nie ma prawa się zmienić.

Ha, to się musieli naukowcy zdziwić, gdy odkryli splątanie kwantowe!

Fizyka kwantowa ma reputację czegoś dziwnego i trudnego do zrozumienia – głównie dlatego, że opisuje rzeczy, których na co dzień nie jesteśmy w stanie zobaczyć. Mamy pewne wyobrażenia o tym, jak działa wszechświat i co może się w nim wydarzyć, ale nikt nie powiedział, że nasze zmys­­ły mają nam pozwolić dostrzec prawdziwą naturę wszystkiego. Trudno na przykład obserwować rzeczy, które są bardzo, bardzo, ale to bardzo małe. A tych rzeczy jest bardzo, bardzo, ale to bardzo dużo.

Ciąg dalszy dostępny w wersji pełnej