Przestrzeń kwantowa. Pętlowa grawitacja kwantowa i poszukiwanie struktury przestrzeni, czasu i Wszechświata

Autor: Jim Baggott

• Szczegółowe informacje
• Informacje dot. wydania

• Tłumaczenie: Bogumił Bieniok i Ewa L. Łokas
  Tytuł oryginału: Quantum Space: Loop Quantum Gravity and the Search for the Structure of Space, Time, and the Universe
  Wydawnictwo: Prószyński i s-ka
  Seria: Na ścieżkach nauki
  Data wydania: 2020
  ISBN: 978-83-8169-265-6
• Wydanie: papierowe, ebook (mobi, epub)
  Oprawa: miękka
  Liczba stron: 492

Jim Baggott jest wielokrotnie nagradzanym autorem książek popularnonaukowych, byłym wykładowcą Uniwersytetu w Reading. Publikuje artykuły w „New Scientist” i „Nature”. W Polsce ukazały się jego książki: „Teoria kwantowa. Odkrycia, które zmieniły świat”, „Higgs. Odkrycie boskiej cząstki”, „Pożegnanie z rzeczywistością. Jak współczesna fizyka odchodzi od poszukiwania naukowej prawdy”, „Początek. Naukowa historia stworzenia” oraz „Masa. Od greckich atomów do pól kwantowych”.o Autorze

O czym marzysz? O wakacjach na Bahamach? O domu z wielkim ogrodem? O Nagrodzie Nobla? Dla tysięcy fizyków-teoretyków to wszystkie bzdety! Serio, nawet Nagroda Nobla. Nic to bowiem w porównaniu do spełnienia marzenia o połączeniu mechaniki kwantowej z ogólną teorią względności. Któż nie chciałby sformułować „teorii wszystkiego” i zapisać się w historii pomnikiem trwalszym od spiżu? Jak się jednak okazało Natura zazdrośnie strzeże sekretu spójnego matematycznego opisu podstawowych sił rządzących Wszechświatem. Dziesiątki geniuszy, z samym Einsteinem na czele, uważały, że cel jest w zasięgu ręki. Mylili się. Zapasy trwają już od niemal 100 lat…

Najszerzej znanym podejściem mającym na celu stworzenie „teorii wszystkiego” jest bez wątpienia teoria strun. Przez lata to ona wydawała się też najbardziej obiecującym, a liczne książki i filmy dokumentalne na jej temat – choćby te stworzone przez Briana Greene’a – rozpaliły wyobraźnię tysięcy pasjonatów fizyki. W dyskursie popularnonaukowym teorii strun jest wszędzie tak dużo, że część osób nie zdaje sobie sprawy, że fizycy-teoretycy próbują podążać też do celu innymi drogami. Jednemu z takich podejść – pętlowej grawitacji kwantowej – swoją nową książkę poświęcić postanowił Jim Baggott. Podejście to z pewnością nie będzie anonimowe dla znakomitej większości pasjonatów fizyki. Pisał już o niej choćby Lee Smolin w Trzech drogach do kwantowej grawitacji.

Baggott rozpoczyna standardowo, od przedstawienia dwóch idei, które opisują podstawy funkcjonowania Wszechświata: ogólnej teorii względności i mechaniki kwantowej. Podkreśla przy tym, że matematycznie są to tak różne opisy rzeczywistości fizycznej, iż nie da się ich w prosty sposób połączyć. Któraś z teorii – a może obie – są jedynie przybliżonym opisem, tego jak to działa Wszechświat. Gdy już przebrniemy przez część pierwszą – do której lektury zachęcam, choć nie jest to konieczne dla osób, które przemaglowały już setki stron obu fundamentalnych dla fizyki teorii – autor przechodzi do samej pętlowej grawitacji kwantowej. Opowieść o niej snuje z punktu widzenia dwóch fizyków, których uznać należy za ojców tego podejścia: Carlo Rovellego i wspomnianego już Lee Smolina. W dwóch kolejnych częściach książki Sformułowaniu teorii i Rozwinięciu poznajemy, jak łatwo się domyślić, historię powstania teorii a potem jej rozwijania w ostatnich dekadach, łącznie z przybliżeniem czytelnikowi prób Smolina zmierzających do połączenia pętlowej grawitacji kwantowej z teorią strun.

Choć Jim Baggott stara się, by wszystko, o czym pisze, starannie przełożyć z „fizycznego” na język zrozumiały dla przeciętnego śmiertelnika, nie ma się co oszukiwać: są fragmenty, które czytać trzeba ze zdwojoną uwagą. Wysiłek opłaca się jednak. Talent autora przybliż nam bowiem forpocztę fizyki, dzięki czemu dowiedzieć możemy się, jak wyglądać może rzeczywistość wynurzająca się z połączenia naszej wiedzy o grawitacji i mechaniki kwantowej. Dodatkowo w zrozumieniu przekazu pomagają nam liczne ilustracje. Plusem jest też zamieszczony na końcu słowniczek zawierający najważniejsze pojęcia, które pojawiły się w książce. Czytelnikowi, który złapie bakcyla fizyki teoretycznej, pomoże też wykaz publikacji, w tym osobno przygotowany spis książek wydanych w naszym kraju.

Największym problemem zaś książki wcale nie jest trudny materiał, a nadmierna pewność autora, że pętlowa grawitacja kwantowa rzeczywiście zaprowadzi nas do teorii wszystkiego. Tu i ówdzie pojawiają się wątpliwości i znaki zapytania, ale ogólnie po zakończeniu lektury ma się wrażenie, że ten okręt płynie niewzruszenie prosto do portu docelowego. Tymczasem w rzeczywistości teoria ta, choć na pewno ciekawa, to jedynie matematyczne sztuczki, które równie dobrze mogą skończyć się zderzeniem z górą lodową i zatonięciem okrętu z całą załogą. Nadmierna pewność fizyków-teoretyków nie będzie zaskoczeniem dla żadnego weterana popularnonaukowych lektur z tego zakresu. To samo dotyczy przecież znakomitej większości książek dotyczących teorii strun.

Przestrzeń kwantowa… z pewnością nie należy do najłatwiejszych lektur. Warto jednak przebrnąć przez trudniejsze fragmenty, aby móc uchwycić choćby najbardziej ogólny sens pętlowej grawitacji kwantowej jednej z kilku kandydatek do miana Teorii Wszystkiego, tj. połączenia w jednym matematycznym tygielku ogólnej teorii względności i mechaniki kwantowej.