Zmarszczki czasoprzestrzeni. Einstein, fale grawitacyjne i przyszłość astronomii

Autor: Govert Schilling

• Szczegółowe informacje
• Informacje dot. wydania

• Tłumaczenie: Bogumił Bieniok, Ewa L. Łokas
  Tytuł oryginału: Ripples in Spacetime. Einstein, Gravitational Waves, and the Future of Astronomy
  Wydawnictwo: Prószyński i s-ka
  Seria: Orbity Nauki
  Data wydania: 2018
  ISBN: 978-83-8123-136-7, 978-83-8123-643-0 (ebook)
• Wydanie: papierowe, ebook (mobi, epub)
  Oprawa: miękka
  Liczba stron: 424

Govert Schilling jest znanym na całym świecie holenderskim popularyzatorem astronomii. Jest redaktorem czasopisma „Sky & Telescope”, a jego artykuły ukazują się również w takich periodykach, jak „Science”, „New Scientist” i „BBC Sky at Night Magazine”. Napisał ponad pięćdziesiąt książek. W 2007 roku Międzynarodowa Unia Astronomiczna na jego cześć nadała planetoidzie 10986 nazwę Govert.o autorze

Pamiętacie, co robiliście 11 lutego 2016 roku? Ja pamiętam doskonale. Najpierw z niecierpliwością wyczekiwałem, a potem z wypiekami na twarzy oglądałem konferencję prasową zespołu LIGO. Właśnie tego dnia jego członkowie ogłosili światu, że 14 września 2015 roku dwa obserwatoria LIGO zarejestrowały po raz pierwszy w historii fale grawitacyjne. Miało to miejsce niemal dokładnie 100 lat po tym, gdy teoretycznie przewidział je, jako jedną z konsekwencji swojej ogólnej teorii względności, Albert Einstein.

Jakieś 1,3 mld lat temu w odległym zakątku Wszechświata dwie czarne dziury właśnie kończyły swój szalony taniec. Na Ziemi wciąż panowały wówczas organizmy jednokomórkowe i nic nie zapowiadało „wielokomórkowej rewolucji”, nie mówiąc już o powstaniu zwierząt zdolnych do kontemplacji kosmosu. Tymczasem z każdym okrążeniem tańczące ze sobą czarne dziury zbliżały się do siebie, by w w końcu połączyć się – niczym dusze poetyckich kochanków – w jedno. W tych ostatnich chwilach ich taniec był na tyle gwałtowny, że wstrząsnął samą czasoprzestrzenią! Wieść o zlaniu się obu ciał rozeszła się po Wszechświecie w postaci fal grawitacyjnych, które 1,3 mld lat później zarejestrowały detektory LIGO. Rok później Rainer Weiss, Kip Thorne i Barry Barish odebrali za to odkrycie Nagrodę Nobla.

Rejestracja fal grawitacyjnych była bez wątpienia jednym z największych osiągnięć nauki ostatnich lat. Nie tylko potwierdziła ona kolejny element teorii Einsteina, ale przede wszystkim otworzyła nam zupełnie nowe okno na Wszechświat. Jego siłę pokazała nam obserwacja dokonana 17 sierpnia 2017 roku, gdy zarejestrowano nie tylko fale grawitacyjne powstałe w czasie połączenia dwóch gwiazd neutronowych, ale również towarzyszący wydarzeniu błysk fal elektromagnetycznych. Nic więc dziwnego, że w mediach temat ten był obecny, a każdy, kto tylko chciał, mógł się czegoś o nich dowiedzieć. Żaden artykuł czy doniesienie prasowe nie zastąpi jednak porządnego programu dokumentalnego, a tym bardziej książki popularnonaukowej w wyjaśnieniu, o co tyle hałasu. Zadania napisania takiej podjął się holenderski dziennikarz naukowy Govert Schilling. I – bez spojlerów – wyszło mu to całkiem zgrabnie!

Autor rozpoczyna książkę od krótkiego wprowadzenia w historię astronomii. Trudno mi zgodzić się przynajmniej z dwiema stawianymi tu tezami. Najpierw Schilling twierdzi, że „aż do czasów greckich filozofów ludzi nie obchodził Wszechświat”. Fakt, że w każdej kulturze istnieje jakiś mit kosmogoniczny pokazuje, że było dokładnie odwrotnie. Tyle że ludzie ci nie posiadali narzędzi do weryfikacji swoich „prawd”. Nawet jeśli pominiemy jednak kosmogonię i skupimy się jedynie na ciałach niebieskich, jasne staje się, że jeszcze zanim Grecy rozwinęli filozofię, inne ludy tworzyły tablice astronomiczne, a część z nich była w stanie przewidywać zaćmienia Słońca. Po drugie, nie sposób zgodzić się z Schillingiem, że to Arystoteles był twórcą pierwszego modelu Wszechświata. W rzeczywistości nie był on nawet pierwszym greckim filozofem, który podjął się tego zadania.

Kolejne dwa rozdziały autor poświęca na wprowadzenia czytelnika w świat ogólnej teorii względności. Wychodzi od tego, na czym oparł się Einstein, przedstawia same jej założenia, a następnie historię podejmowanych przez kolejne 100 lat prób jej weryfikacji. W rozdziale 4 Schilling przybliża zaś czytelnikowi same fale grawitacyjne i kolejne eksperymenty, których celem była ich rejestracja. Oprócz samego rysu historycznego, wartością tej części książki jest pokazanie, ile wysiłku wymaga nauka oraz tego, że często – jak w przypadku eksperymentów Josepha Webera – podjęty trud idzie na marne. A że nauka nie jest zimna i logiczna, najlepiej pokazuje zaś anegdotka o tym, jak dwóch fizyków o mało nie pobiło się właśnie o fale grawitacyjne. Dwa następne rozdziały poświęcono cyklowi życiowemu gwiazd, m.in. gwiazdom neutronowym. W rozdziale 7 na scenie wreszcie pojawia się LIGO. Schilling przedstawia tu podstawowe założenia eksperymentu oraz technologie, dzięki którym budowa interferometru była możliwa. Następny rozdział autor poświęca historii powstania samego LIGO, a kolejne dwa kosmologii, mikrofalowemu promieniowaniu tła, pierwotnym falom grawitacyjnym oraz nieszczęsnemu BICEP2. Rozdziały 11 i 12 zaś to relacja z detekcji pierwszych fal grawitacyjnych w dziejach ludzkości. Jeśli ktoś z Was 11 lutego 2016 roku oglądał konferencję prasową zespołu, przypomni sobie te emocje! Jeśli zaś ktoś z Was zastanawiał się nad tym, skąd astronomowie wiedzą, że zderzyły się czarne dziury o takich a nie innych masach, w rozdziale 12 znajdą odpowiedź. Kolejne cztery rozdziały Schilling poświęca przyszłości. Pisze w nich między innymi o LISA, projekcie budowy jeszcze czulszego interferometru w kosmosie. Polski wydawca do książki dołączył jeszcze posłowie, w którym autor krótko opisuje to, co wydarzyło się między początkiem 2016 roku a końcem roku 2017: kolejne detekcje zderzeń czarnych dziur oraz wspomnianą już przeze mnie rejestrację zlania się gwiazd neutronowych, która otworzyła drogę do tzw. astronomii wieloaspektowej, czyli oglądania Wszechświata nie tylko przez pryzmat fal elektromagnetycznych.

Zmarszczki czasoprzestrzeni to książka, która odpowiada na niemal wszystkie pytania, jakie zadać można na temat fal grawitacyjnych. Poza kilkoma dyskusyjnymi sprawami z rozdziału pierwszego, autor bardzo rzetelnie przekazuje wiedzę. Język nie jest nazbyt naukowy, a Schilling dobrze, a miejscami wręcz doskonale, tłumaczy wszelkie fizyczne fenomeny, które opisuje. Warto zauważyć, że autor mocno podkreśla wątki holenderskie swojej opowieści. Jest to o tyle istotne, że pokazuje nieco inny punkt widzenia, niż zwykle widoczny jest w zdominowanych przez pozycje anglosaskie świecie literatury popularnonaukowej. Dzięki lekturze Zmarszczek czasoprzestrzeni czytelnik przekona się również, że uprawianie nauki to nie tylko wielkie odkrycia, ale przede wszystkim żmudna praca i ciągła walka o fundusze konieczne do prowadzenia badań. Schilling jasno pokazuje też, że dzisiejsza nauka wymaga współpracy nieraz setek uczonych z całego świata. Najlepszą tego ilustracją jest fakt, że pod pierwszą publikacją dotyczącą wykrycia fal grawitacyjnych w LIGO podpisało się niemal 3600 autorów z 900 różnych instytucji naukowych, co daje ok. 15% wszystkich astronomów na świecie (s. 393)!

Podsumowując powiedzieć można, że jeśli jakiekolwiek zmarszczki są dobre, to są nimi właśnie Zmarszczki czasoprzestrzeni Goverta Schllinga!