BRAK DYSCYPLINY: Szkaradne teorie
little yellow studio CC BY-NC 2.0

18 minut czytania

/ Obyczaje

BRAK DYSCYPLINY: Szkaradne teorie

Rozmowa z Andrzejem Draganem

Wydaje nam się, że teorie naukowe powinny być proste i piękne. Ale ludzie sądzili w historii różne rzeczy, i najczęściej były to głupoty. Może trzeba będzie zacząć wszystko od nowa

Jeszcze 5 minut czytania

ADRIAN STACHOWSKI: Chcę rozmawiać z panem o nauce i pięknie, ale naszła mnie wątpliwość, że możemy niebezpiecznie zbliżyć się do filozofii. A stosunek do filozofii i filozofów ma pan dosyć specyficzny. Sporo w nim ironii, i nie chcę powiedzieć niechęci, ale…
ANDRZEJ DRAGAN: Czasami odnoszę wrażenie, że współcześni filozofowie parodiują naukę. Dawniej, w zamierzchłych czasach filozofia była w zasadzie fizyką. Dzisiejsza fizyka w istocie jest kontynuacją starożytnej tradycji, w której ludzie starali się zrozumieć rzeczywistość dostępnymi sobie środkami i metodami. Mniej więcej 400 lat temu doszło do podziału, a nazwa filozofia została przechwycona przez ludzi, którzy używają jej teraz. Ich dyskusje są albo jałowe, albo trywialne, co się ukrywa, maskując to żargonem.

A co z tym pięknem? Czy piękno w nauce nie jest właśnie kwestią filozoficzną?
Nie, piękno jest kwestią estetyczną. Dla mnie nie ma w tym filozofii.

Tym lepiej. A zatem gdy uprawia pan fizykę – czy ma pan poczucie, że obcuje z jakimś rodzajem piękna?
Fizyka jest zaludniona przez osoby będące na spektrum schorzeń autystycznych. Sporo wśród nas osób z aspergerem albo z zabawnymi upośledzeniami społecznymi. To często idzie w parze z umiejętnością dostrzegania piękna tam, gdzie nie widzą go inni.

Sztandarowym przykładem piękna w fizyce jest ogólna teoria względności, razem z geometrią czasoprzestrzeni, opisaną równaniami matematycznymi, które mają niezwykłe właściwości estetyczne. Często przywołuje się też przykład niezwykle pięknego równania Diraca, jednego z twórców teorii kwantowej. On sam mówił, że kieruje się pięknem, którego nikt normalny nie widzi – pięknem symetrii, równań matematycznych i oszałamiających koncepcji tłumaczących rzeczywistość. Zresztą to, że rzeczywistość da się wytłumaczyć teorią lub równaniem, też bywa przez fizyków utożsamiane z pięknem.  

Andrzej Dragan Andrzej Dragan
Ur. 1978. Fizyk. W latach 90. jako Dreamer komponował muzykę na komputerze Amiga. W 2004 roku wygrał stypendium „Zostańcie z nami”, przyznawane młodym naukowcom przez tygodnik „Polityka”. Pracuje na Wydziale Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego. Fotograf i autor filmów. Portretował m.in. Jerzego Urbana, Davida Lyncha, Kubę Wojewódzkiego i Madsa Mikkelsena. Jako fizyk zajmuje się próbami łączenia teorii względności z teorią kwantową. Ostatnio napisał książkę „Kwantechizm, czyli klatka dla ludzi”. Podobno nigdy nie pił kawy.
Jak wytłumaczyć piękno równań matematycznych komuś, kto nie zna matematyki i fizyki?
A jak wytłumaczyć niewidomemu, co jest pięknego w obrazie Picassa? Jak by pan to zrobił? Czy w ogóle ma to sens?

Czyli piękno w fizyce jest dostępne tylko dla fizyka?
Nie tylko fizycy mają ten zmysł. Jest pewien odsetek ludzi, którzy – gdyby im wyjaśnić – potrafiliby docenić ten rodzaj piękna, ale jestem przekonany, że to nie trafi do każdego. Jednocześnie jest to rodzaj piękna, który jest absolutnie oszałamiający.

Jestem fanem jednego z filmów Davida Lyncha, „Zagubionej autostrady”. Niektórych innych jego filmów nie znoszę, ale na tym jednym byłem w kinie siedemnaście razy. Równie silnie przeżywałem naukę teorii względności. To było bardzo poruszające i głębokie doświadczenie.

W książce pisze pan, że obrót czasoprzestrzeni wytrącił pana z równowagi na kilka tygodni, a teoria względności poruszyła pana do łez. Proszę spróbować mi to opisać – co się z panem wtedy działo?
Wszyscy myślimy, że wiemy, czym jest czas. Zdajemy sobie sprawę, czym jest przestrzeń. Nie zastanawiamy się nad tym, to jest jak powietrze. Czas i przestrzeń mamy cały czas pod nosem. I nagle pojawia się teoria, wedle której czas i przestrzeń są niemal identyczne, a zarazem mają zupełnie inne właściwości, niż się nam zdawało. Patrzyłem na coś, co, jak myślałem, dobrze znam, ale kompletnie tego nie rozumiałem. A wszyscy dookoła mnie wciąż tkwią w urojeniu. I ten moment zrozumienia, to olśniewające przeżycie – bywa piękne.

Panu może się wydawać, że fizyka jest skomplikowana, ale jest wprost przeciwnie. Fundamentalne prawa, które rządzą rzeczywistością, są zadziwiająco proste – przynajmniej te, które do tej pory udało nam się odkryć. Można by je zapisać na jednej kartce. Instrukcja obsługi pralki jest bardziej skomplikowana. Często te prawa są oparte na matematycznych symetriach – i w nich fizycy także widzą pewien rodzaj piękna, biorącego się nie tyle z konsumowania rzeczywistości, jak bywa w sztuce, ile z rozumienia jej. Mogę być kompletnym idiotą i zachwycać się obrazem lub filmem Lyncha. Ale trudniej być idiotą i zachwycić się fizyką. Taki zachwyt wymaga intelektualnego wyrafinowania. Landau, radziecki noblista, nie rozumiał, czym jest muzyka, ale zachwycał się teorią względności.

BRAK DYSCYPLINY

Czy kultywowany w mediach i ministerstwach podział na dziedziny ma jeszcze sens? Czy pisanie o komiksach to wciąż zajmowanie się literaturą? Czy taniec to teatr? A co z performansem? Gdzie upchać gry wideo, które coraz częściej są dziełami artystycznymi, służą psychoterapii i uczą inteligencji emocjonalnej? Co należy do dziedziny obyczajów? Czy w dobie statusów felieton ma jeszcze moc? Teatr coraz częściej tworzony jest na wzór galerii, a w galeriach artyści tańczą i performują. W numerze tematycznym szukamy sposobu na ucieczkę od przemocy przegródek i ćwiczymy możliwe światy nowych dziedzin.

A co z brzydotą? Są teorie, których pan nie lubi, bo są brzydkie?
Zna pan bajkę „Sąsiedzi”? Czeska, kukiełkowa, dwóch bohaterów. Ciągle coś im się psuło w mieszkaniu. Naprawiali, ale głupio. Przecinali rurę na pół, a potem znowu sklejali, kompletnie bez sensu. Tak bywa z teoriami w fizyce, na przykład z niektórymi aspektami kwantowej teorii pola. Zdajemy sobie sprawę z tego, że robimy coś naokoło, ale jeszcze nikt nie wpadł na to, jak zrobić to lepiej. Sięgamy prawą ręką do lewej kieszeni, prowadząc ją za plecami. Czuje się, że to na pewno da się zrobić łatwiej, bardziej elegancko, ale od stu lat nikt nie wymyślił jak. To frustrujące. Dirac mówił, że w poszukiwaniu nowych teorii należy posługiwać się właśnie kryterium piękna. Kiedy coś jest skomplikowane i brzydkie, to szukamy prostoty, ukrytych matematycznych struktur.

Za szkaradną teorię uchodzi na przykład wśród niektórych w ogóle cała fizyka kwantowa i od stu lat próbuje się ją sfalsyfikować na tysiące sposobów, na razie bez powodzenia.

Jeden z pańskich profesorów wychodził i trzaskał drzwiami, kiedy przychodziło do teorii kwantowej. Dlatego go tak wkurzała?
Bo teoria kwantowa jest nie tylko sprzeczna ze zdrowym rozsądkiem, ale są w niej też aspekty, których dotąd dobrze nie rozumiemy.

Ale przekonuje pan, że teoria kwantowa jest prosta, że da się ją łatwo wytłumaczyć.
Ja nie mam z tym problemu i nie widzę tej brzydoty. Ale widział ją na przykład Einstein. Gdy doszedł do równania opisującego ogólną teorię względności, uznał, że lewa strona tego równania jest piękna, a prawa – brzydka. Mówił, że lewa strona jest jak marmur, a prawa jak drewno. Poświęcił dwadzieścia lat pracy, próbując przekształcić tę prawą stronę, by też była piękna.

Równanie EinsteinaRównanie Einsteina

Czytałem rozmowę ze Stevenem Weinbergiem o teorii kwantowej. Uważa ją za odpychającą – nie lubi jej dlatego, że jej logiczną konsekwencją jest rozszczepianie się rzeczywistości na alternatywne biegi historii, w których wszystko, co może się zdarzyć, w którymś scenariuszu się dzieje.
Weinberg poświęcił życie na rozwijanie teorii, którą można zapisać na jednej kartce papieru. Założenia mechaniki kwantowej mówią jednak, że rzeczy mogą być o wiele bardziej złożone, niż byśmy dopuszczali do wiadomości – i dlatego niektórzy fizycy mogą się czuć rozczarowani. Rozczarowanie to coś powszechnego w nauce. Jednak Richard Feynman, inny fizyk, powiedział, że jeśli komuś nie podoba się rzeczywistość, to powinien sobie iść gdzie indziej.

Hendrick Lorentz napisał, że wolałby wcześniej umrzeć niż borykać się z konsekwencjami teorii kwantowej.
To tak, jakby był pan malarzem i po wojnie trafił w socrealizm. Malarze wieszali się z rozpaczy.

Andrzej Dragan, „Kwantechizm, czyli klatka dla ludzi”. Fabuła Fraza, 288 strony, w księgarniach od lutego 2019Andrzej Dragan, „Kwantechizm, czyli klatka dla ludzi”. Fabuła Fraza, 288 stron, w księgarniach od lutego 2019Nasi czytelnicy przeczytali już o teorii względności, teorii kwantowej, zaraz przeczytają o wieloświatach. Czuję, że musimy – pan musi – chociaż trochę im to wytłumaczyć.
Niech przeczytają moją książkę. Nie ma sensu recenzować IX symfonii Beethovena w trzech słowach. Ale wyjaśnić teorię względności czy teorię kwantową na kilkudziesięciu stronach – już się da. Staram się o nich pisać tak prosto, jak to możliwe, ale nie prościej.

Niech tak będzie. A czy nie jest tak, że w sytuacji, w której brakuje danych pochodzących z eksperymentów, zaczynamy tworzyć teorie może i piękne, będące intrygującymi opowieściami, ale im dalej oddalamy się tego, co sprawdzalne, tym mniejsze mamy szanse, by kiedykolwiek je potwierdzić lub zdyskredytować?
Matematyków już dawno nie interesuje, że ich teorie nie mają związku z rzeczywistością. Mimo to dostrzegają w nich piękno. Są matematycy, którzy poświęcają życie, by udowodnić skomplikowane twierdzenia dotyczące liczb pierwszych. Żaden normalny człowiek nie wie, po co oni to robią.

Mnie chodzi o inne wszechświaty. Co musiałoby się wydarzyć, żebyśmy mogli potwierdzić teorię o tym, że nasz wszechświat nie jest jedynym?
Nie wiadomo, ale wszystko, co wiemy, na to wskazuje…

O.
…ale nasz obecny stan wiedzy prowadzi do wniosku, że tego nie da się sprawdzić. Możemy tylko patrzeć na nasze równania.

Wie pan, jak odkryto planetę Pluton? Inne planety znaleziono, patrząc na plamki na niebie. Tylko Pluton odkryto bez obserwacji Plutona. Zauważono odstępstwa w ruchach Uranu i Neptuna i jeden gość postawił hipotezę, że powinna być jeszcze jedna planeta, której nikt do tej pory nie widział. Obliczył, gdzie powinna być i jaki powinien być jej rozmiar. Skierował tam lunetę – i była.

Podobna jest historia tablicy Mendelejewa. Mendelejew uszeregował znane w jego czasach pierwiastki chemiczne według masy atomowej i miał luki – więc postawił hipotezę, że są jeszcze inne, których nie odkryto. Miał rację.
Postulował nowe pierwiastki, bo tylko wtedy całość układałaby się w prosty – i piękny, można powiedzieć – wzór. Mówię o tym dlatego, że możemy przewidywać zjawiska i je sprawdzać. Inne wszechświaty możemy przewidzieć, ale nie możemy ich sprawdzić, przynajmniej na razie.

Raz na jakiś czas mam nawroty fascynacji książek o fizyce. Przy ostatnim zorientowałem się, że książki takich autorów jak Michio Kaku czy Brian Green czytam sobie jak science fiction.
A tak samo czytało się panu moją książkę?

Miałem poczucie, że nie oddalam się za bardzo od tego, co jestem w stanie sobie wyobrazić. Natomiast w swojej ostatniej, „Przyszłość ludzkości. Podbój Marsa, podróże międzygwiezdne, nieśmiertelność i nasze miejsce poza Ziemią”, Kaku snuje opowieści o tym, że ludzkość będzie musiała kiedyś opuścić ten wszechświat i zamieszkać w innym. I się zastanawiam: takie hipotezy to jeszcze nauka?
Kaku może pisać cokolwiek, a pan może mu wierzyć lub nie. Nie jestem fanem tej działalności. To może być fascynujące, ciekawe, a jak autor fajnie pisze, to się fajnie czyta. Ja staram się robić coś innego: nie zmuszać do wiary, tylko opisywać drogę do tego czy innego odkrycia. Tę samą, którą przebyli twórcy. I każdy może to prześledzić i samemu ocenić, co o tym myśli. Książkę Michio Kaku można czytać jak bajkę, zgadza się, ale dobra literatura popularnonaukowa wymaga od czytelnika pewnego minimalnego wysiłku. Jednak dzięki temu nie trzeba w nic wierzyć i można szukać dziury w całym. Tak działa nauka, która polega właśnie na wątpieniu. A nie przyjmowaniu na wiarę.

Ciekawi mnie, ile popularyzowanie fizyki ma wspólnego ze snuciem opowieści przypominających fikcję – skoro mówimy o rzeczach, których nie możemy zaobserwować ani sprawdzić.
Przede wszystkim nie czuję się popularyzatorem. Popełniłem książkę, ale nie mam zamiaru tego kontynuować. Bywam na tę okoliczność przepytywany, ale nie to jest celem mojej naukowej działalności, proszę wybaczyć.

Nic nie szkodzi.
Prawda jest taka, że z popularyzacją wiąże się upraszczanie. Trzeba trochę oszukiwać. Sama nauka fizyki też odbywa się w ten sposób. Najpierw jest mechanika klasyczna, newtonowska. Potem okazuje się, że to nie do końca tak, bo jeszcze jest elektrodynamika. Potem się okazuje, że to wszystko nie tak, bo jest teoria względności, ale wszystko się w końcu wywraca, bo jest jeszcze teoria kwantowa. Na końcu okazuje się, że obecna teoria na pewno nie jest ostateczna. Wszystko, co wiemy o świecie, to jakaś bzdura – pytanie tylko, na którym poziomie niezrozumienia jesteśmy.

Ma dla pana znaczenie, by ludzie tacy jak ja wiedzieli, co się dzieje w fizyce, jakie są ostatnie odkrycia?
Nie ma to dla mnie żadnego znaczenia. Napisałem książkę po to, żeby mój synek, który dzisiaj ma cztery lata, kiedyś mógł dowiedzieć się, czym zajmował się jego tata, by mógł jakoś to ugryźć i stwierdzić, czy mu się to podoba czy nie. Napisałem książkę w interesie moich genów.

Znalazłem w książce dwa fragmenty, w których pisze pan o naukowcach jako o twórcach. W jednym z nich pisze pan, że jest fanem twórczości neurologa Oliviera Sacksa. Skoro naukowcy to twórcy, to co pan tworzy, uprawiając fizykę?
Wszystkie teorie, które znamy, są najprawdopodobniej nieprawdziwe. W tym sensie są do pewnego stopnia zmyślone – i w pewnym sensie jest to twórczość. Nauka to jednak odkrywanie prawdy o świecie, wymagające sprytnych metod i narzędzi, które trzeba stworzyć. Okazało się, że dobrym narzędziem do opisu rzeczywistości jest matematyka, nie wiadomo dlaczego. Ale by tak mogło być, najpierw trzeba było ją rozwinąć. To tworzenie narzędzi, a więc działalność twórcza. Narzędzia, które tworzymy, muszą najlepiej imitować rzeczywistość. Zupełnie jak malarstwo czy inne sztuki.

A może to praca odtwórcza, coś jakby tłumaczenie?
Ale przecież wie pan, że praca tłumacza potrafi być bardzo twórcza. Dwa tłumaczenia tego samego wiersza będą innymi tekstami. Trzeba być niezwykle kreatywnym, by dobrze tłumaczyć poezję. Chociaż ze wszystkich typów kreatywnej działalności, które wymagają wyobraźni, intuicji – a wydaje mi się, że nie mam silnych upośledzeń i potrafię dostrzec piękno w wielu dziedzinach działalności ludzkiej – to właśnie w fizyce kreatywność osiąga najwyższy poziom, przekraczający inne znane mi jej formy.

Słuchałem wywiadu, którego tematem była pańska twórczość fotograficzna. Powiedział pan, że nie traktuje swoich prac jako sztuki – to po prostu hobby, które umożliwia chwilowe niekorzystanie z mózgu. Fotografowie strasznie się oburzyli.
Po to tak powiedziałem – żeby się pooburzali. Na fotografii akurat trochę się znam i bardzo mnie drażni, gdy fotografowie są nadęci.

Czyli fizyk to prawdziwy artysta, a fotograf…
Nie, to nie tak. Artystą się nie jest, a tylko się bywa. Zresztą tytułowanie siebie artystą – przez duże A – jest nie na miejscu.

Ale pan ma taką łatkę fizyka-artysty. Ludzie, którzy o panu piszą, lubią wspominać o fotografii, portretach znanych ludzi, o etiudach filmowych…
Nigdy nie nazwałem siebie artystą.

A czy inspiruje pana fizyka?
Nie. Nie nazwałbym tego inspiracją. Po prostu – głodnemu chleb na myśli.

A te etiudy ilustrujące prawa fizyki? W jednej z nich przerabia pan fragment „Zagubionej autostrady” Lyncha na scenkę o teorii kwantowej, według której jedna cząsteczka może być w dwóch miejscach jednocześnie.
Gdybym był bardziej kreatywny, może robiłbym filmy o czymś innym.


W naszej rozmowie zarysowywał się wątek zmieniających się kanonów piękna. W sztuce to rzecz oczywista, ale czy coś podobnego dzieje się też w fizyce? Starożytni Grecy opierali myślenie o kosmosie na matematycznych teoriach czerpiących z ówczesnych standardów piękna – że planet jest dziesięć, bo to idealna liczba, a one same kręcą się w niebiosach po idealnych okręgach. Potem do gry weszła religia ze swoimi założeniami estetycznymi, które wpływały na naukę. Skoro więc naukowe postrzeganie piękna też ewoluuje, to może standardy piękna, które doprowadziły do odkrycia teorii względności czy teorii kwantowej, też się zdezaktualizują? A może powinny się zdezaktualizować, byśmy mogli pójść dalej?
Gdyby chciał się pan nauczyć fizyki, przejść całą drogę, to potrzebowałby pan na to dziesięciu lat intensywnej nauki, zakładając, że ma pan właściwe zdolności i kwalifikacje umysłowe. Na tej drodze są punkty, przy których by się pan zatrzymywał. Dopiero na górze pojawiają się nowe rzeczy, ale trzeba zacząć u dołu. Za sto lat studenci fizyki też pójdą podobną drogą. Każdy z nich odkryje dla siebie teorię względności, a następnie teorię kwantową. Tym odkryciom – o ile będą to fizycy wrażliwi – będzie towarzyszył ten rodzaj zachwytu, o którym mówimy. Pojawią się nowe rzeczy, które być może zdetronizują to, co było wcześniej. Może pojawi się teoria tak prosta, że wszystkie inne będziemy mogli zrzucić ze stołu – i zostawić tę jedną.

A czy wiara w to, że prawa fizyczne powinny być proste, symetryczne i eleganckie, nie zawęża pola widzenia?
To nie jest wiara. W fizyce się nie wierzy. Zauważyliśmy, że wszystkie fundamentalne prawa, które odkryliśmy do tej pory, były proste. Na razie to działa, kierujemy się tymi wskazówkami. Ale od stu lat szukamy kwantowej teorii grawitacji, i to się nie udaje. Wszystkie standardowe metody zawodzą. Dlatego staramy się je porzucić, chociaż od czterystu lat jakoś to żarło. Wydaje nam się, że teorie naukowe powinny być proste, a przez to piękne. Ale ludzie sądzili w historii różne rzeczy, i najczęściej były to głupoty. Może trzeba będzie zacząć wszystko od nowa.

A to przypadkiem nie pan zajmuje się godzeniem teorii względności i teorii kwantowej, czyli szukaniem kwantowej teorii grawitacji?
Do pewnego stopnia. Właśnie kończę pisać wniosek o grant na półtora miliona złotych, żebym mógł ze swoją grupą się tym zajmować przez następnych parę lat.

Za pańskiego życia się uda?
Myślę, że uda się zrobić kilka kroków, ale wątpię, żeby udało się odkryć to, czego wszyscy szukamy.

Jakim uczuciem to pana napełnia?
Napełnia mnie to obojętnością. Jestem pogodzony z tym, że będę musiał wydalić się z tego świata, nie zaspokoiwszy mojej ciekawości.

Tego pan pewnie nie napisze we wniosku.
A czemu nie? Piszę, że chcę dokonać pewnego postępu w naszym niezrozumieniu rzeczywistości, takiego, jaki jest teraz możliwy.

Tekst dostępny na licencji Creative Commons BY-NC-ND 3.0 PL (Uznanie autorstwa-Użycie niekomercyjne-Bez utworów zależnych).