Niebezpieczna idea Darwina (1859)

Świat wyobrażano sobie zawsze jako coś uporządkowanego i celowego. Pitagorejskie słowo κόσμος – kosmos ma takie właśnie znaczenie. Grecy wierzyli, że Ktoś, np. demiurg z Timajosa, musiał uładzić świat w taką, a nie inną całość. Nie inaczej sądził w XVIII wieku Isaac Newton, gdy pisał:

„Ten najbardziej elegancki układ Słońca, planet i komet nie mógł powstać bez zamysłu i władztwa istoty inteligentnej i potężnej. I jeśli gwiazdy stałe są środkami podobnych układów, to wszystkie one będą zbudowane zgodnie z podobnym zamysłem i będą podlegać Jednemu, zwłaszcza że światło gwiazd stałych jest takiej samej natury co światło Słońca i wszystkie układy wysyłają światło ku wszystkim innym. I aby układy gwiazd stałych nie pospadały wzajemnie na siebie pod działaniem grawitacji, porozmieszczał je na ogromnych odległościach jeden od drugiego. On rządzi wszystkimi rzeczami nie jako dusza świata, lecz jako pan wszystkiego. I z powodu swego władztwa nazywany jest Panem Bogiem Pantokratorem (tzn. władcą powszechnym)” [Principia, wyd. 2, 1713].

Newtonowi chodziło o regularności w Układzie Słonecznym: planety poruszają się po orbitach zbliżonych do okręgów, w mniej więcej jednej płaszczyźnie i wszystkie w tym samym kierunku. Oznaczało to jego zdaniem, że Stwórca w chwili początkowej nadał planetom ściśle określone prędkości i położenia, po czym dalej układ ten poruszał się pod działaniem zwykłych praw mechaniki – w tym prawa powszechnego ciążenia, odkrytego przez Newtona.

solar_system_formation
Później Laplace zasugerował, że nie trzeba angażować Stwórcy, wystarczy, aby Układ Słoneczny powstał z obłoku wirującej materii – wtedy wyróżniona płaszczyzna i ruch w tę samą stronę przestają być „cudem”.
Domena „cudów”, czyli tego, czego nauka nie potrafi wyjaśnić, ograniczono stopniowo do biologii. Jak wyjaśnić budowę oka albo nadzwyczajną szybkość geparda i gazeli, piękno pawiego ogona, a wreszcie ludzki rozum? Nauka jest bezsilna, należy więc przywołać rozumnego Autora, który stoi za tymi wszystkimi faktami. Był to tzw. argument z projektu: obiekt zaprojektowany musi mieć autora. Gdy znajdziemy na wrzosowisku zegarek, wiemy, że nie spadł on z nieba. Fred Hoyle sformułował podobną myśl następująco:

Na złomowisku znajdują się porozrzucane w nieładzie wszystkie części Boeinga 747. Przypadkiem nad złomowiskiem przechodzi trąba powietrzna. Jakie jest prawdopodobieństwo, że po jej przejściu znajdziemy tam poskładanego w całość i gotowego do lotu boeinga? Zaniedbywalnie małe, nawet gdyby tornado miało wiać nad całym wszechświatem wypełnionym takimi złomowiskami [The Intelligent Universe].

Przed Darwinem najbardziej do odpowiedzi zbliżył się David Hume. W wydanych w roku 1779 (na wszelki wypadek pośmiertnie!) Dialogach o religii naturalnej. Pojęcie „religii naturalnej” nie brzmiało wówczas jak oksymoron, lecz dotyczyło argumentów za istnieniem Boga, jakie można wyprowadzić z obserwacji świata. Chodziło więc o dyskusję na płaszczyźnie czysto naukowej, nie wchodząc w prawdy objawione. Nawet tak bystry krytyk jak Hume miał kłopot z obaleniem argumentu z projektu.

Kiedy oglądamy statek, cóż za wygórowaną ideę wypadałoby nam powziąć o pomysłowości cieśli, który zbudował machinę tak skomplikowaną, tak użyteczną i piękną! I jakaż spotkać by nas musiała niespodzianka, gdyby okazało się, że to nierozgarnięty rzemieślnik, co naśladował innych i brał ślepy wzór ze sztuki, która po wielu próbach, błędach, poprawkach i deliberacjach doskonaliła się stopniowo przez długie wieki. W ciągu wieczności spartaczono może i sfuszerowano wiele światów, zanim udało się wymyślić ten oto system; wiele roboty poszło może na marne; podjęto może wiele bezowocnych prób, a powolny, lecz stały postęp w sztuce wyrabiania światów ciągnął się nieskończenie długo. [Dialogi o religii naturalnej, przeł. A. Hochfeldowa].

Argumenty te padły jednak w dyskusji i nie były traktowane jako bliskie prawdy. Dopiero Charles Darwin, osiemdziesiąt lat później, zasugerował rozwiązanie: w ogóle nie potrzeba inteligencji, wystarczy proces doboru naturalnego. Potomstwo staje się nieco lepiej przystosowane od przodków, a każdy złożony projekt „inżynierski” można rozbić na mnóstwo drobnych etapów. Była to idea niezwykle rewolucyjna, gdyż odwracała uświęcony tradycją sposób myślenia. Być może idea taka mogła powstać dopiero w czasach masowej produkcji, gdy robotnik nie musiał umieć wiele, ponieważ wykonywał tylko jedną drobną czynność, nie był już rzemieślnikiem, który potrafi w swoim fachu wszystko i uczył się tego latami. Z pewnością nie była to jednak idea oczywista w chwili powstania. Darwin zaproponował, aby na każdy organizm spojrzeć jak na zegarek czy inny artefakt, tyle że ukształtowany stopniowo przez bardzo bardzo wiele pokoleń.

Jeśli na żywy organizm nie będziemy spoglądali tak, jak dzicy patrzą na okręt – jak na coś, co całkowicie przewyższa ich zdolność pojmowania; jeśli każdemu tworowi przyrody przyznamy długą przeszłość; jeśli każdą złożoną strukturę i każdy instynkt będziemy rozpatrywać jako sumę wielu pojedynczych, pożytecznych dla posiadacza właściwości, podobnie jak w każdym wielkim wynalazku techniki widzimy wspólny efekt wytężonej pracy, doświadczenia, rozumowania, a nawet błędów wielu robotników; jeśli każdą istotę organiczną tak będziemy rozpatrywać, o ileż ciekawsza (mówię to z własnego doświadczenia) stanie się wtedy historia naturalna! [C. Darwin, O powstawaniu gatunków, przeł. Sz. Dickstein i J. Nusbaum]

Ta niebezpieczna idea Darwina uniepotrzebniała za jednym zamachem istnienie Stwórcy, a także wiele naszych przesądów (mylonych często z kulturą) – bo skoro ewolucyjnie ukształtować się mogło nasze ciało, to także i nasze uczucia, umysł, język i w konsekwencji cała kultura, a nawet nauka – które mogą być potraktowana jako przedłużenie pewnej ewolucji (już kulturowej, a nie genetycznej).

darwin32

Rysunek z czasopisma „Fun” z roku 1872. Podpis głosił: „Doprawdy, panie Darwin, niech pan mówi, co chce o mężczyźnie [człowieku], ale moje uczucia proszę zostawić w spokoju” (w tym właśnie roku ukazała się książka O wyrazie uczuć u człowieka i zwierzątThe Expression of the Emotions in Man and Animals).

Nie ma w każdym razie potrzeby, by Boeing 747 złożył się sam pod działaniem trąby powietrznej – w jakimś sensie on złożył się sam, budując najpierw swoich konstruktorów, a przedtem wszystko, co było potrzebne, aby ci konstruktorzy zaistnieli.
Zadziwiające, jak często i jak wielu ludzi nie chce się pogodzić z takim sposobem podejścia. Słyszy się np., że to „redukcjonizm”. Lecz wszystkie największe sukcesy nauki brały się z redukcjonizmu, począwszy od doświadczeń Galileusza, który nie przejmował się tym, czy doświadczenia w pracowni są secundum naturam – „w zgodzie z naturą”, czy contra naturam – „przeciw naturze”. Prawdopodobnie należy drążyć właśnie tam, gdzie wyczuwa się opór. Wielkość Charlesa Darwina leży w tym, że zupełnie zignorował zastrzeżenia swych uczonych kolegów, pragnąc, aby historia naturalna stała się ciekawsza, tzn. lepiej zrozumiała i bogata w powiązania. Bez wielkiej przesady można powiedzieć, że biologia jako jednolita nauka zaczyna się dopiero od Darwina.

Filozoficzne konsekwencje idei Darwina omawia klasyczna książka Daniela C. Dennetta, Darwin’s Dangerous Idea: Evolution and the Meanings of Life.

Wielki Wybuch: najdziwniejsze odkrycie XX wieku

Gdybym miał zagłosować, jakie odkrycie naukowe XX wieku było największym zaskoczeniem, oddałbym głos na Wielki Wybuch (w wieku XIX wygrałaby teoria ewolucji Darwina, w wieku XVII – oczywiście teoria grawitacji Newtona).
Czemu było to zaskoczenie? Okazało się, iż żyjemy gorzej niż na ruchomych piaskach, bo na uciekających galaktykach. Przestrzeń nie ma granic, ale czas zaczął się w pewnej konkretnej chwili. A przynajmniej czas dla naszego wszechświata. Różne pomysły wieloświatów są ciekawe, ale to chyba wszystko, co można o nich dobrego powiedzieć. Nasz wszechświat zaczął się w konkretnej chwili.
Idea ta przyjmowana była przez wiele lat, z oporami i niechętnie. Już sam ten fakt świadczy o tym, że została ona niejako wymuszona na uczonych przez presję obserwacji i teorii, nie pozostawiających innej możliwości. Długo nie wiedziano, jak można opisać nieskończony wszechświat. W kosmicznych odległościach liczy się tylko siła grawitacji, lecz jest to siła przyciągająca, więc nie bardzo wiadomo, jak zbiór nieruchomych (tak sobie wyobrażano) punktów materialnych, które się przyciągają nawzajem, mógłby pozostawać w równowadze.
Kiedy Albert Einstein stworzył swoją teorię grawitacji – ogólną teorię względności, niemal natychmiast zastosował ją do wszechświata jako całości. Nadal jednak kosmos nieruchomy nie był możliwy. Einstein wprowadził zatem tzw. człon kosmologiczny – coś, co dziś nazywa się ciemną energią. Dzięki temu dodatkowemu wyrazowi kosmos mógł być nieruchomy, co bardzo się Einsteinowi podobało. Przestrzeń byłaby sferą trójwymiarową (powierzchnia kuli jest sferą dwuwymiarową), byłaby więc skończona. Podróżnik, który poruszałby się dostatecznie długo po linii prostej, wróciłby w końcu do domu (całkiem tak samo jak na powierzchni Ziemi).
Szybko okazało się, że wszechświat statyczny Einsteina byłby niestabilny. Każde najmniejsze nawet zaburzenie musiałoby spowodować albo kurczenie się, albo rozszerzanie kosmosu. Niebawem Edwin Hubble stwierdził, że galaktyki oddalają się od nas tym szybciej, im dalej się znajdują. Prędkość oddalania jest proporcjonalna do odległości. Naiwne podzielenie odległości przez prędkość daje więc zawsze ten sam czas Hubble’a, niezależnie od galaktyki. Byłby to więc czas, gdy wszystko było we wszechświecie bardzo blisko nas.
Nikt jednak nie chciał przyjąć wniosku tak prostego. Oczywiście, taka naiwna ekstrapolacja dzisiejszych obserwacji mogła nie być prawdziwa. Należało się spodziewać, że rozszerzanie jest hamowane przez grawitację, podobnie jak kamień rzucony do góry spowalnia (zanim zawróci). Większym problemem był chyba opór przed wybuchowym końcem wszechświata.
Odkryto niedawno pracę Alberta Einsteina z samego początku lat trzydziestych XX wieku. Nie została ona opublikowana, ponieważ oparta była na błędzie rachunkowym i autor szczęśliwie zauważył go w porę. Ideą tej pracy był wszechświat, który się rozszerza, ale gęstość materii w nim nie spada. Einstein miał chyba nadzieję, że stała kosmologiczna może dać taki efekt. Jednak nie błąd jest tu ważny, ale myśl: jak uniknąć wybuchowego początku wszechświata. Także Arthur Eddington, najbardziej wpływowy astrofizyk przed II wojną światową, myślał o tym, jak uniknąć przyjęcia tego, co miał przed oczami. No bo jeśli dziś wszechświat jest rzadki i się rozszerza, to znaczy że w przeszłości był gęsty i miał kiedyś początek. Jeden może Georges Lemaître dopuszczał coś w tym rodzaju, choć u niego był to jakiś pierwotny atom, a nie wybuch całej przestrzeni jednocześnie.
Pierwszy chyba George Gamow potraktował poważnie ideę Wielkiego Wybuchu. Wciąż jednak nikt nie próbował tego testować obserwacyjnie. W latach powojennych najpopularniejsza była teoria stanu stacjonarnego Hoyle’a, Bondiego i Golda. Tym razem rachunki były prawidłowe, należało tylko poprawić nieco fizykę tak, żeby możliwe było stwarzanie materii z niczego. Proces ten byłby niezwykle powolny, w zasadzie nie do wykrycia wprost. Poprawianie fizyki bez powodu nie jest jednak dobrym pomysłem: fizyka to konstrukcja, a nie suma faktów.
Wszystko zmieniło się dopiero w latach 1960′, gdy niechcący wykryto kosmiczne promieniowanie tła. Odkryto je jako szum w antenie i odkrywcy przez rok starali się zrozumieć, skąd się ten szum bierze (obaj nie mieli pojęcia o kosmologii, zajmowali się łącznością). Jeśli rzeczywiście wszechświat był kiedyś bardzo gorący, to atomy musiały być zjonizowane. Swobodne elektrony i protony silnie rozpraszają promieniowanie elektromagnetyczne, inaczej mówiąc gaz takich cząstek – plazma jest nieprzezroczysta. Ale rozszerzanie oznacza spadek temperatury i w pewnej chwili elektrony połączyły się z protonami w atomy wodoru. Gazowy wodór jest przezroczysty – tak samo jak powietrze. A to oznacza, że fotony od tej pory prowadziły oddzielny żywot. W miarę rozszerzania ich energia spadała, a długości fali rosły, aż ze światła widzialnego zrobiły się mikrofale obserwowane dziś. Ze wszystkich stron dobiega nas mikrofalowy szum, którego nie udało się wyjaśnić inaczej niż Wielkim Wybuchem.
Trzeba było pogodzić się z faktem: nasz wszechświat miał początek (co nie ma najmniejszego związku z Księgą Rodzaju).

Vesto Melvin Slipher – zapomniany odkrywca ucieczki galaktyk (1875-1969)

Antoni Czechow mawiał, że z opowieści trzeba usunąć wszystko, co nie ma związku z narracją: „Jeśli w pierwszym rozdziale mówisz, że na ścianie wisi strzelba, to w drugim albo trzecim rozdziale musi ona koniecznie wystrzelić”. Zamiana historii w narrację też polega na oczyszczeniu ze zbędnych szczegółów, często jednak prawdziwy sens wydarzeń ujawnia się dopiero po wielu latach.

Z dzisiejszej perspektywy największym odkryciem astronomicznym wieku XX było stwierdzenie, że wszechświat się rozszerza. Coś takiego nie śniło się nigdy żadnemu z filozofów: wszechświat miał być stabilnym fundamentem dla człowieka i powinien być w związku z tym trwały, najlepiej niezmienny. Okazało się tymczasem, że ludzkość razem z całym Układem Słonecznym stanowi jedynie epizod w dziejach większej i ruchomej całości.

Odkrycie rozszerzania wszechświata dokonywane było na raty i w sumie zajęło około dwudziestu lat. Zrozumienie tego, co właściwie odkryto, zajęło jeszcze dłużej. W pierwszym akcie spotykamy Vesto Sliphera, a rolę strzelby na ścianie pełni spektrograf. Miejsce akcji to prywatne obserwatorium we Flagstaff, w stanie Arizona, na skraju płaskowyżu Colorado. Założył je Percival Lowell, bogaty biznesmen i dyplomata, który pasjonował się kulturą Dalekiego Wschodu, a także kanałami na Marsie i w ogóle kwestiami życia pozaziemskiego. Spektrograf potrzebny był początkowo do badania prędkości obrotu planet – jest to możliwe przy wykorzystaniu efektu Dopplera: linie widmowe zmieniają położenie, gdy źródło się przybliża albo oddala od nas. Dźwiękową wersję efektu Dopplera znamy z sytuacji, gdy mija nas np. elektrowóz wysyłający sygnał ostrzegawczy. Dźwięk jest wyższy, gdy źródło się przybliża, a niższy, gdy się oddala (dźwięki wyższe mają wyższą częstotliwość). Pomiary tego typu mogły ewentualnie rozstrzygnąć pewne niewyjaśnione kwestie, nie było np. wiadomo, czy Wenus obraca się szybko wokół osi, czy nie. Ponieważ wszystko, co widać na Wenus, to biała atmosfera bez żadnych znaków szczególnych, astronomowie nie byli pewni. Slipher ustalił, że Wenus z pewnością nie wiruje tak szybko jak Ziemia. Jego wyniki wytrzymały próbę czasu, choć na rozstrzygnięcie przyszło poczekać ponad sześćdziesiąt lat. Dopiero dzięki pomiarom radarowym wyjaśniło się, że Wenus wiruje z okresem 243 dni i w dodatku w przeciwnym kierunku do większości planet. Pierwszy akt był dygresją.

expanding-slipher-a1-lg

Slipher stał się szybko znakomitym obserwatorem. Był jednak nieśmiały i mało przedsiębiorczy, przepracował we Flagstaff czterdzieści lat i spędził w tym niedużym mieście większość życia. Często musiał zajmować się tematami, które narzucił mu Lowell, choć w wolnych chwilach prowadził różne pionierskie i ważne obserwacje. Wykrył np., że w widmach wielu gwiazd widać linie widmowe pochodzące nie od gwiazdy, lecz obłoku gazu położonego gdzieś na linii widzenia między gwiazdą a nami. Było to bardzo istotne, materia międzygwiazdowa pochłania światło i wpływa przez to na oceny odległości różnych obiektów. W drugim akcie Slipher zajął się mgławicami spiralnymi. Lowell interesował się nimi, uważając, iż są może powstającymi układami planetarnymi. Było to kompletne nieporozumienie, naprawdę są one galaktykami jak nasza i położone są bardzo bardzo daleko, ale wtedy jeszcze nie wiedziano tego na pewno. Uzyskanie dobrego widma mgławicy spiralnej było wyczynem obserwacyjnym, tym bardziej, że Slipher miał do dyspozycji teleskop soczewkowy o średnicy obiektywu 61 cm, zaprojektowany do badań planet, zwłaszcza do tego, aby odkryć planetę za Neptunem. W grudniu 1910 uzyskał pierwsze widmo mgławicy w Andromedzie, a w 1912, naświetlając płytę fotograficzną przez sześć godzin, uzyskał widmo na tyle dobre, że mógł wyznaczyć jej prędkość radialną (wzdłuż linii widzenia). Nie dowierzał temu, co zobaczył, powtarzał fotografie, naświetlając jedną z nich nawet przez trzy noce. Pracował na granicy możliwości technicznych i wciąż ulepszał swój spektrograf. Wynik był zaskakujący, ale potwierdzał się: mgławica w Andromedzie zbliża się do nas z ogromną prędkością 300 km/s. Potem zmierzył prędkość mgławicy NGC 4594 w Pannie: oddala się ona od nas z prędkością 1000 km/s. Tak wielkie prędkości były zaskakujące, zwłaszcza gdy patrzyło się na te obiekty z planetarnego punktu widzenia: prędkość Ziemi wokół Słońca to 30 km/s i to są typowe wartości. W sierpniu 1914 roku na zjeździe astronomów w Evanston, Illinois, Slipher ogłosił wyniki dla 14 mgławic. Większość z nich oddala się szybko od nas. Zebrani zgotowali mu owację na stojąco, rzadką na takich konferencjach, jednak obserwacje były znakomite i poszerzały granice tego, co możliwe do uzyskania. Slipher zaczął uważać mgławice za oddzielne galaktyki: wszechświaty wyspowe – jak się wówczas mówiło – skupiska gwiazd niczym wyspy na oceanie są bowiem przedzielone ogromnymi pustymi obszarami.

W 1922 roku Slipher przesłał 41 prędkości galaktyk Arthurowi Eddingtonowi, który pisał właśnie książkę o teorii względności. Duże prędkości radialne galaktyk zaczęto powoli postrzegać jako problem kosmologiczny. Na razie nie prowadziło to jednak do żadnych konkluzji, brakowało danych na temat odległości galaktyk. Jeśli wyniki Sliphera przedstawić w zależności od obserwowanej jasności, to zarysowuje się niezbyt oczywista zależność: słabsze galaktyki na ogół oddalają się szybciej.

van der berghWykres pochodzi z pracy: S. van den Bergh, Early history of the distance scale problem, w: The Extragalactic distance scale, M. Livio, M. Donahue, N. Panagia (red.), Cambridge University Press 1997.

Rozstrzygnięcie nastąpiło w trzecim akcie. Obserwacje Sliphera zostały wykorzystane przez Edwina Hubble’a, wschodzącą gwiazdę astronomii obserwacyjnej, przy użyciu teleskopu o średnicy zwierciadła 254 cm na Mount Wilson w Kalifornii. Hubble zaczął wyznaczać odległości do galaktyk. Rozstrzygnął w ten sposób pozytywnie kwestię wszechświatów wyspowych. Jego skala odległości była wprawdzie siedem razy za mała, ale proporcje odległości po raz pierwszy wyznaczono mniej więcej prawidłowo. W 1929 roku Hubble opublikował pracę wiążącą prędkości wyznaczone przez Sliphera z odległościami wyznaczonymi przez siebie. Wyglądało to tak:

F1.large

Prędkość oddalania się galaktyki jest proporcjonalna do jej odległości, zbliżanie się jest tylko pewnym szumem statystycznym. Na większych odległościach zależność staje się coraz wyraźniejsza. W następnych latach Hubble zebrał więcej danych. Niezbyt chętnie wspominał w swych pracach Sliphera, zaczął to robić dopiero wtedy, gdy sam nauczył się mierzyć widma jeszcze dalszych obiektów i mógł już nie obawiać się konkurencji. Slipher nie miał zresztą żadnych szans, decydował lepszy teleskop. Poniżej pokazujemy współczesną wersję zależności Hubble’a.

F3.large

Robert P. Kirshner, Hubble’s diagram and cosmic expansion, PNAS, t. 101 (2004), s. 8-13. Megaparsek (Mpc) to 3,26 miliona lat świetlnych. Na czerwono zaznaczony jest zasięg pierwszej pracy E. Hubble’a.

Jaki jest sens tego odkrycia, najważniejszego w XX wieku, a może w ogóle w dziejach astronomii? Dalekie obiekty oddalają się od nas tak, jak to widać na rysunku.

exp1

Znaczy to, że dwa razy dalsza galaktyka oddala się z dwa razy większą prędkością. Gdy podzielimy odległość przez prędkość, znajdziemy czas, kiedy owa galaktyka była bardzo blisko nas. Prawo Hubble’a stwierdza, że ten czas jest taki sam dla wszystkich galaktyk i równy około 14 miliardów lat. Inaczej mówiąc, 14 miliardów lat temu cała materia była bardzo gęsta, wszechświat zaczął się od Wielkiego Wybuchu. Dość długo nie rozumiano, co to wszystko znaczy. Wzdragano się także przed przyjęciem „wybuchowego” początku świata. Obecnie nie ma wątpliwości: tak właśnie zaczął się wszechświat, który znamy. Być może przed nim były inne albo równolegle do niego istnieją inne, nie zmienia to jednak faktu, że dosłownie zanurzeni jesteśmy w historii, historia życia na Ziemi jest tylko epizodem większej historii wszechświata, w której przyszłość jest zupełnie inna niż przeszłość.

Fred Hoyle opowiada, jak w latach pięćdziesiątych specjalnie nadłożył drogi, aby spotkać się z Vesto Slipherem. Podczas gdy Edwin Hubble został ikoną astronomii obserwacyjnej, o Slipherze wiedzieli nieliczni. Pisze Hoyle: „Pamiętam go jako szczupłego mężczyznę o siwych włosach (miał chyba wówczas dobrze powyżej sześćdziesiątki), być może nieco zgorzkniałego – i słusznie mógłby ktoś powiedzieć. Jednak rozgoryczniem chleba się nie posmaruje” [przeł. M. Krośniak, F. Hoyle, Mój dom kedy wieją wiatry, Warszawa 2001].

Fred Hoyle, wzbudzone jądro węgla i mit antropiczny, 1953

Fred Hoyle był zapewne najwybitniejszym astrofizykiem i kosmologiem angielskim okresu powojennego. Słynął z wielu niekonwencjonalnych poglądów, nie lubił chodzić w stadzie i miał wyjątkowo niskie mniemanie o naukowym establishmencie: otóż sądził, że najbardziej wpływowi naukowcy dążą bardziej do zachowania swojej pozycji niż do postępu w nauce. Mówił nawet, że coś podobnego do rewolucji kwantowej z lat 1925-1926 nie mogłoby się zdarzyć w jego czasach, bo tradycjonaliści zbyt mocno pilnują swojej pozycji (oraz pieniędzy na badania).

Hoyle był jednym z twórców modelu stanu stacjonarnego, który w latach 1948-1965 był alternatywą dla teorii Wielkiego Wybuchu. Zamiast jednego aktu stworzenia wszechświata 14 miliardów lat temu model ten przewidywał stałe stwarzanie materii. Jeszcze pod koniec lat 1980′ Hoyle usiłował zbudować alternatywną kosmologię. Wydaje się, że odniósł tu porażkę, choć nigdy nie wiadomo, czy pewne elementy jego rozumowań nie przydadzą się komuś w przyszłości.fred_hoyle_large

Fred Hoyle w radiu BBC w roku 1950 w cyklu audycji The Nature of the Universe. Przy tej okazji ukuł określenie The Big Bang – Wielki Wybuch.

Najsłynniejszym epizodem pracy nad tworzeniem się pierwiastków było przewidywanie Hoyle’a, że jądro węgla 12C musi mieć stan wzbudzony o energii 7,65 MeV. Doszedł do tego na podstawie rozważań teoretycznych, po czym okazało się, że istotnie ma rację.

Chodzi o to, że niemal wszystkie pierwiastki oprócz wodoru i pewnej ilości helu zostały wytworzone w gwiazdach. Ziemia, jaką znamy, całe nasze środowisko składa się właśnie z tych cięższych pierwiastków, nie trzeba nikomu tłumaczyć, jak istotny jest dla nas fakt, że gwiazdy wytworzyły kiedyś np. węgiel i tlen. Nasze ciała, podobnie jak i cała Ziemia – są w pewnym sensie astralne. Jakieś gwiazdy wcześniej wytworzyły wszystkie te pierwiastki, po czym np. wybuchły rozsiewając tę materię dla następnych pokoleń gwiazd i planet.

W tym procesie syntezy łatwo jest z dwóch jąder helu 4He stworzyć jądro berylu 8Be. Następnym etapem jest połączenie 8Be i 4He w 12C. I tu pojawiała się trudność: wydajność takiego procesu była nikła. Tymczasem wiadomo, że węgla jest we wszechświecie sporo. Hoyle zapostulował, że jądro 12C ma wzbudzony poziom energetyczny jakby specjalnie dopasowany, aby zwiększyć wydajność syntezy węgla. Jego energia musiała być równa 7,65 MeV, żeby mógł spełniać swoją „rolę”. I rzeczywiście, eksperymentatorzy z Caltechu w ciągu kilku tygodni zmierzyli, że taki poziom energetyczny istnieje w naturze. Hoyle czekał na ich werdykt jak na szpilkach i jak pisze, gdy dowiedział się o potwierdzeniu, „woń gajów pomarańczowych wydała mi się jeszcze słodsza”. Była wiosna roku 1953. W trakcie dalszej pracy Hoyle wyjaśnił, że zachodzi następny jeszcze zbieg okoliczności: sytuacja z węglem nie powtarza się dla jądra tlenu 16O – w przeciwnym razie węgiel przechodziłby w tlen i tylko niewielka jego ilość pozostałaby w przyrodzie.

Pewnie trudno w nauce o większą satysfakcję niż takie spełnienie przewidywań jak w przypadku jądra 12C. Otworzyło to drogę do dalszych prac i do B2FH, gdzie problem tworzenia się pierwiastków został ostatecznie rozwiązany.

Postscriptum do pracy Hoyle’a pojawiło się kilkadziesiąt lat później, gdy zaczęto spekulować nt. zasady antropicznej. Miałaby ona nakładać ograniczenia na znany nam wszechświat, wynikające z prostego faktu, że istniejemy: jako zwierzęta z wody i węglowodorów, aminokwasów itp. Wymaga to, aby istniał stosowny budulec, aby temperatury były nie za niskie, nie za wysokie itd. itp. Życie jest zjawiskiem kruchym. Okazało się też, że dość łatwo można sobie wyobrazić wszechświaty mniej albo w ogóle nie sprzyjające powstaniu życia. Bo np. zapadłyby się zaraz po Wybuchu i nie zdążyłyby się wytworzyć te wszystkie pierwiastki albo byłyby złożone wyłącznie z wodoru itp.

Niektórzy sądzą, że fakty takie jak ów stan wzbudzony jądra węgla 12C świadczą o wyjątkowości naszego wszechświata – niedaleko stąd do wiary, iż to Bóg czuwał nad parametrami Wielkiego Wybuchu, dobierając je starannie, tak abyśmy mogli powstać. Kiedy się trochę poszuka w internecie, widać, że mnóstwo ludzi chciałoby w to wierzyć. Wiara jest czymś, z czym się nie da polemizować. Mnie np. trudno jest uwierzyć, aby ów Bóg od Wielkiego Wybuchu był tym samym, którego opisuje Stary Testament, albo żeby miał coś wspólnego z Jezusem Chrystusem. Popularny wśród kosmologów jest dziś punkt widzenia, że być może powstało wiele, bardzo wiele wszechświatów, realizujących różne scenariusze. Nasz wyróżniony jest tym, że stworzył korzystne warunki dla istot żywych, w tym dla kosmologów.

Wracając do Freda Hoyle’a, kiedy był już po pięćdziesiątce postanowił zaliczyć wszystkie szczyty w górach szkockich powyżej 1000 m – tzw. szczyty Munro. Jest ich 280. Nie jest to banalne przedsięwzięcie, bo pogody są tam straszliwe i w śniegu, wichrze i we mgle ryzykuje się skręcenie karku. Udało mu się to zrobić. Przeszedł też do historii jako człowiek, który dobrowolnie zrezygnował z katedry w Cambridge, ponieważ dość miał administracyjnych potyczek z ludźmi, o których nigdy nie będzie warto pamiętać.

Istnieje autobiografia Hoyle’a pt. Mój dom, kędy wieją wiatry, Prószyński i S-ka, Warszawa 2001.

Czy jesteśmy sami we wszechświecie?

„Nikt nas nie kocha, nawet galaktyki od nas uciekają” – mawiał kiedyś mój przyjaciel. Był to taki relatywistyczny żart, bo wiemy, że obserwator w odległej galaktyce widziałby średnio biorąc taki sam obraz uciekających „od niego” kosmicznych obiektów. Czy rzeczywiście jesteśmy osamotnieni we wszechświecie? Dotychczasowe próby wykrycia sygnałów pochodzących od innych cywilizacji zakończyły się fiaskiem, że nie wspomnę o UFO. Nigdy też nie udało się zaobserwować w kosmosie czegoś nienaturalnego, co wyglądałoby na dzieło świadomej inżynierii. Jeśli obcy istnieją, to są raczej dyskretni. Choć z drugiej strony, czy chciałoby się im wysyłać do nas depesze i o czym moglibyśmy dialogować z cywilizacją naukową istniejącą choćby marne 10 000 lat, skoro nasza cywilizacja naukowa liczy sobie ledwie kilkaset lat? Być może zresztą nie ma tak starych cywilizacji. Stanisław Lem zaproponował kiedyś „metodę klucza a posteriori” w szukaniu cywilizacji, które posiadły sztukę rozbijania atomu. Trzeba mianowicie pilnie wypatrywać, czy gdzieś nie pojawia się efektowny rozbłysk, kończący właśnie istnienie takiej cywilizacji. Pisał to w okresie zimnej wojny, kiedy zagrożenie konfliktem jądrowym było odczuwane jako coś zgoła niefantastycznego.
W każdym razie milczenie wszechświata jest faktem. Albo nikt się nami nie interesuje, albo nikogo tam nie ma. Ta druga ewentualność wcale nie jest wykluczona, wiemy, ile nieprawdopodobnych kroków musiała wykonać ewolucja, aby nas stworzyć. Siedem milionów lat temu żył nasz wspólny z szympansami przodek. Nawet wtedy nie było oczywiste, że powstanie człowiek rozumny, mogliśmy skończyć jako nieco inne małpy. Gdyby nas nie było, szympansy z całą pewnością nie posiadłyby Ziemi i nie uczyniły jej sobie poddaną. Wyjątkowość człowieka byłaby oczywiście świetną wiadomością dla teologów i humanistów (jak to sama nazwa wskazuje). Już w XVII wieku, po teleskopowych odkryciach Galileusza przedstawiciele Kościoła katolickiego oburzali się, że skoro inne planety przypominałyby Ziemię, to co z prawdą Ewangelii i zbawczą misją Jezusa Chrystusa? Przecież dał on się ukrzyżować, aby odkupić grzechy Ziemian, a nie Marsjan. Miałby być jakimś kosmicznym komiwojażerem, roznoszącym Dobrą Nowinę? Humaniści jeszcze mocniej mogliby się utwierdzić w swej samowystarczalności: nie trzeba się uczyć matematyki, fizyki, biologii, świat człowieka jest nieredukowalny do żadnych nauk, nie jest tylko jednym z przykładów cywilizacji, a więc pogrążenie się w gatunkowym narcyzmie i stadnych rytuałach jest wyborem jedynie słusznym. Prawdziwe życie toczy się na wernisażach i na Pudelku, a reszta „to astronomów rzecz, niech sobie plotą”.
Pewnie większość naukowców nie chciałaby utwierdzać ludzi w poczuciu gatunkowej pychy. Ale możliwość, że jesteśmy jedyną cywilizacją co najmniej w bardzo wielkim obszarze Galaktyki, powinna być poważnie brana pod uwagę. W latach zimnej wojny modna była w kosmologii teoria stanu stacjonarnego (to jeden z jej zwolenników, Fred Hoyle, ukuł dla teorii przeciwnej komiksowe określenie „Wielki Wybuch” – miało ono tę koncepcję ośmieszać). Wielu uczonym teoria stanu stacjonarnego podobała się wówczas dlatego, że wszechświat nie miał w niej początku – a więc jego obraz, jaki wyłaniał się z badań, był jak najdalszy od biblijnego stworzenia świata. Dziś wiemy, że Hoyle i jego koledzy nie mieli racji. Trudno pewnie uwolnić się od rozmaitych prekoncepcji, pozytywnych i negatywnych, historia i kultura obarcza nas różnymi skojarzeniami i nie mamy na to wpływu. Jednak gdyby nawet się okazało, że (prawdopodobnie) jesteśmy sami we wszechświecie, to przecież nie miałoby to nic wspólnego z Księgą Rodzaju