O siłach rządzących światem recenzja

Chyba największym sukcesem fizyki współczesnej jest sformułowanie modelu rzeczywistości, który bardzo dobrze tłumaczy procesy fundamentalne, czyli mechanizmy leżące u podstaw wszystkiego co jest nam dostępne. Choć z kłopotami, to udało się ludziom wyjść poza proste racjonalizowanie otoczenia, bo coraz subtelniejsze przyglądanie się światu doprowadziło do dyskomfortu (str. 7):

Odbyliśmy długą drogę, by nie tylko odkłamać nieprawdziwe przekonania, ale by sięgać w samą istotę mikroświata. A tam jest ciekawie, czasem nieintuicyjne i niewątpliwie zupełnie paradoksalnie. Cała materia jest prawie pustą przestrzenią (niezależnie czy mowa o próżni kosmicznej czy sztabie złota) z buzującymi w każdym punkcie wzbudzeniami pola kwantowego. Podstawy fizyki teoretycznej można wyprowadzić wprost z ustaleń praw grawitacji i mechaniki kwantowej. To już wiemy. Profesor Adam Strzałkowski w krótkiej, choć pojemnej w treści książce „O siłach rządzących światem” zreferował stan wiedzy aktualny na koniec XX wieku. (*) W kolejnych rozdziałach opisał najważniejsze właściwości oddziaływań: grawitacji, elektromagnetyzmu i dwóch sił jądrowych (silnego i słabego). Bardzo dobrze pilnując ścisłości, odtworzył wyboistą drogę, którą przeszliśmy by je zrozumieć. W każdym przypadku stopień trudności rósł w sposób monotoniczny. Czytelnik prezentacje podstaw czterech sił raczej przyswoi sprawnie. Musi się jednak liczyć z tym, że z kolejnymi zdaniami wymaganie wobec niego rośnie. Warto jednak przebrnąć i przez treści dające się przyswoić tylko na wiarę, bo na końcu książki jest nagroda.

Siłą książki profesora jest waga każdego zdania. Tu nie ma nieistotnych ‘wypełniaczy paragrafów’. Każde spostrzeżenie, wniosek ma swój ciężar. Nie warto się spieszyć. Wypada za to śledzić każdą grafikę, bo dokładają wyjaśniającej warstwy do głównej opowieści. Zapewne jądrowe siły, których nie odczuwamy, trudniej się racjonalizuje doświadczeniem życiowym. Znamy grawitację i różne objawy elektromagnetyzmu (od magnesu na lodówce, przez działanie jej silnika chłodzącego, po bombardowanie naszych oczu światłem odbitym od produktów na jej półkach). Strzałkowski bardzo pięknie przeanalizował chociażby problem masy grawitacyjnej i bezwładnej (str. 25), sens równań Maxwella (str. 43-49) czy mechanizm radiowych nadajników i odbiorników (str. 52-54). W zasadzie pierwsza połowa książki, to stan fizyki fundamentalnej sprzed stulecia. Dalsze fragmenty, to już świat cząstek elementarnych i ich dominacji w skalach biliony razy mniejszych niż rozmiary doświadczane naszymi oczami.

Dwa trudniejsze do percepcji oddziaływania – silne i słabe – wymagały przejścia badawczego na nowe poziomy subtelności. Nie będę udawał – to nie są proste tematy. W tych dwóch rozdziałach znajdują się też i łatwiejsze treści wsparte kilkoma analogiami ze świata skal makro. Trzeba jednak ‘przebrnąć’ przez symetrie i przedyskutowane techniki empiryczno-teoretyczne, jako ramy dla ilościowych formuł. Tych ostatnich nie ma wcale, choć stoją za większością podanych zdań w książce. Kwarki, bariony, wymiana bozonów, anihilacja, liczby kwantowe, zasady zachowania,… . Przed tym się nie ucieknie szukając odpowiedzi na zagadki, które da się jednak przedstawić dość czytelnie:

· czemu jądro atomu się nie rozpada, choć są w nim protony, które jednoimiennym ładunkiem się odpychają w myśl zasad sił elektromagnetycznych

· co stoi za faktem, że odczuwamy opór materii stołu, gdy w niego uderzymy

· co faktycznie się dzieje z atomami, gdy zachodzi rozpad promieniotwórczy

itd..

Dwa ostatnie rozdziały, to wyjście poza klasycznie traktowane podstawy fizyki. W przedostatnim fizyk pokazuje argumenty stojące za uprawdopodobnioną hipotezą, że sił fundamentalnych nie ma więcej. Ostatni jest krótkim opisem podejść fizyków do unifikacji sił, które w pewnych okolicznościach będą traciły na różnicach by zlać się w jedno (przynajmniej te trzy kwantowe, poza grawitacją). Każda hipoteza, która nie ma pełnego poparcia w faktach, w konsensusie środowiska, jest obarczona komentarzem pozycjonującym jej status. Choć większość końcowych rozdziałów to bardzo ogólna opowieść z frontu badań i trudno zakładać pełne zrozumienie u odbiorcy, to mam przeczucie, że chociażby sens grafów Feynmana, jako wizualizacji procesów z udziałem cząstek elementarnych, da się prześledzić chwytając sedno idei.

„O siłach rządzących światem” jest łatwym tekstem - jak nasz ewolucyjnie przyswajany świat i jednocześnie trudnym - jak fizyka współczesna. Nie warto się spieszyć w czytaniu. Stawiam hipotezę, że chociażby analiza XIX-wiecznych ustaleń związanych z przenikaniem się elektryczności i magnetyzmu do wzbudzenia falowego, może być odkrywcza. Strzałkowski to zmarły niedawno fizyk jądrowy. Widać jego chęć podzielenia się chociażby tym, co odkryła Maria Curie-Skłodowska, czyli promieniotwórczością. Od tego czasu dokonało się sporo by pełniej zrozumieć jak wygląda materia i czemu jest tak a nie inaczej. Niestety, wiekszość tych fascynujących rzeczy odbywa się za kotarą naszej ograniczoności. Trzeba było pomysłowości, wielu nieudanych prób, współpracy, ogromnych środków finansowych, by dojść do wniosku, że możemy na przykład opisać gwiazdę neutronową jako jedno wielkie jądro atomowe rozmiarów kilku kilometrów

Prawie BARDZO DOBRE – 8/10

=======

* Krótkie uzupełnienia z ostatnich trzech dekad do ważnych w publikacji składników: szósty kwark został potwierdzony; bozon Higgsa wykryty; Wszechświat przyspiesza i poza ciemną materią trzeba uwzględnić w nim tzw. ciemną energię; osiągamy aktualnie w akceleratorach energie niemal 15 TeV; cząstek supersymetrycznych nie udało się jak na razie wykryć; we wrześniu 2023 w ramach eksperymentu ALPHA-g potwierdzono, że antymateria (antywodór) grawitacyjnie wykazuje pełną zgodność z oddziaływaniem zwyklej materii; w XXI wieku wykryto tetrakwarki i pentakwarki; górne ograniczenia na masy neutrin to 0,8 eV; dolne ograniczenie na czas rozpadu protonu spadło do 9x10^29 lat; fale grawitacyjne badamy już od kilku lat.