Krótka historia rozumu. Od pierwszej myśli człowieka do rozumienia Wszechświata ebook

Tytuł oryginału

THE UPRIGHT THINKERS

Copyright © 2015 by Leonard Mlodinow

All rights reserved

Published in the United States by Pantheon Books, a division of Random House LLC, New York, and in Canada by Random House of Canada,

a division of Penguin Random House, Ltd., Toronto.

Projekt okładki

Kelly Blair

Opracowanie graficzne okładki

Ewa Wójcik

Redaktor serii

Adrian Markowski

Redakcja

Anna Kaniewska

Korekta

Bronisława Dziedzic-Wesołowska

ISBN 978-83-8097-545-3

Warszawa 2016

Wydawca

Prószyński Media Sp. z o.o.

02-697 Warszawa, ul. Rzymowskiego 28

www.proszynski.pl

Dla Simona Mlodinowa

Część I

Wyprostowani i myślący

Najpiękniejszym i największym przeżyciem, jakie może być dane człowiekowi, jest poczucie tajemniczości. Jest to podstawowa zasada każdej religii, tak jak i wszystkich poważnych dążeń w nauce i sztuce. Ten, kto nigdy tego nie doświadczył, wydaje mi się jeśli nie martwy, to w każdym razie ślepy.

Albert Einstein, Moje credo, 1932

1.

Nasz pęd do wiedzy

Mój ojciec opowiedział mi kiedyś o wychudzonym współwięźniu z obozu koncentracyjnego w Buchenwaldzie, z wykształcenia matematyku. Można powiedzieć coś o ludziach na podstawie tego, co przychodzi im na myśl, gdy słyszą termin „pi”. Dla „matematyka” był to stosunek obwodu koła do jego średnicy. Gdybym zapytał mojego ojca, który skończył tylko siedem klas, powiedziałby, że to okrągła skorupka z ciasta wypełniona jabłkami1. Pewnego dnia, pomimo dzielącej ich przepaści, matematyk dał mojemu ojcu zagadkę matematyczną do rozwiązania. Ojciec myślał o niej przez kilka dni, ale nie umiał jej rozwikłać. Kiedy znów zobaczył się z tym współwięźniem, zapytał go o rozwiązanie. Ten nie odpowiedział i stwierdził, że ojciec musi sam je odkryć. Jakiś czas później ojciec znów z nim rozmawiał, ale ten skrywał swój sekret, jak gdyby była to bryła złota. Ojciec próbował stłumić swoją ciekawość, ale nie potrafił. Pomimo otaczającej go potworności i śmierci jego obsesją stało się poznanie odpowiedzi. W końcu inny współwięzień zaoferował mu interes – ujawni rozwiązanie zagadki, jeśli ojciec odda mu swoją skórkę od chleba. Nie wiem, ile ojciec ważył w tamtym czasie, ale kiedy siły amerykańskie wyzwoliły obóz, ważył trzydzieści osiem kilogramów. Jednak potrzeba wiedzy była u niego tak silna, że oddał swój chleb w zamian za odpowiedź.

Miałem niecałe dwadzieścia lat, kiedy ojciec wspominał ten epizod, i wywarło to na mnie wielki wpływ. Rodzina ojca zginęła, ich majątek został skonfiskowany, jego ciało doświadczyło głodu, wyniszczenia i bicia. Naziści odarli go ze wszystkich rzeczy namacalnych, ale jego pęd do myślenia, rozumowania i wiedzy przetrwał. Był uwięziony, ale jego umysł mógł wędrować swobodnie i to czynił. Uświadomiłem sobie, że poszukiwanie wiedzy jest najbardziej ludzkim ze wszystkich naszych pragnień i że choć nasze położenie było zupełnie odmienne, moja własna pasja do rozumienia świata była napędzana tym samym instynktem co u mojego ojca.

Gdy poszedłem do college’u studiować nauki ścisłe i później, ojciec miał pytać mnie nie tyle o techniczne szczegóły tego, czego się uczyłem, ile o sens leżący u podstaw – skąd wzięły się teorie, dlaczego mam poczucie, że są piękne, i co mówią one o ludziach. Ta książka, napisana parę dziesiątków lat później, jest próbą udzielenia w końcu odpowiedzi na jego pytania.

* * *

Kilka milionów lat temu my, ludzie, zaczęliśmy stawać prosto, zmieniając nasze mięśnie i szkielety, tak by pozwoliły nam chodzić w postawie wyprostowanej, która oswobodziła nasze ręce do badania i manipulowania przedmiotami wokół nas, pozwalając też omiatać wzrokiem większy niż wcześniej dystans. Jednak wraz ze wznoszeniem się postawy również nasze umysły wzniosły się ponad umysły innych zwierząt, pozwalając nam zgłębiać świat nie tylko wzrokiem, ale również myślą. Stanęliśmy wyprostowani, ale przede wszystkim zaczęliśmy myśleć.

O wyjątkowości rasy ludzkiej przesądza nasz pęd do wiedzy, a wyjątkowość naszego gatunku odzwierciedlają sukcesy, jakie osiągnęliśmy po tysiącleciach wysiłków w odszyfrowywaniu zagadek przyrody. Człowiek starożytny, któremu dano by kuchenkę mikrofalową, żeby ogrzał mięso tura, mógłby snuć rozważania, że wewnątrz znajduje się armia ciężko pracujących bogów wielkości ziarenek grochu, którzy rozpalają miniaturowe ogniska pod mięsem, a następnie w cudowny sposób znikają, kiedy otwiera się drzwiczki. Jednak prawda jest równie cudowna – że garść prostych i nienaruszalnych abstrakcyjnych praw wyjaśnia wszystko, co dzieje się w naszym Wszechświecie, od działania kuchenki mikrofalowej po cuda natury.

W miarę jak nasze zrozumienie świata ewoluowało, postąpiliśmy od postrzegania przypływów jako rządzonych przez bóstwa do zrozumienia ich jako wyniku przyciągania grawitacyjnego Księżyca i przeszliśmy od myślenia o gwiazdach jako bogach unoszących się w niebiosach do zidentyfikowania ich jako pieców nuklearnych, wysyłających w naszą stronę fotony. Dziś rozumiemy wewnętrzne funkcjonowanie Słońca oddalonego o setki milionów kilometrów i strukturę atomu ponad miliard razy mniejszego od nas samych. To, że byliśmy w stanie odszyfrować te i inne zjawiska naturalne, nie jest jedynie cudem. Jest to również pasjonująca i epicka historia.

Jakiś czas temu przez jeden sezon pracowałem w zespole piszącym scenariusze serialu telewizyjnego Star Trek: Następne pokolenie. Na pierwszym spotkaniu, przy stole obsadzonym przez wszystkich scenarzystów i producentów serialu, rzuciłem pomysł na odcinek, który wydawał mi się ekscytujący, ponieważ był związany z prawdziwą astrofizyką wiatru słonecznego. Wszystkie oczy skupiły się na mnie, tym nowym gościu, fizyku, gdy z entuzjazmem szczegółowo opisywałem swój pomysł i idee naukowe, które się za nim kryły. Kiedy skończyłem – zajęło mi to mniej niż minutę – spojrzałem z wielką dumą i zadowoleniem na szefa, mrukliwego producenta w średnim wieku, który kiedyś był detektywem w wydziale zabójstw policji nowojorskiej. Ten popatrzył przez chwilę na mnie z dziwnie nieprzeniknionym wyrazem twarzy, a następnie powiedział z wielkim naciskiem: „Zamknij się, cholerny jajogłowy!”.

Kiedy zakłopotany dochodziłem do siebie, uświadomiłem sobie, że w tak zwięzły sposób mówił mi, iż zatrudnili mnie ze względu na moje umiejętności opowiadania historii, a nie żebym przeprowadzał obszerne lekcje fizyki gwiazd. Jego uwaga była bardzo trafna i od tego czasu pozwalałem, żeby kierowała moim pisaniem. (Inna jego zapadająca w pamięć sugestia: jeśli kiedykolwiek czujesz, że masz zostać zwolniony, wskocz się ochłodzić do basenu).

Źle podana nauka może być niezmiernie nudna. Jednak historia tego, co wiemy i jak się tego dowiedzieliśmy, nie jest wcale nudna. Jest ekscytująca. Pełno w niej odkryć, które są nie mniej zajmujące niż odcinek Star Treka albo pierwsza podróż na Księżyc, jest zaludniona przez postaci obdarzone pasją i równie dziwaczne jak te, które znamy ze sztuki, muzyki i literatury, poszukiwaczy, których nienasycona ciekawość zaprowadziła nasz gatunek z afrykańskiej sawanny do czasów współczesnych.

Jak tego dokonali? Jak przeszliśmy od gatunku, który ledwie nauczył się chodzić na dwóch nogach, utrzymując się przy życiu dzięki orzechom, jagodom i korzonkom, do czasów, w których latamy samolotami, wysyłamy wiadomości w mgnieniu oka okrążające kulę ziemską i odtwarzamy w ogromnych laboratoriach warunki panujące w młodym Wszechświecie? To właśnie tę historię chcę opowiedzieć, ponieważ wiedzieć to zrozumieć swoje dziedzictwo jako istoty ludzkiej.

* * *

Stwierdzenie, że świat jest płaski, to komunał. Jeśli jednak odległości i różnice między krajami skutecznie maleją, różnice między dziś i jutro się zwiększają. Kiedy około 4 tysięcy lat p.n.e. zbudowano pierwsze miasta, najszybszym sposobem podróżowania na duże odległości była karawana wielbłądów o średniej prędkości zaledwie kilku kilometrów na godzinę. Tysiąc do dwóch tysięcy lat później wynaleziono rydwan, co zwiększyło prędkość maksymalną do około 32 kilometrów na godzinę2. Dopiero pod koniec XIX wieku lokomotywa parowa wreszcie pozwoliła na szybsze podróżowanie, pod koniec stulecia osiągając prędkości do 160 kilometrów na godzinę. Choć jednak zwiększenie prędkości, z jaką przemierzali świat, z 16 do 160 kilometrów na godzinę zajęło ludziom dwa miliony lat, potrzebowali tylko dziesięciu, żeby znów pomnożyć ją przez dziesięć, co nastąpiło wraz ze zbudowaniem samolotu, który mógł latać z prędkością 1600 kilometrów na godzinę. A w latach osiemdziesiątych XX wieku ludzie podróżowali z prędkością ponad 27 tysięcy kilometrów na godzinę w statku kosmicznym.

Ewolucja innych technologii wykazuje podobne przyspieszenie. Weźmy łączność. Pod koniec XIX wieku serwisy wiadomości Reutera wciąż wykorzystywały gołębie do przenoszenia informacji o cenach akcji między miastami3. Później, w połowie XIX wieku, powszechnie dostępny stał się telegraf, a w wieku XX – telefon. Zanim naziemne linie telefoniczne uzyskały 75 procent udziałów w rynku, minęło osiemdziesiąt jeden lat. Telefonia komórkowa dokonała tego samego w dwadzieścia osiem lat, a smartfon w trzynaście. Natomiast ostatnio rozmowy telefoniczne jako narzędzie komunikacji w dużej mierze zastąpiły najpierw poczta elektroniczna, a później SMS-y, podczas gdy telefon jest w coraz większym stopniu używany jako kieszonkowy komputer.

„Dzisiejszy świat – stwierdził ekonomista Kenneth Boulding – tak różni się od tego, w którym się urodziłem, jak tamten różnił się od świata Juliusza Cezara”4. Boulding urodził się w 1910 roku, a zmarł w 1993. Zmiany, których był świadkiem – i wiele innych, które nastąpiły później – były wytworem nauki i zrodzonych dzięki niej technologii. Tego typu zmiany wpływają obecnie na ludzkie życie bardziej niż kiedykolwiek wcześniej, a nasze powodzenie w pracy i społeczeństwie w coraz większym stopniu opiera się na zdolności zarówno do przyswajania innowacji, jak i samodzielnego ich tworzenia. Dziś bowiem wymogi coraz bardziej konkurencyjnego świata sprawiają, że nawet ci, którzy bezpośrednio nie zajmują się nauką i techniką, stają w obliczu zmian wymagających od nich innowacyjności. Zrozumienie, jak rodzi się odkrycie, jest więc ważne dla wszystkich.

Aby zyskać odpowiednią perspektywę na to, gdzie dziś jesteśmy, i by mieć nadzieję na zrozumienie, dokąd zmierzamy, trzeba wiedzieć, skąd przychodzimy. Największe tryumfy historii ludzkiej myśli – pismo i matematyka, filozofia naturalna czy inne nauki – przedstawiane są zazwyczaj oddzielnie, jak gdyby nie miały ze sobą nic wspólnego. W ten sposób dostrzegamy drzewa, ale nie las. Takie podejście pomija siłą rzeczy jedność ludzkiej wiedzy. Na przykład rozwój współczesnej nauki – często ogłaszany jako dzieło „pojedynczych geniuszy” takich jak Galileusz i Newton – nie powstał w społecznej czy kulturowej pustce. Ma on swoje korzenie w podejściu do wiedzy stworzonym przez starożytnych Greków; wyrósł z wielkich pytań stawianych przez religię; rozwijał się w parze z nowym podejściem do sztuki; został zabarwiony lekcjami płynącymi z alchemii; byłby niemożliwy bez postępu społecznego sięgającego od wielkiego rozwoju uniwersytetów w Europie po takie przyziemne wynalazki jak systemy pocztowe, które rosły, łącząc sąsiadujące ze sobą miasta i państwa. Greckie oświecenie, podobnie, wykiełkowało ze zdumiewających wynalazków intelektualnych Egipcjan i mieszkańców Mezopotamii.

W rezultacie tych wpływów i powiązań wyjaśnienie, jak ludzie doszli do zrozumienia kosmosu, nie składa się z odizolowanych od siebie obrazków. Tworzy ono, jak najlepsza powieść, spójną narrację, jednolitą całość, której części łączą się ze sobą i która rozpoczyna się u zarania ludzkości. W dalszej części książki proponuję wybiórczą wycieczkę z przewodnikiem po tej odysei odkryć naukowych.

Nasza podróż zaczyna się wraz z rozwojem współczesnego ludzkiego umysłu i obejmuje kluczowe epoki i punkty zwrotne, w których przeskakiwał on do nowych sposobów patrzenia na świat. Po drodze sportretuję również kilka z fascynujących postaci, których wyjątkowe osobiste zalety i sposoby myślenia odegrały ważną rolę w tych przełomach.

Jak wiele opowieści, jest to dramat w trzech częściach. Część I, obejmująca miliony lat, śledzi ewolucję ludzkiego mózgu i jego skłonność do pytania: „dlaczego?”. Nasze „dlaczego” popychały nas do najwcześ­niejszych badań duchowych i doprowadziły w końcu do rozwoju pisma i matematyki oraz samego pojęcia praw – niezbędnych narzędzi nauki. W końcu przyczyniły się do stworzenia filozofii pokazującej, że świat materialny działa zgodnie z porządkiem, który w zasadzie można zrozumieć.

Następną fazą naszej podróży będzie zbadanie narodzin nauk ścisłych. Jest to historia rewolucjonistów, którzy posiadali dar widzenia świata inaczej niż reszta ludzi oraz cierpliwość, błyskotliwość i odwagę, by dążyć do czegoś przez lata, a nawet dekady, których wymaga nieraz rozwinięcie idei. Ci pionierzy – myśliciele tacy jak Galileusz, Newton, Lavoisier i Darwin – zmagali się często z doktrynerstwem swoich czasów, tak że ich historie są w nieunikniony sposób opowieściami o osobistej walce, w której stawką było niekiedy ich własne życie.

Wreszcie, jak w wielu dobrych opowieściach, nasza historia dokonuje nieoczekiwanego zwrotu właśnie wtedy, gdy jej bohaterowie mają powód, by sądzić, że są blisko końca swojej drogi. Gdy bowiem ludzkość dopiero zaczęła wierzyć, że odszyfrowała wszystkie prawa natury, w osobliwym zwrocie akcji tacy myśliciele jak Einstein, Bohr i Heisenberg odkryli nową sferę istnienia, sferę niewidzialną, w której te prawa trzeba było spisać na nowo. Ten „inny” świat – ze swoimi innoświatowymi prawami – rozgrywa się w skali zbyt małej, by była namacalna: oto mikrokosmosy atomu, rządzone prawami fizyki kwantowej. Ich poznanie wywołało ogromne i wciąż przyspieszające zmiany, a zrozumienie świata kwantowego umożliwiło nam wynalezienie komputerów, telefonów komórkowych, telewizji, laserów, Internetu, obrazowania medycznego, mapowania genetycznego i większości nowych technologii, które zrewolucjonizowały współczesne życie.

Podczas gdy część I obejmuje miliony lat, a część II setki, część III dotyczy zaledwie dekad, co odzwierciedla wykładnicze przyspieszenie w akumulacji ludzkiej wiedzy – oraz świadczy o tym, że dopiero wkraczamy w ten dziwny, nowy świat.

* * *

Odyseja ludzkich odkryć rozciąga się na wiele epok, ale powody naszego dążenia do zrozumienia świata nigdy się nie zmieniają, ponieważ wypływają z ludzkiej natury. Jeden z tych powodów jest dobrze znany każdemu, kto pracuje w dziedzinie związanej z innowacjami i odkryciami: trudność ze zrozumieniem świata albo pomysłów różniących się cokolwiek od świata i idei, które już znamy.

W latach pięćdziesiątych XX wieku Isaac Asimov, jeden z największych i najbardziej twórczych pisarzy science fiction wszech czasów, napisał trylogię Fundacja, serię powieści rozgrywających się za wiele tysięcy lat w przyszłości. W tych książkach ludzie dojeżdżają codziennie do pracy w biurach, a kobiety zostają w domu. W ciągu zaledwie kilku dekad ta wizja odległej przyszłości stała się niemal przeszłością. Wspominam o niej, ponieważ ilustruje ona niemal powszechne ograniczenie myśli ludzkiej: nasza kreatywność hamowana jest przez konwencjonalne myślenie, wynikające z przekonań, których nie jesteśmy w stanie wzruszyć albo o których zakwestionowaniu nigdy nie myślimy.

Odwrotną stroną trudności ze zrozumieniem zmiany jest kłopot związany z jej zaakceptowaniem, i jest to kolejny powracający wątek naszej opowieści. Zmiana może być dla nas, ludzi, przytłaczająca. Zmiana jest wymagająca wobec naszych umysłów, wyprowadza nas poza naszą strefę komfortu, wstrząsa nawykami mentalnymi. Wywołuje zamęt i dezorientację. Wymaga, żebyśmy zarzucili stare sposoby myślenia, a ich zarzucenie nie jest naszym wyborem, tylko jest nam narzucone. Co więcej, zmiany wynikające z postępu naukowego często wywracają do góry nogami systemy przekonań, do których przywiązana jest znaczna liczba ludzi – a od których może również zależą ich kariery i środki do życia. W rezultacie nowe idee w nauce często spotykają się z oporem, złością i wyśmiewaniem.

Nauka jest duszą nowoczesnej technologii, korzeniem współczesnej cywilizacji. Leży u podstaw wielu kwestii politycznych, religijnych i etycznych naszych czasów, a idee, które stanowią jej fundament, przekształcają społeczeństwo w coraz szybszym tempie. Jednak tak jak nauka odgrywa kluczową rolę w kształtowaniu wzorców ludzkiego myślenia, jest również prawdą, że wzorce ludzkiego myślenia odegrały kluczową rolę w ukształtowaniu naszych teorii naukowych. Nauka jest bowiem, jak zauważył Einstein, „tak subiektywnie i psychologicznie uwarunkowana jak każda inna dziedzina ludzkich przedsięwzięć”5. W swej książce zatem podejmuję wysiłek opisania rozwoju nauki w tym duchu – jako intelektualnego, ale też kulturowo zdeterminowanego przedsięwzięcia, którego idee można najlepiej zrozumieć dzięki zbadaniu osobistych, psychologicznych, historycznych i społecznych uwarunkowań, jakie je ukształtowały. Spojrzenie na naukę w ten sposób rzuca światło nie tylko na samo to przedsięwzięcie, lecz także na naturę kreatywności i innowacji, a  szerzej – na kondycję ludzką.

PEŁNY SPIS TREŚCI

Część 1. Wyprostowani i myślący

1. Nasz pęd do wiedzy

2. Ciekawość

3. Kultura

4. Cywilizacja

5. Rozum

Część 2. Nauki

6. Nowa droga do rozumu

7. Mechaniczny Wszechświat

8. Z czego zrobione są rzeczy

9. Świat ożywiony

Część 3. Poza zasięgiem ludzkich zmysłów

10. Granice ludzkiego doświadczenia

11. Niewidzialna sfera

12. Rewolucja kwantowa

Epilog

Podziękowania