Witamy we Wszechświecie. Podróż astrofizyczna ebook

Wstęp

Gdy urodziła się moja wnuczka, Allison, jedną z pierwszych rzeczy, które jej powiedziałem, było powitanie, które Neil Tyson wygłaszał wielokrotnie na antenie radia i telewizji. „Welcome to the Universe” stało się swego rodzaju wizytówką Neila. Gdy przychodzisz na świat i stajesz się obywatelem całego Wszechświata, warto rozejrzeć się dokoła i zainteresować swoim otoczeniem.

Neil usłyszał wołanie Wszechświata w trakcie wizyty w Hayden Planetarium w Nowym Jorku, gdy miał zaledwie dziewięć lat. Jako miejskie dziecko po raz pierwszy zobaczył cuda nocnego nieba, wyświetlone wewnątrz kopuły planetarium. Zdecydował wtedy, że będzie astronomem. Dzisiaj jest dyrektorem tej instytucji.

Wszyscy jesteśmy dziećmi Wszechświata. Wodór w twoim ciele powstał wraz z narodzeniem samego Wszechświata, natomiast inne pierwiastki powstały we wnętrzach odległych, dawno umarłych gwiazd. Gdy korzystamy z telefonu, powinniśmy dziękować astronomom. Telefonia komórkowa powstała dzięki równaniom teorii Maxwella, a teoria Maxwella została potwierdzona dzięki temu, że astronomowie potrafili zmierzyć prędkość światła. Technologia GPS w telefonie, która pomaga nam nawigować, opiera się na Einsteinowskiej ogólnej teorii względności, została potwierdzona przez astronomów, którzy zmierzyli ugięcie światła przechodzącego w pobliżu Słońca. Czy wiesz, że fizyka czarnych dziur określa graniczną ilość informacji, jaka może zostać zapisana na 6-calowym dysku komputerowym? I z nieco innej beczki — pory roku na naszej planecie wynikają bezpośrednio z nachylenia osi Ziemi względem płaszczyzny jej orbity wokół Słońca.

Celem tej książki jest zaznajomienie czytelnika z Wszechświatem, w którym żyjemy. Pomysł jej napisania pojawił się, gdy prowadziliśmy na Uniwersytecie Princeton wykład na temat Wszechświata dla studentów, których głównym kierunkiem nie były nauki ścisłe i dla których był to zapewne jedyny wykład z nauk ścisłych. Do prowadzenia tego wykładu Neta Bahcall, nasza koleżanka i zarazem dyrektor studiów pierwszego stopnia, wybrała Neila deGrasse Tysona, Michaela Straussa i mnie. Talent Neila w wyjaśnianiu nauki nienaukowcom jest powszechnie znany, Michael właśnie odkrył najdalej położony kwazar, a ja niedawno otrzymałem nagrodę dla wyróżniającego się wykładowcy, przyznaną przez prezydenta Uniwersytetu Princeton. Wykład został szeroko rozreklamowany i przyciągnął taką liczbę studentów, że nie mogli się pomieścić w naszym budynku i musieliśmy się przenieść do największej sali wykładowej na wydziale fizyki. Wykłady Neila to „Gwiazdy i planety”, Michaela „Galaktyki i kwazary”, a moje „Einstein, teoria względności i kosmologii”. Wzmianka o naszym wykładzie pojawiła się w czasopiśmie „Time”, gdy „Time” wyróżnił Neila jako jedną ze stu najbardziej wpływowych osób na świecie w 2007 roku. Dzięki tej książce poznasz także Neila w roli profesora, uniwersyteckiego wykładowcy uczącego studentów astronomii.

Po kilku latach zdecydowaliśmy się zawrzeć główne idee wykładu w postaci książki dla czytelników, którzy chcieliby poznać Wszechświat na nieco wyższym poziomie.

Ilustracja 1. Autorzy, od lewej: Michael Strauss, Richard Gott, Neil deGrasse Tyson

Photo credit: Princeton, Denise Applewhite

Książka poprowadzi czytelnika na wycieczkę po Wszechświecie oglądanym z punktu widzenia astrofizyka, czyli z punktu widzenia kogoś, kto próbuje zrozumieć, co się dzieje. Powiemy ci, jak Newton i Einstein dokonali swoich największych odkryć. Na pewno wiesz, że Stephen Hawking jest sławnym uczonym1. A my powiemy ci, co uczyniło go sławnym. Eddie Redmayne tak przekonująco wcielił się w głównego bohatera we wspaniałym filmie o Hawkingu, Teoria wszystkiego, że ta rola przyniosła mu Oscara dla najlepszego aktora. Film ukazuje Hawkinga, który swojego największego odkrycia dokonuje, wpatrując się w płomienie kominka. My opowiemy ci o tym, czego w filmie nie ma: jak Hawking początkowo zignorował pracę Jacoba Bekensteina, ale ostatecznie nie tylko potwierdził, lecz także wyprowadził z niej całkiem nowy wniosek. To ten sam Bekenstein, który odkrył graniczną ilość informacji, jaka może zostać zapisana na 6-calowym dysku komputerowym. Jedno wiąże się z drugim. W tej książce spośród wszystkich tematów w całym Wszechświecie skupimy się na tych, które są najbardziej atrakcyjne dla nas samych, mając nadzieję, że nasz entuzjazm okaże się zaraźliwy.

Odkąd zaczęliśmy, wiele się zdarzyło w astronomii, nasza wiedza znacznie się poszerzyła, co znalazło także swoje odbicie w naszej książce. Poglądy Neila na status Plutona zostały zatwierdzone przez Międzynarodową Unię Astronomiczną, w historycznym głosowaniu w 2006 roku. Tysiące planet odkryto na orbitach innych gwiazd. Standardowy model kosmologiczny, włączając doń jądra atomowe, ciemną materię i ciemną energię, jest obecnie znany z wyjątkową dokładnością, dzięki obserwacjom i wynikom uzyskanym przez Hubble Space Telescope (Kosmiczny teleskop Hubble’a), program obserwacyjny Sloan Digital Sky Survey, satelitę Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) oraz satelitę Planck. Fizycy odkryli bozon Higgsa w akceleratorze Large Hadron Collider (Wielki Zderzacz Hadronów) w CERN-ie, robiąc kolejny krok w kierunku oczekiwanej teorii wszystkiego. W obserwatorium LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory — Laserowe Obserwatorium Interferometryczne Fal Grawitacyjnych) dokonano bezpośredniej detekcji fal grawitacyjnych emitowanych przez zderzające się czarne dziury.

Opowiemy, w jaki sposób astronomowie zmierzyli, ile jest ciemnej materii, i skąd wiadomo, że to nie jest zwykła materia (zbudowana z jąder atomowych, zawierających protony i neutrony). Wyjaśnimy, skąd znamy gęstość ciemnej energii i skąd wiemy, że ma ujemne ciśnienie. Opowiemy o aktualnych hipotezach na temat pochodzenia Wszechświata i jego przyszłej ewolucji. Te pytania sięgają granic naszej obecnej wiedzy. Zamieściliśmy spektakularne zdjęcia z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a, satelity WMAP oraz sondy New Horizons — ukazujące Plutona i jego księżyc, Charona.

Wszechświat jest niesamowity. Już w pierwszym rozdziale Neil ukazuje ogrom Wszechświata, przy którym czujemy się podekscytowani i zarazem dostrzegamy, jak mała i nic nie znacząca jest nasza planeta i my sami wraz z nią. Lecz naszym celem jest zrozumienie Wszechświata i poczucie mocy, które z niego wynika. Rozumiemy, jak działa grawitacja, jak ewoluują gwiazdy, znamy wiek naszego Wszechświata. Te i inne osiągnięcia ludzkiego umysłu, myśli i obserwacji powinny być powodem do dumy z przynależności do rodzaju ludzkiego.

Wszechświat wzywa. Zaczynamy.

J. Richard Gott

Princeton, New Jersey

 Zapraszamy do zakupu pełnej wersji książki