Zanim ustandaryzowano jednostki miar, mieliśmy do czynienia z absolutnym chaosem. Wiecie, ile w samej tylko Francji było jednostek jeszcze w XVIII wieku? – Ćwierć miliona. W jednym państwie – mówi w Radiu Naukowym Dariusz Aksamit, fizyk medyczny z Politechniki Warszawskiej, autor książki „Jak naukowcy mierzą świat?”. I przekonuje, że nie pomylił się w liczeniu!

W książce przedziera się przez historię ludzkiego wysiłku, żeby jakoś się dogadać, jak mierzyć: czy to sukno na targu, czy odległość z Ziemi do Księżyca albo i naszej do innych galaktyk.

Dziś za „metr” uważamy drogę pokonaną przez światło w czasie 1/299 792 458 sekundy. Z kolei kilogram został związany ze stałą Plancka. Chociaż te definicje obowiązują od 2019 roku, to jeszcze do dziś w podręcznikach można znaleźć informacje o istniejących fizycznie wzorcach miar. – Tak było kiedyś. Umówiliśmy się, że ta sztaba to jeden kilogram, a ten pręt ma jeden metr. Ale przecież wiemy, że jest rozszerzalność cieplna, więc ta „definicja metra” będzie krótsza albo dłuższa. No i jeśli ktokolwiek czegokolwiek dotyka, to z jednej strony to ściera, a z drugiej strony zostawia tłuste plamy – podkreśla Darek Aksamit. Gdy jednak zrobiono kopie, wzorce narodowe, to okazało się, że się po latach zaczynały od siebie różnić. Kiepsko jak na „definicję”.

W podcaście rozmawiamy o przeróżnych jednostkach, niepewności pomiarowej, o tym, dlaczego kwestia pomiaru jest tak ważna w nauce, oraz o tym, co by można w tej kwestii poprawić w edukacji. Bardzo polecam!

Podcast powstał w ramach płatnej współpracy z Wydawnictwem Wilga.

***
Uwaga, konkurs! Do zdobycia 3 egzemplarze książki Darka Aksamita z autografem! W pakiecie: dobra zabawa dla wszystkich uczestników.

ZADANIE: Wymyśl jednostkę opartą o samą/samego siebie i zmierz nią coś ciekawego!

To może być miara długości, wagi, obojętności… czasu? A może jeszcze coś innego przyjdzie Wam do głowy?

KRYTERIA OCENY: zwyciężą najbardziej szalone, inspirujące, zabawne, ale i spójne naukowo pomysły

FORMA: Zdjęcie, filmik + kilkuzdaniowy opis pomysłu i realizacji.

(Rodzice i Opiekunowie – prosimy o rozwagę w kwestii wizerunku Dzieci. Będziemy chcieli opublikować zwycięskie na socialach RN, zawsze więc lepiej nieco buzię dzieci schować)

TERMIN NADSYŁANIA: 15 czerwca, godzina 23:59

DROGA PRZESYŁANIA ZGŁOSZEŃ:  trzy do wyboru; 1/ wrzućcie w komentarzu pod postem o tym odcinku na FB bądź insta RN 2/ wrzućcie u siebie na socjale oznaczając Radio Naukowe, 3/ wyślijcie mailem na adres: kontakt@radionaukowe.pl. Wszystkie formy nadesłania zgłoszenia będą rozważane równoważnie.

 

TRANSKRYPCJA

Karolina Głowacka: W studio Radia Naukowego Dariusz Aksamit. Dzień dobry.

Dariusz Aksamit: Dzień dobry.

K.G.: Fizyk medyczny z Politechniki Warszawskiej, Fundacji Marsz dla Nauki oraz autor – i w tym kontekście się szczególnie spotykamy – książki Jak naukowcy mierzą świat. Ta audycja powstaje we współpracy z wydawnictwem Wilga. I to jest faktycznie nietrywialne pytanie, ponieważ bardzo szybko wyjaśniasz we wstępie, że kwestia tego, jak naukowcy mierzą świat, jest kluczowa, np. warto to wiedzieć, żeby nie dać się oszukać. I jak ktoś wciska nam w ręce dwa patyczki, które mają zmierzyć, czy mamy pasożyty, to wiemy, jakie pytania zadać.

D.A.: Właśnie, jakby to miało działać? To jest fundamentalne pytanie. W ogóle bardzo dziękuję, pierwszy raz usłyszałem na własne uszy, że nazwano mnie autorem. Bo faktycznie, jest to moja pierwsza książka i nie posiadam się z dumy. Wypłynęła ona z takiej potrzeby serca. Po prostu widzę, jak wygląda nasz system edukacji, ponieważ kiedyś biernie w nim uczestniczyłem, teraz uczestniczę w nim aktywnie, będąc nauczycielem. Bolało mnie to, jak wygląda podstawa programowa i bolało mnie to, że bardzo często bombardujemy te dzieci faktami. I jest problem w tym, że ktoś inny może je bombardować innymi faktami. To jest opinia przeciwko opinii. Jeśli ja ci powiem, że Ziemia jest okrągła albo że jest płaska, to są to tak samo dobre fakty – to znaczy, tak samo dobre opinie. Dopiero w momencie, kiedy mnie spytasz, skąd ja to wiem, da się rozstrzygnąć, czy mi się to przyśniło, czy ja to przeczytałem w jakiejś książce, czy np. ktoś to zmierzył i ma jakiś eksperymentalny dowód na to, że tak jest. Więc przede wszystkim zachęcam do tego, żeby zawsze pytać, skąd wiemy to, co wiemy. Podstawą jakiejkolwiek nauki jest dokonywanie pomiarów. To bardzo inżynierskie spojrzenie – tak, jestem z politechniki.

K.G.: To wiadomo, to się wyczuwa. Ta książka gra na bardzo czułych strunach mojego serduszka dlatego, że hasłem przewodnim Radia Naukowego jest to, co wiemy, ale i skąd to wiemy – i to też u siebie podkreślasz we wstępie. A jeśli chodzi o te dwa patyczki i pasożyty, to ja nie przez przypadek się na to powołałam, bo miałam wrażenie, że być może nasza wspólna historia zainspirowała cię delikatnie do tego zdania – chodzi tutaj o pseudomedyczne…

D.A.: O przywry chińskie. Pamiętam dobrze.

K.G.: Może wyjaśnijmy – chodzi o pseudomedyczne urządzenie zwane biorezonansem, nie mylić z prawdziwym rezonansem. No i właśnie mieliśmy taką historię: Darek był konsultantem w programie Cała prawda, w którym byłam prowadzącą, i zrobiliśmy taką prowokację. Przyszła pani z tym biorezonansem, mierzyła różne rzeczy i ja ją pytałam, w jakich jednostkach je mierzy. Pamiętam, że Darek na offie zadawał takie piękne pytania: ale dwadzieścia czego? Łyżeczek?

D.A.: Byłem bardzo wdzięczny za to pytanie. Pamiętam tę skalę, która latała w obrazku i pokazywała, że się zmienia: było osiem, potem dwanaście, a potem siedemnaście. I właśnie było to pytanie: czego? I ty w tym momencie spytałaś: no właśnie, ale czego? Jaka jest jednostka, jeśli już faktycznie dokonujemy jakiegoś pomiaru? Myślę, że to jest jeden z pierwszych sposobów, jak odróżnić czary od nauki, bo jak naukowiec czy inżynier coś mierzą, to wiedzą, w jakich jednostkach. Natomiast te osoby, które badają bioenergię naszego pola, nakładając na nas ręce… Pytanie, w jakich jednostkach to się wyraża. Bo jeśli to jest energia, to powinno być w dżulach. Jeśli to jest natężenie, to pytanie, o jakiej wielkości fizycznej tego natężenia mówimy. I jeśli za czymś, co udaje pomiar, nie stoi żadna jednostka ani żadna definicja, to mamy do czynienia z czarami.

K.G.: Właśnie zdiagnozowano mi wtedy, jak słusznie mówisz, przywry. Potem mi to jeszcze kazali sprawdzać, ale ostatecznie ich nie mam. Jeszcze w ramach anegdotki: w tym samym budynku, w którym jest studio Radia Naukowego, jakieś dwa piętra niżej jest gabinet z biorezonansem i słyszę czasem takie charakterystyczne bzyczenie. Dobrze, ale jeśli chodzi o pomiary, to przecież wy, fizycy żyjecie w nieustannym błędzie. To znaczy, błąd pomiarowy to jest rzecz zupełnie naturalna. 

D.A.: Nie.

K.G.: Nie? Jak to nie?

D.A.: Gdybyś zadała to pytanie przed 1995 rokiem, to bym się z tobą zgodził. Natomiast niestety większość podręczników została na tym etapie.

K.G.: Wyobrażasz sobie, że byśmy dyskutowali o tym w podstawówce?

D.A.: Nie, nie, jeszcze jak byłem na studiach – to było już dobre piętnaście lat po 1995 roku, a nadal błędnie uczono o błędach. Pierwsza sprawa: na samym początku mówię o standaryzacji, więc zarówno o systemie SI, dzięki któremu mamy metr, kilogram, sekundę, jak i o tym, że jest taka organizacja jak ISO, która zajmuje się standaryzacją. Dzięki niej jak trzymasz śrubę, to wiesz, w którą stronę kręcić. Klucze pasują do tych śrub, bo są ustandaryzowane. Ta organizacja wprowadziła też taką międzynarodową regulację mówiącą o tym, w jaki sposób opisywać wyniki pomiarów i towarzyszące im niepewności. Chodzi o to, że wprowadzono bardzo istotne rozróżnienie na błąd i niepewność pomiarową. Tylko niestety, właśnie w takim języku potocznym bardzo często mówi się o błędach w momencie, kiedy chodzi o niepewności. Okej, błędy nam towarzyszą w sensie, że się mylimy, ale nie w tym rzecz. Rzecz w tym, że każdy pomiar, nawet wykonany poprawnie i bez żadnego błędu jest związany z niepewnością pomiarową. Więc chodzi o to, że tak jak mamy linijkę, która ma jeden milimetr pomiędzy dwiema kreskami, no to nie możemy zmierzyć z dokładnością do jednej dziesiątej milimetra. Ale to nie jest błąd, to jest niepewność pomiarowa. To może być niuans i czepianie się słówek, ale jednak dla mnie jest to istotne. Poza tym, że pracowałem w akredytowanym laboratorium i żeby mieć pieczęć z orłem z akredytacji, musieliśmy się bardzo skrupulatnie tego trzymać, chodzi jednak o to, żeby podkreślać, że jeśli mówimy komuś, że nasze wyniki są błędne albo obarczone błędem, jeszcze się czasem doda, że błędem statystycznym czy takim, czy innym, to brzmi to, jakbyśmy właśnie coś robili źle. Natomiast nie, wszystko jest poprawnie. Jak jest błąd – bo zdarza się, że np. odczytasz wynik w metrach, zamiast w centymetrach, jest to błąd, który po prostu trzeba skorygować – to chodzi o niepewności pomiarowe.

K.G.: W takim razie akceptuję podział słowny, ale czym są te niepewności? Nie da się dwa razy dokładnie tak samo czegoś zmierzyć np. tą linijką? 

D.A.: Pytanie, z jaką dokładnością. Bo przede wszystkim – i tu wchodzimy na taki bardzo filozoficzny poziom, gdzie zawsze mi się przypomina jaskinia Platona i to, czy obiekty są naprawdę, czy my widzimy tylko ich cień na ścianie – trochę tak to wygląda, że my tak naprawdę nie znamy wartości żadnej wielkości fizycznej. W sensie nie wiemy, jaka ona dokładnie jest, tylko wiemy, jaka ona jest w granicy niepewności. Czyli że z pewnym prawdopodobieństwem wiemy, że ona jest w tych granicach plus minus ileś tam. I tak na dziewięćdziesiąt pięć albo na dziewięćdziesiąt dziewięć i siedem procent wiemy, że ta masa elektronu to jest pomiędzy tyle a tyle miejsc po przecinku. I to jest coś, co jest bardzo trudne do zaakceptowania, jak ktoś pierwszy raz się z tym spotyka np. na studiach.

K.G.: To musi być frustrujące.

D.A.: Tak, bo to znaczy, że my możemy tylko przesuwać dalej ten limit i zawężać te granice niepewności pomiarowej. I kiedyś znaliśmy coś plus minus trzydzieści procent, potem mamy plus minus jeden procent, potem mamy na dziesiątym miejscu po przecinku, ale nadal, gdy np. w CERN-ie odkryto bozon Higgsa, to tam padło takie hasło: z pewnością pięć sigma. No i nie chodzi o to, że nie zmierzono go dokładnie. Chodzi o to, że plus minus znamy pewien rozkład niepewności i tylko się przybliżamy coraz bardziej i coraz bardziej.

K.G.: Pogadajmy o tej standaryzacji, o której już wspomniałeś. Muszę przyznać, że z dużym zdziwieniem przeczytałam u ciebie, jak późno ona przyszła i że w XVIII wieku w samej tylko Francji stosowano… Na pewno się nie pomyliłeś? Dwieście pięćdziesiąt tysięcy różnych jednostek miar.

D.A.: Ćwierć miliona. W jednym państwie.

K.G.: Nie pomyliłeś się o jakieś zero?

D.A.: Absolutnie nie. To jeszcze i tak nie było źle, bo już przynajmniej system liczbowy był w miarę podobny na kontynencie, ale jakbyśmy się cofnęli jeszcze wcześniej, to sama matematyka była różna. W sensie różnych symboli albo nawet właśnie nie tylko tego, że jak mamy symbol, to żeby napisać jeden, dwa czy pięć, ale że w ogóle system liczbowy funkcjonował w inny sposób. No bo jak kojarzymy liczby rzymskie, to one nie są systemem pozycyjnym, więc nie możemy sobie dodawać pod kreską. W ogóle przestawienie się z jednego systemu liczbowego na inny już wymaga jakiegoś wysiłku. Więc przynajmniej z tym przez te tysiąclecia sobie poradziliśmy, ale faktycznie, był problem. No bo rozwój techniki i standaryzacja wynikają z potrzeby. Jeśli twój świat ogranicza się do twojej wioski, to w sumie co cię obchodzi, co się dzieje w innej wiosce. To jest twój świat, to jest twój horyzont. Natomiast w momencie, kiedy zaczynamy międzynarodowy czy nawet międzywioskowy handel, to te problemy faktycznie zaczynają być istotne. Wtedy trzeba ustalić, co to znaczy łokieć, kilogram itd. Przecudowne są te miary masy, które jedni liczyli kamyczkami, jedni liczyli ziarnami kakaowca, a inni ziarnami groszku itd. A inni mieli płynną miarę – może być miseczka, którą napełniasz wodą, i ona się robi coraz cięższa. I nie masz tego, że to jest plus minus jeden kamyczek, ale masz płynną zmianę – plus minus ileś mililitrów. Więc ta standaryzacja, to, żeby zamienić dwieście pięćdziesiąt tysięcy na siedem jednostek, które wszyscy podzielają, czyli że wszyscy się umawiamy, że długość jest w metrach i wszyscy się umawiamy, że masa jest w kilogramach, to był naprawdę przełom. No ale do tego potrzeba było totalitaryzmu, trzeba było wojny, trzeba było Napoleona.

K.G.: Może bardziej zamordyzmu?

D.A.: No właśnie. Nie da się tego zrobić spokojnie, szczególnie jeśli jeszcze dla ludzi to jest tradycja, którą z dziada pradziada mierzyliśmy w tych groszkach czy dłoniach, czy czymś. A tu nagle przychodzi ktoś i mówi, że nie, od dziś macie robić inaczej, i tak będzie dla was lepiej. No to ludzie naturalnie się przed tym bronią.

K.G.: Może być to również kwestia tożsamościowa, co widać np. do tej pory w tych buntowniczych Stanach Zjednoczonych, męczących nas wszystkich tymi stopami, milami, galonami. Co to ma być w ogóle?

D.A.: Nie wiem, czy dotarłaś do diagramu, który z wielkim pietyzmem tłumaczyłem na język polski. Diagram, który wyjaśnia, jakie są relacje pomiędzy jednostkami brytyjskimi czy imperialnymi.

K.G.: Wygląda to jak rozpiska pana Jacka Gmocha za najlepszych czasów. Dużo różnych strzałeczek itd.

D.A.: Tak, bo u nas naprawdę system SI jest prosty. Jak masz te przedrostki razy dziesięć, razy tysiąc, że masz te kilo, mega, giga, to jest to po prostu równo rozstawiona drabinka. A tutaj ile stóp, to ile jardów, ile cali, to ile stóp itd. I te liczby tak jak u nas w systemie dziesiętnym są właśnie razy dziesięć, razy sto, razy tysiąc, to tam jest tak, że np. trzy, dwanaście, osiem, tysiąc dziewięćset sześćdziesiąt dwa itd. Bardzo trudne do spamiętania i do przeprowadzania obliczeń. Dla osób, które wykonywały bardzo proste obliczenia na co dzień i miały własne ciało do przeprowadzania „pomiarów”, no to okej, ten łokieć czy stopa mogły mieć sens, ale nie jak wychodzimy poza naszą wioskę.

K.G.: No ale to też pokazuje jak bardzo… Pierwotne to może za dużo powiedziane, ale mierzenie różnych rzeczy jest właśnie taką podstawową potrzebą po to, żeby się wymieniać tymi towarami. A powiedz, jak to wygląda teraz? No bo co to znaczy np. kilogram? Wiem, że kiedyś po prostu była taka sztabka i to był kilogram.

D.A.: Niestety, ale podręczniki jeszcze nie zostały zaktualizowane, więc jeszcze to, czego uczymy dzieci, jest bardzo często przestarzałe. Ostatnia aktualizacja systemu SI miała miejsce dwa lata temu – niedawno, krócej niż cykl wydawniczy. Więc jeszcze możemy znaleźć informacje o fizycznych wzorcach, czyli o tym, że faktycznie fizycznie istnieje obiekt i umawiamy się, że ten obiekt, ta sztaba ma jeden kilogram, a ten pręt ma jeden metr. No ale właśnie tak jak mówisz, jest parę podstawowych problemów. Jeden metr, ale przecież wiemy, że jest rozszerzalność cieplna, więc definicja metra będzie krótsza albo dłuższa. No i jeśli ktokolwiek czegokolwiek dotyka, to z jednej strony to ściera, a z drugiej strony zostawia tłuste plamy. Oczywiście można założyć rękawiczkę, ale zawsze też coś tam się ściera. Gdy był ten wzorzec fizyczny i zrobiono z niego kopie, żeby były wzorce narodowe, no to raz na ileś lat sprawdzano, jak one mają się do siebie. No i wyszło, że no nie, jeśli to ma być definicja, to one nie mogą się od siebie w ten sposób różnić. I stąd było potrzebnych bardzo wiele lat pracy.

K.G.: A pamiętasz, jakie były te różnice?

D.A.: Nie pamiętam dokładnej liczby, ale stwierdzono, że nie, musimy pozbyć się wzorców fizycznych i jednak oprzeć się o takie definicje bazujące na stałych fizycznych. Więc np. ten metr wyrzucono, uznając, że powiemy, że metr to jest odległość, którą pokonuje światło w określonym czasie. I w tym momencie, jeśli tylko umiemy precyzyjnie mierzyć czas i mamy do dyspozycji światło, to jesteśmy w stanie w każdym laboratorium odtworzyć ten wzorzec, bo on bazuje na prawach fizyki, a nie na jakimś tam wzorcu, który ktoś może upuścić, złamać, ukraść, zniszczyć albo zmienić. Ale właśnie ta ostatnia zmiana poszła jeszcze krok dalej, bo to, co mówię, to było dwie dekady temu. Ostatnia zmiana w ogóle przyjęła troszeczkę inne podejście – ona zdefiniowała niektóre stałe fizyczne. Czyli nie jest tak, jak było kiedyś, że my np. tę prędkość światła wyznaczamy coraz dokładniej, dokładniej i dokładniej, tylko zrobiono na odwrót – zbierając wszystkie najlepsze pomiary na świecie, jakie mamy, przyjęto, że okej, to my zdefiniujemy prędkość światła o tak. I teraz czy zdefiniujemy masę elektronu, czy jakąś wielkość fizyczną, uznajemy, że to jest jedyna wielkość, która nie ma niepewności pomiarowej. Bo my się umawiamy, że ta wartość oznacza prędkość światła. Mając definicję bez niepewności, to faktycznie, wystarczy pomnożyć to przez czas i mamy odległość. I w ten sposób są zdefiniowane wszystkie wartości, tak jak np. liczność materii bazuje na stałej Avogarda, czyli liczbie cząsteczek, na stałych fizycznych. Więc jest to troszeczkę bardziej abstrakcyjne i cały czas w takim pierwszym tłumaczeniu myślę, że jest łatwiej, szczególnie dla dzieci, przyłożyć dwa łokcie i pokazać, że są różne u różnych dzieci. Natomiast jak wchodzimy na wyższy poziom, no to trzeba doczytać bardziej skomplikowane definicje. Główny Urząd Miar, który w Polsce dba o to, żebyśmy mieli zachowaną tę spójność pomiarową, na szczęście na swojej stronie też przytacza obszerny raport. I zachęcam zaawansowanych czytelników, żeby poczytać.

K.G.: Ja nie mam doświadczenia inżynierskiego, w związku z tym muszę przyznać, że z dużym zainteresowaniem przyglądałam się temu, co pisałeś, jeśli chodzi o różne miernicze sprzęty, np. noniusz. Co to jest?

D.A.: Bolało mnie też, że obrażamy inteligencję dzieci w szkole. Jeśli pojawia się temat pod hasłem „pomiary” czy „pomiar wielkości fizycznych” – od tego się tradycyjnie zaczyna naukę fizyki – to mówimy dzieciom, które są już np. w siódmej, ósmej klasie podstawówki, że długość to się mierzy linijką. No jest to trochę żenujące. Albo, że masę mierzy się wagą. Trochę jednak z szacunkiem traktujmy to młodsze pokolenie. Poza tym, że nie wyjaśniamy, jak działa waga. [śmiech] Dlatego postanowiłem pokazać trochę ciekawsze rzeczy. Więc oczywiście można zacząć od linijki, żeby pokazać, że dokonujemy porównania z innym fizycznym wzorcem, natomiast suwmiarkę można kupić za dwadzieścia złotych i każde dziecko automatycznie łapie, jak ona działa w momencie, kiedy ma np. butelkę i ma zmierzyć jej średnicę. Są po prostu takie ząbki, którymi się łapie albo od zewnątrz, albo od środka, albo można włożyć do środka i zmierzyć głębokość. I jest to świetna zabawa. Natomiast suwmiarka ma dwie skale, więc jest jedna skala zgrubna i druga skala – to jest właśnie ten noniusz, czyli dużo dokładniejsza skala, z której można odczytać do zero przecinek zero dwa milimetra. Więc można robić bardzo dokładne pomiary przyrządem, który jest absolutnie w każdej pracowni, czy po prostu można sobie kupić do domu. Jak się robi remont, to potem cyk i mierzymy. Nie linijką. Uważam, że suwmiarka powinna być absolutnie w każdym domu.

K.G.: To jest ciekawe, bo ty mówisz, że dzieciom się o tym opowiada, ale większość z nas, którzy nie idą na studia inżynieryjne, trochę z tym zostają, czyli mierzą tymi linijkami. Więc naprawdę, bardzo odległe sposoby nauczania są współcześnie w szkołach i zostają z nami w całości jako ze społeczeństwem.

D.A.: Tak i potem słyszymy informację, np. taki abstrakcyjny przykład, że znaleziono trotyl we wraku samolotu w liczbie pięciu ppm-ów. I ja nie mówię, że tak ani nie mówię, że nie, bo nie mam do tego kompetencji, ale zadaję podstawowe pytanie: jak zmierzono zawartość tego trotylu? I jakiej techniki pomiarowej użyto? Czy ktoś wziął patyczek, zrobił wymaz ze skrzydła i potem co, powąchał? Czy zrobił chromatografię gazową, czy spektroskopię mas? I chodzi o to, że dopiero jak ocenimy metodę i zobaczymy, kto jej użył, to wiemy, czy to były czary-mary, czy np. to jest metoda tak poniżej progu pomiarowego, że w ogóle nie możemy uznać, że ten pomiar jest rzetelny. Albo jeszcze mi się przypomina, jak ostatnio Odra była zatruta i znowu było pytanie, co ją zatruło? No to trzeba pobrać próbkę wody i ją przeanalizować. Ale teraz znowu: czym, jak, gdzie? Poświecić światłem i zobaczyć, jak się rozprasza czy odwirować? Jakiej techniki użyć?

K.G.: Ano właśnie, i tak odróżniają państwo poważne publikacje od niepoważnych, bo te poważne wyjaśniają, w jaki sposób dochodzą do różnych wniosków. Powiem ci jeszcze, tak rozwijając wątek tego, że my zostajemy na całe życie z tym, co zostało nam włożone do głowy w szkole, jeśli tego nie rozwiniemy w dorosłym życiu, a nie zawsze mamy na to czas. Twoja książka Jak naukowcy mierzą świat? jest kierowana do młodego czytelnika, ale ja się w niej bardzo odnajdywałam. Przyznaję się teraz, drodzy słuchacze, do tego wprost: ja mam takie różne dziury w wiedzy, że tu coś wiem, bo jestem w stanie pogadać z fizykiem o cząstce Higgsa, spoko, po czym nagle się orientuję, że jakiejś takiej podstawy nie ogarniam, bo właśnie np. nie byłam na takich studiach.

D.A.: Ja do tego podchodzę z bardzo dużym zrozumieniem dlatego, że całe osiem lat szkoły miałem język niemiecki i mi się średnio co najmniej raz do roku zmieniała nauczycielka. Powinienem być na C1 z niemieckiego, a dzisiaj to ledwo się przedstawię. I właśnie wiem, że mam te luki dlatego, że w jakiejś kompletnie randomowej kolejności w randomowych latach ktoś mi coś tam przedstawiał, ale nie tworzyło to spójnego systemu. I mamy też tak, że jako dzieci uczestniczymy w procesie, który powinien być jakoś sensownie zaplanowany, ale a to mamy braki nauczycieli, a to pracowni brakuje pieniędzy na to, żeby kupić sprzęt, a to zmieni się podstawa programowa w trakcie naszej edukacji, a to jesteśmy w gimnazjum i nagle rok później nie ma gimnazjum. Podchodzę do tego ze zrozumieniem i dlatego też gorąco polecam przeczytać tę książkę, żeby właśnie nadrobić, nadgonić. Ja sam też bardzo wielu rzeczy się uczyłem w trakcie pisania tej książki, ponieważ rozpisałem sobie obszary i tematy, ale jak zacząłem drążyć i np. szukać obrazka, którym mogę to uzupełnić, to zaraz mi wyskakiwał jakiś obrazek i patrzę: ej, a co to jest? Nie mam pojęcia. I w tym momencie ja musiałem drążyć, a potem odpowiadać na pytanie: gdzie jest rozdział? Miał być miesiąc temu. A ja mówię: czekaj, czekaj, muszę coś doczytać, bo to jest strasznie ciekawe. I w ten sposób dotarłem właśnie do historii, których nie znałem, np. o tym, jak zatankowano samolot pięćset. Ale pięćset czego? No i okazało się, że pięćset litrów, a nie galonów czy na odwrót. I w połowie lotu zabrakło paliwa w samolocie. Więc dużo się też uczyłem.

K.G.: Ludzie przeżyli?

D.A.: Tak, szczęśliwie tak. Zaznaczam też, że ta książka absolutnie nie pretenduje do bycia kompendium, bo wręcz na samym końcu podkreślam, ilu rozdziałów w ogóle nie poruszyłem, a bardzo bym chciał, ale np. o pomiarach elektryczności czy magnetyzmu po prostu już musiałem odpuścić, bo trzysta tysięcy znaków już mi dawno temu stuknęło i musiałem ciąć. Więc myślę, że bardziej to jest zajawka i jak ktoś ma ochotę na więcej, no to zapraszamy i do mat-fizów, i do biol-chemów, i potem na studia inżynierskie.

K.G.: Jak wspomniałeś o tym samolocie, to mi się też przypomniała inna historia, którą opisujesz w książce, jeśli chodzi o pomylenie się. I tutaj wracamy znowu do tych Amerykanów, a także przecinków i kropek. Bo tam ta historia jest tragiczna, być może lekko tragikomiczna, ale zasadniczo jednak tragiczna, bo facet po prostu zmarł przez to, że się pomylono w odczytywaniu dawki.

D.A.: Na pewno wszyscy pamiętają ze szkoły takie pretensje do nauczyciela, który gdzieś tam ucinał punkty: bo przecież to był tylko minus. I ten nauczyciel z tą swoją nauczycielską cierpliwością tłumaczył: no tak, ale wiesz, jak masz pięćset złotych i masz minus pięćset złotych, to jest różnica, czy możesz coś sobie kupić, czy masz dług. Albo jeśli to jest współrzędna i wystrzeliłeś rakietę z Warszawy, to pytanie, czy ona spadnie na Moskwę, czy na Hiszpanię. To są takie drobiazgi, które są często zaniedbywane, natomiast to jest istotna różnica. To samo dotyczy kwestii notacji. Chodzi o to, że to jest tylko i wyłącznie kwestia umowy, to nie jest żadna fizyka ani żadna prawda objawiona. Po prostu umawiamy się, że w danym języku mamy daną gramatykę i dane słowa i tak samo umawiamy się, że w matematyce mamy taki zapis, który oznacza konkretne rzeczy. I jeśli mamy ułamki dziesiętne, no to jakoś musimy zaznaczyć, gdzie ten ułamek się zaczyna. W Polsce konwencjonalnie używa się przecinka jako separatora dziesiętnego. Czyli jeden przecinek zero, zero, zero, to jest jasne dla każdego prawdziwego Polaka, że to znaczy jeden. Ale już Amerykanin, patrząc na coś takiego, powiedziałby, że to jest tysiąc. Bo Amerykanie będą szukać kropki jako separatora dziesiętnego. Natomiast przecinek jest używany po to, żeby oddzielić od siebie kolejne trzy zera. Bo jak masz liczbę, która składa się z ośmiu czy dziewięciu cyfr, to trudno jest ją przeczytać, ale jak masz jeden przecinek zero, zero, zero przecinek zero, zero, zero, kropka zero – aha, no tak, no to milion, bo łatwo policzyć, ile jest zer. Więc krótko mówiąc, to, że ktoś spojrzał na przecinek, myśląc, że to przecinek, a nie kropka – efekt był taki, że tysiąckrotnie zawyżono dawkę w trakcie radioterapii. Niestety.

K.G.: I to się źle skończyło dla tego pacjenta. Porozmawiajmy o tym, jak mierzy się takie ekstremalnie małe odległości. Jak działa mikroskop elektronowy? Jak się tam zagląda? Bo to jest taka przestrzeń, gdzie fala światła jest za długa. To jest w ogóle dla mnie odjechane, fantastyczne.

D.A.: Jeżeli zadajesz pytanie np., jakiego koloru jest komórka, to nie da się na nie odpowiedzieć, bo trzeba zrozumieć, że to jest mniejsze niż kolor światła. Ale tak w skrócie, przede wszystkim bardzo zachęcam, żeby wygooglować taką stronę scaleofuniverse.com – to jest fantastyczna symulacja, która pozwala nam myszką sobie tak scrollować, zarówno w górę, jak i w dół. I możemy się oddalić – każde scrollnięcie zwiększa nam skalę tysiąc razy. I można przescrollować od galaktyk po kwarki w atomach. To niesamowicie pokazuje, jak różne są te perspektywy. No i właśnie, a my w szkole ograniczamy się do tej linijki, która mierzy centymetry i milimetry. I chciałem tylko przypomnieć, że granica rozdzielczości dla ludzkiego oka to jest tak około stu kilkudziesięciu mikrometrów, więc jeśli my chcemy zobaczyć gołym okiem, no to jesteśmy w stanie zobaczyć komórkę jajową, jakiś pyłek. To jest największa taka pojedyncza komórka. Ale dalej potrzebujemy mikroskopów optycznych. Mamy światło, tylko sobie je powiększamy soczewkami. No ale właśnie, jeśli te obiekty są mniejsze i mniejsze, i mniejsze, to to po prostu nie zadziała.

K.G.: Powiedzmy, dlaczego nie zadziała.

D.A.: Jeśli dochodzimy do tych ekstremów, to trzeba się zacząć zastanawiać nad tym: okej, ale co to właściwie jest światło? Dochodzimy do tego, że jest to fala elektromagnetyczna, a fale tak jak fale – na wodzie mają swoją długość. Są one dobrą analogią – jeśli pykamy sobie palcem w wodę, to tworzą się fale. Jak będziemy pykać szybciej, to grzbiety będą bliżej siebie, jak wolniej, to będą bardziej oddalone. I teraz chodzi o to, że na drodze takiej fali możemy sobie postawić przeszkodę, która będzie bardzo mała albo bardzo duża. Więc np. jeśli wsadzimy rękę albo patyk, to fala się ugnie albo ją jakoś ominie, a za tym patykiem zostanie puste miejsce. Ale jakby to była np. żyłka, to fala przez nią przejdzie, zupełnie jej nie zauważając. W drugą stronę – jeśli to będzie wyspa, to fala się od niej odbije. Więc rozmiary obiektów jakoś nawiązują do rozmiaru tej fali.

Jeśli zamienimy wodę na pole elektryczne i magnetyczne, co jest kompletnie abstrakcyjne, ale próbujmy myśleć o tym jako o tych falach, no to się okazuje, że tak, mamy takie obiekty, które są na tyle duże, że nam tę falę odbiją. Możemy zobaczyć to, co do nas wróciło, ale są obiekty, które są tak maleńkie, jak powiedzmy, ta żyłka. Kurczę, teraz żałuję, że nie umieściłem tego w książce, bo to dobre jest. Ale fala przechodzi przez tę żyłkę, po prostu jej nie zauważając, bo to jest za mały obiekt, żeby fala się odbiła. Więc tak jak schodzimy z metrów do milimetrów, potem podzielimy na tysiąc milimetrów do mikrometrów – mikrometry to są takie pojedyncze komórki – ale jak jeszcze tysiąc razy sobie zmniejszymy do nanometrów, no to jesteśmy właśnie w takim obszarze czterysta, osiemset nanometrów. To są rozmiary odpowiadające poszczególnym kolorom. Czyli jakbyśmy sobie wzięli miernik elektryczny i on by sobie mierzył, jak się zmienia natężenie pola elektrycznego, no to zobaczymy, że ono od grzbietu do grzbietu jest coś rzędu setek nanometrów. Więc jak my mówimy o obiektach, które mają pojedyncze nanometry albo pikometry, albo o atomach, to w ogóle nie ma szans, żeby światło jakkolwiek się od tego „odbiło”. Ale nie musimy korzystać ze światła. Możemy korzystać z elektronów. I znowu, to też pokazuje, jak idąc w stronę takich ekstremalnych skali i ekstremalnych zjawisk, rozszerzamy swoje horyzonty fizyczne. Bo nagle się okazuje, że musimy sięgnąć do mechaniki kwantowej, musimy sięgnąć do tego, że wszystko jest falą i do tego, że my po szkolnemu wyobrażamy sobie elektron jako taką kulkę – tak na marginesie niebieską. Praktycznie w każdym podręczniku jest tak, że protony są czerwone, elektrony są niebieskie i neutrony są białe, co jest przy okazji kompletnie abstrakcyjne, bo pojęcie koloru nie ma sensu na tym poziomie.

K.G.: Oj, jakieś już muszą być.

D.A.: Tak, ale nie wiem, dlaczego elektrony niebieskie.

K.G.: Bo elektryczność, a prąd jest niebieski.

D.A.: Niebieskie są iskry. W sumie to są białe, no ale.

K.G.: A jakbyś narysował? Oczywiście, że niebieskie. Błyskawice na niebiesko.

D.A.: Ja bym narysował na biało na tle niebieskiego nieba.

K.G.: Jest taki dowcip: dlaczego na rysunku Jasia tata ma niebieskie włosy? Bo nie ma łysej kredki. No to nie ma kredki elektronowej. [śmiech]

D.A.: Rzecz w tym, że elektrony – i to jest kompletnie abstrakcyjne – mimo że mówię, to jest cząstka, która ma masę, to jednak doświadczenia w przeszłości pokazały, że elektron potrafi też zachowywać się jak fala. Czyli tak jak puszczamy sobie falę na wodzie i postawimy przeszkodę w postaci szczelinki, to fala się ugnie, to tak samo, jak taką wiązką elektronów strzelamy w bardzo cieniutką szczelinkę, to też widzimy, że po drugiej stronie obraz nam się rozchodzi właśnie jak taka fala. Korzystamy z falowej natury elektronów, natomiast krótko mówiąc, jest to koszmarnie skomplikowane, za często w tych wyjaśnieniach dochodziłem do pewnej bariery, która nie pozwalała mi pójść dalej. Więc chciałem pokazać w jedną i w drugą stronę jakieś ekstrema: np. w drugą stronę jest sytuacja, jak zostawiam kogoś po prostu z takim: a w ogóle to jest coś takiego jak fale grawitacyjne, weź sobie doczytaj. Więc myślę, że dla dorosłych to też jest o tyle fajna książka, że jest podane w którą stronę googlować dalej.

K.G.: Ale dla mnie to jest okej wyjaśnienie, że po prostu mikroskop elektronowy wykorzystuje tę falową naturę elektronów, jedną z dwóch natur, jeśli można tak powiedzieć. Dla mnie to jest zupełnie okej i wystarczające wyjaśnienie na tym poziomie. Ale wyjdźmy z tych najmniejszych skali i pójdźmy do tych największych. Bo to też jest ekstremalnie trudne, to, w jaki sposób astronomowie mierzą odległości we Wszechświecie. Pamiętam, że kiedyś zrobiłam całą osobną audycję na ten temat w radiu Tok FM. Cała ta drabinka jest naprawdę niezła. Powiesz o tym coś więcej?

D.A.: Dokładnie pamiętam twoją audycję, bo akurat byłem w trakcie pisania tego rozdziału. Poszedłem na spacer z psem i nagle słucham o drabince pomiarów, która mi tak uzupełniła luki, które miałem.

K.G.: Nie znalazłam się w przypisach. [śmiech]

D.A.: Oficjalnie teraz składam podziękowania za tamtą audycję i mogę po prostu odesłać tam po głębszą odpowiedź, bo to jest czterdzieści pięć minut na ten temat. Ale w telegraficznym skrócie: to jest w ogóle wątek, który znowu wraca do tych podstaw, do tej filozofii, do tego, że z pomiarów wynika to, jak my postrzegamy świat. Bo dawno, dawno, dawno temu np. Arystoteles nie miał narzędzi do tego, żeby rzetelnie coś ocenić i dlatego  nagadał mnóstwo głupot, które potem powtarzano przez półtora tysiąca lat. Kiedyś w ogóle tworzono takie modele, że mamy szklaną kopułę poprzyklejane na niej gwiazdy.

K.G.: No tak wygląda.

D.A.: No tak, i dlaczego miałoby być inaczej? Dopiero to, że dosłownie parę punkcików nie pasowało, dało do myślenia, że coś jest nie tak. A, no dobra, są planety, one pewnie są bliżej nie na tej kopule. Czyli może jest kopuła w kopule. No ale potem jak się pojawiła jakaś supernowa, coś tam się pojawiło znikąd, to było: ej, to nie jest statyczne itd. Dopiero precyzyjne pomiary astronomiczne, to, że obserwujemy non stop niebo i widzimy, że w różnych porach roku to trochę inaczej wygląda, dało do myślenia. Bo to pokazuje, że możemy skorzystać z perspektywy. Czyli jeśli jakaś gwiazda jest blisko, a inne są daleko, tak jak jedziemy samochodem i widzimy drzewo na tle gór, no to te góry przesuwają się bardzo powoli, bo są bardzo daleko, a to drzewo szybko, i oglądamy je z różnych stron. No ale zaraz, to kompletnie nie ma sensu. Jeśli te gwiazdy są na tej szklanej kopule, to nie ma prawa się w ten sposób zachowywać. No więc wyszło: aha, no dobrze, to może jest jeszcze kopuła w kopule w kopule. Ale gdzieś to zaczęło zawodzić – bo w sumie czym są te kopuły? I wyszło, że nie, to jest kompletnie bez sensu, że jednak po prostu to są punkty rozrzucone w przestrzeni w bardzo różnych odległościach. Ta drabinka, do której nawiązujesz, mówi, w jakiej odległości z której z metod możemy korzystać. Bo ta perspektywa jest supermetodą, no ale jak mamy drzewo i góry, to zakłada to, że coś jest blisko i coś jest daleko, no ale jeśli mamy dwa superodległe obiekty, to one względem siebie nie będą się przesuwały tylko dlatego, że my o raptem trzysta milionów kilometrów się przesunęliśmy między latem a zimą, robiąc pół elipsy dookoła Słońca. No i wtedy musimy korzystać z innych metod, np. właśnie bazując na tym, że jak wiemy, że jak zapalimy świeczkę i będziemy blisko, to nas oślepi, a jak będziemy daleko, to będzie delikatnym punktem. Więc jeśli tylko wiemy, jak mocno ta świeca świeci i zmierzymy sobie natężenie światła, to wiedząc, że z kwadratem odległości spada natężenie, możemy sobie obliczyć tę odległość. Tylko teraz skąd mamy wiedzieć, jak ta świeca świeci? Więc znowu, rozwój metod pomiarowych pchał tę astronomię, która tworzyła nowe metody pomiarowe, które pchały ją jeszcze dalej i przesuwały nasze zrozumienie Wszechświata i naszego miejsca w nim. Ale tak, znaleźliśmy gdzieś te standardowe świece, czyli gwiazdy. I na podstawie badań światła, które z nich przychodzi, wiemy, jaki to jest typ gwiazdy i jak mocno ona świeci w sposób absolutny, a nie przez nas postrzegany. Możemy to sobie porównać i obliczać. No ale jeśli chodzi o jeszcze większe skale, to co jeśli tej świecy nie ma w danym miejscu? Profesjonalna astronomka w twoim podcaście pięknie opowiadała o tym, jak jedne metody służą do kalibracji innych metod, i dzięki temu dostajemy taki łańcuch, który widzimy, że jest spójny.

K.G.: Właśnie stąd ta drabinka. Swoją drogą myślę, że warto doceniać jednak od czasu do czasu – ja przynajmniej tak mam, że przeżywam taki zachwyt, ile ta nauka już osiągnęła, że właśnie jesteśmy w stanie w ogóle wypowiadać się jakkolwiek na temat odległości we Wszechświecie. Przypomniał mi się rysunek, jeśli dobrze pamiętam, Marka Raczkowskiego, że oto chłop siedzi z browarem i ogląda telewizję. Dziennikarka mówi, że naukowcy donoszą, że poprzednio się pomylili, jeśli chodzi o wiek Wszechświata. I ów mężczyzna komentuje: debile. [śmiech] Wydaje mi się, że to nie jest taka rzadka postawa.

D.A.: A nie wiem, czy kojarzysz obrazek Jarońskiego, jak dwóch naukowców w NASA spotyka się przy kawie i jeden mówi: słuchaj, pomyliliśmy się w obliczeniach i jednak Słońce nie wybuchnie za cztery miliardy lat, ale za pięć minut. I piją kawę, jeden mówi: no ale żeby tak się pomylić? A, daj spokój. Dobra kawa. Bardzo polecam Jarońskiego. Ale wiesz co? Właśnie to jest też rzecz, której mi brakowało w szkole – tego zachwytu fizyką. Klepanie zadanek o pociągu z A do B to nie jest zachwyt. To jest klepanie jakiejś matematyki, która dla większości jest po prostu nudna i odziera fizykę z tego zachwytu i próby zrozumienia, co tu się dzieje wokół.

K.G.: Ja muszę przyznać, że fizyki bardzo nie lubiłam w szkole, mimo wysiłków nauczycieli, bo właśnie brakowało tego zachwytu. To ja bym jeszcze chciała cię zapytać o kwestię mierzenia czasu. Bo ustaliliśmy już, ile to jest metr, mówimy, że prędkość światła to jest tyle i tyle metrów na sekundę. A co to jest sekunda?

D.A.: Wiesz, że jakbyś zadała to pytanie trzysta lat temu np. takiemu Galileuszowi, to on by cię nie zrozumiał, nawet gdybyś mówiła w języku, którego on używał, bo nie było takiego słowa. Bo jaki jest sens definiować np. sekundę, jeśli mamy zegary słoneczne, które działają tak plus minus pół godziny? I to jest taka grubsza rozkmina – aha, czyli nasz język, którym się na co dzień posługujemy, wynika też z metod pomiarowych, które mamy. Więc tak, dopiero jak się rozwinęły lepsze metody pomiarowe, to mieliśmy lepsze zegarki, które były w stanie mierzyć minuty, a potem sekundy. Dopiero się okazało, że pojawiają się te słowa.

K.G.: Musiała być też taka potrzeba. Jeśli dobrze pamiętam, to chyba kolej spowodowała to, że trzeba było się dogadać, która tak naprawdę jest godzina.

D.A.: Jeśli ty żyjesz w swojej wioseczce, bez kontaktu ze światem i tylko musisz pójść zapolować albo wysiać zboże, to cię interesuje plus minus kwartał, żeby wiedzieć, czy siać, czy zbierać, czy pościć. I plus minus dzień nie ma znaczenia. Zresztą są te fascynujące opowieści rodziców, jak byli młodzi i nie było telefonów komórkowych. To jak oni się umawiali? No bo jeśli ktoś teraz się umawia na dziewiętnastą, to o dziewiętnastej dwie już można powiedzieć, że jest spóźniony. Albo można zadzwonić: będę za pięć minut. No a tu się okazało, że nie, trzeba było na kogoś poczekać. Albo jak w Ogniem i mieczem się gdzieś umawiali, to się spotykali, siedzieli trzy dni i czekali, czy ktoś przyjdzie, czy nie przyjdzie. No bo nie dało się zadzwonić ani nie dało się dotrzeć z taką precyzją. Natomiast tak, dzisiaj postęp technologiczny wymusił to, że mamy już zegary atomowe i musimy się synchronizować, żeby np. nam GPS-y działały z dokładnością do iluś miejsc po przecinku. Powstała potrzeba coraz lepszego i lepszego, i lepszego definiowania tych sekund. I żeby odejść od tego, że ja powiem: start, stop, umówmy się, że mam rację i wszystkim narzucę to, co ja uważam, to oparto się o zjawisko fizyczne, które też jest kompletnie abstrakcyjne, ale chodzi o to, że w atomach mamy elektrony, więc elektrony są sobie na różnych – i teraz pytanie, na którym poziomie mówimy – niech będzie, że na orbitach. Przy okazji, to jest strasznie smutne, że tak potem na każdym kolejnym etapie edukacji mówi się, dlaczego na tym poprzednim powiedzieli ci źle. [śmiech] Ale niech będzie, że są elektrony na orbitach. To nie jest taki szkolny obrazek, że po prostu są te kółeczka i one tam sobie są, tylko są w bardzo dynamicznym ruchu i pomiędzy tymi poziomami energetycznymi czy orbitami, czy orbitalami sobie przeskakują. I chodzi o to, że robią to z bardzo konkretną częstotliwością. Jeśli masz linijkę, którą trzymasz na krawędzi stołu i ją strzelisz, to ona będzie sobie wibrować z konkretną częstotliwością. Jak zmienisz sobie długość tej linijki, to zmieni się częstotliwość. Wracając do tych atomów, różne elektrony w różnych atomach przeskakują sobie z jakąś określoną częstotliwością. No więc wszyscy się umówili, że weźmiemy sobie akurat atom cezu i weźmiemy do tego izotop cezu sto trzydzieści cztery, taki stabilny, i to będzie nasz wzorzec. Jeśli w tym atomie nastąpi – i tu oczywiście nie pamiętam tej liczby, ale chyba dwieście dziewięćdziesiąt ileś tam milionów – tyle przejść, to minęła jedna sekunda. I teraz to, co jest właśnie najlepsze, to to, że jest to zjawisko fizyczne, nie możesz tego oszukać. Te oscylacje będą miały tę konkretną częstotliwość. Ale tak, sekundę definiujemy jako efekt tej częstotliwości przejść w atomie cezu.

K.G.: A to wszystko jest jeszcze w kontekście tego Einsteina, który nam tak pomieszał pojęcia, jeśli chodzi o czas. To znaczy, pomieszał – powiedział nam, jaka jest prawda, ale to cały czas jest trudne do przyjęcia. Wspomniałeś o GPS-ie – muszę się przyznać, że z pewnym zawstydzeniem się zorientowałam, że do tej pory moje przekonanie, że mój własny, prywatny telefon kontaktuje się bezpośrednio z satelitą, jest nieprawdą.

D.A.: Jest to absolutna nieprawda, ale nie ma powodu do zażenowania czy wstydu dlatego, że nie wiem, czy ja spotkałem kogoś, kto znał prawidłową odpowiedź. Naprawdę, zróbcie sobie taki test, spytajcie randomową osobę na ulicy albo w rodzinie, jak działa GPS. Każdy powie, że łączymy się z satelitą, co jest kompletną bzdurą, jeśli pomyślimy sobie o tym, ile jest tych satelitów, a ile jest nas i jak trzeba by obsłużyć transmisje danych, żeby ta satelita z tymi miliardami ludzi i setkami miliardów urządzeń cały czas się komunikowała i coś im mówiła. Więc absolutnie nie, to jest w drugą stronę – satelity GPS cały czas wysyłają sygnał, a my go pasywnie odbieramy. To znaczy, nie komunikujemy się, tylko ona nadaje tak jak stacja radiowa, a my sobie możemy włączyć odbiornik, odebrać sobie ten sygnał i go zdekodować. Jak słuchasz radia, to oczywiście możesz sobie z nim porozmawiać, ale nikt cię nie słyszy. Telefon odbiera sygnał GPS i dlatego np. jak wejdziemy w tryb samolotowy i nie mamy połączenia ze stacją bazową, i tracimy zasięg, to nadal możemy odczytać pozycję GPS. Bo to jest system pasywny.

Przy okazji jak Amerykanie tworzyli system GPS, to było to pierwsze założenie, ponieważ było to tworzone dla celów militarnych – to musi być system pasywny po to, żeby nie dało się zlokalizować odbiornika. To znaczy, jeśli masz statek na morzu albo czołg czy cokolwiek i ty jako żołnierz chcesz się zlokalizować, i wysyłasz sygnał, to żeby ten sygnał trafił do satelity, robisz szeroko taki broadcast, więc można cię złapać po tym, co ty wysyłasz. Więc od samego początku inżynierowie założyli, że to musi być system pasywny w tym sensie, że ty nic nie wysyłasz. Przecież wiemy, że jak jest np. Sylwester albo jesteśmy na stadionie i kilkadziesiąt tysięcy ludzi naraz chce wysłać SMS-a albo robić stream w full HD, to pojawia się problem z przepustowością łącza. No ale nigdy nie ma tego problemu, że jak nagle wszyscy odpalimy GPS-a, to on zacznie mulić, bo my nie blokujemy satelity.

K.G.: W Radiu Naukowym był odcinek o tym, jak będzie działała sieć 6G, więc wcześniej też jest wyjaśniane, jak w ogóle działają te sieci. Jak jesteście zainteresowani, to bardzo wam ten odcinek polecam. Chciałabym prawie na koniec naszej rozmowy zapytać o twoje, jak sądzę, ulubione zagadnienia, czyli trochę o pomiarach medycznych i przede wszystkim o promieniowaniu jonizującym, które możemy mierzyć diablo dokładnie. I to chyba jest trochę kłopot.

D.A.: Tak. Przy okazji powiem z zażenowaniem, że dopiero na trzecim roku studiów, jak przyszedł czas na wybieranie specjalizacji, dowiedziałem się, że w ogóle jest taka dziedzina nauki jak fizyka medyczna. Dlatego też się cieszę, że np. osoby, które przeczytają książkę, będą w wieku dziecięcym czy młodzieńczym o tyle lepsze ode mnie, niż jak ja byłem w ich wieku. Promieniowanie jest absolutnie moim konikiem, bo i magisterkę pisałem z ochrony radiologicznej, i z promieniowania, i pracowałem w Centralnym Laboratorium Ochrony Radiologicznej, i absolutnie mnie to promieniowanie zafascynowało. W Zakładzie Fizyki Jądrowej byłem na studiach doktoranckich i prowadziłem wykłady z jądrówki. Jak pierwszy raz zacząłem pracować w laboratorium dozymetrycznym, czyli laboratorium, które zajmuje się pomiarami promieniowania, to mnie zafascynowało: wow, ile tu jest opcji. Dlaczego wcześniej właściwie tylko i wyłącznie gdzieś w popkulturze i na początku na takim powszechnym poziomie studiów funkcjonował ten nieszczęsny Geiger, który jest superprzyrządem tylko do bardzo wąskich zastosowań, do znalezienia zgubionego źródła.

K.G.: Ale ładnie pyka.

D.A.: Tak, ale pykał kiedyś.

K.G.: Już nie pyka?

D.A.: Pyka, ale to leci dźwięk z głośnika, można go sobie wyłączyć. Ale ponieważ wszyscy są przyzwyczajeni do tego pykania, no to jest w głośniczku. Jak dotarło do mnie takie zagadnienie dozymetrii awaryjnej, czyli co zrobić w sytuacji, kiedy dochodzi do jakiegoś wypadku, np. właśnie kogoś niecelowo napromieniowano czy śmiercionośna chmura promieniowania itd. Jak my możemy stwierdzić po wypadku radiacyjnym, jaką ktoś dostał dawkę. I tutaj, kiedy biolodzy mi zaczęli mówić, jak wygląda dozymetria biologiczna, czyli jak nasze ciało reaguje, jak można pobrać od ludzi próbki paznokci, zębów, kości, jak można pobrać krew, jak można, patrząc na to, co się dzieje z chromosomami albo ze strukturą w minerałach w hydroksyapatycie, który mamy w paznokciach, to otworzyło mi nowe drzwi.

Jak byłem na takiej konferencji ochrony radiologicznej, to cała sesja była poświęcona temu, z czego w razie wypadku można odczytać dawkę. Pamiętam wystąpienie takiej doktorantki, która opowiadała o słonych paluszkach. Chodzi o to, że sól kuchenna, tak jak wiele innych substancji krystalicznych, wykazuje termoluminescencję, czyli jak ją podgrzejesz, to zaczyna świecić i świeci proporcjonalnie do pochłoniętej dawki. W szpitalach spotykamy się z termoluminescencją, jak np. lekarze czy technicy noszą takie zawieszki z detektorami promieniowania – to są detektory termoluminescencyjne. One lecą potem do laboratorium, są podgrzewane, odczytuje się ilość światła i mówi się, jaką ktoś pochłonął dawkę. Ale nagle się okazuje, że skoro sól ma tę właściwość, to jeśli np. niechcący cię napromieniowano, to jak miałaś przy sobie paluszki, to możemy zeskrobać z nich sól, podgrzać ją, zrobić sobie oczywiście odpowiednią kalibrację i na tej podstawie powiedzieć, jaką dawkę pochłonęły paluszki. A wiedząc np., że napromieniowało cię od przodu, a miałaś je w plecaku, można sobie zrobić obliczenia i powiedzieć, jaką ty pochłonęłaś dawkę. Czy tak samo, jak potem próbowano odtwarzać, jakie dawki pochłonęli ludzie w Hiroszimie i Nagasaki albo ludzie po Czarnobylu – szukano, co może być dozymetrem. No i są minerały w materiałach budowlanych, więc jak jest odpowiedni rodzaj cegły, to da się go wyskrobać i użyć jako detektora.

K.G.: Szczerze mówiąc, to co by mi dała informacja o tym, jak mocno zostałam napromieniowana? Bo chyba już za wiele się z tym nie da zrobić.

D.A.: Bardzo dużo, ponieważ od tego, jaką pochłonęłaś dawkę, zależy sposób postępowania.

K.G.: A da się coś z tym zrobić? Bo przyznaję, mnie się wydawało, że to już koniec.

D.A.: Widzę, że jest potrzeba na książkę o wypadkach radiacyjnych. [śmiech] Takie hasło „wypadki radiacyjne” – ostrzegam przed googlowaniem na Google Grafice, bardziej polecam tekst. Ale w skrócie, jeśli mamy osobę, która została napromieniowana jakąś dawką, to pytanie jaką. Bo jeśli to jest mała dawka, to nie ma to kompletnie żadnego znaczenia. Jeśli w ogóle dawka jest porównywalna z promieniowaniem tła czy lotem samolotem, czy przebywaniem w wysokich górach, czy pojechaniem do Szwecji albo Czech, gdzie jest więcej radu w ziemi i radonu w powietrzu, może być tak, że dostaniemy dziesięć razy więcej, niż dostaniemy w Polsce – nadal nie ma to kompletnie żadnego znaczenia dla naszego zdrowia. Natomiast chodzi o to, że jeśli te dawki eskalują, to zaczyna się choroba popromienna, która ma bardzo różny przebieg w zależności od dawki. Różne układy naszego ciała różnie reagują. Z jednej strony mamy układ pokarmowy, gdzie mamy bardzo wrażliwy nabłonek, a z drugiej strony mamy skórę, która w razie zaniku niestety bardzo odsłania nasze ciało, i bardzo łatwo jest je zakazić, jeśli brakuje nam bariery ochronnej. Natomiast zniszczenie szpiku i krwi sprawia, że brakuje nam np. leukocytów, limfocytów i tracimy na odporności itd. A jeśli te dawki eskalują, to np. wiemy, że powyżej, powiedzmy, pięćdziesięciu grejów możemy zapewnić ci godną śmierć, to znaczy, uchronić cię przed bólem albo wprowadzić w stan śpiączki, bo wiemy, że nic nie jesteśmy w stanie z tym zrobić. Ale to jest ważna informacja diagnostyczna, żeby wiedzieć, jak postępować. I jeśli te dawki są np. średnie, może wystarczy leczenie objawowe, czyli przeciwwymiotne, karmienie pozajelitowe itd. Ale może potrzebujesz przeszczepu szpiku, bo wiemy, że te krwinki, które masz, to sobie są, ale właśnie przez uszkodzenie szpiku przestają się produkować nowe. Więc już w tym momencie, pierwszego dnia możemy zacząć przygotowywać cię do przeszczepu i jednocześnie zacząć szukać dawcy albo po prostu się szykować. Natomiast to jest absolutnie fenomenalne, w ogóle rozwala mózg, jak się zorientujesz, że obrażenia na skórze potrafią dać objawy po kilku miesiącach. Więc coś się stało, ty możesz być tego nawet nieświadoma, a wracasz do domu i nagle trzy miesiące później widzisz jakiś dziwny rumień albo coś dziwnego dzieje się ze skórą, a potem się pojawia martwica. No i znowu, jeśli wiemy wcześniej, że dostałaś taką dawkę, to odpowiednio wcześniej będziesz pod kontrolą i ktoś będzie na to przygotowany w szpitalu.

K.G.: Widzisz, jak teraz o tym mówisz, to pokazuje to, jak bardzo to jest poważna rzecz, a z drugiej strony wydaje mi się, że przez przesadny lęk z tym związany może być wręcz trywializowana, że to działa trochę w drugą stronę, że jak jest coś za bardzo rozkręcone, to można zupełnie ignorować zagrożenie. Wspomniałam o tym, że być może na nieszczęście można dokładnie mierzyć promieniowanie jonizujące, bo właśnie wystarczy najmniejsza zmiana i to już może wywołać panikę, że wzrósł poziom promieniowania. Tylko o ile?

D.A.: Tak, nawet spotkałem się kiedyś z takim argumentem w ramach Atomowego Autobusu na wystawie z aktywistami antyjądrowymi. Była tam pani prawniczka, która z natury swojej pracy była bardzo zręczna w obracaniu argumentów o sto osiemdziesiąt stopni. Pokazywałem jakiś przyrząd, na którym było bardzo niskie wskazanie, i mówiłem, że to wskazanie jest tak niskie, że ono jest poniżej progu pomiarowego. Ona mówi: aha, czyli macie kiepskie przyrządy. [śmiech] Nie, nie to chciałem powiedzieć. Chciałem powiedzieć, że to jest tak mała dawka, że jest poniżej progu. Aha, czyli nie wiecie, ile. No nie wiemy, bo jest poniżej progu. Aha, czyli może się kumulować? No tak, może. Ale nawet jak się skumuluje, to nadal jest to mała wartość. I chodziło o to, że jeśli nie doprowadzimy tej dyskusji do końca, jaki jest związek między dawką i skutkiem, to łatwo dać się tak zmanipulować i panikować. No ale właśnie dlatego myślę, że potrzebujemy na każdym poziomie dobrej edukacji. Jest jeden wątek, który mnie boli w polskim systemie edukacji, i dlatego też uciekłem z niego. Jestem teraz w szkole Akademeia High School, gdzie jesteśmy w brytyjskim systemie międzynarodowym. Tam uderzyło mnie od razu coś, co jest w podręczniku. Tak przy okazji, astrofizyka i fizyka medyczna są rozdziałami w podręczniku do liceum, więc oni się dowiadują wcześniej niż my, co to jest np. fizyka medyczna. Ale w rozdziale o astrofizyce oczywiście są te wszystkie standardowe rzeczy: prawa Keplera, orbity, ewolucja planet, gwiazd itd. i nagle jest rozdział Dowody na teorię Wielkiego Wybuchu, i jest mikrofalowe promieniowanie tła, jego pomiary i przesunięcie ku czerwieni Dopplera. Chodzi o to, że to nie jest chamska propaganda, to nie jest narzucanie opinii, to jest pokazanie, jakie mamy pomiary świadczące o tym, że coś takiego miało miejsce. I stwierdziłem: kurczę, jednak to jest lepsze podejście.

K.G.: Trochę fajniejsze, to prawda. W twojej książce jest też dużo propozycji eksperymentów domowych – bardzo polecam, bo to taka książka, którą można dać młodemu czytelnikowi, ale też potem podkradać ją albo czytać wspólnie. Pytanie na koniec – pada takie zdanie, w pewnym sensie ostrzegasz swoich czytelników i czytelniczki: „Wielu ludzi będziesz wkurzać zadawaniem im pytań, na które nie znają odpowiedzi, a wcześniej nawet nie wiedzieli, że ich nie znają”. Czy to jest twoja codzienność?

D.A.: Musisz spytać moją żonę. [śmiech] Chociaż ona też mi często zadaje takie pytania. Tak, to jest problem, ale to jest część treningu, jaki przechodzi naukowiec. To znaczy, będąc studentem, jeszcze się tego nie dostrzega i niestety, ale z bólem mówię, że to się zaczyna praktycznie dopiero na studiach doktoranckich, kiedy trzeba wytworzyć nowy fragment wiedzy, a nie tylko ją jakoś kumulować i miksować. Do tego momentu wszystko jest naprawdę proste, bo masz te wszystkie podręczniki, gotowe instrukcje, co, gdzie, jak się robi, a tu nagle się okazuje, że właściwie czego się nie chwycisz, to musisz się pięć razy upewnić: ale czy na pewno, ale dlaczego tak, ale dlaczego nie inaczej? Może dlatego tak mało osób zostaje naukowcami. To jest psychicznie trudne żyć w takiej ciągłej niepewności. Nawet jeśli masz jakiś wynik, to musisz się dziesięć razy sama zastanowić albo ktoś cię zaraz zapyta na seminarium: ale czy nie da się tego wyjaśnić inaczej albo nie da się tego pokazać w inny sposób? I to jest takie wieczne drążenie. Chodzi o to, że jak po latach się do tego przyzwyczaisz i potem wychodzisz do świata szczęśliwych ludzi, to dla nich jest dziwne, że ty się nad tym w ogóle zastanawiasz, że po co drążysz. Działa? Działa. A poza tym skoro tak powiedzieli w radiu, to pewnie tak jest. Skoro to było w telewizji, to też pewnie tak jest.

K.G.: Co ty mi się teraz radia czepiasz? [śmiech]

D.A.: To akurat cytat z pewnej anonimowej babci. Niestety, ale ponieważ tak tresujemy ludzi do słuchania autorytetów i na tym w dużej mierze polega edukacja, że to jest tresura do tego, że masz się słuchać tych, którzy mają rację, czyli są nad tobą w hierarchii, to potem efekt jest taki, że ludzie nie mają nawyku kwestionowania tego albo pytania: no dobrze, ale dlaczego ty uważasz to, co uważasz?

K.G.: To jest jednak trochę śliski temat, bo jak mówisz o tym, że powinniśmy mieć nawyk kwestionowania, no to masz znowu całą falę tych, którzy kwestionują wiedzę medyczną. Uwaga, cytuję: „myślą samodzielnie”, nie zauważając, że im też są podstawiane gotowce.

D.A.: Bardzo zachęcam do naszej kampanii społecznej na Facebooku A dowodzik jest?. Kampania polega na robieniu memów i właśnie jeden mem jest o człowieku, który nie jest jak baran i nie idzie za stadem, i on odkrył ukrywaną prawdę. Włącza YouTube i tam ma supertajny film, który wyświetliło ileś milionów osób. Oczywiście nie chodzi o kwestionowanie typu bezmyślny upór, sprzeciw czy odmrożę uszy na złość mamie, tylko o to, żeby to było mądre kwestionowanie. Na tym polega ta akademicka dyskusja, gdzie kwestionujesz, ale nie w sposób ofensywny. Ja cię nie obrażam ani cię nie atakuję, tylko pytam, dlaczego tak uważasz. I na takim filozoficznym poziomie to wymaga jakiejś zmiany w charakterze, żeby przyzwyczaić się do tego, że jeśli ja cokolwiek uważam, to tak jak mówię moim uczniom: wy absolutnie nie macie, a wręcz nie możecie mi ufać ani wierzyć – na każde słowo, które mówię, albo mam dowód eksperymentalny, albo kompletnie nie musicie się z tym zgadzać.

K.G.: I z tym państwa zostawimy. Dariusz Aksamit, fizyk medyczny, Politechnika Warszawska, Fundacja Marsz dla Nauki oraz autor – powiem to jeszcze raz. Autor książki Jak naukowcy mierzą świat, wydawnictwo Wilga. Ta audycja powstała we współpracy właśnie z tym wydawnictwem. Dziękuję bardzo i gratuluję pierwszej książki, Darku.

D.A.: Dziękuję serdecznie.