Można by sądzić, że Einstein się przewraca w grobie*. Nie dość, że nie cierpiał mechaniki kwantowej, to jeszcze my twierdzimy, że z jego szczególnej teorii względności ta teoria wynika – mówi w Radiu Naukowym prof. Andrzej Dragan z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego i National University of Singapor.
Trzeba tylko złamać pewne „tabu”. – Dopuszczając do opisu nadświetlnych obserwatorów, w zasadzie możemy odtworzyć najważniejsze cechy mechaniki kwantowej – dodaje fizyk.

Wzięcie na serio nadświetlnych obserwatorów było pomysłem prof. Dragana. Zainteresował się tym typowany do Nobla prof. Artur Ekert, twórca kwantowej kryptografii. Wspólnie koncepcję dopracowali i opublikowali artykuł pt. „Kwantowa zasada względności” („ Quantum principle of relativity” w „New Journal of Physics”)

Jak opowiada Andrzej Dragan, chociaż „na pierwszy rzut oka to wygląda na coś zupełnie ześwirowanego”, to póki co nikt nie wskazał żadnej oczywistej sprzeczności.

Tylko zaraz, jak można rozważać fizykę na poważnie, biorąc pod uwagę nadświetlnych obserwatorów? – Granicy prędkości światła nie da się przekroczyć, rozpędzając jakiegokolwiek ciało. Nie da się tego zrobić, nie mamy tyle energii. Ale z tego samego powodu nie można by było spowolnić poniżej prędkości światła ciała nadświetlnego – tłumaczy fizyk. – Z perspektywy naszej pracy nie ma żadnego znaczenia, czy te cząstki istnieją, czy nie. (…) Sama szczególna teoria względności dopuszcza, że istnieją cząstki różnych rodzajów, także nadświetlne – dodaje.

– My generalnie badamy konsekwencje samej szczególnej teorii względności, tak jakby nic innego o świecie nie było wiadomo. Te konsekwencje są takie, że świat wydaje się niedeterministyczny, że pewne obiekty będą poruszać po wielu trajektoriach naraz, będą w wielu miejscach naraz, dokładnie tak, jak to przewiduje mechanika kwantowa – mówi gość Radia Naukowego.

A wszystko sięga jeszcze Galileusza i jego papugi. Posłuchajcie podcastu, w który rozmawiamy też o tym, jak Andrzej Dragan myśli, czy czuje się rebeliantem oraz czy jesteśmy mądrzy czy głupi. Polecam!

*Niewykluczone, że jednak byłby zaciekawiony. Twitterowy Albert Einstein polecał czytelnikom pracę Dragana i Ekerta.

It turns out Einstein is alive, well, and twitting about my new work. Not turning in his grave after all! https://t.co/5XqrYGSzGl

— Andrzej Dragan (@andrzejdragan) April 12, 2020

Zajrzyjcie: https://andrzejdragan.com/

Przeczytajcie: „Kwantechizm, czyli klatka na ludzi”

Obrazek w tle: Gerd Altmann z Pixabay

 

TRANSKRYPCJA

INTRO

Karolina Głowacka: Jak by tu zdenerwować geniusza?

Andrzej Dragan: Rzeczywiście, można by sądzić, że Einstein się przewraca w grobie, bo nie dość, że on nie cierpiał mechaniki kwantowej, to jeszcze w dodatku my twierdzimy, że z jego szczególnej teorii względności teoria kwantowa wynika.

K.G.: Tak jest, mechanika kwantowa wynika ze szczególnej teorii względności, jeśli tylko weźmie się pod uwagę nadświetlnych obserwatorów. Tak dowodzą profesor Andrzej Dragan i profesor Artur Ekert. Andrzej Dragan jest bohaterem tego odcinka. Opowiada o konsekwencjach tego pomysłu sięgającego jeszcze Galileusza i jego papugi. Jest też o tym, czy nauka powinna być rebeliancka, a także czy jesteśmy ciut bliżej do pogodzenia mechaniki kwantowej z ogólną teorią względności. Nazywam się Karolina Głowacka, to jest Radio Naukowe – podcast napędzany przez patronki i patronów w serwisie Patronite. Odcinek czterdziesty drugi. Zaczynamy.

***

K.G.: Doktor habilitowany Andrzej Dragan, fizyk, artysta, fotograf, profesor na Wydziale Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego i profesor wizytujący na National University of Singapore jest gościem Radia Naukowego. Dzień dobry, witam serdecznie.

A.D.: Dzień dobry.

K.G.: Bardzo się cieszę na tę rozmowę. W Kwantechizmie, czyli klatce na ludzi napisał pan tak: „Zamiast obchodzić stulecie odkrycia ogólnej teorii względności, które niedawno przypadało, przyzwoiciej byłoby celebrować stulecie nieodkrycia kwantowej teorii grawitacji”. Trochę złośliwie, muszę przyznać, ale również celnie. Dlaczego jest z tym aż taki kłopot?

A.D.: No bo jesteśmy głupi, pewnie dlatego. Człowiek próbuje tego, co już zna i wszystkie metody, które dotychczas się sprawdzały w innych przypadkach, tu się po prostu nie sprawdzają. I w związku z tym się ludzie zawiesili na sto lat, nie bardzo wiedzą, co dalej. A w takich sytuacjach najczęściej pomagają eksperymenty, które nas naprowadzają na poprawny opis rzeczywistości. Tylko że tych eksperymentów nikt nie potrafi robić, bo czarnych dziur nie mamy do dyspozycji, a to właśnie one by się przydały najbardziej.

K.G.: Ale to naprawdę jesteśmy głupi czy tacy głupio-mądrzy, bo trochę jednak coś tam ta ludzkość osiągnęła. Dobra, zeszło z tym sporo, zanim wymyśliliśmy w ogóle naukowy sposób myślenia, ale jak już wymyśliliśmy, no to trochę tam wyskoczyliśmy jednak do przodu.

A.D.: Tak, oczywiście, że tak, natomiast rodzi się to też w wielkich bólach. I geniusz tych największych odkrywców polegał też na tym, że zdali sobie sprawę z czegoś, co potem wszystkim się wydawało już od tego momentu oczywiste. Więc kłopot polega na tym, że ludzie sobie nie potrafią zdawać sprawy z rzeczy zupełnie oczywistych.

K.G.: Czy mógłby pan przypomnieć nam, dlaczego jest kłopot z tą kompatybilnością mechaniki kwantowej i teorii względności? Bo są właśnie takie miejsca, gdzie to po prostu nie działa. Big Bang i samiutkie centrum czarnej dziury. Bierze się te dwa podręczniki, które się sprawdzają w innych okolicznościach, otwiera się je i w tych miejscach po prostu jeden mówi jedno, drugi mówi drugie. Na czym polega ten kłopot?

A.D.: Jest kilka powodów, dla których podejrzewamy, że ogólna teoria względności jest teorią wyłącznie przybliżoną. Jak jest z teorią kwantową? Nie wiemy. Używa się pojęcia „kwantowa grawitacja” roboczo na taką nieznaną teorię, ale nie wiadomo, czy ta teoria będzie kwantowa, czy jeszcze jakaś inna. Natomiast problemów jest kilka. Przede wszystkim wiadomo z ogólnej teorii względności, że energia czy materia generuje zakrzywienie czasoprzestrzeni i to zakrzywienie nazywamy grawitacją. Problem polega na tym, że w mechanice kwantowej dopuszczamy takie możliwości, w których jakieś obiekty znajdują się w więcej niż jednym miejscu równocześnie. To się mądrze nazywa kwantową superpozycją. I nie bardzo wiadomo, co to by miało znaczyć, że np. źródło pola grawitacyjnego jest w superpozycji. A wszystko jest źródłem pola grawitacyjnego dlatego, że prawo grawitacji jest uniwersalne. I należałoby spodziewać się, że w związku z tym, jak mamy jakieś ciało w dwóch miejscach naraz, to trochę jakbyśmy mieli dwa różne rodzaje zakrzywienia czasoprzestrzeni naraz. I zupełnie nie wiadomo, co to znaczy, bo nie wiemy, jak opisywać kwantowo czasoprzestrzeń. To jest obiekt klasyczny w takim rozumieniu, jakie chwilowo posiadamy. I widać, że ten opis klasyczny nie przystaje do tych wymogów, w których w pewnych okolicznościach źródło pola grawitacyjnego jest w kilku miejscach naraz w pewnym sensie – no to również zakrzywienie czasoprzestrzeni powinno być w kilku różnych stanach. Nikt nie potrafi tego opisać.

Inny powód jest taki, że w środku czarnych dziur znajdują się takie bardzo osobliwe obszary, w zasadzie punkt, który nazywamy osobliwością, i zgodnie z tym opisem ogólnej teorii względności to jest właśnie coś, co nie ma rozmiarów, to jest coś, co jest nieskończenie małe. A do tego wokół siebie generuje nieskończenie duże krzywizny i nieskończenie duże siły pływowe, i tam generalnie wszystko się robi nieskończone wokół tego. No i najczęściej jak coś w fizyce jest nieskończone, to znaczy, że to jest jakiś defekt teorii. No ale przede wszystkim teoria kwantowa mówi, że nic nie może być dokładnie w punkcie, że wszystkie obiekty są rozmyte, nie mają dobrze określonego położenia, a nawet jak mają w chwili początkowej, to zaraz później się rozpłyną na cały Wszechświat. W związku z tym ten opis, w którym osobliwość jest punktem, nie przystaje do zasady nieoznaczoności Heisenberga w mechanice kwantowej. To jest kolejny powód.

No i jest jeszcze pewnie więcej takich, które by się znalazły. Opis kwantowy, który mamy, taki półklasyczny, że tak powiem, grawitacji jest tylko przybliżony i mamy tego świadomość. I niewiele potrafimy z tym zrobić, bo wszystkie próby, które dotychczas były wykorzystywane do opisywania kwantowego różnych rodzajów oddziaływań, w wypadku grawitacji się nie sprawdzają.

K.G.: Ale można by troszeczkę, że tak powiem, machnąć na to ręką. No dobra, coś tam się dzieje w środku czarnej dziury, nikt tam nigdy nie wejdzie, a tym bardziej nie wyjdzie, ale z drugiej strony to nie są przecież problemy, które są zupełnie oderwane od naszej codzienności. Chociażby ja, taka Karolina – składam się m.in. z elektronów. Elektrony podlegają opisowi mechaniki kwantowej, okej. No ale jednak mam też masę, więc skromnie, bo skromnie, ale jednak zakrzywiam tę czasoprzestrzeń. Więc tylko sama ja już dwie rzeczy powinnam w sobie łączyć, no a pan i wszyscy fizycy mi mówią, że to się po prostu nie skleja. Więc jak to wygląda? Czy to jest właśnie jakiś taki problem tylko grupki fizyków, którzy się zajmują bardzo ekstremalnymi sytuacjami, czy połączenie tych dwóch ujęć jest naprawdę nam potrzebne, żeby rozumieć to, jak funkcjonuje przyroda?

A.D.: Mamy opis przybliżony. Wiemy, że mamy opis, który działa nieźle – powinienem raczej powiedzieć fantastycznie – w mikroskalach. To jest opis kwantowy. Mamy opis, który działa nieźle w makroskalach, czyli opis ogólnej teorii względności. Ale te dwie teorie są tak sformułowane, że po prostu są sprzeczne ze sobą. I wiadomo, że nie mogą obowiązywać jedna i druga. Jedna się załamuje, gdy działa druga i odwrotnie. Więc chociażby z tego powodu musi istnieć jakaś bardziej fundamentalna teoria, która łączy te dwie rzeczy, i w pewnym granicznym przybliżeniu w mikroświecie przechodzi w teorię kwantową, a w innym przybliżeniu przechodzi w teorię grawitacji, gdy jesteśmy w makroskalach. Wyobrażenie, że taka teoria powinna istnieć, oczywiście powoduje, że chcemy ją znaleźć. I to jest bardzo ciekawe. Wiedzie nas czysta ciekawość, nic więcej. A historia pokazuje, że idąc za ciekawością, człowiek zbudował rakietę, komputer, laser itd. Nie dlatego, żeby ratować ludzkość albo szukać ciekawych rozwiązań w hutnictwie, albo w górnictwie, albo w jakichś innych praktycznych zastosowaniach, tylko te rzeczy się dzieją przy okazji, zupełnie jako efekt uboczny nauki.

K.G.: A czy wiemy, gdzie jest ta słynna granica między mikroświatem a makroświatem? Już trzymając się chociażby ciała ludzkiego, które właśnie składa się m.in. z tych elektronów, ale też z komórek. No to powiedziałabym, że komórki – makroświat, elektrony – mikroświat. A pomiędzy? Gdzie jest ta granica?

A.D.: Właśnie to też jest ciekawe. Ja tak powiedziałem trochę zachowawczo – mikroświat w odniesieniu do teorii kwantowej, ale eksperymenty ze zjawiskami kwantowymi się przeprowadza i w dużych skalach przestrzennych, bo np. teleportację kwantową robiono między dwiema wyspami kanaryjskimi. To jest ponad sto kilometrów odległości. Jakiś czas temu wysyłano sygnał wideo szyfrowany przy pomocy kryptografii kwantowej z Chin do Wiednia. Niedawno Chińczycy wysyłali stany kwantowe na satelity i z powrotem. Więc skale przestrzenne nie są ograniczeniem dla zjawisk kwantowych i nie widać, żeby w ogóle tutaj jakiekolwiek zmiany zachodziły. Wydaje się, że zjawiska kwantowe obowiązują w dowolnie dużych skalach. Ale też przy dużej liczbie cząstek zjawiska kwantowe zachodzą, bo np. tzw. kondensat Bosego-Einsteina, czyli gaz schłodzony do bardzo, bardzo niskiej temperatury, do prawie zera bezwzględnego, do jednej milionowej stopnia powyżej zera bezwzględnego, który zawiera czasem i dziesiątki milionów atomów, zachowuje się w sposób kwantowy. I tam widać prążki interferencyjne, czyli coś, co charakteryzuje koty Schrödingera itp.

K.G.: Czyli tę falowość właśnie.

A.D.: Tak. Dochodzi do tego w skali, na której widać w zasadzie gołym okiem, bo taki kondensat Bosego-Einsteina można zobaczyć okiem, jak się odpowiednio popatrzy. Więc nie bardzo widać, gdzie te granice miały przebiegać i wydaje się, że te zjawiska kwantowe też powinny obowiązywać w skalach makro. Tym bardziej się dziwimy, dlaczego nie potrafimy tego skleić z grawitacją.

K.G.: Pan razem z profesorem Arturem Ekertem napisaliście pracę Kwantowa zasada względności w „New Journal of Physics”. Ja rozumiem, że pomysł jest taki: zamiast usiłować kwantować grawitację, to może trzeba próbować zrelatywizować kwanty. Czyli rozumiem, że wy proponujecie trochę odwrócenie ustawienia, która z teorii ma być pierwsza, którą teorię mamy podporządkować której. Który podręcznik chcemy dostosować do którego. O to tutaj chodzi?

A.D.: Trochę tak. To znaczy, tutaj trzeba tylko uzupełnić tę informację tym, że nasza praca dotyczy szczególnej teorii względności i o ile nie ma kłopotów, żeby godzić szczególną teorię względności, czyli taką, gdzie nie ma grawitacji, wszyscy obserwatorzy są inercjalni i mechanikę kwantową – takie pogodzenie istnieje, to się nazywa kwantowa teoria pola.

A kłopot mamy tylko z włączeniem grawitacji, czyli sytuacji, kiedy uwzględniamy właśnie zakrzywienie czasoprzestrzeni. Nasza praca nie pokazuje nic nowego w tym sensie. To, że da się pogodzić szczególną teorię względności z mechaniką kwantową, to było wiadomo. I to właśnie na tym polega kwantowa teoria pola.

Natomiast myśmy pokazali, że mechanika kwantowa nie jest w zasadzie niezależną teorią od teorii względności, tylko w pewnym sensie z niej wynika. A wynika trochę z takiego ciekawego rozszerzenia szczególnej teorii względności. I coś, co wydawało się fizykom od dawna, że spadło z nieba, i Feynman pisał w swoim podręczniku, że nie mamy zielonego pojęcia, skąd te rzeczy się biorą i nikt nie zna żadnego mechanizmu, z którego by się dało wyprowadzić prawa mechaniki kwantowej, tylko to są rzeczy fenomenologiczne. Po prostu to zaobserwowaliśmy i spisaliśmy w formie mądrych postulatów. Okazuje się, że można te rzeczy wyprowadzić z czegoś bardzo prostego, z czegoś, co już wiedział w zasadzie Galileusz, czyli zasady względności, która mówi, że ruch ze stałą prędkością niczego nie zmienia w funkcjonowaniu świata. Czyli możemy patrzeć na świat z ruchomego pociągu czy z ruchomego układu odniesienia i ten świat będzie wyglądał w zasadzie tak samo. Wszystkie prawa fizyki będą takie same w ruchomym układzie odniesienia. I okazuje się, że to brzmi niewinnie, ale można z tego wyprowadzić i szczególną teorię względności, i teorię kwantową. To właśnie pokazaliśmy z Arturem.

K.G.: Tylko że wy sięgnęliście po rozwiązania szczególnej teorii względności, które dopuszczają ruch nadświetlny – coś, co było, o ile wiem, zasadniczo pomijane. Skąd w ogóle jest taki pomysł, skoro przecież ciało, które ma masę, nie może się rozpędzić ponad prędkość światła? Chyba że mam jakieś nieaktualne informacje.

A.D.: Nie może się rozpędzić dlatego, że to by wymagało nieskończenie dużej energii, więc granicy prędkości światła nie da się przekroczyć, rozpędzając jakiekolwiek ciało powyżej tej prędkości. Nie da się tego zrobić, nie mamy tyle energii. Ale z tego samego powodu nie można by było spowolnić ciała, gdyby takie istniało, ciała nadświetlnego. I też można pokazać, że gdyby jakieś nadświetlne obiekty istniały i miały swój rodzaj masy, to z tego samego powodu nie dałoby się ich spowolnić do prędkości poniżej prędkości światła, bo to z kolei by wymagało nieskończenie dużej energii. Więc nie da się przekraczać prędkości światła, natomiast w zasadzie nic nie stoi na przeszkodzie, żeby takie ciała mogły istnieć. To by niosło realne konsekwencje. To znaczy, to zmieniłoby opis świata, jaki sobie ludzie wyobrażali jeszcze jakiś czas temu i podejrzewano, że tego typu obiekty nadświetlne musiałyby dysponować prawami przyczynowo-skutkowymi. Natomiast my pokazaliśmy, że rzeczywiście, prawa przyczynowo-skutkowe w tych okolicznościach ulegają zachwianiu, ale nie ma tam żadnych twardych paradoksów, tylko dokładnie ten rodzaj nieprzyczynowości, który znamy z mechaniki kwantowej. Czyli w zasadzie możemy odtworzyć najważniejsze cechy mechaniki kwantowej, dopuszczając do opisu nadświetlnych obserwatorów.

K.G.: No ale widział ktoś takich obserwatorów?

A.D.: Nie, nie widział, być może nawet cząstek nadświetlnych nie ma. Natomiast to, czy takie cząstki istnieją, czy nie, nie zależy od teorii względności. Teoria względności nie przewiduje, co może istnieć, a co nie może istnieć. To, jakie rodzaje cząstek istnieją, wiemy też z doświadczenia, model standardowy to przewiduje. Że np. istnieją elektrony, miony, taony i tam jeszcze parę innych rodzajów cząstek. Nikt nie ma zielonego pojęcia, dlaczego akurat takie, a nie inne. Nie mamy pojęcia, dlaczego takie mają masy, a nie inne, takie właściwości. Nie mamy zielonego pojęcia w ogóle, jak się za to zabrać, żeby to wyjaśniać. I to wiemy z eksperymentów, więc to wynika z jakiejś nieznanej nam jeszcze teorii, która jest czymś dodatkowym poza teorią względności. Natomiast sama teoria względności mówi, jak wygląda świat, jak się zmieni układ odniesienia. Jeżeli mam w jednym układzie odniesienia coś, dzieje się jakaś historyjka, to teoria względności powie mi, jak ta sama historyjka będzie wyglądać z ruchomego układu odniesienia. I okazuje się, że ten paradygmat można rozszerzyć, matematyka dopuszcza takie rozszerzenie, w którym dopuszczamy obserwatorów nadświetlnych. Przy czym my pokazaliśmy właśnie, co by się działo, gdyby ich brać na poważnie, gdyby rzeczywiście ich uwzględnić. I okazuje się, że nic strasznego by się nie działo. Nic, czego byśmy nie znali z naszego świata.

K.G.: No, a nie byłoby tych nieszczęsnych podróży w czasie?

A.D.: No wydaje się, że nie. Nawet gdybym miał pistolet, który strzela nadświetlnymi pociskami, to okazuje się, że z bardzo interesujących powodów, nie dałoby się w ten sposób wysyłać informacji z prędkością nadświetlną. Więc mógłbym wysłać kulę pistoletu z prędkością nadświetlną, ale w ten sposób nie mógłbym wysłać informacji z tego prostego powodu, że tego typu pistolet musiałby strzelać w sposób losowy i nieprzewidywalny. A wysyłanie losowego ciągu zer i jedynek to nie jest informacja. To tak, jakbym chciał wysłać list alfabetem Morse’a, ale jedyne, co potrafię zrobić, to wysyłać losowy ciąg zer i jedynek. To nie jest informacja. A właśnie wysyłanie informacji z prędkością nadświetlną mogłoby prowadzić do jakichś poważnych kłopotów. O dziwo, mimo że dopuszczamy do teorii nadświetlne obiekty, to nie ma tutaj jakichś paradoksów przyczynowo-skutkowych i nie ma możliwości podróży do tyłu w czasie, przynajmniej w oczywisty sposób.

K.G.: No ja już widzę teraz naszych słuchaczy, którzy się drapią po głowie i mówią tak: „Zaraz, ten Dragan mówi, że mogą być jakieś cząstki, które mogą latać z prędkością nadświetlną, ale jednocześnie nie może być informacji, która się przemieszcza z taką prędkością. No to jak to, przecież ta cząstka, która by leciała, nie niosłaby za sobą żadnej informacji? O co tutaj chodzi?”.

A.D.: Jak chcę wysłać informację przy pomocy jakiegoś sygnału, no to muszę wysyłać jakąś informację, kodując ją np. w ciąg zer i jedynek. Więc np. teraz wysyłam do pani bity informacji – zera i jedynki w formie cyfrowej. No i jakbym chciał to kodować cząstkami, to bym mógł jedynkę wysłać w ten sposób, że wysyłam jakąś cząstkę, a zero, że nie wysyłam cząstki. I w ten sposób mógłbym kodować informacje. Ale żeby to zrobić, muszę kontrolować moment, w którym wysyłam cząstkę albo nie wysyłam jej. I okazuje się, że w przypadku cząstek nadświetlnych takie kodowanie jest niemożliwe. Nie jestem w stanie kontrolować momentu, w którym taka cząstka by była wyemitowana. Zresztą dokładnie tak samo, jak nie jestem w stanie kontrolować momentu, w którym foton zostaje wyemitowany przez atom w teorii kwantowej, bo taki moment jest nieprzewidywalny. I dzięki temu paradoksalnie nie ma tutaj oczywistych paradoksów przyczynowo-skutkowych, które by wynikały z tego typu rozszerzenia teorii względności.

K.G.: Czy dla waszego rozwiązania to, czy istnieją takie cząstki, które się poruszają z prędkością nadświetlną, ma znaczenie, czy nie? Czy to jest po prostu takie otwarcie drzwi, do których mało kto zaglądał i się okazało, że są tam ciekawe rozwiązania?

A.D.: Z perspektywy tego, co my mówimy o naszej pracy, nie ma żadnego znaczenia, czy te cząstki istnieją, czy nie dlatego, że my badamy wyłącznie konsekwencje samej szczególnej teorii względności. I sama szczególna teoria względności dopuszcza tego typu rozwiązania, dopuszcza, że istnieją cząstki różnych rodzajów, także nadświetlne. Zresztą szczególna teoria względności dopuszcza też cząstki, które mają masę np. tyle, co dwa elektrony, a wiadomo skądinąd, że nie ma takiej cząstki, która by miała masę dwóch elektronów. Tak jak powiedziałem, model standardowy jest nieubłagany i wprowadza pewne ograniczenia. Nie wiemy, czy model standardowy jest kompletny, być może istnieją jakieś cząstki nadświetlne, być może nie, ale to nie z powodu tego, co mówi teoria względności, tylko z powodu jakiejś teorii, której jeszcze nie znamy i tak naprawdę nie wiemy, skąd się bierze.

Więc generalnie badamy konsekwencje samej szczególnej teorii względności, tak jakby nic innego o świecie nie było wiadomo. I tutaj te konsekwencje są właśnie takie, że świat wydaje się niedeterministyczny, wydaje się taki, że pewne obiekty będą się poruszać po wielu trajektoriach naraz, będą w wielu miejscach naraz, dokładnie tak, jak to przewiduje mechanika kwantowa. Można też pokazać, że sposób, w jaki w mechanice kwantowej wylicza się prawdopodobieństwa różnych procesów przy pomocy liczb zespolonych, też jest w pewien sposób nieuniknioną konsekwencją zasad szczególnej teorii względności. Więc wiele z tych rzeczy, które spadają z nieba, tak jak Feynman pisał, że to nie wiadomo skąd się bierze, da się wyprowadzić właśnie w bardzo elementarny sposób, na palcach, w zadziwiająco prosty sposób. No i rzeczywiście można by sądzić, że Einstein się przewraca w grobie, bo nie dość, że on nie cierpiał mechaniki kwantowej, to jeszcze w dodatku my twierdzimy, że z jego szczególnej teorii względności teoria kwantowa wynika. Okazuje się, że się chyba nie przewraca w grobie, bo ma konto na Twitterze i na tym koncie tweetował o naszej pracy i zachęcał do przeczytania.

K.G.: Tak było, widziałam. [śmiech] Albo jednak mamy te podróże w czasie. Podsumowując cały ten pomysł, czyli według waszego pomysłu to jest tak, że coś, co dla tych naszych makroskopowych mózgów, tej nagiej małpy, jak pan lubi o nas mówić, jest paradoksem w tej skali mikroświata. Coś, co my chcemy wyprzeć i powiedzieć, że po prostu nie może tak być, nie działa tak, a jednocześnie wszystkie eksperymenty nam to potwierdzają, że to właśnie wynika ze szczególnej teorii względności, że te paradoksy kwantowe możemy wyjaśnić, wyprowadzić ze szczególnej teorii względności. To jest to serce waszego pomysłu, tak?

A.D.: Nawet jeszcze lepiej, bo to można wyprowadzić z czegoś jeszcze prostszego – zasady względności Galileusza. Jeszcze papuga Galileusza znała zasadę względności, bo ona, jak głosi legenda, latała sobie po kajucie okrętu, który płynął razem z Galileuszem dosyć szybko i papudze nie robiło różnicy, że ten okręt płynie szybko. Ona sobie latała po tej kajucie bez żadnych kłopotów. Więc z całą pewnością znała zasadę względności.

K.G.: My jesteśmy taką papugą w pociągu, idąc do toalety i z powrotem.

A.D.: My siedzimy na kawałku kosmicznej skały i pędzimy z prędkością pewnie kilkudziesięciu tysięcy kilometrów na sekundę czy na godzinę. Więc cały czas się poruszamy względem jakiegoś układu odniesienia. Poruszamy się względem jakiegoś układu odniesienia z prędkością połowy prędkości światła, więc ruch cały czas nam towarzyszy jako coś względnego oczywiście. No i tak, de facto to, co my zrobiliśmy, mógłby zrobić pewnie Galileusz, gdyby mu inkwizycja nie zabroniła prowadzenia badań naukowych.

K.G.: To jest pomysł, nad którym pan już pracuje od ładnych kilku lat, i pierwsze wersje tej pracy były odrzucane. Proszę powiedzieć, co pan sobie wtedy myślał? Czy np. pan uznał, że dobra, może oni jednak mają rację, że sięganie po te rozwiązania nadświetlne to jest głupota i nie ma co sobie tym zaprzątać głowy, czy jednak pan sobie myślał: „Ach, siedzą ci konserwatyści i nie chcą dopuścić w ogóle świeżego pomysłu, świeżego spojrzenia”? Jak to było?

A.D.: Oczywiście, było tak, że ja tę pracę próbowałem publikować dawno temu i to się nie udawało. Rzeczywiście, było to niezbyt przyjemne doświadczenie, natomiast nie mogę mieć pretensji do kogokolwiek dlatego, że na tym polega nauka. Nauka polega na wątpieniu i im nowszy pomysł, tym większa krytyka jest potrzebna, żeby on przeszedł przez jakiś chrzest bojowy. Problem jest taki, że tak dużo prac się recenzuje i tak dużo prac się publikuje, że nie ma możliwości, żeby wszystkiemu się przyjrzeć uważnie. I w tym przypadku po prostu recenzenci nie poświęcili wystarczająco dużo uwagi tej pracy. Na pierwszy rzut oka to wygląda jak coś kompletnie ześwirowanego i ja zupełnie się nie dziwię, być może zareagowałbym w podobny sposób. Wszyscy jesteśmy tylko ludźmi i często się mylimy. Publikowane są często prace błędne. Czasem poprawne prace są odrzucane. Takie rzeczy się zdarzają i na szczęście w naukach ścisłych się zdarzają dużo rzadziej niż gdziekolwiek indziej, ale to nie znaczy, że system jest pozbawiony jakichś mankamentów. No więc sam opór przed nowością jest wskazany. Opór przed czymkolwiek powinien być wskazany – jak ktoś coś twierdzi, to trzeba się temu przyjrzeć krytycznie. Akurat w przypadku tej pracy wydaje mi się, że ludzie po prostu nie do końca zrozumieli ideę i stąd były wszystkie kłopoty.

K.G.: A jak pojawił się na pana drodze profesor Artur Ekert? Postać bardzo rozpoznawalna w skali światowej, jeśli chodzi o świat fizyki, fizyk kwantowy. To on, zdaje się, do pana napisał.

A.D.: Tak, Artur to pewnie jest przyszłym noblistą. Nie doczekał się jeszcze nagrody, ale były jakieś przecieki dwa lata temu czy rok temu, że miał dostać nagrodę, ale jakoś nie tym razem. To jest twórca kryptografii kwantowej, o której zresztą wspomniałem. Tak, on kiedyś do mnie napisał i zaprosił mnie do Singapuru, gdzie był dyrektorem instytutu. No i tak jakoś wyszło na to, że tam już zostałem i do teraz jestem tam bywalcem, że tak powiem.

K.G.: A myśli pan, że wasza wspólna praca ukazała się dlatego, że recenzenci zobaczyli już nie tylko nazwisko Dragan, Univeristy of Warsaw, ale też Artura Ekerta i pomyśleli: „O, dobra, to ja się może jednak przyjrzę”?

A.D.: Niewykluczone. To znaczy, na pewno nie jest tak, że coś bezsensownego zostanie opublikowane tylko dlatego, że na liście autorów jest ktoś sensowny. To raczej jest tak, że taka okoliczność sprzyja głębszej analizie, głębszemu namysłowi. Ja bym pewnie lekką ręką mógł coś odrzucić, gdyby brzmiało bardzo podejrzanie, a autorzy byliby jacyś zupełnie z księżyca, natomiast gdyby taka sytuacja dotyczyła kogoś, kto już poświęcił kilkadziesiąt lat swojej pracy i pokazał, że nie jest idiotą, no to pewnie bym się trochę dłużej zastanawiał nad czymś takim. Oczywiście, gdyby praca okazała się błędna, to nie raz mi się zdarzało odrzucać prace, które były publikowane przez wybitnych naukowców, bo widziałem, że po prostu gadają bzdury w tym przypadku. Ale tak jak mówiłem, jesteśmy tylko ludźmi i patrząc na to, kto jest autorem, to też jest jakiś sygnał, na ile to należy traktować poważnie. I o ile w przypadku jakichś takich zwykłych prac nie ma wielkiej kontrowersji, o tyle sytuacja jest trochę inna, jak pojawiają się jakieś tezy, które wydają się sprzeczne z tym, co wszyscy uważają, no to na to się patrzy trochę w inny sposób.

K.G.: Nazwiska nie robią nauki, ale mogą troszeczkę niektóre drzwi uchylić, tak by wynikało.

A.D.: Być może, być może, trudno mi powiedzieć. W każdym razie jak Artur się tym pomysłem, który był w takiej nieociosanej formie, zainteresował, dużo o tym rozmawialiśmy i w wyniku tych rozmów pojawiły się pewne nowe elementy, których nie było wcześniej. No i też wspólnie trochę ten temat potraktowaliśmy w inny sposób, niż ja to robiłem wcześniej, więc to wszystko mogło trochę zmienić.

K.G.: A proszę powiedzieć, jak reagują na to koledzy i koleżanki z branży? Na takie właśnie oryginalne pomysły i oryginalne podejścia. To, że dziennikarze się zainteresują, to wiadomo. Ale właśnie jak to wygląda u fizyków i fizyczek? Czy to jest bardziej konserwatywne podejście? Nie mówię, że to jest źle, bo mamy różnych rewolucjonistów, pewnie jest ich więcej niż takich, którzy mają rację, ale czasami bywały takie okoliczności w historii nauki, że przychodził ktoś i właśnie mówił rzeczy wydające się sprzeczne ze zdrowym rozsądkiem, a potem się okazywało, że to jest rzeczywistość, więc trudno jest to zważyć. No ale jestem bardzo ciekawa właśnie reakcji branży.

A.D.: To jest taki temat, który nie ma swoich specjalistów tak naprawdę. Nie ma ludzi, którzy się specjalizują w tej tematyce, bo to jest na tyle nietypowe, że wymaga to namysłu od zera i ja w zasadzie tak samo, jak mówię o tej pracy studentom, to mówię dokładnie to samo, co na jakimś seminarium dla profesorów czy kogoś tam. Więc tutaj wysiłek, który trzeba włożyć w przyswojenie tego, jest taki sam u wszystkich. I jest to zawsze spora konsternacja i zaskoczenie. I ludzie się dziwią i nasuwają się im podobne pytania. Ja w pierwszej kolejności te pytania sobie sam zadałem, zanim w ogóle zacząłem o tym z kimkolwiek rozmawiać, więc de facto mówiąc o tym na jakimś seminarium czy na jakimś wykładzie, często odpowiadam na te pytania, na które sobie sam odpowiedziałem dawno temu i dlatego to już mogę robić zupełnie bezmyślnie. Specjalista to jest taki człowiek, który nie musi się nad niczym zastanawiać, bo po prostu wie. No ale nie zdarzyła się taka sytuacja, co mnie bardzo zdziwiło, że ktoś wskazał jakiś oczywisty powód, dla którego to wszystko jest do chrzanu i to wszystko jest źle. Oczywiście ludzie próbują i zastanawiają się, ale…

K.G.: Żadnego słonia w pokoju nikt jeszcze nie zauważył?

A.D.: Właśnie nie, a już wiele razy miałem na ten temat referaty w różnych miejscach i to przed bardzo poważnymi i rozsądnymi ludźmi. I zawsze były podobne pytania, zawsze były podobne dyskusje, ale nikt nie wskazał jakiejś oczywistej sprzeczności, jakiegokolwiek problemu. Więc to jest interesujące, że mimo że często się słyszy te takie regułki o tym, że nie można się poruszać z prędkością nadświetlną itd., okazuje się, że po głębszym namyśle ludzie nie do końca wiedzą, dlaczego w zasadzie tak by miało być, jak te regułki twierdzą. To jest interesujące i mnie zaskoczyło, że nie spotkałem na swojej drodze ludzi, którzy by potrafili znaleźć jakąś głęboką sprzeczność tego z czymkolwiek, co jest znane. To trochę pokazało, że nawet ludzie wybitni często pewne rzeczy powtarzają, są do nich przyzwyczajeni i są tak z nimi oswojeni, że nie zauważają, że w zasadzie tu jest jakiś powód do refleksji.

K.G.: A co dalej z tym pomysłem?

A.D.: A no nie wiem. To się okaże.

K.G.: Ale pracujecie nad tym? Macie jakąś listę pytań, którą trzeba uzupełnić, jeszcze jakieś równania rozwiązać? Gadacie o tym co tydzień z profesorem Ekertem? Jak to wygląda?

A.D.: Największy cel, który byłby najbardziej wartościowy, którego nam się nie udało osiągnąć, jest taki, żeby wskazać jakiś rodzaj eksperymentu, który by mógł rozstrzygnąć, na ile to jest sensowne, a na ile to jest wyłącznie świeże spojrzenie na to, co wszyscy wiedzą. To znaczy, jaka mechanika kwantowa jest, to wszyscy wiedzą od stu lat i nie wiadomo było, skąd ona się bierze. My pokazaliśmy, skąd te rzeczy się biorą, ale problem jest taki, że aby tego typu spojrzenie nabrało kolorów, to musiałoby jeszcze prowadzić do nowych przewidywań i tego nam brakuje. I staramy się znaleźć jakiś sposób, żeby być może wskazać możliwe konsekwencje doświadczalne. Taka weryfikacja to naprawdę byłoby coś.

K.G.: Ale jakże się za to zabrać? Bo potrzebujecie np. tego nadświetlnego obserwatora? No jak? Nie rozpędzicie niczego.

A.D.: Najprościej byłoby oczywiście, gdyby nadświetlne cząstki po prostu istniały i gdyby się udało je wykryć, i wówczas ten opis jest już gotowy. Zresztą to nie jest tak, że my ten opis odkryliśmy. Ludzie na temat cząstek nadświetlnych różne hipotezy snuli już od dawna. W latach sześćdziesiątych były prace na ten temat, gdzie ludzie badali, co by było, gdyby itd.

Więc nowość w naszej pracy jest taka, że my pokazaliśmy, że z rozważania tych nadświetlnych obiektów wynika to, co dotąd wydawało się bardzo tajemnicze, czyli mechanika kwantowa. Natomiast, gdyby cząstki nadświetlne istniały, to oczywiście byłby ważny sygnał, że to wszystko nie jest kompletnie czystą teorią, tylko czymś bardziej praktycznym.

Ale też należy zwrócić uwagę, że były w historii nauki bardzo doniosłe odkrycia, pewnie o wiele bardziej doniosłe niż to, w których nie było jakichś nowych przewidywań. Np. jak Kopernik pokazał, że można opisywać Układ Słoneczny z punktu widzenia Słońca i wówczas wszystko się bardzo upraszcza, to to spojrzenie nie niosło żadnych nowych przewidywań. Po prostu pokazał, że to, co wszyscy liczyli przy pomocy skomplikowanych orbit, epicykli ptolemejskich, można wyznaczyć z podobną dokładnością, może nawet lepszą, jak to się poprawiło trochę, przy pomocy takiej idei, że w centrum układu odniesienia jest Słońce, a nie Ziemia. Ale to nie jest tak, że on udowodnił, że Ziemia krąży wokół Słońca. On niczego nie udowodnił. Pokazał tylko, że opis się bardzo upraszcza, jeśli przyjąć taki układ odniesienia. No i tak samo w zasadzie my nie udowadniamy, że coś jest możliwe, coś jest niemożliwe, tylko że jeżeli przyjąć szczególną teorię względności z całym inwentarzem dopuszczającym to, co dopuszcza matematyka, czyli rozwiązania i podświetlne, i nadświetlne, to opis zjawisk kwantowych w pewnym sensie się trywializuje, staje się trywialną konsekwencją szczególnej teorii względności.

K.G.: Czyli przestaje być takie niesamowite, a zaczyna być banalne, oczywiste?

A.D.: Nie, jest tak samo niesamowite, jak przedtem, tylko zasada względności Galileusza staje się bardziej niesamowita, bo okazuje się, że brzmi niewinnie, a de facto kryje w sobie niezwykłe bogactwo i niezwykłe, zadziwiające konsekwencje. Więc to raczej bym powiedział, że o wiele bardziej zadziwiająca staje się teoria względności papugi Galileusza. A teoria kwantowa cały czas jest dziwna, tak jak była wcześniej, tak samo jest teraz, tylko że być może jest to kolejny powód, żeby pogodzić się z faktem, że rzeczywistość po prostu jest nieprzewidywalna i jest zupełnie inna, niż nam się wydaje.

K.G.: Trochę jeszcze pana podręczę o te pomysły związane z tym, jak by można to eksperymentalnie zweryfikować. Myślę, myślę i mój umysł jest oczywiście dużo skromniejszy od pana, ale w ogóle nie jestem w stanie nawet wpaść na jakiś koncept, gdzie można by szukać takich eksperymentalnych rozwiązań, jeśli nie będziemy dysponować właśnie takimi cząstkami nadświetlnymi. No a na razie nie zauważyliśmy takich. Więc gdzie by pan szukał ewentualnie takich możliwości eksperymentalnego zweryfikowania? Gdzieś pośrednio?

A.D.: Dobre pytanie. Szczerze mówiąc, nie bardzo mam pojęcie. Co do jakości działania umysłu tutaj dużym czynnikiem, który mi pomógł, to były jakieś hektolitry Red Bulla, które kiedyś tam piłem. Jak się nad tym zastanawiałem, to tam średnio litr na godzinę tego piłem wtedy przez parę tygodni.

K.G.: Nie róbcie tego w domu, szanowni słuchacze i słuchaczki.

A.D.: Nie polecam, tym bardziej że to nie był Red Bull, tylko jakieś takie tanie podróby. Natomiast szukamy różnych rzeczy. Pojawił się taki pomysł, który mi chodził po głowie od jakiegoś czasu, że gdyby nadświetlne ciała istniały, to być może prowadziłyby do łamania czegoś, co się nazywa symetrią parzystości, czyli coś, co w fizyce można zrozumieć tak, że jak prawa fizyki wydają się takie same, jak gdyby cały świat odbić w lustrze, w zasadzie nic mogłoby się nie zmienić, a okazuje się, że jednak coś się zmienia, jak się prawa fizyki odbije w lustrze. I to jest właśnie naruszenie symetrii parzystości. I miałem takie podejrzenie, że być może istnienie cząstek nadświetlnych prowadziłoby właśnie do naruszenia symetrii parzystości, a tego typu naruszenie jest znane w oddziaływaniach słabych i być może to by mogło oznaczać, że gdzieś w tych oddziaływaniach mogłaby jakaś pośrednicząca cząstka nadświetlna występować. Ale niestety, wydaje mi się, że powody, dla których sądziłem, że tak by się działo, są nieprawdziwe, więc trzeba by szukać dalej. Ale generalnie nie wiem. To jest pomysł, który chodzi mi po głowie od dawna i gdybym miał jakikolwiek sposób kontynuacji, to bym wszystko inne rzucił i się tym zajął.

K.G.: A co dalej? Bo mówi pan o tym, że pracujecie na szczególnej teorii względności, a tym głównym problemem, od którego zaczęliśmy, jest połączenie mechaniki kwantowej z ogólną teorią względności. Jak się ma jedno do drugiego i czy wasza koncepcja może być właśnie jakimś krokiem w tej drabince, czy też schodkach prowadzących nas do zrozumienia wszechrzeczy? Czy to się ze sobą jakoś łączy, czy to jest trochę rzecz obok?

A.D.: Oczywiście nie wiem – to jest jedyna poprawna odpowiedź na to pytanie. Natomiast można pewne rzeczy tutaj powiedzieć, np. w ogólnej teorii względności w tych wspomnianych czarnych dziurach występuje wokół nich coś, co się nazywa horyzontem zdarzeń i to jest taka dziwna powierzchnia, która jak się opisuje matematycznie taką czarną dziurę, to ma to do siebie, że jak się przejdzie na drugą stronę, to ten opis wydaje się bardzo osobliwy pod horyzontem zdarzeń. To znaczy, gdyby rozważać obserwatorów, którzy siedzą w stałej odległości od czarnej dziury, to z ich perspektywy pod horyzontem zdarzeń czas i przestrzeń się zamieniają rolami, trochę tak to wygląda.

I ludzie często mówią, że to jest niefizyczne, że to jest jakiś artefakt matematyczny, co nie jest prawdą, bo można przejść do innego układu odniesienia, w którym wszystko jest z horyzontem zdarzeń w porządku, w takim swobodnie spadającym układzie odniesienia. No ale w każdym razie można się temu przyjrzeć i okazuje się, że fakt, że ten opis się staje dziwny pod horyzontem zdarzeń, tak naprawdę oznacza w tym naszym spojrzeniu, że żeby opisywać czarną dziurę w sposób stacjonarny, z perspektywy kogoś, kto jest pod horyzontem zdarzeń, to ten ktoś musiałby się poruszać z prędkością nadświetlną. Oczywiście takich obserwatorów nie dopuszczamy, to jest niefizyczne. Ale jeśli dopuścimy takich obserwatorów, to wniosek byłby taki, że rzeczywiście czas i przestrzeń powinny tam ulec zamianie ról i dokładnie coś takiego się obserwuje w opisie czarnej dziury. Więc gdybym miał to podsumować, to bym powiedział, że można wyrzucić przez drzwi nadświetlnych obserwatorów ze szczególnej teorii względności, ale oni wtedy wrócą oknem w ogólnej teorii względności. Właśnie chociażby w okolicy czarnej dziury, gdzie pod horyzontem zdarzeń czas i przestrzeń wydają się zamieniać rolami. Więc być może jest coś na rzeczy i być może warto się temu uważnie przyjrzeć. To znaczy, nie ma „być może”, pewnie, że warto, tylko że nie do końca wiemy, jak. To jest tak, że dobre pomysły przychodzą bardzo trudno i to, o czym mówiłem – po prostu jesteśmy głupi. A szczególnie mamy kłopot z kreatywnością, z wymyśleniem czegoś, co jest w jakiś sposób nowe. Więc niestety moja najodpowiedniejsza odpowiedź na pani pytanie to: nie wiem.

K.G.: To jeszcze proszę o przybliżenie tej kategorii obserwatora. Czy obserwatorem może być planeta, czy właśnie cząstka? I znów, w tym kontekście, o którym pan teraz mówi, czy wystarczy tego nadświetlnego obserwatora teoretycznie dopuścić, czy on jednak musi istnieć, żeby to wszystko ze sobą działało?

A.D.: To zależy, w jakiej teorii. Bo w szczególnej teorii względności obserwator to jest tak naprawdę układ współrzędnych. To jest sposób na określenie, jakie jest położenie jakiegoś punktu i jaka jest chwila czasu, w której takie zdarzenie zachodzi. To jest obserwator. Czyli mamy jakąś czasoprzestrzeń, mamy jakąś rzeczywistość, na którą patrzymy i np. wybuchła bomba atomowa w jakimś miejscu i możemy wskazać, że ten wybuch nastąpił w punkcie X w chwili T, jeżeli to było coś, co było dokładnie chwilowe i nieskończenie małe. I takie zdarzenie ma współrzędne, które mu przypisujemy i sposób przypisania tych współrzędnych to jest obserwator. Jak ktoś się porusza, to oczywiście bomba wybucha w trochę innym miejscu, bo ten ruchomy obserwator jest przesunięty, ale też okazuje się, że chwila tego wybuchu zachodzi w innym momencie, bo w wyniku ruchu też czas ulega wymieszaniu z przestrzenią, i ruchomy obserwator to jest ktoś, kto po prostu w inny sposób nadaje współrzędne zdarzeniom w świecie dookoła. No i taki jest sens, z grubsza rzecz biorąc, obserwatora w szczególnej teorii względności. W mechanice kwantowej to jest zupełnie inna dyskusja, ale w szczególnej teorii względności to właśnie jest coś takiego. No i nadświetlny obserwator to jest taki obserwator, który gdyby mógł fizycznie istnieć, to miałby bardzo osobliwy sposób przypisywania współrzędnych zdarzeniom.

Brzmi to dosyć abstrakcyjnie i mało konkretnie, ale okazuje się, że nawet tak abstrakcyjne rozważania prowadzą do bardzo realnych konsekwencji, chociażby właśnie tych, że jeśli takich obserwatorów dopuścimy i ten opis dopuścimy, traktując go na poważnie, to rzeczywistość nie może być przewidywalna, to ciała nie mogą się nigdy poruszać po jednym konkretnym torze, tylko muszą się poruszać po wielu torach naraz, po wielu trajektoriach naraz. Dokładnie tak, jak to opisuje mechanika kwantowa.

K.G.: A jak pracuje pana – niedoskonały, jak wszystkich nas, Homo sapiens, umysł, ale jednak dość szczególny – to jak on pracuje, kiedy jest podlany tymi wszystkimi energy drinkami? Jak pan się zastanawia nad tymi rzeczami, to pan widzi przed oczami wzory czy pan widzi przed oczami wizualizacje czarnych dziur i latających szybko elektronów? Jak pan myśli?

A.D.: Zależy, o czym. Najczęściej nie myślę, bo to jest bolesne bardzo. Kiedyś, jak byłem młodszy, to myślałem cały czas, ale przeszło mi trochę, bo nie można zbyt długo. To zależy, o jakim zagadnieniu. Ja staram się zawsze sobie wyobrażać jakieś przykłady i myślę na przykładach, czyli wyobrażam sobie coś bardzo konkretnego, a potem staram się to jakoś uogólnić i uchwycić jakąś ogólną regułę. Ale to tak naprawdę zależy od zagadnienia, o którym myślę. Np. jak uczę studentów, to robię wszystko, żeby unikać wzorów, żeby unikać matematycznych komplikacji i mówić tak prosto, jak się da, jak krowie na miedzy.

K.G.: No ale studentów fizyki pan uczy bez wzorów?

A.D.: Nie bez wzorów, oczywiście, że się nie da bez wzorów, ale używam ich jako ostateczność. To znaczy, oczywiście mechanika kwantowa to jest jeden wielki formalizm matematyczny i tego się tam nie da uniknąć, ale moje podejście jest takie, żeby najpierw przekazać pewną ideę i pewien cel, który chcemy osiągnąć, zrozumienie pewnego zagadnienia w takim metaforycznym sensie, a dopiero potem staram się zastanawiać, w jaki sposób tego typu obraz świata można by sformalizować i opisać wzorami.

I w ten sposób matematyka pełni taką służebną funkcję, która jest taką pewną protezą myślową, która pomaga mi coś zrozumieć, co jest trudne do zrozumienia taką zwykłą wyobraźnią. Np. jak myślę o n-wymiarowej przestrzeni, to nie potrafię sobie jej wyobrazić, bo moja percepcja ogranicza mnie do trzech wymiarów. Ale potrafię wyobrazić sobie trójwymiarową przestrzeń, wiem, jak ją opisać matematycznie, a jak już mam ten opis matematyczny, to sobie mogę go uogólnić i powiedzieć: a co by było, gdybym tę trójkę zastąpił np. czwórką albo piątką we wzorach i jakby te wzory się zmieniły? No i tak z grubsza rzecz biorąc, fizycy pracują z obiektami, które są trudne do wyobrażenia. Uogólnienie czegoś, co nam łatwo sobie wyobrazić na przypadek, z którym już nasza wyobraźnia radzi sobie trudniej.

K.G.: Bez tej matematyki to te nasze umysły zamknięte w takim doświadczeniu, jakie jest dostępne naszym zmysłom, to już zupełnie by sobie nie poradziły z tym rozumieniem przyrody, tak myślę.

A.D.: To prawda, że matematyka jest niezwykle przydatna, bo to jest taka proteza umysłowa.

K.G.: Proteza czy doping? Bo proteza to brzmi tak, jakby straciło się kawałek umysłu i zaklejało się takim plasterkiem, a matematyka może jest takim przedłużeniem.

A.D.: To nawet jeszcze gorzej, bo to jest kawałek, którego nigdy nie mieliśmy. Nasz umysł jest bardzo ograniczony. Nasz umysł został po to wyhodowany przez ewolucję, żeby sprawdzać, co dookoła jest jadalne, a co nie. I głównie do tego służy.

K.G.: Tak, i żeby uciekać przed jakimś ruchem albo widzieć twarze w kawałkach kamienia, to wiadomo.

A.D.: No właśnie, więc po to jest umysł, a my go chcemy używać do rzeczy kompletnie nienaturalnych, do opisu praw mechaniki kwantowej, które zachodzą w skalach jednych dziesięciomilionowych albo jeszcze mniejszych dziesięć do minus dziesiątej metra, co jest kompletnie poza naszym jakimkolwiek poznaniem zmysłowym. Albo opisywać to, co było piętnaście milionów lat temu w chwili Wielkiego Wybuchu, albo co się dzieje w skalach kosmologicznych. No i do tego nasz umysł jest po prostu niewytrenowany. I to nie znaczy, że to są rzeczy skomplikowane, tylko że nasz umysł po prostu się nadaje do tego, żeby sprawdzić, czy mamut nas akurat goni, czy nie goni, a nie do tego, żeby opisywać równanie Schrödingera czy coś podobnego. Więc my trochę walczymy z własnymi ograniczeniami i w tym sensie matematyka jest pewną protezą, bo jest to takie uzupełnienie naszych możliwości poprzez coś bardzo prostego, bo wystarczy kartka, długopis i kosz na śmieci, i możemy już z naszym mózgiem osiągać dużo więcej dzięki tej właśnie dodatkowej zewnętrznej protezie.

K.G.: Ten kosz na śmieci to chyba przede wszystkim, nie? Bo nauka to jest często żmudna i frustrująca robota.

A.D.: No, dokładnie. Większość pomysłów jest błędna i w ogóle, jak człowiekowi cokolwiek się wydaje, to najczęściej gada bzdury. Trzeba się z tym pogodzić. No i dlatego ta krytyczna analiza, o której mówiłem wcześniej, jest niezbędna, żeby robić jakikolwiek postęp, bo inaczej bez weryfikacji, to byśmy mieli ciąg różnych bełkotów. Niestety, w wielu tzw. naukach taka sytuacja jest czymś powszednim, że gada się głupoty i nikt na to nie zwraca uwagi. W naukach ścisłych staramy się nieco bardziej pilnować, żeby nie gadać bzdur.

K.G.: A dużo pan dostaje maili od fizyków amatorów, którzy zasypują pana swoimi własnymi pomysłami na rozwiązanie najtrudniejszych zagadek?

A.D.: Tak, dosyć dużo, a ostatnio to już w ogóle.

K.G.: Odpisuje pan? Ma pan jakąś formułkę, bota, który odpisuje: „Znakomite” albo „Czekam na pracę opublikowaną w zrecenzowanym piśmie”?

A.D.: Mój kolega miał taki sposób, jak pisze do niego jakiś kompletny wariat – bo ludzie mają często taką tendencję, że jak nie drzwiami, to oknem i nie da się z nimi normalnie rozmawiać – więc mój kolega zrobił tak, że czekał, aż dwóch takich do niego napisało i wówczas odpowiadał, że on co prawda się na tym nie zna, ale temat brzmi bardzo ciekawie i zna świetnego specjalistę, który chętnie podyskutuje. Takie maile wysyłał do obydwu i w ten sposób problem się rozwiązał.

K.G.: To sprytne. Chciałam na koniec pana zapytać, czy czuje się pan buntownikiem, „rebel physicist” – takiego sformułowania użył magazyn „Wired” o panu. Ma pan taki wizerunek tego gościa z tatuażami, na deskorolce, trampeczki. To nie jest jakiś klasyczny fizyk. Jest pan tym rebeliantem?

A.D.: Wydaje mi się, że nauka w ogóle w samym swoim założeniu jest rebeliancka. Tak jak ja rozumiem – najcenniejszym składnikiem nauki jest wątpienie. Jest to, że należy wątpić i należy zachęcać do wątpienia, i należy się wszystkiemu przyglądać krytycznie. I oczywiście ze względu na wszystkie nasze ograniczenia nie jesteśmy w stanie wszystkiego sobie udowodnić, w ogóle udowodnić się niczego nie da tak naprawdę. Ale nie jesteśmy w stanie wszystkiego sprawdzić samodzielnie, dotknąć, polizać itd. Ja tak samo nie jestem w stanie przekonać się osobiście, że ktoś wylądował na Księżycu i w związku z tym jestem zmuszony niejako do przyjęcia pewnych rzeczy nie tyle na wiarę, ile z dużym prawdopodobieństwem. Tak jak nie jestem niczego pewien, ale z dużym prawdopodobieństwem, takim bliskim dziewięćdziesięciu dziewięciu procent mogę powiedzieć, że jednak człowiek był na Księżycu, a Ziemia nie jest płaska. Ale mimo wszystko nie mogę powiedzieć, że to jest coś oczywistego albo coś, co zostało udowodnione itd. I wydaje mi się, że bardzo cenne w nauce jest wątpienie.

K.G.: No ale to pan otwiera właśnie drzwi i swoją skrzynkę mailową na wszystkie maile, które do pana teraz dotrą i będzie napisane, że wcale nie jest udowodnione, że mechanika kwantowa działa, a wcześniej mówiliśmy o tym, że to jest doskonale sprawdzona teoria.

A.D.: To jest pewna subtelność, to jest pewien skrót myślowy. Nic nie jest udowodnione i mechanika kwantowa nie jest udowodniona, i nie jest udowodnione też, że Ziemia jest kulista. A Kopernik wcale nie udowodnił, że Ziemia się kręci wokół Słońca, nie przedstawił żadnego dowodu. Natomiast on postawił pewną hipotezę, tak jak mechanika kwantowa stawia pewną hipotezę, że rzeczywistość jest taka, a nie inna. I teraz nie wiemy, czy ta hipoteza jest poprawna, czy nie, więc zobaczmy, co by z niej wynikało i sprawdźmy, czy tego typu rzeczy się dzieją w przyrodzie. No i np. mechanika kwantowa przewiduje, że jak się weźmie elektron i się go obróci o trzysta sześćdziesiąt stopni, to ten elektron zmieni się, nie będzie taki sam jak przed obrotem. Jak wezmę but i go obrócę o trzysta sześćdziesiąt stopni, to to jest ten sam but, ale z elektronem jest inaczej. Jak elektron obrócę o trzysta sześćdziesiąt stopni, to to nie jest ten sam elektron. Trzeba go obrócić dwa razy, żeby był taki sam. No i to jest ciekawa hipoteza, sprawdźmy, czy tak jest, zróbmy eksperyment. I można zrobić eksperyment, okazuje się, że rzeczywiście, dokładnie tak jak przewiduje mechanika kwantowa, tak się zachowuje elektron.

K.G.: No i to nie jest dowód?

A.D.: W języku angielskim jest rozróżnienie pomiędzy słowem „proof” i „evidence”. W języku polskim oba te słowa tłumaczą się tak samo. „Proof” to jest coś, co udowadnia matematycznie, że coś jest prawdą. A „evidence” to jest materiał dowodowy, coś, co nie tyle udowadnia, ile wskazuje na zgodność z hipotezą. I ja mogę tysiąc razy pokazać, że mam jakieś przewidywania, które się potwierdzają w eksperymencie, ale to ciągle nie jest dowód, że hipoteza jest prawdziwa, bo za tysiąc pierwszym razem się może okazać, że eksperyment wykazuje jakąś rozbieżność. I wówczas hipoteza zostaje natychmiast obalona. Więc nauka potrafi pewne rzeczy obalać i mówiąc, że mechanika kwantowa jest poprawna albo udowodniona, to to jest duży skrót myślowy mówiący tyle, że od stu lat ludzie bardzo, bardzo starają się mechanikę kwantową obalić. A bardzo się starają dlatego, że za obalenie takiej teorii grozi nagroda Nobla. Ale na razie się nikomu nie udało. A ponieważ ludzie się naprawdę bardzo starają i to są niegłupi ludzie, i nikomu się od stu lat nie udało, a bardzo by wszyscy chcieli, no to tymczasowo traktujemy ten opis świata jako poprawny.

K.G.: Ale na moje pytanie do pana, czy pan się czuje rebeliantem, odpowiedział mi pan o całej nauce. A jak to jest z panem?

A.D.: No bo jest mi bliska ta idea, że nie należy specjalnie się przywiązywać do swojej rzekomej mądrości, bo ludzie generalnie są głupi, ja tak uważam. I się najczęściej mylą, i trzeba bardzo, bardzo uważać, żeby nie powiedzieć czegoś głupiego w żadnym zdaniu. No i w tym sensie podważanie tego, co się słyszy, nawet z ust autorytetu, jest pewnym rodzajem buntu i to jest przypisane nauce w jej DNA, że ona się musi buntować.

K.G.: Czyli bycie buntownikiem jest mainstreamowe w nauce?

A.D.: No powinno być. I oczywiście, że nie jest, oczywiście, że ludzie też osiadają na tym, co wiedzą.

K.G.: No przecież to by prowadziło też do chaosu. Trzeba jakoś pracować na co dzień.

A.D.: Trzeba, są takie dziedziny w fizyce, gdzie nieszablonowe spojrzenie jest potrzebne i pomaga, i ludzie próbują kombinować na sto sposobów. Zastanawiają się, co jeszcze nie zostało wcześniej rozważone i wymyślone, i taką ścieżkę obierają. A są takie działy fizyki, gdzie potrzebna jest raczej rzetelna analiza i ortodoksyjne podejście do opisu rzeczywistości, i tacy znajdują rolę w nauce – jako pożyteczni uczestnicy. Ja akurat – to jest moja kwestia indywidualna – lubię dosyć niekonwencjonalne spojrzenie na różne zagadnienia. Ma to swoje wady, ma to swoje zalety. Nie do wszystkiego to się nadaje, ale są zagadnienia, dla których takie podejście też ma szansę się sprawdzić, więc pewna niewielka domieszka takich nieortodoksyjnych ludzi też jest pożyteczna. Tak chciałbym wierzyć.

K.G.: Zaciekawieni, głodni więcej informacji, skojarzeń, metafor? To koniecznie zajrzyjcie do Kwantechizmu, czyli klatki na ludzi – to jest książka Andrzeja Dragana sprzed dwóch lat. Brawurowa, znakomita. A ja serdecznie dziękuję. Profesor Andrzej Dragan był gościem Radia Naukowego. Dziękuję, to była wielka przyjemność.

A.D.: Dziękuję, polecam się.

Dziękuję, że wysłuchaliście odcinka do końca. Dajcie znać koniecznie, jak się podobało i napiszcie też, bardzo proszę, o jakich tematach z fizyki chcielibyście jeszcze posłuchać – z fizyki i oczywiście z innych dziedzin. Na Facebooku, na Instagramie albo po prostu na kontakt@radionaukowe.pl. Przy okazji bardzo, bardzo serdecznie dziękuję wszystkim patronom i patronkom – jest was już ponad sto dwadzieścioro. To jest naprawdę tłum. Bardzo dziękuję za zaufanie. Kto ma możliwość i chęć się dorzucić – zajrzyjcie na patronite.pl/radionaukowe, a w międzyczasie po prostu cieszcie się nauką. Wszystkiego dobrego, do usłyszenia.