Quo vadis Fizyko?

 

Wiek XX obfitował w olbrzymi rozwój fizyki i naszego zrozumienia rzeczywistości. Albert Einstein odkrył względność czasu i udowodnił, że grawitacja to zakrzywienie czasoprzestrzeni. Jego słynne myślowe eksperymenty ( gedankenexperiment) pomogły rozpowszechnić te nowe koncepcje a obserwacje wykazały, że rewolucyjne idee teorii względności są prawdziwe. Teoria względności okazała się niezbędna w eksploracji przestrzeni kosmicznej i zastosowaniu satelitów np. GeoPositioning Systems (GPS). Drugim pionierem nowej fizyki był Max Planck, który razem z Erwinem Schroedingerem i Wernerem Heisenbergiem stworzyli fizykę kwantową, fundament informatycznej rewolucji.

 

Olbrzymi postęp miał miejsce w astrofizyce i kosmologii. Edwin Hubble odkrył eksperymentalnie, że świat się powiększa, co uzasadniło określenie wieku świata na około 13.7 miliardów lat od Wielkiego Wybuchu. Wielki Wybuch został eksperymentalnie potwierdzony odkryciem tzw. promieniowania tła – micro wave background radiation, które jest pozostałością po Wielkim Wybuchu. Jeszcze na początku XX wieku fizycy (np. Einstein) uważali, że świat był wieczny i statyczny.

 

 

 Kwestia, co było przed Wielkim Wybuchem i jaki był mechanizm tego zjawiska jest jeszcze otwarta, ale fakt Wielkiego Wybuchu jest obecnie uznany za prawdziwy. Jeszcze jednym teoretycznym odkryciem był rezultat pracy badawczej Brytyjczyka Peter Higgsa dotyczącej mas elementarnych cząstek. W latach 1960 Higgs zaproponował tzw. pole Higgsa i cząstkę (Higgs boson), które wyjaśniają, w jaki sposób cząstki otrzymują masę. Istnienie bozonu Higgsa zostało potwierdzone eksperymentalnie przez Large Hadron Accellerator w Szwajcarii. Za ta prace Higgs otrzymał w 2013 roku Nagrodę Nobla.

 

 

Tak więc XX wiek był niezwykle produktywny w dziedzinie fizyki. W XXI wieku nastąpiło zwolnienie postępu w fizyce. Dwie nowe teorie XXI wieku to teoria wielu światów (multiuniverses) oraz teoria strun (string theory).  Obie mają tylko teoretyczne uzasadnienie, ale nie zostały jeszcze potwierdzone empirycznie. Jednym z tajemniczych faktów uzasadnionych teoretycznie są tzw. ciemna materia i energia (dark matter and energy). Zgodnie z teorią ciemna masa I energia stanowią ponad 90% całej masy i energii wszechświata, co znaczy ze kosmos, jaki obserwujemy stanowi tylko mały ułamek całości tego wszechświata.  W USA i we Włoszech zbudowano specjalne urządzenia do wykrycia ciemnej masy. Jak dotychczas nie ma empirycznego potwierdzenia istnienia ciemnej masy.  Noblista fizyk polskiego pochodzenia Frank Wilczek z MIT w USA jest optymistyczny i uważa ze wkrótce fizyka zrobi poważny postęp i odsłoni nam wiele tajemnic. Być może wkrótce pojawi się młody doktorant, który powie -” istniejące teorie trochę przypominają science fiction gęsto posypane matematyką, ale ja wiem jak one pasują nawzajem do siebie i pokazują nam rzeczywisty świat”. Czekamy na tego odważnego młodego człowieka. Obecnie jest jeszcze w szkole i stara się zrozumieć, co to jest pierwiastek liczby -1

O autorze wpisu:

Janusz Kowalik jest emerytowanym profesorem matematyki i informatyki na Washington State University oraz byłym kierownikiem organizacji badań informatyki w firmie lotniczej Boeing Company w Seattle. Adres internetowy Janusza: j.kowalik@comcast.net

15 Odpowiedź na “Quo vadis Fizyko?”

  1. Wie Pan, czym się teraz powinien zająć? Wydarzeniami w Gwatemali. Oczywiście cała redakcja powinna  tym napisać i zapytać, gdzie jest bóg, o ktorym trąbią tak wierzący. I to powinno byc powtarzane przy każdej większej tragedii. Niech Pan mi wierzy, że tego typu rzeczy bardzo by sie przydały.

  2. Co ma piernik do wiatraka. Esej jest o wspolczesnej fizyce a nie o wulkanach w Gwatemali.  Ktos inny moze napisac ze wszyscy powinni zajac sie losem raf koralowych w Australii albo ocaleniem pingwinow w poludniowej Argentynie.

  3. Dokąd fizyka idzie – zobaczymy. Chciałbym dodać parę zdań do tego artykułu który może rozszerzy trochę spektrum tematu. Rozmawiałem kiedyś z fizykiem z PANu w Krk na podobny temat i ku mojemu zdziwieniu stwierdził on że w fizyce współczesnej używa się matematyki z początku poprzedniego wieku, co być może jest jednym z hamulców. Rozwój matematyki jego zdaniem nie nadążał za fizyką. Kolejnym problemem, który wskazał jest trudność falsyfikowania nowych teorii w fizyce. Te eksperymenty po prostu są coraz trudniejsze, co powoduje spowolnienie. Być może globalne fundusze na badania byłyby jakimś wyjściem? 

    Pozdrawiam

  4. Wszedłem tutaj, bo uderzyło mnie coś, gdy zauważyłem zajawkę na facebooku. Wklejam tutaj ponownie, bo może Pan zauważy, zauważyłem zresztą coś jeszcze:
    Po pierwsze, "dark matter", tłumaczy się zazwyczaj jako "ciemna materia", nie "ciemna masa". Po drugie, chyba jednak chodzi o potwierdzenie eksperymentalne, nie teoretyczne. Ciemna materia i ciemna energia, zostały zaobserwowane, stąd w ogóle takie koncepcje są rozważane, nie powstały na podstawie rozważań teoretycznych. Poza tym, co Pan tutaj pisze, że nie ma doświadczalnego potwierdzenia istnienia ciemnej materii. Oczywiście, że jest, właśnie obserwując jak zachowuje się widzialna, normalna materia barionowa we Wszechświecie, zauważono, że jest jej więcej, oddziałuje grawitacyjnie z jakąś niewidoczną. Przecież nawet jest spory projekt badawczy, który zajmuje się, zgodnie z sugestią profesora Paczyńskiego, wykrywaniem ciemnej materii za pomocą mikrosoczewkowania grawitacyjnego. Nie zajmuje się tym konkretnie, ale już są efekty https://www.nature.com/articles/365623a0.
    Nie wiadomo natomiast, z czego ciemna materia ma się składać, tutaj jest wielkie pole do popisu dla teoretyków.

    Poza tym, może się czepiam, ale Max Planck to jednak nie współpracował bezpośrednio z Erwinem Schroedingerem, czy Wernerem Heisenbergiem.

    Dalej, promieniowanie tła, zazwyczaj jest określane jako CMB – cosmic microwave background, a nie "micro wave background radiation". Napisane źle, jednak pisząc esej, przydałoby się trzymać powszechnej formy.

    Pole i boson Higgsa mają szersze znaczenie. Bez tej koncepcji, sypie się cały Model Standardowy, nie jest też wyjaśniona natura oddziaływań elektrosłabych. Trochę mało to Pan rozwinął jednak. Poza tym, doświadczalne potwierdzenie istnienia bosonu Higgsa, miało miejsce w Large Hadron Collider nie "Large Hadron Accellerator".

    Naprawdę, mam nadzieję, że Pan napisał to tak z jakiegoś niedbalstwa, nie niewiedzy, bo byłoby smutno. Smutno, że ledwie student fizyki potrafi wytknąć takie rzeczy.

    1. Ja bym sie tak bardzo nie czepial o slowka. Zeby sie zderzyc trzeba sie napierw rozpedzic 🙂  Plank jest uwazany jako ten ktory  pierwszy chyba  uzyl pojecia kwantu, i nikt tu nie oczekuje, ze spedzal  czas razem  ze Szredinegerem czy Heisenbergem.

      1. Jakbym się chciał czepiać, powiedziałbym, że mechanika kwantowa, jaką znamy dziś, to dzieło przede wszystkim Schroedingera i Diraca, a nie Heisenberg z jego macierzam, ledwie pionier :/ . Ten fragment jest mylący i to właśnie sugeruje. Tekst napisany niechlujnie ogólnie cały, a błąd o ciemnej materii i energii dosyć duży

  5. W taki sposób, że mierząc tempo obecnej ekspansji Wszechświata, nijak nie da się go wyjaśnić, ani obecnością ciemnej materii, ani tym bardziej, zwyczajnej, materii barionowej. Stąd hipoteza o jakiejś formie energii wypełniającej przestrzeń i odpowiadającej za przyspieszone rozszerzanie się Wszechświata. Stąd powrót na przykład do koncepcji stałej kosmologicznej Einsteina. Nikomu by do głowy nie przyszło, że coś takiego istnieje, czy by wskrzeszać ten stary pomysł, gdyby nie obserwacje

  6. "W taki sposób, że mierząc tempo obecnej ekspansji Wszechświata, nijak nie da się go wyjaśnić"

    To jest hipoteza, czy ktoś dowiódł to twierdzenie?

    Obecne modele ekspansji opierają się na pewnych założeniach, a dodatkowo na pewnych metodologicznych uproszczeniach. Są naukowcy, którzy własnie pracują nad innymi wyjaśnieniami, odchodząc od tych założeń i uproszczeń.

    Tutaj na przykład poważny kosmolog pisze, że ciemna energia to misinterpretacja wynikająca z lenistwa mainstreamowych kosmologów:

    https://static1.squarespace.com/static/5852e579be659442a01f27b8/t/586c1da837c581815ffcb2dc/1483480488249/Roukema_2013.pdf

    (a owi kosmolodzy w odpowiedzi na ten zarzut wręczają temu autorowi nagrodę).

     

    1. To nie jest hipoteza, tylko fakt. Nie da się w ramach "mainstreamowej kosmologii", jak to Pan okreslił, wyjaśnić obecnego tempa ekspansji. Dlatego właśnie w ogóle idea ciemnej energii powstała, nikomu by to do głowy nie przyszło, gdyby nie fakty obserwacyjne. Jasne, można tworzyć alternatywne wyjaśnienia. Tak, jak powstała zmodyfikowana dynamika newtonowska (MOND), jako próba wytłumaczenia obserwacji, bez wprowadzania koncepcji ciemnej materii.

      Jednak, doradzałbym ostrożność. Zapewne dobrze Pan wie, kim był Fred Hoyle. Bardzo niestandardowo myślącym naukowcem, wręcz buntownikiem. A pomylił się, tak forsujac model stanu stacjonarnego.Dlatego chętnie poczytam coś więcej na temat tych alternatywnych wyjaśnień. Ale proszę uważać z takimi określaniami jak " mainstream" i tak dalej. Zapewniam, że też ciężko pracują 😉

  7. Nowoczesna fizyka (nauka) totalnie usuwa i eliminuje religię.

    Dowodem na to jest chociażby to, że Bohr, Schordinger, Dirac albo de Broglie byli ateistami, Einstein panteistą, Planck deistą, a Heisenberg liberalnym luteraninem, czyli pseudo-religiantem.

    To pokazuje, jaki wielki wkład mieli nie-ortodoksyjni i "heretyccy" ludzie w rozwój współczesnej wiedzy, a nie tradycyjni wyznawcy przestarzałych przesądów. 🙂

  8. A nie wpadłes na to, ze Bog jako istota doskonała, doskonale sie ukrywa?

    🙂

    Nie ma szans na odkrycie i przyłapanie go na goracym uczynku. Koscioł uwaza, ze tzw cuda to swiadectwa boskiej interwencji. Ale generalnie to on sie przyłapac  nie da. Sa  proby przyłapania Boga (jego ingerencji czy manipulacji) w nasz swiat. Na razie nie dało sie przyłapac. Widac stworzył swiat (albo  mnostwo swiatow) i zapomniał. Moze ma kaca. 

    1. @LUCYAN

      No ale ty przecież piszesz teraz, jak jakiś deista! 🙂

      Nie jestem zagorzałym przeciwnikiem deizmu, bo to nie jest religia, ale uważam, że deizm jest mocno naiwny, bo bóg bez opatrzności to trochę tak, jak hot-dog tyle że bez parówki wewnątrz. 😉

      Bóg z kacem to bóg deistów.

  9. Co do wymienionej w eseju hipotezy multiwersum należy być mocno sceptycznym. Ta koncepcja jest dosyć naiwna i zbyt chyba fikcyjna, by mogła być realna.

    Ona niczego nie tłumaczy, lecz wszystko sprowadza do totalnego nihilizmu, bo coś będzie prawdą w jednym wszechświecie a w innym niekoniecznie – taki pomysł wydaje się być absurdalnym. Idąc tym torem, nasze życie też jest względne i bez żadnego znaczenia – to bardzo nieestetyczna  hipoteza.

    Sądzę, że fizyka potrzebuje jeszcze sporo czasu, by stworzyć teorie lepiej opisujące rzeczywistość (bo akurat multiwersum eliminuje rzeczywistość). Sama teoria kwantów jest kulejąca i potrzebuje rozwoju, a niektórzy fizycy zbyt pochopnie szukają alternatywnej teorii, np. strun, która jest bardzo kontrowersyjna w środowisku uczonych.

    David Gross dobrze powiedział, że inne wszechświaty "istnieją", tak jak "istnieją" anioły. 🙂

  10. Ateistom nie chodzi o przylapanie boga.Chodzi o to ze nie ma dowodu na istnienie ponadnaturalnego swiata . Mozna tez zapytac dlaczego bog sie ukrywa i rownoczesnie wymaga aby w niego wierzyc. To jest niemoralna absurdalna strategia.

    Cuda koscielne to naogol oszustwa i zludzenia dla imbecyli.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *

jeden × 5 =