Dlaczego niebo w nocy jest czarne? Pytanie jest dosyć proste, ale odnalezienie odpowiedzi zajęło astronomom niemal 500 lat. Tak naprawdę problem nie wynika z ruchu rotacyjnego Ziemi, ale właściwości światła i ogólnej teorii wszechświata. To jeden z dziewięciu (i wcale nie najciekawszy) z paradoksów, z którymi mierzy się Jim al-Kahli, szef katedry fizyki teoretycznej na Uniwersytecie Surrey. Idee te, na pierwszy rzut oka, przeczą zdrowemu rozsądkowi, są jednocześnie bardzo ciekawymi zagadnieniami do rozmyślania.
Khalili zaczyna swoją narrację od przedstawienia kilku prostszych łamigłówek matematyczno-logicznych. Najsłynniejszą z nich jest chyba problem Monty`ego Halla, zagadka oparta na rachunku prawdopodobieństwa, która wzięła swój początek z rubryki „Ask Marylin”, która zajmowała jedną z kolumn czasopisma „Parade”. Monty Hall był prowadzącym jednego z najsłynniejszych teleturniejów amerykańskich (odpowiednik naszego „Idź na całość”). W tym paradoksie chodziło o udowodnienie (bądź obalenie tezy), że zmieniając wybraną bramkę po otwarciu pustej przez prowadzącego (czyli pozostają dwie zamknięte – w jednej z nich jest nagroda) zwiększa się swoją szansę na wygraną. To była łamigłówka, którą można rozstrzygnąć w dosyć prostym procesie myślowym. Khalil sięga też do klasycznych paradoksów, czyli do paradoksów Zenona z Elei. W swojej książce przywołał ten, który opowiadał o wyścigu Achillesa i żółwia. Czy Achilles zdoła kiedykolwiek wyprzedzić żółwia przy założeniu, że żółw wystartował wcześniej, natomiast Achilles startuje do wyścigu dopiero po jakimś czasie, ale biegnie szybciej. Pytanie wydaje się banalne, ale najciekawsze jest dlaczego nie było oczywiste dla „wynalazcy” paradoksu. Żółw poruszając się stale jednostajnym tempem dodaje dystans, jaki Achilles ma do przebycia, aby się z nim zrównać. Niemniej jednak, jeśli Achilles biegnie ze stałą prędkością, to odległość dla każdego dodatkowego dystansu przebytego przez żółwia będzie coraz mniejsza, ale jednak nigdy nie zmaleje do zera. Bez koncepcji matematycznej nieskończoności, łączącej w sobie prędkość, odległość i czas, Zenon utknął w ślepym zaułku.
Po takim krótkim wstępie, przypominającym bardziej zabawę, Khalili przechodzi do zagadnień „prawdziwej” nauki. O ile pierwszy rozdział był „na rozgrzewkę”, to właściwa treść książki zaprezentowana zostaje w pozostałych rozdziałach. Autor przedstawia w nich najsłynniejsze paradoksy nauki, które od lat wprawiały ludzi w zakłopotanie. Na przykład paradoks Olbersa (nazwany imieniem niemieckiego astronoma Heinricha Wilhelma Olbersa, choć to nie on pierwszy zadał to pytanie), czyli „dlaczego w nocy jest ciemno?” – biorąc pod uwagę wielkość wszechświata i horyzont, właściwie w każdym miejscu na niebie powinna być gwiazda – mniej lub bardziej odległa od nas. Autor cofa nas w toku narracji aż do starożytnej Grecji, gdzie po raz pierwszy zastanawiano się nad tym zagadnieniem. Opisuje stan ówczesnej wiedzy astronomicznej oraz teorie na temat miejsca Ziemi we wszechświecie. Co ciekawe po raz pierwszy poprawnej odpowiedzi, która z grubsza odpowiada stanowi faktycznemu została przedstawiona przez amerykańskiego pisarza Edgara Allana Poe w 1848 roku! Oprócz wprowadzonych niejako na rozgrzewkę paradoksu teleturnieju, Achillesa i żółwia oraz paradoksu Olbersa mamy w książce rozwiązanie paradoksów znanych lepiej jako: paradoks tyczkarza, Demon Maxwella, paradoks bliźniąt, paradoks dziadka, Demon Laplace`a, mój ulubiony kot Schroedingera oraz paradoks Fermiego. Te pięć zagadnień są już ściśle związane z fizyką teoretyczną i wymagają pewnego wprowadzenia w tę dziedzinę wiedzy, co też autor czyni w każdym rozdziale – ostrożnie dobierając słowa i treść, aby przeciętny (czyli niezaznajomiony z fizyką teoretyczną) mógł zrozumieć na czym każdy paradoks polega. Przy okazji można dowiedzieć się czegoś na temat teorii względności, entropii, wszechświecie.
Kilka słów należy powiedzieć o stylu pisania, poziomie merytorycznym, strategiach twórczych autora: to nie jest jedna z książek z serii „Nauka dla głupich”, nie wymaga gruntownej znajomości praw fizyki, aby zrozumieć i cieszyć się lekturą, wystarczy chęć do zmierzenia się z nauką i zwykła ludzka ciekawość. Jim al-Kahli wyjaśnia na początku, że dziewięć paradoksów tej książki to nie są naprawdę paradoksy, ponieważ choć wydają się sprzeczne z intuicją, to mogą być rozwiązane za pomocą logiki. Nie każe jednak wierzyć sobie na słowo, ale prowadzi czytelnika przez – czasami dosyć zawiłe – etapy rozumowania, po których niemożliwe do rozwikłania problemy, stają się (przynajmniej trochę bardziej) jasne i zrozumiałe dla przeciętnego zjadacza chleba. Książkę proponuję traktować jako ciekawostkę, łamigłówkę czy po prostu zabawę, wkroczenie w niepoważne (pozornie przynajmniej) rejony nauki ścisłej. Książkę czytałem z rozbawieniem na ustach i to o czymś świadczy.
Jim Al.-Khalil, Paradoks. Dziewięć największych zagadek fizyki, przełożyła Julia Szajkowska, Prószyński i S-ka, Warszawa 2014.
Tekst pierwotnie ukazał się w portalu NoirCafe.pl
Skąd nazwa bloga? Rano czytam, później idę do pracy; po pracy gram na gitarze albo w piłkę nożną. A czas na pisanie znajduję jedynie w nocy. Aktualnie mieszkam w Monachium.
