Ta notka będzie o mnie i o Albercie Einsteinie. Pomimo tego, że osobiście nie pochwalam u Einsteina wielu rzeczy, to jednak czuję się mu zobowiązany – w znacznej mierze ukształtował moją własną drogę naukową bardziej of jakiejkolwiek innej osobistości. Czuję, że mam w stosunku do niego zobowiązania, zobowiązania z których się jeszcze dotąd nie wywiązałem, zatem ciążą wciąż na mnie. Ta notka ten właśnie temat porusza, z tego mojego odczucia się wywodzi.
Gdyby ktoś mnie dziś zapytam którą z napisanych przeze mnie prac naukowych uważam za najważniejszą, odpowiedziałbym: jest to praca nigdzie nie opublikowana. No, nie całkiemnigdzie, ale o ty za chwilę. Faktem jednak jest, że została odrzucona przez recenzenta czasopisma Journal of Physics, dokąd ją wysłałem. Praca nosi tytuł „Vanishing vierbein in gauge theories of gravitation”. Na polski przetłumaczyć trudno. Znikający czworonóg? I w czym? W teoriach grawitacji opartych na grupie cechowania. Nie ma to żadnego sensu. Jednak rzecz się da prosto wytłumaczyć. Normalnie, w teoriach grawitacji a'la Einstein, zakłada się, że przestrzeń jest całkowicie wypełniona „eterem”. Tyle, że chytrze nie nazywa się to eterem, bo przecież Einstein jakoby eter obalił. Nazywa się to „metryką czasoprzestrzeni”. Nie ma przestrzeni bez metryki. Jak jest przestrzeń, to koniecznie z odległościami. Nie ma odległości – nie ma przestrzeni. A niby dlaczego? Takie pytanie sobie zdałem w roku 1982, gdy rok prawie spędziłem w Getyndze ze strachu (stan wojenny zastał mnie za granicą), że jak wrócę to trafię od razu do obozu dla internowanych. Wolałem uchodźstwo, posyłanie stamtąd paczek rodzinom internowanych kolegów z Wrocławia, a także prowadzenie propagandy wśród fizyków z zagranicy, by ci również posyłali paczki. Ale o tym już kiedyś pisałem i nie należy to tematu. W sierpniu 1982 wydałem w Getyndze preprint pod wymienionym wyżej tytułem. Minęły dwa lata zanim zdecydowałem tą pracę posłać do jakiegoś czasopisma. Recenzent wyraził się o mojej pracy negatywnie, stwierdził, że moje wnioski nie są ani dostatecznie rozwinięte ani uzasadnione. Wkurzyło mnie to. W maju 1985 otrzymałem króciutki liścik od Redaktora czasopisma informujący mnie, że skoro na zarzuty recenzenta nie odpowiedziałem, to uważają, że tym samym pracę wycofuję. Gdy po paru dalszych latach okazało się, że mój preprint jest jednak cytowany i komuś tam do czegoś się moje wypociny przydały, wtedy upubliczniłem mój stary preprint, dodając trochę komentarzy. Dziś każdy może do pracy zajrzeć i wyżyć się na mnie do woli.
A co to ma wspólnego z fizyką i z rzeczywistością? Do tego dojdziemy, ale od innego końca, od Alberta Einsteina i tego czym zajmował się w Princeton w roku 1935. A życie Einsteina w Princeton nie należało do łatwych. Z jednej strony miał sławę i miał mnóstwo kolegów, też żydowskiego pochodzenia, na wysokich stanowiskach. Z drugiej jednak strony i wśród Żydów była spora konkurencja a Einstein zraził sobie wielu swym uporem i sfiksowaniem na idei Jednolitej Teorii Pola. W roku 1935 pojawiła się słynna praca Einsteina, Podolskiego i Rosena poddająca w wątpliwość kompletność opisu rzeczywistości przez teorię kwantów. W tymże roku powstała rozprawka filozoficzna p.t. Fizyka i Rzeczywistość w której Einstein przedstawiał dość jasno swoje naukowe credo. Fizyka i Rzeczywistość ukazała się drukiem w Journ. Franklin Institut, 1936, 313-347 (niem, Physik und Realität) i 349-382 (ang, Physics and Reality). I o treści tego eseju chcę trochę napisać.
Jest tego ponad 20 stron, ale na mój gust można by skrócić do pięciu stron. Z drugiej strony może i dobrze, że stron jest dużo, bo w ten sposób lepiej można poznać tok myślenia Einsteina. A tok ten, jak na mój gust, nie zawsze jest logiczny, od czasu do czasu Eisntein wydaje przeczyć temu co napisał parę stron przedtem. Ale mi też to się zdarza, wiec jestem wyrozumiały.
Zaczyna Einstein od usprawiedliwiania się, że jako fizyk wypowiada się na tematy filozoficzne – tak jakby był robił to po raz pierwszy! Uzasadnia swoje wykroczenie tym, że fizyka przeżywa kryzys i fizyk najlepiej zna słabe punkty podstaw na których fizyka się opiera. Dalej zwierza się nam z tego, że najważniejsze są dla niego wrażenia zmysłowe. Cała nasza nauka się na nich opiera. Za chwilę jednak okazuje się, że nie całkiem tak jest, jest bowiem także „rozum”, który te wrażenia porządkuje. Ale na temat rozumu Einstein nie ma jakby nic do powiedzenia – ot, sobie jest. Einsteina to nie dziwi. Dziwi go natomiast wielce. Że świat jest poznawalny, że daje się nasze wrażenia uporządkować, znaleźć jakieś „prawa przyrody”. To, że człowiek przychodzi na świat z genami i już w znacznej mierze z gotowym programem, z genami – to jakoś Einsteina nie zastanawia. Sporo pisze o przestrzeni, znacznie mniej o czasie. Tak naprawdę, nie możana wywnioskować z tego co pisze czym jest dla niego przestrzeń. Z jednej strony jakby jej nie ma, są tylko wzajemne położenia ciał. Z drugiej strony jakby jest, bo była w głowie takiego Euklidesa, który ujął nawet własności geometryczne przestrzeni w zgrabny układ postulatów i twierdzeń. Czas niby jest subiektywny, jednak jakoś stał się obiektywny, choc nie bardzo wiadomo o co dokładnie idzie.
Przestrzeń – przestrzenią, a oprócz przestrzeni jest jeszcze fizyka w tej przestrzeni. Mechanika Newtona była dobra, ale do czasu. Złe było w niej to, że prawa dynamiki Newtona trzeba było zapostulować. A dlaczego takie a nie inne? No i mechanika Newtona słabo tłumaczy falowe własności światła przejawiające się przy dyfrakcji, interferencji itd. Przyszedł więc Maxwell, wprowadził eter jako ciągły, wszystko przenikający ośrodek o wielce dziwnych własnościach, mechanicznie niewytłumaczalnych, drgania tego eteru nazwał falami elektromagnetycznymi i opisał równaniami różniczkowymi o pochodnych cząstkowych. Tak powstała teoria pola elektromagnetycznego. Ale teoria ta kiepsko dawała sobie radę ze zjawiskami w przewodnikach. Przyszedł więc Lorentz, który połączył teorię pola Maxwella z mechaniką naładowanych punktów materialnych. Niestety pojawił się problem, bo pole naładowanego punktu materialnego miało nieskończoną energię. Poza tym teoria była nieestetyczna. Ponadto gdzie w tym wszystkim była grawitacja. Przyszedł więc Einstein i dorobił teorię pola grawitacyjnego – ogólną teorię względności. Teoria ta dawała się nawet nieźle pożenić z teorią pola elektromagnetycznego, ale pozostawał problem: czym jest materia? Trzeba ją było traktować jako „osobliwości pola” a to było nieestetyczne i też prowadziło do wyników nieskończonych – bez sensu. W dodatku gdzie w tym wszystkim było miejsce na kwanty?
Kwantowcy poszli więc swoją drogą, rezygnując z „rzeczywistości”, otwarcie lub skrycie, Einstein poszedł swoją drogą, poszukiwał jednolitej teorii jedynego pola, teorii, która tłumaczyłoby wszystko, łącznie z istnieniem elektronów, protonów, atomów – bez żadnych „osobliwości”, bez nonsensów matematycznych, które trapiły zarówno teorie względności jak i mechanikę kwantową. I tu Einstein wymienia jeden z takich pomysłów w oparciu o ideę nad którą pracował w roku 1935-tym z Nathanem Rosenem . Jest to idea „podwójnej rzeczywistości” i mostów łączących różne rzeczywistości. Na obrazku można to przedstawić jakoś tak:
Einstein-Rosen Bridge
Dwie „przestrzenie” połączone są „mostem” - mostem Einsteina-Rosena (gugluj „Einstein-Rosen bridge”). Jedna z tych z przestrzeni jest „naszą przestrzenią”, druga z nich ..... No właśnie, co jest pod drugiej mostu? I co jest przy barierze granicznej w środku mostu? Otóż w środku mostu grawitacja się psuje, metryka się degeneruje, pojawia się jakby tak nie lubiana przez fizyków „osobliwość”, odległość traci sens. Czy jednak przez to i sama przestrzeń przestaje istnieć? Einstein przez krótki czas pokładał wielkie nadzieje w idei mostów pomiędzy rzeczywistościami. W „Fizyka i rzeczywistość” wspomina Einstein trudności matematyczne, w szczególności trudności pojawiające się przy próbach opisu wielu mostów. Bo przecież mostów może być wiele! Każda cząstka elementarna może być taki mostem. Każda Pierwotna Jednostka Materii Bołotowa, każde elektrino Bazijewa. Materia może się składać wyłącznie z mostów. Moja praca, o której wspominałem na początku, wykazywała między innymi, że w środku mostu przestrzeń bynajmniej się nie psuje. Choć pojęcie odległości przestaje mieć sens (tzn. ma sens bo wszystko tam jest odległe o zero), to pojęcia kierunku i równoległości pozostają. Te wystarczają by po pewnym chaotycznym szarpaniu cząstka (czy mały mostek) mogła przejść przez większy most. Oczywiście recenzenta zapewne zraziło to, że mojej pracy użyłem jak na tamte czasy odważnego zwrotu: „teleportacja”. Dzięki istnieniu mostów materia może się teleportować z jednego miejsca w naszej przestrzeni w inne miejsce w naszej przestrzeni. Oczywiście jako fizyk teoretyk nie podałem przepisu domowego jak się teleportować, podałem jedynie zarys, w dodatku miejscami mętny, opisu matematycznego.
Albert Einstein i Leopold Infeld
W tym samym czasie gdy Einstein współpracował z Rosenem i pracował nad „Fizyką i Rzeczywistością”, w tym samym czasie do Princeton przybył Leopold Infeld. Za wstawiennictwem kół żydowskich dostał roczne stypendium w wysokości 600 $. Przez rok współpracował z Einsteinem, ale po roku Einstein najwyraźniej nie nalegał zbytnio na przedłużenie tego stypendium o co Infeld zabiegał. Wtedy Infeld wpadł na pomysł napisania wspólnie z Einsteinem popularnej książki. Idee pochodzić miały z rozmów Infelda z Einsteina, Infeld natomiast miał talent popularyzatorski – lekkie pióro. Zaliczka od wydawcy oznaczała dodatkowy rok w Princeton dla Infelda. Tak powstała „Ewolucja fizyki”, która, po usunięciu błędów w fizyce z pierwszych wydań, stała się światowym bestsellerem. W języku polskim Ewolucja fizyka dostępna jest w sieci tutaj.
Ciekawe, że książka ta zawiera rozdział pod tym samym tytułem, co praca Einsteina: Fizyka i rzeczywistość. W rozdziale tym nie znajdziemy jednak ani słowa o głównej idei z pracy samego Eisnteina – mostach pomiędzy rzeczywistościami.
