Kiedyś filozofowie debatowali nad substancjami, np. niektórzy wierzyli, że duch i materia to zupełnie różne substancje. Tę wiarę nazywali dualizmem. Dzisiaj fizyka zajmuje się takimi zagadnieniami. Wydaje się, że fizycy są zgodni - istnieje tylko jedna substancja zwana materią, a słowo dualizm oznacza dziś fakt, że materia występuje w dwóch postaciach: cząstek i fal. Pełna nazwa brzmi: "dualizm korpuskularno-falowy".
Nawet "ciemnia materia" zaliczana jest, jak widać, do materii, mimo że pasuje do tego, co dawniej nazywano duchem. Piszę o tym tytułem wstępu, aby było jasne, że trializm, o którym chcę pisać nie ma nic wspólnego z tym starym podziałem - nie dodaję ducha do cząstek i fal - nie chcę sugerować istnienia trzech różnych substancji. Nie chcę przemycać ducha w innej formie. Trzecia postać materii nie jest też analogiem duszy z innego jeszcze dualizmu psychologicznego - duszy i ciała. Ewentualne podobieństwo może być mylące - nie upraszczajcie sobie, proszę, czytania taką analogią.
Istnieje tylko jednak substancja - materia. Występuje ona jednak, moim zdaniem, w trzech postaciach, a nie tylko w dwóch. To co obserwujemy, to: cząstki, fale i podmioty. Zacznę od najprostszych skojarzeń. Fale kojarzymy z przestrzenią, np. teoria grawitacji jest teorią falową - czas jest w niej użyty w postaci dodatkowego wymiaru przestrzennego. Cząstki kojarzymy z czasem. Teoria kwantów operuje punktowymi obiektami zerowymiarowymi, które można dowolnie porządkować, a odległości między nimi nie mają znaczenia, jak w słynnym splątaniu kwantowym. Zamiast fal (w przestrzeni) mamy w teorii kwantów "fale prawdopodobieństwa", gdzie słowo "fala" jest mylące. Lepsze jest "chmura prawdopodobieństwa".
Ja dodaję trzecią postać materii - podmiot - który kojarzę z teorią względności i związkami przyczynowo-skutkowymi. Skupmy się na kluczowym aspekcie teorii względności pomijanym w popularnych jej omówieniach, a mianowicie na równości obserwatorów fizycznych. To prawo równości podmiotów podsunęło mi nazwę tej trzeciej postaci materii: "podmiot". Każde ciało może być podmiotem, tak jak może składać się z samych cząstek, albo z samych fal. Fizycy zasadę równości podmiotów implicite zawierali w definicji układu inercjalnego. Każdy pewnie wie, co to takiego, ale nie każdy zauważył, że w tej definicji jest ukryte założenie, że każdy układ inercjalny ma tę samą przyrodzoną godność - ma takie samo prawo formułować wnioski z obserwacji - takie samo prawo twierdzić, że opisuje prawdziwą naturę świata.
Zasada względności została sformułowana jeszcze przed powstaniem teorii względności i teorią kwantów, kiedy jeszcze nikt nie uświadamiał sobie tego, o czym tak często przypominał Bohr (pewnie innymi słowami niż ja): że układ inercjalny jest tworem abstrakcyjnym. W rzeczywistości nie ma takich układów, są tylko obserwatorzy inercjalni (w przybliżeniu, ale mniejsza z tym). Absurdem jest mówić o prawach fizyki w układzie inercjalnym. Prawa fizyki istnieją tylko w obserwatorach i ich bibliotekach. Zasada względności milcząco zakłada, że w każdym układzie inercjalnym znajduje się nieruchomy fizyk. Zasada względności mówi, że każdy fizyk ma równe prawo głosić prawdę o naturze świata (oczywiście pod warunkiem, że nie oszukuje, nie popełni błędu, nie przeoczy czegoś...). To się kojarzy też z przyczynami i skutkami. Jeden fizyk może coś uważać za przyczynę czegoś, a inny fizyk wskaże czegosia za przyczynę cosia. Każdy z nich będzie mówił prawdę.
Przypomnijmy sobie, że już w szkole niektóre zadania z fizyki rozwiązywało się w taki sposób, że przyjmowało się wygodny układ odniesienia - ten w którym obliczenia były najłatwiejsze, np. układ odniesienia związany ze środkiem masy wszystkich ciał opisanych w zadaniu - że siedzi tam malutki fizyk o zerowej masie i dokonuje pomiarów. Szczególna teoria względności pokazała, że takie podejście obala zasadę przyczynowości. Teoria kwantów pokazała, że nie istnieją fizycy o zerowej masie - że takie podejście skutkuje nieuchronnymi błędami. Ogólna teoria względności zauważyła, że układy inercjalne w ogóle nie istnieją, więc zastąpiła je układami swobodnymi (swobodnie spadającymi (po krzywej geodezyjnej)). Nadal jednak w każdym takim układzie musi tkwić nieruchomo malutki bezmasowy fizyk, aby można było sformułować zasadę względności.
Kolejnym problemem malutkiego fizyka jest dostęp do informacji. Zauważmy, że zasada względności milcząco zakłada, że każdy taki fizyk ma komplet informacji. Klasycznym przykładem obrazującym tę konieczność jest krążenie dwóch planet wokół czarnego słońca po niemal tej samej orbicie. Fizycy na tych planetach odkryją, że grawitacja między planetami bywa siłą odpychającą - ich planety będą zbliżać się do siebie, ale się nie zderzą - grawitacja odepchnie je od siebie, więc one znów zaczną się oddalać, a kiedy oddalą się dostatecznie daleko, grawitacja zacznie je przyciągać. Opiszą dwie różne siły grawitacyjne - jedną przyciągającą (spadające kamienie podrzucone w górę) a drugą odpychającą pomiędzy planetami. Ich teoria będzie błędna, gdyż nie wiedzą o tym, że istnieje czarna gwiazda, wokół której krążą. Nie wiedzą, że odpychanie grawitacyjne jest złudzeniem wynikającym ze zmian prędkości orbitalnej planet.
Podobne (ale przeciwne) trudności mają obserwatorzy krążący wokół czarnej dziury - nie mają pełnej informacji, gdyż obserwatorzy krążący bliżej czarnej dziury mogą być odcięci od krążących dalej przez horyzont zdarzeń, obserwowany przez tych, co są dalej. Im bliżej czarnej dziury krąży fizyk, tym mniejsza jest średnica "obserwowanego" przez niego horyzontu zdarzeń. Fizycy opisujący fizykę czarnych dziur zwykle pomijają ten aspekt teorii względności i podają średnicę horyzontu czarnej dziury wyliczaną przez fizyka będącego najdalej ze wszystkich możliwych fizyków od tej czarnej dziury, a więc tego fizyka, który ma najmniej informacji o tej czarnej dziurze.
Zmieńmy teraz skalę - zajrzyjmy do wnętrza czarnej dziury. W tym celu wyobraźmy sobie Ogromny Atraktor ściągający na siebie ze wszystkich stron miliony galaktyk. Dzieje się to gdzieś na przecięciu kilku włókien i ścian w jakimś superwęźle, w środku którego już zebrało się dość materii, żeby utworzyć czarną dziurę o średnicy miliona lat świetlnych. Jak fizycy mieszkający w tych galaktykach policzą, kiedy znajdą się wewnątrz horyzontu zdarzeń. Być może, że z wielkiej odległości ten środek już jest widoczny jako czarna dziura.
Znów zmieniamy skalę. Istnieją fizycy wierzący w multiwersum, popatrzmy więc jak z tej perspektywy wyglądać może rozszerzanie się Wszechświata - maciupeńkiego fragmentu multiwersum. Dla uproszczenia wyobraźmy sobie, że multiwersum składa się z nieruchomych niemal cząstek rozłożonych z jednakową niemal gęstością. Łatwo sobie wyobrazić, co się będzie dziać, kiedy z czasem lokalnie powstaną losowo obszary o mniejszej lub większej gęstości. Grawitacja w takim obszarze zacznie działać odpychająco na dużych odległościach, powiększając obszary o mniejszej gęstości. Mieszkańcy tego obszaru będą mieli złudzenie, że ich Wszechświat ekspanduje, wymyślą więc ciemną energię, przyspieszającą ekspansję. Tymczasem ekspansję powoduje zwykła grawitacja pochodząca od obszarów o większej gęstości, których nie widzimy, bo są za daleko - poza naszym horyzontem zdarzeń.
Na wszelki wypadek lepiej jest zgodzić się na zasadę równości podmiotów.
Inne tematy w dziale Technologie
