Struktura Wszechświata, kwazary i „umysły otwarte”

W 1920 roku w Smithsonian Museum of Natural History w Waszyngtonie odbyła się dyskusja dotycząca tego zagadnienia. Przeszła ona do historii nauki pod nazwą Wielkiej Debaty. Zwolenników Wszechświata wysp reprezentował Heber Curtis, zaś jego przeciwników – Harlow Shapley.

 

Wielka Debata koncentrowała się zasadniczo wokół problemu, czym są obiekty zwane wówczas mgławicami spiralnymi. Zwolennicy Wszechświata wysp uważali, że są to wielkie, odległe galaktyki podobne do naszej, natomiast adwersarze tej interpretacji twierdzili, że ciała te są znacznie mniejsze i znajdują się wewnątrz Drogi Mlecznej, czyli dość blisko nas. Jednym (nie jedynym!) z argumentów na rzecz tej drugiej tezy były wyniki badań mgławicy spiralnej M 101 uzyskane przez Adriaana van Maanena.

 

Galaktyka spiralna M 101

Zdjęcie wykonane przez uczniów jednego z liceów podczas Pikniku Naukowego 2006 w Warszawie. Użyty został 2-metrowy Teleskop Faulkesa na Hawajach, którym sterowano przez internet.

 

Van Maanen porównał najnowsze wówczas klisze z fotografiami M 101 z innymi, naświetlonymi 10-20 lat wcześniej. Doszedł do wniosku, że M 101 obraca się, a całkowity okres rotacji wynosi około 100 000 lat. Można łatwo obliczyć, że gdyby M 101 miała rozmiary podobne do Drogi Mlecznej, jej zewnętrzne obszary poruszałyby się z prędkościami znacznie przekraczającymi prędkość światła.

 

W trakcie samej Wielkiej Debaty spór nie został rozstrzygnięty.. W trzy lata później Edwin Hubble zmierzył jednak odległość do Wielkiej Mgławicy Andromedy (obecnie nazywanej Galaktyką Andromedy). Okazało się, że leży ona daleko poza Drogą Mleczną. Następnie wyznaczył odległości do innych galaktyk. Wszelkie wątpliwości zostały rozwiane: nasz Wszechświat to Wszechświat wysp.

No dobrze, a co z prędkością rotacji M 101? Okazało się, że pomiar był po prostu błędny. W 1935 roku pokazali to Hubble i... sam van Maanen!

 

Bezpośrednią przyczyną pomyłki van Maanena były błędy optyczne, jakie wystąpiły na porównywanych kliszach fotograficznych. Prawdopodobnie istniał jednak także głębszy powód. Oto, co mówi na ten temat angielska wersja Wikipedii: Van Maanen widział po prostu to, czego go przez lata uczono. W początkach XX wieku szeroko rozpowszechniona była wiara, że „mgławice spiralne” leżą stosunkowo blisko i dlatego ich rotację powinno się zaobserwować. Ten pogląd trudno było zignorować. Van Maanen znalazł to, czego szukał.

 

Van Maanenowi należą się słowa uznania, że potrafił przyznać się do pomyłki. Jego nadrzędnym celem było poszukiwanie prawdy. Początkowo popierał hipotezę – jak się później okazało – fałszywą, ale był otwarty na argumenty i potrafił przyznać rację swoim adwersarzom.

 

Niestety, nie zawsze to samo można powiedzieć o niektórych innych naukowcach. Czasem, gdy uczepią się jakiejś hipotezy, nie da się ich oderwać od niej nawet czwórką koni, mimo niezwykle silnych argumentów przemawiających na jej niekorzyść.

 

Dobrze ilustruje to historia problemu, czym są kwazary – obiekty bardzo jasne i zwarte, których widma są silnie przesunięte w stronę fal czerwonych. Gdy odkryto je na początku lat 60. ubiegłego wieku, od razu pojawiły się dwie, początkowo równoprawne, koncepcje. Jedna z nich mówiła, że kwazary leżą bardzo daleko (czyli, jak mówią astronomowie, w odległościach „kosmologicznych”), na co wskazywałyby ich przesunięcia ku czerwieni, interpretowane zgodnie z prawem Hubble’a. Przeciwnicy tego poglądu podnosili kwestię, że musiałyby one emitować niezwykle dużo energii, by, widziane z dużych odległości, świeciły aż tak jasno. Dlatego uważali, że kwazary leżą wewnątrz (albo w pobliżu) Drogi Mlecznej, czyli – w języku astronomów – są obiektami „lokalnymi”. Nie potrafili natomiast wyjaśnić przyczyny tak dużych przesunięć ku czerwieni.

 

Istota sporu była w sumie taka sama, jak w opisanym przed chwilą problemie, czym są mgławice spiralne.

 

W miarę upływu czasu zbierano coraz obfitszy materiał obserwacyjny dotyczący kwazarów; postępowały też badania teoretyczne usiłujące wytłumaczyć mechanizm tak silnego promieniowania tych ciał – o ile rzeczywiście leżą one bardzo daleko od nas. Obecnie, tak jak w przypadku galaktyk, nie ma już żadnych wątpliwości: kwazary są obiektami kosmologicznymi. O szczegółowych argumentach nie będę teraz pisać, bo temat to bardzo obszerny i należałoby poświęcić mu osobny tekst. Wspomnę tylko, że mamy dowody natury czysto obserwacyjnej (np. w niektórych przypadkach udało się zaobserwować galaktyki otaczające kwazary, a wiele tych obiektów należy do gromad galaktyk, które mają identyczne przesunięcia ku czerwieni); wymyślono też realistyczny proces, który jest w stanie zapewnić tak efektywną produkcję energii (jest to pochłaniane materii przez supermasywną czarną dziurę).

 

Uchowała się jednak grupka astronomów, która tych argumentów nie przyjmuje do wiadomości, a hipotezy lokalności kwazarów trzyma się jak pijany płotu. Jej duchowym przywódcą jest Halton Arp Grupka to bardzo nieliczna, za to niezwykle krzykliwa. Potrafi ustawicznie jęczeć, jak to cały świat traktuje ją niesprawiedliwie, w czym przypomina naszych niektórych – please excuse my French – najbardziej upierdliwych polityków. Większość naukowców przyjmuje ich wynurzenia ze wzruszeniem ramion; na ich rozpaczliwe biadolenia dają się jednak czasem nabrać osoby, które znają astrofizykę tylko pobieżnie i nie są w stanie prawidłowo ocenić wagi merytorycznej argumentów Arpa i jego kolegów.

 

Z jakichś – niejasnych dla mnie – przyczyn, Arp i jemu podobni są czasem uważani za „umysły otwarte”. Jakby samo kwestionowanie tzw. „oficjalnej nauki” wystarczało na to, aby zostać uznanym za taki umysł!... Moim zdaniem, za osobę o otwartej umysłowości można uważać kogoś, kto postawi sobie pytanie: czy jakaś „oficjalna” teoria jest poprawna, czy nie?, po czym chłodno będzie analizować wszystkie za i przeciw. Tego na pewno nie da się powiedzieć o Arpie i jego współtowarzyszach. Oni z góry „wiedzą”, że koncepcja kosmologicznych odległości kwazarów jest błędna i szukają wyłącznie takich argumentów, które mogłyby ją obalić. Jak to wygląda w praktyce? Znajdują jakiś „dowód”, który po pewnym czasie okazuje się fałszywy; Arp et consortes tym się nie przejmują, szybko o nim zapominają i wymyślają kolejny argument – zawsze na korzyć wcześniej przyjętej przez nich tezy; ten też okazuje się nieprawdziwy, no więc historia się powtarza. I tak w kółko...

 

Tak właśnie było z kwantyzacją wartości przesunięć ku czerwieni kwazarów, którą jakoby było widać w danych statystycznych, a która miałaby świadczyć o lokalności tych obiektów. Po zwiększeniu dostępnej próbki statystycznej „kwantyzacja” ta całkowicie znikła. Tak było ze zmierzonymi prędkościami własnymi kwazarów, z których wynikałoby, że, jeśli te obiekty znajdują się w odległościach kosmologicznych, to poruszają się tysiące razy szybciej niż światło. Okazało się, że w pomiarze popełniono błąd podobny do omyłki van Maanena. I tak dalej... Oni znajdują to, czego szukają.

 

Z drugiej strony, Arpowi i jego kolegom nie udało się podważyć żadnego ze wspomnianych wcześniej argumentów świadczących o nielokalności kwazarów. Najśmieszniejszy w tym wszystkim jest fakt, że to oni zarzucają swoim oponentom brak otwartości na argumenty, nie zauważając, że sami mają klapki na oczach – tyle tylko, że ustawione w innym kierunku! Zaiste, umysły otwarte jak cholera...

 

Arp i inni po prostu nie potrafią przyznać się, że postawili na złego konia, jak to kiedyś uczynił van Maanen (którego ja nie waham się określić jako „umysł otwarty”). Dlaczego tak postępują? Mam na ten temat swoją hipotezę, ale ponieważ niniejszy tekst i tak rozrósł się już ponad miarę, więc zaprezentuję ją kiedy indziej. Być może... ;)

 

Post Scriptum. W kwietniu 1995 roku Smithsonian Institution postanowiło uczcić 75 rocznicę Wielkiej Debaty podobną dyskusją. Tym razem tematem był kolejny problem tego samego typu: czy źródła tzw. błysków gamma znajdują się w odległościach lokalnych, czy kosmologicznych? Do debaty zaproszono wyznawcę idei bliskich odległości, profesora Dona Lamba z Chicago, i zwolennika dystansów kosmologicznych, śp. profesora Bohdana Paczyńskiego z Princeton. Moderatorem dyskusji był obecny Astronom Królewski, sir Martin Rees z Cambridge. Główny zarzut Lamba wobec Paczyńskiego był podobny do obiekcji, jaką kiedyś miano wobec kosmologicznych odległości kwazarów: jeśli błyski gamma powstają tak daleko, ich energia musi być niezwykle duża.

 

Analogicznie jak w przypadku Wielkiej Debaty, polemika nie przyniosła rozwiązania problemu. I podobnie jak w latach 20., rozstrzygnięcie pojawiło się parę lat później. Dzięki obserwacjom satelitarnym udało się stwierdzić, że miejscem błysków gamma są odległe galaktyki. Tak więc rację miał jednak Paczyński.

 

Przyznaję, że sam należałem do grona osób, które uważały, że błyski gamma są pochodzenia lokalnego. Miałem na to – tak mi się wydawało – silne argumenty, i to nie tylko charakteru energetycznego. Ze zdziwieniem przyjąłem więc wyniki satelitarnej identyfikacji źródeł tych błysków. Niemniej, zaakceptowałem je, gdyż głupio byłoby zaprzeczać oczywistym faktom, nieprawdaż?

 

Prawdaż!