2. Teoria superstrun – czy chodzi o kompropmis?

    Pierwsze poważniejsze prace związane z nią, wyznaczające nowy kierunek badań, pojawiły się już w latach siedemdziesiątych ub. stulecia. Była wielką nadzieją, a przede wszystkim była nową niszą przyciągajacą młodych, dla kariery naukowej, łaknących sławy. W krótkim czasie liczba publikacji tematycznie związanych z nią osiągnęła liczbę dziesiątek tysięcy. Stała się modna. I była do niedawna, gdyż pałeczkę mody przejęła pętlowa grawitacja kwantowa. Na te dwie mody dały się złapać tysięce najzdolniejszych młodych ludzi. Jednak na jednoznaczne roztrzygnięcia ilościowe należy jeszcze poczekać. Ad Kalendas Graecas... Jak dotąd, nie poświęciłem im wiele miejsca. Wspominałem tu, czy tam. Zainteresowania moje poszły zresztą zdecydowanie w innym kierunku, a dociekania, którym się oddawałem, nie bazowały na procedurach badawczych przyjętych dziś za obowiązujące. Miało w tym jakiś udział moje wyjątkowe lenistwo, lenistwo wobec tematów, które intuicja odrzuca. Może miałem nie najlepszych wykladowców, a może zbyt dużo było „na wiarę”. Wiemy jak to bywa w naszych świątyniach nauki. Zawierzyłem więc intuicji.

   O teorii, szczególnie superstrun wspominałem oczywiście, szczególnie tam, gdzie wskazana była konfrontacja moich konkluzji z dzisiejszym stanem zapatrywań. Przy tej sposobności zwróciłem też uwagę na to że moje fantazje właściwie nie są sprzeczne z docelowym sednem teorii (bez aspektu ilościowego), pomimo istotnej różnicy w odniesieniu do koncepcji struktury, a także (właściwie przede wszystkim) bazy. W dociekaniach swych bowiem bazowałem na klasycznym, choć nie w pełni newtonowskim, acz deterministycznym, modelu przyrody (nie omijając aspektu relatywistycznego). Teoria superstrun (także druga z wymienionych) natomiast próbuje połączyć dwie zasadnicze sprzeczności w jedną komplementarną całość pozostając w zasadzie przy obowiązujacych paradygmatach. Próbuje pogodzić ze sobą deterministyczną ogólną teorię względności z indeterministyczną mechaniką kwantową, widząc w tym klucz do zgłębienia tajemnic bytu. Czy pogodzić na zasadzie iloczynu zbiorów? [To dałoby chyba zbiór pusty.] Zgodnie z przypuszczeniami raczej powszechnymi superstruny posiadać mają cechy bytu faktycznie elementarnego. Czy słusznie? „Pogodzić”. Czy chodziło więc o jakiś kompromis? Kompromis to ostatnia rzecz, która mogłaby doprowadzić do jednoznacznej prawdy obiektywnej. Teraz wiadomo już, że można inaczej: jednoznacznie i deterministycznie w każdej skali, przynajmniej na moim podwórku.  

     Już wcześniej stwierdziłem: „Indeterminizm kontra determinizm? Nie ma sprzeczności!” Ustosunkowałem się do tej sprawy: „Dzisiejsze usiłowania połączenia grawitacji ze skwantowaniem, na ogół kończą się granicą niewłaściwą, czyli prowadzą do rozbieżności. Nic dziwnego. Pragnie się połączyć dwie (rzekome) sprzeczności. A jednak sprzeczność w rzeczywistości nie istnieje. Po prostu mechanika kwantowa u swych podstaw nie uwzględnia grawitacji z powodu jej słabości gdzieś tam wysoko w skali atomowej, a swym rozpędem w głąb zapomniała, że ta sama grawitacja w innnej skali (piętro niżej), stanowić może czynnik decydujący.” Inna sprawa, że formalną przyczyną nieuwzględniania grawitacji jest jej nierenormalizowalność pojawiająca się przy obliczeniach w ramach kwantowej teorii pola (na co także zwróciłem uwagę). Właśnie ten fakt mógł zastanowić, sprowokować do pytań, rozbudzić inwencję. Ale to się nie stało. Tak między nami, jak grawitacja miałaby być renormalizowalna, jeśli nie jest uwzględniana przez mechanikę kwantowa, jakby nie istniała? Oczywiście istnieje, ale jako zakrzywienie przestrzeni, wprost obca jakość, gdyż mechanika kwantowa bazuje na konkretnych (siłowych) oddziaływaniach. I jeszcze ta ciągłość w głąb, aż ku osobliwości, choć już dawno uznano, że strukturalnie materia ma charakter ziarnisty, atomistyczny. Tak między nami, chodzi o jak najbardziej ludzką skłonność do kompromisu. Czasami to rzecz wprost niebezpieczna, szczególnie wobec bezkompromisowości zła. Wystarczy spojrzeć na ten nasz świat. A Przyroda? 

OTW + mechanika kwantowa - jak to zrobić?

Próby połączenia ogólnej teori względności z mechaniką kwantową. Dlaczego nie tędy droga? 

1. Dwie najmodniejsze teorie

    Gdzieś tam głęboko, we wnętrzu czarnej dziury dzieją się rzeczy nieznane. Niemniej trudne jest rozważanie tego, co działo się na samym początku Wielkiego Wybuchu. Jak stwierdziliśmy w poprzednich postach, stosowanie OTW nie uspakaja, nie sprawia, że można osiąść na laurach. Wszystko niby gra, ale nie do końca, szczególnie gdy mowa o osobliwości. Zresztą sprawdzenie przekonań i przypuszczeń bazujących wyłącznie na teorii, a dotyczących rzeczy nieobserwowalnych, nie jest rzeczą łatwą (jeśli w ogóle możliwą). W dodatku materia tam głęboko jest bardzo zagęszczona. Aż prosi się zastosować sprawdzoną i działającą znakomicie mechanikę kwantową. Pozostaje tylko (...) te dwie filozoficznie wrogie sobie teorie jakoś połączyć ze sobą. Łatwo powiedzieć...

     W licznych artykułach, przy różnych okazjach, wspominałem mimochodem o teoriach, które, jak sądzić można było do niedawna, mają szansę pogłębić w jakimś stopniu nasze zrozumienie mikroświata, w ogóle przyrody. Teorii? Raczej manifestacji określonej, obowiązującej dziś megakoncepcji, bazującej na dzisiejszym stanie zapatrywań. Nie antycypują one bowiem nieznanych dotąd efektów, dających możliwość sprawdzenia, choćby testowania. Prawdziwa teoria powinna. Czym są? Są przede wszystkim niezliczonością równań matematycznych i obliczeń przybliżonych.

   

     Chodzi właściwie o dwie koncepcje, pretendujące do opisu materii, szczególnie w skali jej elementarnej struktury. Chodzi o koncepcje (różne) mające poprzez połączenie ogólnej teorii względności z mechaniką kwantową, w szczególności tam, gdzie kończy się ich adekwatność, zyskać cechy falsyfikowalnego opisu materii z możliwością antycypacji faktów dotąd nie znanych. Czy to wykonalne, choćby w związku z tym, że chodzi o zakres u granic adekwatności tych teorii? Ale nie chcę psuć entuzjazmu.  

     Mowa więc, w pierwszym rzędzie o superstrunach, mających stanowić kres podziałów materii w głąb, o byty podlegające uwarunkowaniom kwantowym, choć uwzględniające także grawitację, czyli to, co wynika z ogólnej teorii względności (grawitacja jako byt w gruncie rzeczy niematerialny – zakrzywienie czasoprzestrzeni). Pełnić one mają rolę bytów absolutnie elementarnych. Inną próbą połączenia, tym razem w większym stopniu grawitacji (OTW) z mechaniką kwantową, jest tzw. pętlowa grawitacja kwantowa. To nowsza (koniec lat osiemdziesiątych) próba zmierzenia się z problemem: Gdzie sięgają korzenie bytu materialnego? Czy sięgają grawitacji? To jakby właściwy trop. Chodzi jednak o to, że ogólna teoria względności jest bezsilna podczas prób opisu materii w skalach bardzo małych (między innymi materii skondensowanej). Tu, w poszukiwaniach odpowiedzi, próbuje się skwantować nie tylko parametry stanu, lecz także samą przestrzeń i czas (bo przecież grawitacja, to zakrzywienie przstrzeni, a kwantyzacja oznacza przecież ziarnistość, dyskretność). Sądzi się, w związku z ogromną koncentracją materii w samych początkach ekspansji Wszechświata, że tam, wtedy, o materii mówić można wyłącznie w kategoriach grawitacji kwantowej. To wprost założenie wstępne, jakby przyjęte a priori. „Nie ma opisu Wielkiego Wybuchu bez grawitacji kwantowej”, której poszukuje  się usilnie, a wyrazem tego jest przede wszystkim właśnie pętlowa grawitacja kwantowa. Sporo wniósł dla jej rozwoju, znany fizyk Lee Smolin, a także profesor Uniwersytetu Warszawskiego, Jerzy Lewandowski. A jednak także tu chyba nie tędy droga. Świadczą o tym potęgujące się trudności natury konceptualnej i matematycznej.

     Trzeba przyznać, że obydwie te próby łączy ta sama megakoncepcja, ta sama mentalność poznawcza bazująca na paradygmatach dwudziestowiecznych. Obydwie są próbą wykombinowania jeszcze czegoś z jałowego już gruntu. Potencjał heurezy maleje. Obydwie uznają za bazę, ogólną teorię względności, oraz mechanikę kwantową. Jakby to były nietykalne absoluty, wprost aksjomaty dla badania Przyrody. Jeśli się chce przy tym zastosować je przy zgłębianiu istoty początków Wielkiego Wybuchu, to nie rokuję wielkich sukcesów (pomijając osiągnięcia osobiste wielu zdolnych ludzi). Po prostu, teorie te mają charakter lokalny, a Wszechświat jest nielokalny. I tu jest...

    Tutaj skoncentruję się na superstrunach, ale większość ogólniejszych konkluzji dotyczyć będzie obydwu koncepcji. Chodzi mi o zaakcentowanie możliwości istnienia alternatywy, nie koniecznie dla tych teorii. Raczej dla megakoncepcji, na której bazują. Nie chodzi więc o analizowanie szczegółów.

   Mamy więc superstruny i pętlową grawitację kwantową – dwie koncepcje pretendujące do pełnego opisu mikroświata i Wszechświata w jego początkach. Mamy o jedną za dużo. Którą? Na razie obydwie stanowią pogłębienie szansy na zrozumienie Przyrody – chyba poprzez ich odrzucenie. [Dwóch się bije...] Innych nie wymyślono. Mają stanowić jakiś postęp w próbach unifikacji grawitacji z pozostałymi oddziaływaniami. Właściwie to nawet kulminacja wysiłków, zważywszy na ogrom włożonej pracy (obliczeniowej). Łabędzi śpiew. Wdrapaliśmy się prawie na wierzchołek drzewa, z którego widok zapiera dech, nie mówiąc o wysiłku i zadyszce, ale wyżej już nie można. Lękiem napawa myśl o dalszym wspinaniu się. Coraz cieńsze gałązki. Osiągnęliśmy kolejną kulminację odwiecznego dramatu stanowiącego historię nauki. Z dołu widać solidny pień, przechodzący w liczne gałęzie, te zaś w gałązki i dalej w niezliczone pędy, coraz rzadziej kończące się pąkiem. Chyba dosyć porównań.