Jerzy Salak Wszechświat i My

Kiedy byłem młodym człowiekiem zastanawiałem się dlaczego niemożliwe jest swobodne przenikanie przez ściany. Dlaczego mogę śmiało stąpać po Ziemi, nie zapadając się do jej wnętrza? Moje zdziwienie wrosło jeszcze bardziej, kiedy dowiedziałem się na lekcjach fizyki, że atomy są w 99,99% „puste” w środku !!! Co takiego nie pozwala, aby te w zasadzie niematerialne byty przenikały się wzajemnie? Czy wewnątrz cząstek tworzących istniejącą wokół nas materię jest coś naprawdę materialnego? Gdzie ukrywa się w takim razie MASA tych materialnych bytów?

Dzisiaj, na temat budowy materii wiemy zdecydowanie więcej niż jeszcze 20 lat temu. Przyrost tej wiedzy jest w przybliżeniu wykładniczy, co pozwala w okresie jednego pokolenia dokonać radykalnych zmian w pojmowaniu Wszechświata. Wiemy, że atomy zbudowane są z jądra atomowego i elektronów. Jądra atomowe tworzą protony i neutrony. Z kolei te cząstki zawierają w swoim wnętrzu „uwięzione” różne kwarki, o różnych ładunkach koloru oraz gluony, wiążące je w całość. Dosyć dobrze opracowana przez licznych naukowców teoria kwantowa opisuje z bardzo dobrym przybliżeniem zachowanie się i właściwości tych „tworów”. Jednakże w dalszym ciągu nie potrafimy odpowiedzieć na istotne pytanie: czym jest masa? Gdzie ona się ukrywa?

Struktura materii

Już sam Einstein rozróżniał dwa, wydawałoby się różne pojęcia masy: tak zwaną masę bezwładną (inercyjną) – ujawniającą się podczas działania na materię rozmaitych sił (efekt ruchu zmiennego) oraz masę rozumianą jako ilość materii. Oczywiście każdy rozsądny człowiek rozumie, że nie można opisywać tej samej istoty rzeczy za pomocą dwóch różnych pojęć. Sama masa substancji musi mieć tylko jedne źródło znaczeniowe.

Materia nie jest tym, czym się wydaje. W potocznym znaczeniu wydaje się, że materia jest solidna, ciężka i trwała. Nic bardziej mylnego! Masa zwykłej materii jest przejawem energii jej bardziej podstawowych składników, które same masy nie posiadają! Wydaje się, że materia jest „czymś”, co zajmuje miejsce w czterowymiarowej przestrzeni, ale tak faktycznie niej jest!

Aż do czasów Einsteina za oczywiste uznawane było przez naukowców tzw. prawo zachowania masy. Obowiązuje ono również dzisiaj, ale zakres jego stosowania uległ znacznemu ograniczeniu. Prawo to, najkrócej ujmując, wyrażało podsumowanie naturalnej wiedzy ludzkości, że nic nie może pojawić się z niczego. Dzisiaj wiemy doskonale, że cząstki materialne pojawiają się również w całkowicie „pustej” przestrzeni. Ich czas życia jest na tyle krótki, że nazywamy je cząstkami wirtualnymi, ale ich oddziaływanie jak najbardziej nie jest wirtualne. Można je porównać do ławicy ryb wyskakujących nad powierzchnię wody podczas łapania owadów. Skąd one się biorą? Czy faktycznie coś może powstać z niczego?

Oczywiście tak!

Dokładne i uzasadnione naukowo wytłumaczenie mogłoby potrwać ładnych kilka miesięcy, a i tak wiara czy zrozumienie tego faktu może przyjść wyłącznie poprzez zaufanie autorytetom lub dokładnym prześledzeniu skomplikowanych równań matematycznych opisujących teorię kwantową. To właśnie na podstawie rozwiązań tych równań i faktycznie obserwowanych w rzeczywistości powtarzalnych w czasie efektów tych równań, możemy mieć pewność tego, co obserwujemy. Nie wiemy dlaczego, ale matematyka w jakiś cudowny sposób doskonale opisuje przyrodę. Sam Einstein pod koniec życia stwierdził, że jednak nie do końca docenił matematyki, jako symbolicznego, ale i jedynego w swoim rodzaju, uniwersalnego języka opisu Wszechświata.

Wszyscy, lub prawie wszyscy, znamy równanie:

gdzie: E – oznacza energię (w jakiejkolwiek formie), m – masę substancji, c – prędkość światła ok. 3 x 10E8 m/s

Odczytując to równanie możemy odkryć, że z każdej substancji posiadającej masę można uzyskać równoważną ilość energii. Ze względu na współczynnik c do 2 potęgi, ilość w ten sposób uzyskanej energii jest olbrzymia, o czym możemy przekonać się w elektrowniach atomowych czy podczas wybuchu bomb atomowych lub jądrowych.

Uważamy je za najsłynniejsze równanie, odkryte w przypływie geniuszu przez Alberta Einsteina – twórcy szczególnej i ogólnej teorii względności. Jednakże chyba mało kto wie, że to równanie Einstein przedstawił w całkowicie inny sposób, który zmienia sens tego, co chciał tym równaniem wyrazić. Równanie to w ogólnej teorii względności zostało przedstawione jako:

Einstein nie mówi nam, że z masy można uzyskać energię, wręcz odwrotnie – odkrywa niezwykle istotny sens tego, co kryje się pod pojęciem masy. Tłumacząc to równanie na „nasz” język – masa jest przejawem energii !!! Masa powstaje z energii ! Nie ma czegoś takiego, jak solidna, trwała, ciężka, nieprzenikliwa cząstka materii obdarzona masą.

Głęboki sens tego równania jest porażający, ale i budujący. Nie jesteśmy zwykłą materią, cokolwiek to dla nas znaczy. Zostaliśmy zbudowani ze „związanej” w pewien sposób i ograniczonej w czasoprzestrzeni energii. Raczej bliżej nam do istot duchowych niż materialnych w dawnym tego słowa znaczeniu. Brak możliwości przenikania przez obszary przestrzeni wypełnione energią powoduje, że w normalnych warunkach niemożliwe jest przenikanie ścian. Nie powinniśmy się tym jednak zbytnio martwić, gdyż to samo powoduje, że gwiazdy, planety, nasza Ziemia i my sami nie przenikamy się nawzajem i możemy twardo stąpać po schodach, nie bojąc się wejść nawet na setne piętro wieżowca w Nowym Yorku.

Dzisiaj zasadę zachowania masy zamieniamy na szerzej obowiązującą zasadę zachowania energii. Masa, a więc i materia, potrafi zamienić się na niematerialną postać energii. Również odwrotnie! Energia może objawić się w naszym Wszechświecie w postaci bardziej dla nas realnej, w postaci masy.

Skąd o tym wszystkim wiemy?

Przecież nie da się tego wszystkiego odkryć za pomocą naszych własnych zmysłów? Oczywiście, że tak. Nasze zmysły są wynikiem trwającej miliony lat ewolucji i pozwalają dostrzec tylko to, co stanowi zagrożenie dla naszego życia. Ale człowiek jest wyjątkową istotą w przyrodzie. Potrafił zbudować wspaniałe przyrządy stanowiące protezy naszych zmysłów. Dzięki nim, za pomocą teleskopów możemy zaglądać prawie na koniec widzialnej części naszego Wszechświata, a za pomocą ultramikroskopu - Wielkiego Zderzacza Hadronów (LHC) wybudowanego w pobliżu Genewy – potrafimy zaobserwować najmniejsze struktury materii i sił natury – kwarki i gluony. Jednakże najdoskonalszym narzędziem wzmacniającym działanie naszych zmysłów jest myślący rozum. Dzięki niemu możemy uświadomić sobie, że świat jest bogatszy, niż możemy sądzić na podstawie tego co widzimy, a pod wieloma względami jest wręcz zupełnie inny ...

Lekkość bytu