Paradoks

Podtytuł "Dziewięć największych zagadek fizyki" wyjaśnia, o czym opowiada w książce autor - profesor fizyki teoretycznej, z przekonania ateista, pochodzący z mieszanej religijnie rodziny (matka była brytyjską chrześcijanką, ojciec - pochodzącym z Iranu muzułmaninem), co sprawiło, jak sam mówi, że jego kręgosłup nie posiada żadnych kości religijnych, a jedyną możliwością wyjaśnienia tajemnic wszechświata było dla niego zwrócenie się w stronę nauki.

Przedstawione fakty na pewnym etapie rozwoju nauki (w tym niektóre również na obecnym) kłóciły się ze zdrowym rozsądkiem, intuicją lub aktualnym stanem wiedzy. Czasem było tak dlatego, że zawierały sprzeczne założenia lub sprytnie ukryte błędy logiczne, a inne, choć brzmiały nieprawdopodobnie, dało się wyjaśnić na gruncie współczesnej nauki. Niektóre paradoksy pochodzą z czasów starożytnych i już dawno zostały wyjaśnione (np. paradoks Achillesa i żółwia), ale większość dotyczy teorii względności i mechaniki kwantowej (np. paradoks bliźniąt lub paradoks dziadka). Wśród tych naukowych osobliwości są zarówno proste zagadki, które po
poznaniu kryjących się za nimi idei od razu stają się całkowicie zrozumiałe (np. paradoks teleturnieju lub paradoks strzały), są pozornie absurdalne eksperymenty myślowe, które dały początek całym dziedzinom współczesnej wiedzy (np. efekt motyla lub paradoks tyczki w stodole), a są i takie, na których wyjaśnienie trzeba będzie jeszcze poczekać (np. zagadki kota Schrödingera lub demona Maxwella).

Wszystkie opisane paradoksy w jakiś sposób wiążą się z pytaniami o naturę czasu i przestrzeni oraz o właściwości wszechświata w wielkiej lub małej skali. W książce znajdziemy przykłady paradoksów logicznych i statystycznych, ale oczywiście autora najbardziej interesują paradoksy fizyczne, czyli zjawiska, które choć na pierwszy rzut oka wydają się absurdalne, to po spojrzeniu na nie pod odpowiednim kątem, rozebraniu na czynniki pierwsze i powołaniu się na właściwe teorie, nie tylko nie zawierają żadnej sprzeczności, ale kryją głęboką prawdę o rzeczywistości. Do zrozumienia na czym polegają, potrzebne jest pewne obycie w naukach ścisłych, ale autor stara się tłumaczyć nawet skomplikowane zagadnienia w sposób przystępny i niepozbawiony poczucia humoru. Lektura tej książki każdemu, kogo choć trochę pociąga i intryguje współczesna fizyka, dostarczy nie tylko rzetelnej wiedzy, ale i wyśmienitej rozrywki intelektualnej.

W przedmowie autor opisuje rozmaite typy paradoksów. Niektóre z nich nazywane są w matematyce aporiami - są one na gruncie danej teorii nieroztrzygalne (autor nazywa je paradoksami prawdziwymi), inne są sofizmatami - zawierają sprzeczne założenia lub uktyte błędy, a zadaniem rozwiązującego jest te pułapki odnaleźć. Klasyczny paradoks, choć kłóci się ze zdrowym rozsądkiem, musi być rozwiązywalny, czyli musi posiadać całkowicie logiczne wyjaśnienie. Na przykład spróbuj wytłumaczyć, dlaczego każdy Szkot przenoszący się do Anglii przyczynia się do podniesienia średniego ilorazu inteligencji w obu krajach (w rodzimym wydaniu paradoks ten dotyczy zazwyczaj mieszkańców Krakowa przenoszących się do Warszawy). Pozornie wydaje się to niedorzeczne, ale ma logiczne wytłumaczenie. Podobnie rzecz ma się z paradoksem podróży w czasie. Co stałoby się, gdyby przenieść się w przeszłośc i zabić młodszą wersję siebie? Co stałoby się z mordercą? Czy przestałby istnieć, skoro jego młodsza wersja nigdy by nie dorosła? A skoro nie dożyłby wieku, w którym wyruszył w podróż w czasie, to kto właściwie go zabił? A jeśli sprawca nie dożył popełnienia morderstwa i zbrodni nie było, to przecież młodsza wersja mogła jednak dorosnąć, osiągnąć wiek swojej podróży w czasie i jednak dokonać morderstwa. Na wyjaśnienie, jak wybrnąć z pętli tego paradoksu, trzeba poczekać aż do rozdziału siódmego. Pozwala to jednak już na początku zrozumieć, czego można się spodziewać w dalszej części lektury.

W rozdziale pierwszym przedstawione są przykłady paradoksów z życia wziętych, do wyjaśnienia których nie potrzeba żadnej specjalistycznej wiedzy, choć prawie wszystkie opierają się na klasycznych zasadach rachunku prawdopodobieństwa. Możemy dowiedzieć się z niego dlaczego w grupie zaledwie 23 osób mamy 50% szans na znalezienie pary urodzonej tego samego dnia oraz jak zwiększyć szansę wygrania samochodu w znanym teleturnieju z trzema drzwiami i kozą, możemy rozwiązać zagadkę brakującego dolara i pudełek Bertranda z monetami. Kolejne rozdziały dokładnie opisują 9 pozornie sprzecznych wewnętrznie faktów fizycznych i wskazują, gdzie tkwią błędy w rozumowaniu lub uzasadniają, że dane zagadnienie wcale nie kłóci się z logiką, jeśli się wie, do jakiej wiedzy fizycznej wystarczy się odwołać. I tak rozdział drugi zawiera klasyczne paradoksy zaprzeczające istnieniu ruchu (w tym paradoksy Zenona z Elei i archimedesowy paradoks przemieszczających się rzędów) oraz ich odpowiedniki w mechanice kwantowej. W rozdziale trzecim poznajemy paradoks czarnego nieba, z którego dowiadujemy się, dlaczego nocą jest ciemno, choć we wszechświecie są miliardy gwiazd i patrząc w dowolnym kierunku, powinniśmy jakąś zauważyć. W dzień jest to niemożliwe, ale bezchmurną nocą po zachodzie Słońca niebo powinno być jasne od gwiazd. W rozdziale czwartym poznajemy demona Maxwella - twór sprawujący władzę nad zamkniętym pudełkiem z poruszającymi się cząstkami powietrza, który sprawia, że w nieuporzadkowanym układzie pojawia sie porządek i łamie przy tym drugą zasadę termodynamiki, a stąd juz tylko krok do zbudowania perpetuum mobile. Dlaczego więc jest to niemożliwe? W rozdziale piątym odkrywamy względność ruchu, próbując zmierzyć coś, co bardzo szybko się porusza (w tym przypadku jest to tyczkarz brzebiegający z tyczką przez stodołę). W rozdziale szóstym rozważamy paradoks bliżniąt i podróżowania z prędkością światła. Czy czas na Ziemi i w statku kosmicznym płynie tak samo? Rozdział siódmy dotyczy wspomnianych już podróży w czasie i popełnionego podczas jednej z nich morderstwa. A jeśli podróze w czasie są jednak możliwe, to dlaczego nie spotkaliśmy jeszcze nikogo podróżującego z przyszłości? Rozdział ósmy odpowiada na pytanie, czy wszachświat jest deterministyczny, czy możliwe jest przepowiadania przyszłości oraz istnienie wolnej woli i czy ruch skrzydeł motyla może zmienić naszą przewidywalną przyszłość. W rozdziale dziewiątym poznajemy wreszcie niezwykłago kota Schrödingera, a w rozdziale 10 analizujemy paradoks Fermiego dotyczący istnienia rozwiniętych pozaziemskich cywilizacji, co prowadzi do pytania, dlaczego obcy nasz jeszcze nie odwiedzili. Uprzedzamy jednak od razu, że większość tych zaskakujących i czasem trudnych do zrozumienia zagadnień po wprowadzeniu pewnych pojęć i przywołaniu pewnych faktów z właściwych teorii fizycznych znajduje ostatecznie swoje szczęśliwe rozwiązania. Jest jeszcze ostatni rozdział zawierający długą listę pytań, które czekają na wyjaśnienie lub których zapewne nigdy nie uda się na gruncie fizyki w satysfakcjonujący nas sposób wyjaśnić. Trzymajcie się więc mocno i zabierajcie do lektury!