„Fundamentals” arată cum realitatea este construită din câteva ingrediente de bază

Coperta de carte Fundamente

Fundamentele
Frank Wilczek
Penguin Press, 26 USD

După cum se spune de obicei povestea, știința a început atunci când unii gânditori profundi din Grecia antică au decis să respingă explicațiile mitologice populare pentru diferite fenomene naturale. Acei filosofi timpurii au căutat explicații logice pentru lucruri precum furtunile, mai degrabă decât să le atribuie lui Zeus, care a aruncat crize de furie sub formă de trăsnet.

Dar filosofia științifică greacă timpurie nu era doar despre înlocuirea mitului cu logica. Pentru greci, explicarea realității nu însemna doar conceperea unui motiv logic pentru fiecare fenomen natural izolat, ci și despre căutarea unei explicații profunde și coerente pentru orice. Și asta însemna identificarea principiilor fundamentale care explicau o diversitate de fenomene, cuprinzând totalitatea realității fizice. Aceasta este esența științei.

Știința de astăzi este mult mai avansată, precisă și complexă decât a fost în vremurile străvechi. Cu toate acestea, toate cunoștințele sofisticate de astăzi despre realitatea fizică sunt, de asemenea, înrădăcinate în câteva principii fundamentale, pe care laureatul Nobel pentru fizică Frank Wilczek încearcă să le identifice și să le explice în cea mai recentă carte a sa, Fundamente: zece chei pentru realitate.

Fundamentele lui Wilczek sunt încadrate ca „lecțiile fundamentale pe care le putem învăța din studiul lumii fizice”, așa cum sunt exprimate de „mesajele centrale ale fizicii moderne”. Fiecare capitol evaluează unul dintre „principiile largi” pe care le consideră fundamentale. El explică rolul lor în înțelegerea fizică modernă și le pune în legătură cu „cum ne încadram noi oamenii în imaginea de ansamblu”.

El își împarte relatarea în două părți principale: „Ce este” și „Începuturi și sfârșituri”. El descrie elementele fundamentale pe care le identifică din perspectiva a două teme: „abundență” și „născut din nou”. (El nu înseamnă „născut din nou” în sens religios, ci mai degrabă ca o expresie a nevoii de a realiza că viziunea asupra lumii bazată pe experiența umană obișnuită nu se conformează realității de bază pe care o dezvăluie știința modernă. Ca adulți, trebuie să fim „născuți din nou”, fără preconcepții formate în copilărie, pentru a aprecia fundamentele reale ale realității.)

Ceea ce există, spune Wilczek, include mult spațiu și mult timp. Spațiul, de exemplu, este vast, indiferent de felul în care privim – în comparație cu universul, oamenii sunt minusculi; în comparație cu atomul, oamenii sunt uriași. În mod similar, universul există de foarte mult timp și are un viitor și mai lung înaintea lui. Ingredientele suplimentare ale acestui vast cosmos constau în cele din urmă dintr-o mână de particule subatomice sau, mai precis, câmpuri cuantice responsabile pentru acele particule. Iar comportamentul lor este guvernat de un set mic de legi fizice, așa cum sunt codificate în ecuațiile relativității generale și „modelul standard” al fizicienilor de particule și forțe. Aceste ingrediente, deși limitate ca tip, există în cantități abundente. Și oferta de energie din cosmos necesară pentru a găti acele ingrediente în lucruri complexe este imensă: o singură stea (soarele) emite de mii de ori mai mult decât consumul total de energie anual al întregii populații a Pământului.

Wilczek descrie modul în care toate aceste ingrediente au ajuns să fie în forma pe care o vedem astăzi în capitolele sale „Începuturi și sfârșituri”. O parte cheie a poveștii este apariția complexității, în ciuda simplității elementelor fundamentale – foarte puține ingrediente guvernate de foarte puține legi. Se pare că micile diferențe în distribuția ingredientelor duc la o diversitate de structură și compoziție găsită la toate scările în întregul cosmos. Norii de gaz din spațiu care diferă doar puțin, de exemplu, „pot produce sisteme de stele și planete care diferă drastic”.

O altă idee cheie este fundamentala finală a lui Wilczek, principiul complementarității al fizicianului Niels Bohr. Înțelegerea lumii necesită conștientizarea care extinde mintea că un lucru privit „din perspective diferite, poate părea să aibă proprietăți foarte diferite sau chiar contradictorii”. Și de aceea „lumea este simplă și complexă, logică și ciudată, legală și haotică”.

Fundamentals este o relatare captivantă a istoriei înțelegerii de către omenire a realității, spusă de unul dintre contribuitorii cheie la părțile recente ale acelei povești. Înțelegerea lui Wilczek asupra fizicii pe care o relatează este cuprinzătoare și cu autoritate; el transmite aspecte tehnice cu o combinație rară de acuratețe și accesibilitate. Totuși, el este puțin lamuritor cu privire la o parte din istoria sa. El dă o dată incorectă pentru experimentul Geiger-Marsden care a condus la descoperirea nucleului atomic, de exemplu. De asemenea, Einstein nu și-a bazat propunerea inițială de fotoni pe munca lui Max Planck, iar Wolfgang Pauli nu a spus că neutrino nu poate fi observat în scrisoarea în care l-a propus inițial.

Lăsând la o parte astfel de dispute, Wilczek oferă un ghid excepțional de clar al stării cunoștințelor fizice la începutul secolului XXI, mult în spiritul tipului de explicație pe care grecii antici și-au dorit-o. Desigur, așa cum subliniază Wilczek, povestea nu s-a terminat. Poate peste un secol sau mai mult, altcineva va trebui să preia din nou sarcina.

„Înțelegem foarte profund multe aspecte ale lumii fizice”, scrie Wilczek. Cu toate acestea, „înțelegerea noastră despre lumea fizică este încă în creștere și în schimbare. Este un lucru viu.”


Cumpără Fundamentele de la Bookshop.org. Știri Științe este un afiliat Bookshop.org și va câștiga un comision pentru achizițiile făcute din linkurile din acest articol.