Chciałbym poprosić o podzielenie się wspomnieniami o początkach pańskiego zainteresowania fizyką.
Te korzenie są można powiedzieć bardzo splątane. Moje fascynacje sięgają końca drugiej wojny światowej. Jako młody chłopak z fizyką zetknąłem się w „krajobrazie po bitwie” w sopockich lasach. Peryskop wykręcony z czołgu demonstrował prawa optyki. Elektronika wyzierała z radiostacji niemieckich pojazdów. To były m. in. lampy NF2.
Mój starszy o siedem lat brat, który budował radio. Niektóre elementy mu z dumą donosiłem Radio było pięcio-lampowe, tylko jedna lampa głośnikowa była kupiona w sklepie .Odbierało ono Wolną Europę. Wtedy zaczęła się moja fizyka. Laboratorium było w kuchni, gdzie były kolby lutownicze, gdzie pachniało kalafonią, to były początki fizyki eksperymentu. Żyliśmy w warunkach bardzo skromnych. Uciekliśmy z Kresów przed Armią Czerwoną, najpierw do Generalnej Guberni, a później do Sopotu, więc rodziców nie było stać na wysłanie mnie na studia fizyki gdzieś daleko. W Gdańsku jej nie było. W ślad za bratem poszedłem na Politechnikę Gdańską na Wydział Łączności nazwany później Wydziałem Elektroniki. Dopóki mój mistrz prof. Mościcki nie stworzył sekcji fizyka techniczna był to dla mnie prawdziwy czyściec. Dzięki profesorowi Mościckiemu i mojemu bratu wiedziałem już, że zostanę fizykiem. W Gdańsku istniała już wówczas Wyższa Szkoła Pedagogiczna gdzie pracował mój starszy brat. Kiedyś zapytał mnie: „Słuchaj, a może chciałbyś trochę na wsi popracować, tutaj jest taka wioska, cichutka”. No i wybrałem WSP, a później powstał Uniwersytet założony w roku 1970, w którym wybitną rolę odegrał pierwszy rektor profesor Sokołowski.
W tamtych czasach posiadanie własnoręcznie skonstruowanego radia było niebezpieczne
To groziło wówczas nieobliczalnymi konsekwencjami, rzutującymi na całą rodzinę. Podziwiam odwagę rodziców. Nauczyło ich tego surowe życie na Kresach, zwłaszcza w czasie okupacji. Trzeba też wspomnieć o zagrożeniach szczenięcych lat. Raz w czasie uroczystości imieninowej demonstrując kuzynom silnik elektryczny chwyciłem za obie szczotki. Cudem ocalałem. Poza tym jak wszyscy moi rówieśnicy rozbrajałem pociski, demonstrowałem w ogrodzie rakiety własnej produkcji.
W dużej mierze na moim wyborze zaważyła atmosfera domowa. Mama, chociaż z wykształcenia humanistka, fascynowała się wielkimi osobowościami nauki – Flemingiem, Einsteinem, Pasteurem. Wiele na ten temat czytała. Wielkie biografie tych uczonych leżały na biurku obok klasyki. Można było po nie sięgnąć. Ojciec reprezentował nauki ścisłe. To on sprezentował mi „Zajmującą fizykę” Pelermana. To wszystko zadecydowało o moich zainteresowaniach. Było też takie wewnętrzne przesłanie. Wiedziałem, że będę chciał tropić tajemnice przyrody, podpatrywać jej piękno z nadzieją, że na jej osobliwej mapie są jeszcze białe plamy. O wiele później , już po upadku żelaznej kurtyny miałem to szczęście, że natrafiłem początki dziedziny, która nie miała jeszcze swojej nazwy a już niezwykle intensywnie się rozwijała i ten proces nadal trwa. Później doszli do tego moi synowie, studenci , których ja nigdy nie namawiałem do fizyki, ale okazało się, że razem możemy stworzyć rodzinny team.
Czy można dokonać przełożenia pańskiej specjalizacji, fizyki kwantowej na codzienność?
Nasz umysł nie jest przystosowany do penetracji przyrody w jej całokształcie, w jej najgłębszych zasobach. Stał się taki szczęśliwy przypadek, że dwóch ludzi Heisenberg i Schroedinger odkryli taki kwantowy „kamień z Rosetty” – w analogii do kamienia odkrytego w Rosettcie przez żołnierzy Napoleona. Ta osobliwa inskrypcja, „objawiła się” w abstrakcyjnym matematycznym języku przestrzeni Hilberta. Nasz „klasyczny” umysł do dziś nie umie jej zinterpretować. Ale najważniejsze, że kwantowa inskrypcja stanowi instrukcję - zbiór przepisów określających sposób probabilistycznego przewidywania wyników przyszłych pomiarów w laboratoriach. A zatem poziomie na fundamentalnym poziomie Natura jest indeterministyczna. Stanowiło to najbardziej radykalne odchylenie od klasycznego (deterministycznego) obrazu świata w którym przepis Newtona-Einsteina pozwalał określić jednoznacznie zdarzenia przyszłe w dowolnej chwili ze znajomości zdarzeń przeszłych. Świat się stał bardziej niepewny niż pewny. Z drugiej strony inskrypcja przewiduje istnienie kwantowych korelacji (splątania) miedzy odległymi cząstkami, których , jak dowiódł John Bell nie da się wytłumaczyć przyjmując, że przyroda ma już wszystkie własności przed pomiarem i, że proces pomiaru w jednym laboratorium nie zaburza pomiarów w innym odległym laboratorium. To fascynujące zjawisko - splątanie kwantowe zaprzątało nasze głowy przez lat kilkanaście. W 2009 roku napisaliśmy przeglądową pracę w prestiżowym piśmie amerykańskim Reviews of Modern Physics pt. „Quantum entanglement” - swoiste vademecum , z którego korzysta obecna generacja naukowców zajmujących się kwantowymi korelacjami na świecie (artykuł cytowano już ponad 1500 razy).
Na końcu przytoczmy jeszcze jedną osobliwość kwantowej inskrypcji. Mianowicie przewiduje ona istnienie kwantowej informacji, której w przeciwieństwie do klasycznej informacji nie można kopiować. Tymczasem wiemy dobrze, że życie jest ściśle związane z kopiowaniem (autoreplikacją ) DNA, ale świat kwantowy czegoś takiego zabrania. A zatem jeśli kwantowa inskrypcja jest prawdziwa, a dotąd nie ma powodów aby jej nie ufać, rodzi się fundamentalne pytanie, jak pogodzić tą sprzeczność. Znakomity polski fizyk Wojciech Żurek pracujący od kilkudziesięciu lat w Los Alamos z dużym powodzeniem zaatakował ten paradoks, chociaż jego rezultaty nie były do końca jasne. Rozwijając w zespole gdańskim ideę Żurka udało się nam sformalizować matematycznie, dowieść, że w świecie kwantowym jest taka ścieżynka, nazywa się ją dekoherencją, która psuje informację kwantową i rozgłasza w środowisku jej „klasyczny szkielet”. Sugeruje to istnienie niesłychanie subtelnej ścieżki dla powstawania życia,
Przed wiekami nie było podziału na gałęzie nauki, dopiero później wykształciła się fizyka z Newtonem, Einsteinem, elektrycznością, bombą atomową, fizyka wyewoluowała w fizykę kwantową, którą niewiele osób na świecie rozumie a paradoksalnie ta fizyka jest najbliższa tej pierwotnej nauce?
Pierwsza była fizyka Arystotelesa. Przełom zaczął się od Kopernika i Galileusza. Ten ostatni miał w umyśle projekt matematyczny do którego miała się stosować Natura. I wygrał. W próżni Torriczellego kulka metalowa i piórko spadają jednakowo. Później była fizyka zakodowana w równaniach Newtona i Einsteina. Ale jak wspominałem, były to opisy przyrody deterministyczne. Prawdopodobieństwo, jeśli wchodziło w opis wyrażało tylko naszą niewiedzę. Nie miało charakteru ontologicznego.
I tak cała „harmonia niebieska” rozbiła się o zjawisko, z którym mieli do czynienia nasi przodkowie przy wypieku chleba kiedy szacowali temperaturę pieca po kolorze jego ścianek. Chodzi o opis zjawiska promieniowania ciała doskonale czarnego. Aby je opisać Planck musiał przyjąć wbrew zasadzie Leibnitza, iż Natura nie czyni skoków, że energia jest skwantowana. I tak objawił się nam wierzchołek świata kwantowego. Pojawiło się pojęcie kwantu, indeterminizm, formuła Borna. Można pozazdrościć tylko renesansowym przyrodnikom, których dumę symbolizował demon Laplace’a.
Dziś trudno o takich, gdyż nasza wiedza o fizycznej rzeczywistości pokazała ogromne przestrzenie, z którymi musimy się uporać, co więcej, mamy trudności z połączenia dwóch teorii, kwantowej inskrypcji i teorii grawitacji Einsteina. Dotychczas mimo ogromnego wysiłku wielu wybitnych uczonych nie ma sposobu na połączenie tych dwóch wielkich teorii.
Tymczasem kwantowa inskrypcja uczy nas, że w Naturze istnieją nowe zasoby, jak np. kwantowe korelacje (splątanie). Pozwalają one na wykonanie zadań takich jak bezpieczny przekaz informacji za pomocą kwantowego klucza kryptograficznego. Ten klucz niejako sama natura zabezpiecza. Zasada nieoznaczoności Heisenberga broni kryptografii. Nie rozumiemy świata kwantowego ale szczęśliwie możemy z niego korzystać, kontrolować niektóre procesy i dzięki temu posuwamy się naprzód.
Pańska fascynacja nauką zatoczyła koło, na początku była fascynacja niewybuchami, ładunkami, które pozostały po wojnie a teraz zajmuje się Pan fizyka, która zaminowuje i wysadza podstawy tej klasycznej, znanej większości fizyki?
Każda nowa teoria, nie może „wysadzać” kompletnie w powietrze tej poprzedniej. Przeczyłoby to logice rozwoju opisu świata. Każdy kolejny opis jest bardziej izomorficzny (podobny) do praw Natury, tzn. opisuje większą klasę fizycznych zjawisk niż jego poprzednik. I tak wielu zjawisk fizyki kwantowej nie potrafi wytłumaczyć fizyka klasyczna, i jedynie w tym sensie nowa , kwantowa fizyka „wysadza w powietrze” tą klasyczną. Jest godne uwagi, że grawitacja nie dała się dotąd zawładnąć mechanice kwantowej. To dobrze i pięknie. Nauka się nie kończy, przed nami wiele pokoleń pracy, fascynacji, wiele odkryć.
Jednak nawet pańskie hobby jest takie przekorne. Tomik swoich wierszy nie nazwał Pan Cogito ergo sum a odwrotnie - Sum egro cogito.
Formuła Kartezjusza cogito ergo sum wydała mi się nieco przewrotną. Najpierw jednak dar istnienia , a potem myślenie. Straciłem przytomność, nie myślę, ale istnieję. No cóż - człowiek jest w jakimś sensie integrum humanum. Jest w nim wiele potencjalnych przestrzeni. Pracuję jako fizyk a tymczasem mnie wspaniały świat sztuki, arcydzieła. Szacowny korowód gigantów poezji począwszy od rzymskich poprzez Szekspira, Mickiewicza, Słowackiego, do Herberta, Miłosza, Szymborskiej i Transtromera, rzuca urok, przed którym trudno się obronić. W tej kwestii miałem duże rozdarcie jak przeskoczyć ze świata Natury do świata ducha poezji, humanizmu. Już w liceum pani od łaciny zadawała nam wprawki - tłumaczenie fragmentów rzymskiej poezji. Później zacząłem nawet drukować wiersze, m. in. w Tygodniku Powszechnym, Poezji. Szczęśliwie w momencie krytycznym poznałem Zbigniewa Herberta. Chodziłem na jego wykłady na Uniwersytecie Gdańskim w połowie lat siedemdziesiątych, pokazałem mu kilka wierszy. Powiedział, że nawet podobają mu się te wiersze, ale przestrzegł, że poezja wyciśnie ze mnie wszystkie soki. Poradził abym tworzył w tej przestrzeni w jakiej się znajduję. Dzięki Herbertowi wybrałem drogę poezji jako hobby, jako dodatek do życia.
Rozmawiał Krzysztof Klinkosz
Foto: Piotr Pędziszewski
