Znamy zaledwie 5% wszechświata, a matematyka potrafi przewidzieć istnienie czarnych dziur na długo przed ich zaobserwowaniem. Można matematycznie udowodnić, że nie wszystko da się obliczyć, więc co tak naprawdę wiemy?
W Filharmonii Rzeszowskiej odbyła się dziesiąta edycja cyklu „Wielkie Pytania w Nauce”. Dziewiętnastego listopada Dr hab. Michał Eckstein i dr Tomasz Miller zaprezentowali jak zrozumieć świat i odkrywać tajemnice wszechświata.
Spotkanie rozpoczęło się od cofnięcia się do zupełnie podstawowych rzeczy – do tego, jak działają nasze zmysły i jak odbieramy świat jeszcze zanim nadamy mu liczby i pojęcia. Prelegenci zwrócili uwagę, że nim człowiek zaczął cokolwiek liczyć, musiał najpierw zacząć uważnie patrzeć i słuchać. To właśnie obserwacje rytmów w przyrodzie, regularnych zmian na niebie i tajemniczych świateł, które od tysięcy lat przyciągały wzrok ludzi, były pierwszym impulsem do tworzenia nauki. Ci, którzy patrzyli w niebo przed nami, nie wiedzieli jeszcze, że ich zdziwienie stanie się kiedyś podstawą astrofizyki.
Ruch planet, który zaskoczył świat.
Dr Eckstein poprowadził nas przez historię matematyki – od Starożytnej Grecji, gdzie rodziły się pierwsze pojęcia i definicje, aż po teorię cykli Ptolemeusza. Uwczesne wyjaśnienie wyglądało tak: był to bardzo skomplikowany model ruchu planet, w którym każda z nich „zataczała” na swoim torze małe okręgi, żeby wytłumaczyć ich pozornie niejednolity ruch na niebie. Choć z dzisiejszej perspektywy wiemy, że ten model był błędny, to dla ludzi tamtych czasów był ogromnym osiągnięciem i dowodem na to, że świat da się opisywać przez regularność.
W opowieści pojawił się także Archimedes, którego dr Eckstein przedstawił jako jednego z najważniejszych ojców sposobu myślenia, który dziś nazywamy matematycznym. To właśnie od takich postaci zaczęło się traktowanie matematyki nie jako zbioru sztywnych reguł, lecz jako języka stworzonego po to, aby opisać dokładnie rzeczywistość.
W pewnym momencie padło zdanie, które idealnie podsumowało cały wykład:
„Można matematycznie udowodnić, że nie wszystko da się matematycznie udowodnić.” Brzmi paradoksalnie, ale tak naprawdę pokazuje tylko, jak zaskakująca potrafi być sama natura matematyki.
Matematyka przewiduje wszechświat
Dr Tomasz Miller skupił swoje wystąpienie na tym, dlaczego matematyka tak znakomicie radzi sobie z opisywaniem wszystkiego co nas otacza. Przypomniał również, że ogólna teoria względności przewidziała istnienie czarnych dziur i fal grawitacyjnych na wiele lat zanim ktokolwiek potrafił je zaobserwować. Było w tym coś niezwykłego – jakby same równania podpowiadały nam przyszłość, zanim nauka zdążyła ją potwierdzić.
Miller tłumaczył też, że prawa fizyki powinny wyglądać tak samo w każdym miejscu we wszechświecie. Nieważne, czy liczymy coś na Ziemi, czy podróżujemy między Marsem a Jowiszem – matematyczny zapis tych praw pozostaje niezmienny. To właśnie dzięki temu jest ona tak skutecznym i uniwersalnym językiem nauki.
W pewnym momencie wrócił również do pytania o to, jak dużo właściwie rozumiemy z otaczającego nas kosmosu. Podkreślił, że wszystko to, co potrafimy zmierzyć, zbadać i opisać, stanowi zaledwie około 5% wszechświata. Cała reszta to ciemna materia, ciemna energia i zjawiska, których jeszcze nawet nie potrafimy nazwać i wciąż czeka na odkrycie. Matematyka pozwala nam domyślać się ich istnienia, ale jeszcze długo nie powiemy, że znamy cały obraz.
Sztuczna inteligencja nie zastąpi intuicji
W drugiej części swojego wystąpienia Miller odniósł się także do technologii ostatnich lat. Zwrócił uwagę, że choć AI potrafi wykonywać ogromne ilości obliczeń, nie oznacza to, że robi to bezbłędnie. Naukowcy podkreślali, że gdy proszą algorytmy o pomoc przy zadaniach matematycznych, i tak każdą odpowiedź muszą dokładnie sprawdzać – bo pomyłki wciąż zdarzają się zaskakująco często. Według niego maszyny mogą nas wspierać, ale na razie nie zastąpią ludzkiej intuicji, która w nauce bywa nie do przecenienia.
Opowiadał też o swojej małej „słabości”: jeśli w filmie pojawia się tablica pełna równań, on musi zatrzymać scenę i sprawdzić, czy twórcy nie wstawili tam jakiegoś kosmicznego nonsensu. A jeśli jednak wstawili – trudno. „Zawiesza niewiarę”, bo inaczej, jak stwierdził, nie dałoby się obejrzeć żadnego filmu, w którym pojawia się naukowiec. Dodał też, że są jednak produkcje, które naprawdę odrobiły pracę domową. Wśród przykładów polecił Interstellar – gdzie równania przygotowywał fizyk Kip Thorne – oraz serial Teoria wielkiego podrywu, w którym wzory na tablicach często są poprawne i faktycznie odnoszą się do tematów poruszanych w odcinku.
Spotkanie zakończyło się pytaniem, które od wieków nie daje nam spokoju: Czy nauka kiedyś odpowie, dlaczego istnieje cokolwiek? Proste pytanie. I jednocześnie najtrudniejsze, jakie można zadać.
