Strona główna / Popularnonaukowe / Fizyka przyszłości. Nauka do 2100 roku

Aktualności

22.05.2020

Premiera online nowej książki Piotra Borlika

We wtorek 2 czerwca o godz. 19.30 zapraszamy na premierę online najnowszej książki Piotra Borlika "Zapłacz dla mnie".

Wywiady

26.02.2020

"Uwielbiam móc pisać w piżamie"

Zapraszamy do przeczytania wywiadu z Kelly Irvin, autorką serii "W krainie amiszów"

Posłuchaj i zobacz

10.04.2020

Krzysztof Gosztyła czyta MAŁY WIELKI TYDZIEŃ

Zapraszamy do wysłuchania fragmentu audiobooka "Mały wielki tydzień" autorstwa Darka Milewskiego w znakomitej interpretacji Krzysztofa Gosztyły.

Bestsellery

TOP 20

  1. Jest krew... Stephen King
  2. Zaginione arabskie księżniczki Marcin Margielewski
  3. Jestem nieletnią żoną Laila Shukri

Fotogaleria

więcej »

Fizyka przyszłości. Nauka do 2100 roku

Michio Kaku

Wstęp: prognoza na następne sto lat

Imperia przyszłości będą imperiami umysłu.
– Winston Churchill

(…)
Prognozowanie na następne stulecie

Prognozowanie na kilka lat naprzód, nie mówiąc o stuleciu, jest zadaniem zniechęcającym. Jednakże wyzwanie takie skłania nas do marzeń o technologiach, które, jak wierzymy, zmienią pewnego dnia losy ludzkości.
W 1863 roku wielki pisarz Juliusz Verne podjął swój może najambitniejszy projekt. Napisał profetyczną powieść pod tytułem „Paryż w XX wieku”, w której z całą mocą ujawnił swój niezwykły talent do przewidywania realiów następnego stulecia. Niestety, manuskrypt zaginął na długi czas aż do momentu, kiedy jego prawnuk natknął się nań przypadkowo w sejfie, gdzie bezpiecznie przeleżał w zamknięciu prawie 130 lat. Zrozumiawszy, na jaki natrafił skarb, doprowadził do jego wydania w 1994 roku, a publikacja ta stała się natychmiast bestsellerem.
W 1863 roku królowie i cesarze wciąż rządzili dawnymi imperiami, a zubożali chłopi zginali karki w mozolnej pracy na roli. Stany Zjednoczone trawiła wojna domowa, która niemal rozdarła kraj na dwie części, podczas gdy energia parowa właśnie zaczynała rewolucjonizować świat. Juliusz Verne zaś przewidział, że Paryż w 1960 roku będzie miał szklane drapacze chmur, klimatyzację, telewizję, windy, superszybkie pociągi, samochody napędzane benzyną, faksy, a nawet coś przypominającego Internet. Z niesamowitą precyzją przedstawił obraz życia współczesnego Paryża.
Nie był to tylko udany przypadek, ponieważ już kilka lat później przedstawił inną spektakularną wizję. W 1865 napisał książkę „Z Ziemi na Księżyc”, w której przewidział szczegóły misji wysłania astronautów na Księżyc przeprowadzonej ponad sto lat później, w 1969 roku. Opisał rozmiar kapsuły kosmicznej z dokładnością do kilku procent, miejsce startu na Florydzie niedaleko przylądka Canaveral, liczbę astronautów w misji, czas trwania wyprawy, nieważkość, której doświadczali astronauci, i finalne lądowanie na powierzchni oceanu. (Jedynym większym błędem było zastosowanie przez niego prochu strzelniczego zamiast paliwa rakietowego do wyniesienia astronautów na Księżyc, ale płynnego paliwa rakietowego nie wynaleziono jeszcze przez następnych siedemdziesiąt lat).
W jaki sposób Juliusz Verne mógł przewidywać sto lat naprzód z taką wprost zapierającą dech w piersiach dokładnością? Jego biografowie zwrócili uwagę, że chociaż on sam naukowcem nie był, to wciąż wyszukiwał ludzi nauki, zasypując ich pytaniami o wizje przyszłości. Zgromadził olbrzymie archiwum stanowiące zbiór wielkich odkryć tamtych czasów. Verne bardziej niż inni zdawał sobie sprawę, że nauka jest machiną wstrząsającą podstawami cywilizacji, dającą jej napęd do wkroczenia w nowy wiek z jego zaskakującymi zjawiskami i cudami. Kluczem do wizji Verne’a i jego dogłębnego spojrzenia jest zrozumienie potęgi nauki w dziele rewolucjonizowania społeczeństwa.
Innym wielkim prorokiem technologii był Leonardo da Vinci, malarz, myśliciel i wizjoner. W drugiej połowie XV wieku kreślił piękne i dokładne plany maszyn, które miały pewnego dnia pojawić się na niebie: szkice spadochronów, helikopterów, szybowców, a nawet samolotów. Warto zauważyć, że wiele jego wynalazków mogłoby latać. (Wprawdzie owe latające maszyny wymagały jeszcze jednego elementu – co najmniej jednokonnego silnika, a więc czegoś, co pojawiło się dopiero po czterystu latach).
Równie zdumiewający był narysowany przez Leonarda plan mechanicznego sumatora, który może o 150 lat wyprzedził swój czas. W 1967 roku błędnie skatalogowany manuskrypt został ponownie przeanalizowany, dzięki czemu ujawniono jego pomysł sumującej maszyny z trzynastoma cyfrowymi kółkami. Kiedy zakręciło się korbką, wewnętrzne przekładnie obracały się w odpowiedniej kolejności, przeprowadzając obliczenia arytmetyczne. (Maszyna została zbudowana w 1968 roku i działała).
Na dodatek w latach pięćdziesiątych XX wieku odkryto inny rękopis, który zawierał szkic automatycznego wojownika noszącego germańsko-włoską zbroję. Mógł on robić przysiady, poruszać ramionami, szyją i żuchwą. W rezultacie także go zbudowano i stwierdzono, że działa.
Podobnie jak Juliusz Verne, Leonardo miał możliwość uzyskania głębokiego wglądu w przyszłość dzięki konsultacjom z kilkoma wizjonerskimi indywidualnościami swojej epoki. Należał bowiem do niewielkiego kręgu ludzi z pierwszej linii frontu innowacyjności. W dodatku Leonardo zawsze eksperymentował, budował i wykreślał plany, co jest kluczową właściwością każdego, kto chce przekuć myśl w rzeczywistość.
Biorąc pod uwagę niezwykłe prorocze zdolności Verne’a czy Leonarda da Vinci, zadajemy sobie pytanie, czy można przewidzieć, jak będzie wyglądał świat w 2100 roku. Zgodnie z tradycją obu tych wizjonerów będziemy w tej książce przyglądać się dokładnie pracom czołowych naukowców budujących prototypy technologii, które zmienią naszą przyszłość. Treść tej książki nie jest fikcją ani ubocznym produktem przegrzanej wyobraźni hollywoodzkiego scenarzysty, opiera się natomiast na solidnych podstawach wiedzy uprawianej w najważniejszych laboratoriach na całym świecie.
Prototypy wszystkich tych technologii już istnieją. William Gibson, autor powieści „Neuromancer”, który stworzył słowo „cyberprzestrzeń”, powiedział pewnego razu: „Przyszłość już tu jest, tyle że nierównomiernie rozdzielona”.
Prognozowanie przyszłości może budzić zniechęcenie, ponieważ żyjemy w erze przewrotów, w której rytm odkryć stale przyspiesza. Przez ostatnich kilka dekad nagromadzono więcej wiedzy aniżeli w ciągu całej historii ludzkości. A do 2100 roku wiedza ta znów ulegnie wielokrotnemu podwojeniu.
Być może najlepszą drogą do zrozumienia ogromu trudności stojących przed próbą przewidywania sto lat naprzód jest przywołanie świata z 1900 roku i przypomnienie, jak wyglądało życie naszych dziadków.
Dziennikarz Mark Sullivan proponuje, abyśmy wyobrazili sobie kogoś czytającego gazetę w 1900 roku:

W gazecie z 1 stycznia 1900 roku Amerykanin nie znajdzie takiego słowa jak radio, bo jego nadejście miało nastąpić dopiero za dwadzieścia lat; ani słowa „film”, gdyż wciąż była to kwestia przyszłości; ani słowa „szofer”, bo samochody dopiero się pojawiały i były nazywane powozami bezkonnymi. Nie spotka też słowa „lotnik”… Farmerzy nie słyszeli o traktorach, bankierzy zaś – o Federalnym Systemie Rezerw. Handlowcy nie słyszeli o sieciach sklepowych ani o samoobsłudze, a żeglarze o silnikach na ropę… Na polnych drogach wciąż można było spotkać zaprzęgi wołów… Konie i muły stanowiły praktycznie uniwersalny środek transportu, a do codziennych widoków należał kowal pracujący pod rozłożystym kasztanowcem.

Aby zrozumieć wyzwania związane z przewidywaniem sto lat w przód, musimy ocenić stopień trudności, przed jakimi stali ludzie z 1900 roku mający przewidzieć świat z roku 2000.
W 1893 roku, w ramach Wystawy Światowej w Chicago, poproszono 74 wybitne osobistości o wypowiedzenie się, jak będzie wyglądało życie w ciągu następnych stu lat. Jednym z problemów był fakt, że na ogół nie doceniali oni tempa przyrostu wiedzy. Na przykład wielu z nich prawidłowo przepowiedziało, że pewnego dnia będziemy mieli transatlantyckie statki powietrzne, ale sądzili, iż będą to balony. Senator John J. Ingalls powiedział: „Wynajmowanie sterowca będzie tak powszechne jak teraz wynajmowanie dorożki czy czyścibuta”. Nikt z nich także nie przewidział skonstruowania samochodów. Prezes Poczty John Wanamaker twierdził, że amerykańska poczta będzie dostarczana dyliżansami i konno nawet za sto lat.
Niedocenianie nauki i odkrywczości charakteryzowało nawet biuro patentowe. W 1899 roku Charles H. Duell, komisarz Amerykańskiego Biura Patentowego, oświadczył: „Wszystko, co miało być wynalezione, zostało już wynalezione”.
Czasami eksperci w jakiejś dziedzinie nie doceniali tego, co działo się tuż pod ich nosem. W 1927 roku Harry M. Warner, jeden z założycieli Warner Brothers, stwierdził w erze niemego kina: „A któżby, u diabła, chciał słuchać gadających aktorów?”.
A Thomas Watson, prezes IBM, powiedział w 1943 roku: „Zapotrzebowanie światowego rynku na komputery wynosi może pięć sztuk”.
Przed taką postawą nie ustrzegli się także redaktorzy szacownego „New York Timesa”. (W 1903 roku „Times” oświadczył, że latające maszyny to strata czasu, a było to dokładnie tydzień przed udanym lotem braci Wright samolotem Kitty Hawk w Karolinie Północnej. W 1920 roku „Times” skrytykował zajmującego się rakietami naukowca, Roberta Goddarda, stwierdzając, że jego praca jest pozbawiona sensu, ponieważ rakiety nie mogą latać w próżni. Czterdzieści dziewięć lat później, kiedy astronauci misji Apollo 11 wylądowali na Księżycu, „Times”, co trzeba przyjąć z uznaniem, pospiesznie wycofał swoją opinię, stwierdzając: „Zostało definitywnie ustalone, że rakiety mogą funkcjonować w próżni. Redakcja wyraża ubolewanie z powodu pomyłki”).
Oto nauczka, jak niebezpiecznie jest czynić zakłady dotyczące przyszłości.
Prognozy na przyszłość, z kilkoma wyjątkami, nigdy nie doceniały tempa procesów technologicznych. Historia, której się wciąż uczymy, jest pisana przez optymistów, nie pesymistów. Jak to powiedział pewnego razu prezydent Dwight Eisenhower: „Pesymizm nigdy nie wygrał wojny”.
Możemy zauważyć, że nawet autorzy książek fantastycznonaukowych nie doceniali tempa odkryć naukowych. Kiedy oglądamy powtórki starych odcinków telewizyjnego serialu „Star Trek” z lat sześćdziesiątych, widzimy, że większość tej „technologii XXIII” wieku jest już obecna. Siedzący wówczas przed telewizorami zdumiewali się, widząc mobilne telefony, przenośne komputery, mówiące maszyny i maszyny piszące pod dyktando. Wszystkie te technologie są już dziś dostępne. Wkrótce pojawi się wersja uniwersalnego tłumacza, który będzie mógł symultanicznie tłumaczyć z jednego języka na drugi, a także „trikorder” potrafiący diagnozować choroby na odległość. (Z wyjątkiem napędu nadprzestrzennego – „warp” – i teleporterów większość tych osiągnięć „nauki XXIII wieku” została urzeczywistniona).
W jaki sposób zatem zabierzemy się do zdobycia solidniejszych naukowych podstaw dla naszych przewidywań, biorąc pod uwagę rażące błędy tych, którzy tak dalece nie docenili przyszłości?

Zrozumienie praw natury

Nie żyjemy obecnie w mrocznych dla nauki czasach, kiedy pioruny i zarazy uznawano za dzieło bogów. Mamy ogromną przewagę nad Verne’em i Leonardem da Vinci, którzy nie posiadali dogłębnego zrozumienia praw natury.
Przewidywania nigdy nie będą pozbawione wad, ale jedyną drogą do osiągnięcia możliwie wysokiego stopnia ich niezawodności jest uwzględnienie czterech fundamentalnych sił natury, które kierują całym Wszechświatem. Za każdym razem, kiedy kolejna z tych sił została zrozumiana i opisana, następowała zmiana w historii ludzkości.
Pierwszą siłą, która znalazła wyjaśnienie, była siła grawitacji. Izaak Newton dał nam prawa mechaniki, które mogły wyjaśnić, że obiekty poruszają się w wyniku działania sił, a nie zjawisk mistycznych i metafizycznych. Pomogło to wymościć drogę dla rewolucji przemysłowej i dla wprowadzenia energii parowej, a zwłaszcza lokomotyw.
Drugą siłą, którą zrozumieliśmy, była siła elektromagnetyczna. Rozjaśniła ona miasta i stała się napędem dla naszych urządzeń. Kiedy Thomas Edison, Michael Faraday, James Clerk Maxwell i inni przyczynili się do wyjaśnienia elektryczności i magnetyzmu, otworzyli tym samym bramy dla rewolucji elektronicznej, która stworzyła nieprzebraną ilość naukowych cudów. Obserwujemy to za każdym razem, gdy dochodzi do wyłączenia światła i cofamy się nagle o sto lat w przeszłość.
Siły trzecia i czwarta, które mieliśmy zrozumieć, to oddziaływania jądrowe: słabe i silne. Kiedy Einstein napisał E = mc2 i kiedy w latach trzydziestych rozbito atom, naukowcy po raz pierwszy zaczęli pojmować siły, które zapaliły światła na niebie. Gwiazdy odsłoniły swoje tajemnice. Doszło nie tylko do uwolnienia przerażających sił broni atomowej, lecz także do złożenia obietnicy, że pewnego dnia będziemy umieli siłę tę ujarzmić i wykorzystać.
Mamy dzisiaj dość dobre pojęcie o tych czterech siłach. Pierwszą, grawitację, obecnie opisuje ogólna teoria względności Einsteina, a pozostałe trzy siły są ujęte w teorii kwantowej, która pozwala nam rozszyfrować sekrety świata subatomowego.
Teoria kwantowa dała nam poza tym tranzystor, laser i cyfrową rewolucję, będącą siłą napędową nowoczesnego społeczeństwa. Naukowcy z pomocą teorii kwantowej mogli również rozszyfrować tajemnicę cząsteczki DNA. Ta porażająca szybkość rewolucji biotechnologicznej jest bezpośrednim rezultatem technologii komputerowej, ponieważ sekwencjonowanie DNA w całości wykonują maszyny, automaty i komputery.
W konsekwencji możemy lepiej określić kierunek, w jakim będzie zmierzać nauka i technologia w następnym stuleciu. Nigdy nie zabraknie zupełnie nieoczekiwanych niespodzianek, które wprawią nas w osłupienie, ale fundamenty współczesnej fizyki, chemii i biologii są w dużej mierze ustalone i nie oczekujemy żadnej większej korekty w podstawowej wiedzy, przynajmniej w przewidywalnej przyszłości. W rezultacie prognozy, które przedstawiamy w tej książce, nie są produktem dzikiej spekulacji, ale wytworem uzasadnionych oszacowań, kiedy prototypowe technologie dnia dzisiejszego osiągną dojrzałość.
Mamy więc kilka powodów, aby wierzyć, że jesteśmy w stanie pokazać zarys świata roku 2100:

1. Książka ta jest oparta na wywiadach z ponad trzystoma wybitnymi naukowcami zaliczającymi się do czołówki odkrywców.
2. Każde osiągnięcie naukowe wspomniane w tej książce jest zgodne ze znanymi prawami fizyki.
3. Cztery rodzaje sił i fundamentalne prawa natury są już w dużej mierze poznane i nie spodziewamy się żadnych większych zmian w ich obrębie.
4. Prototypy wszystkich technologii wymienione w tej książce już istnieją.
5. Książka ta została napisana przez człowieka ze świata nauki, który ma dostęp „z pierwszej ręki” do technologii pojawiających się na pierwszej linii frontu badań naukowych.

Przez niezliczone eony lat byliśmy biernymi obserwatorami tańca natury. Wpatrywaliśmy się tylko ze zdumieniem i przerażeniem w komety, błyskawice, erupcje wulkaniczne i skutki zarazy, zakładając, że wykraczają one poza naszą zdolność pojmowania. Dla starożytnych siły natury stanowiły wieczną tajemnicę, której należało się bać i którą trzeba było czcić, zatem stworzyli mitycznych bogów, aby nadać rozciągającemu się wokół nich światu jakiś sens. Starożytni mieli nadzieję, że modląc się do bogów, zasłużą na zmiłowanie i spełnienie najważniejszych życzeń.
Dzisiaj staliśmy się choreografami tańca natury, potrafimy bowiem tu i ówdzie uszczknąć co nieco z jej praw, ale do roku 2100 staniemy się panami natury.
(…)