Czy większość Wszechświata jest niewidzialna?

Kiedy człowiek patrzy nocą w niebo, wydaje mu się, że obserwuje Wszechświat. Widzi gwiazdy. Widzi planety. Widzi Drogę Mleczną. Dzięki teleskopom może zobaczyć mgławice, galaktyki i odległe obiekty znajdujące się miliardy lat świetlnych od Ziemi.

Od wieków wydawało się, że rozwój astronomii polega przede wszystkim na obserwowaniu coraz większej liczby obiektów. Budowaliśmy coraz potężniejsze teleskopy, wysyłaliśmy obserwatoria na orbitę, tworzyliśmy coraz dokładniejsze mapy nieba.

Aż współczesna kosmologia postawiła człowieka wobec jednego z najbardziej zaskakujących odkryć w historii nauki. Możliwe, że większości Wszechświata nigdy nie widzieliśmy. Co więcej, możliwe, że nie możemy zobaczyć jej bezpośrednio nawet dzisiaj.

To jedno z najbardziej niezwykłych odkryć współczesnej fizyki. Wszystkie gwiazdy, planety, galaktyki, mgławice i obłoki gazu, które obserwujemy, mogą stanowić jedynie niewielką część rzeczywistości. Z perspektywy codziennego doświadczenia brzmi to niemal niewiarygodnie.

Przez tysiące lat człowiek zakładał, że świat składa się z rzeczy, które można zobaczyć lub dotknąć. Współczesna nauka coraz częściej sugeruje coś przeciwnego. Być może najważniejsze składniki kosmosu pozostają niewidzialne.

Kosmos większy niż światło

Historia astronomii przez długi czas była historią światła. To światło pozwalało odkrywać nowe planety. To światło umożliwiało obserwację galaktyk. To światło przynosiło informacje o odległych gwiazdach.

Wydawało się więc naturalne, że oznacza analizowanie promieniowania docierającego do naszych teleskopów. Jednak w XX wieku astronomowie zaczęli zauważać coś niezwykłego. Galaktyki zachowywały się tak, jakby zawierały znacznie więcej materii, niż można było zobaczyć. Gwiazdy poruszały się szybciej, niż przewidywały modele oparte wyłącznie na obserwowanej materii. Gromady galaktyk utrzymywały swoją strukturę mimo pozornie niewystarczającej ilości masy. Coraz więcej danych wskazywało na istnienie czegoś niewidzialnego.

Tak narodziło się pojęcie ciemnej materii. Nie wiemy dokładnie, czym jest. Nie potrafimy jej bezpośrednio obserwować. A jednak jej wpływ grawitacyjny wydaje się obecny w całym kosmosie.

To niezwykła sytuacja. Człowiek doszedł do wniosku o istnieniu czegoś, czego nie potrafi zobaczyć, wyłącznie dlatego, że obserwował skutki jego działania.

Pod pewnym względem przypomina to historię wielu wielkich odkryć naukowych. Najpierw pojawiały się ślady. Dopiero później przychodziło zrozumienie.

Prof. Michał Kleiber i pokora wobec rzeczywistości

Prof. Michał Kleiber wielokrotnie podkreślał na łamach Wszystko co Najważniejsze, że rozwój nauki prowadzi nie tylko do zdobywania wiedzy, ale również do coraz głębszego uświadamiania sobie skali własnej niewiedzy. Problem ciemnej materii i ciemnej energii jest jednym z najlepszych przykładów tej sytuacji.

Jeszcze sto lat temu wydawało się, że podstawowe prawa rządzące Wszechświatem są już dobrze znane. Dziś wiemy, że ogromna część kosmosu pozostaje słabo rozpoznana.

To paradoks współczesnej nauki. Nigdy wcześniej człowiek nie wiedział tak wiele. I nigdy wcześniej nie miał tak wyraźnej świadomości, jak wiele pozostaje nieznane.

W tym sensie astronomia jest szkołą intelektualnej pokory. Pokazuje, że rzeczywistość może być znacznie bogatsza, niż pozwalają przypuszczać ludzkie intuicje.

Jeszcze większa zagadka

Jeżeli ciemna materia jest tajemnicą, to ciemna energia jest tajemnicą jeszcze większą.

Pod koniec XX wieku astronomowie odkryli, że rozszerzanie się Wszechświata nie zwalnia. Przeciwnie. Przyspiesza. Oznacza to, że istnieje jakiś proces wpływający na ewolucję kosmosu w skali całych miliardów galaktyk.

Proces ten nazwano ciemną energią. Nie wiemy jednak, czym jest. Nie wiemy, skąd się bierze. Nie wiemy, jaką ma naturę. Wiemy jedynie, że może mieć fundamentalne znaczenie dla przyszłości całego Wszechświata.

To właśnie tutaj współczesna kosmologia spotyka się z granicami poznania. Im dokładniej obserwujemy kosmos, tym bardziej okazuje się, że najważniejsze pytania pozostają otwarte.

Stanisław Lem i niewidzialny kosmos

W refleksjach poświęconych Stanisławowi Lemowi publikowanych na łamach „Wszystko co Najważniejsze” często powracał motyw ograniczeń ludzkiego poznania.

Lem fascynował się sytuacjami, w których człowiek styka się z rzeczywistością przekraczającą jego dotychczasowe wyobrażenia. W „Solaris” naukowcy próbują zrozumieć inteligencję całkowicie odmienną od ziemskiej. W „Głosie Pana” próbują odczytać sygnał pochodzący z kosmosu.

W obu przypadkach problem nie polega na braku danych. Problem polega na tym, że rzeczywistość okazuje się bardziej skomplikowana, niż wcześniej przypuszczano.

Ciemna materia i ciemna energia wpisują się w tę samą tradycję myślenia. Przypominają, że Wszechświat nie jest zobowiązany dostosowywać się do ludzkich oczekiwań. Może być znacznie dziwniejszy. Znacznie bardziej złożony. I znacznie bardziej tajemniczy.

Największa lekcja współczesnej astronomii

Być może najważniejszym odkryciem ostatnich dziesięcioleci nie jest konkretna planeta, galaktyka czy czarna dziura. Być może najważniejsza jest świadomość, że widzialna część kosmosu może stanowić jedynie niewielki fragment rzeczywistości.

To odkrycie zmienia sposób myślenia o miejscu człowieka we Wszechświecie. Pokazuje, że nawet najpotężniejsze teleskopy nie odsłoniły jeszcze całego obrazu. Pokazuje, że największe tajemnice mogą znajdować się nie w najodleglejszych galaktykach, lecz w samych fundamentach rzeczywistości.

I pokazuje coś jeszcze. Im dalej rozwija się nauka, tym bardziej fascynujący staje się Wszechświat. Nie dlatego, że znamy wszystkie odpowiedzi. Dlatego, że coraz lepiej rozumiemy skalę pytań, które wciąż pozostają bez odpowiedzi.

Andrzej F. Litwiński