Nowa fizyka, o której chcę teraz pisać, istnieje od kilkudziesięciu lat, ale wciąż nie doczekała się swojego miejsca w szufladkach dyscyplin. Z nową fizyką zetknąłem się podczas studiów. Gdzieś tak około 1980 roku zaczęło się w środowisku mat-fiz UW mówić o teorii strun. Nazywaliśmy ją "religią latającego Boga Spaghetti". Młodzi wyznawcy tego Boga nie pamiętają nawet, skąd się wzięła jego nazwa.
Z fizycznego punktu widzenia teorię strun (i inne podobne) charakteryzuje to, że zbudowana jest na abstrakcyjnych modelach, a nie na modelach adekwatnych. Takie teorie opisują więc (z wiarą) inne wszechświaty lub po prostu jawnie (bez wiary) opisują nieistniejące cząstki i pola w wymyślonych światach.
W czasach, kiedy studiowałem fizykę, dzieliła się ona na trzy dyscypliny: astronomię, doświadczalną i teoretyczną. Z grubsza można by zdefiniować te trzy dyscypliny w skrócie następująco:
1. Astronomia - nauka (wraz z inżynierią) zbierająca dane z obserwacji zjawisk naturalnych.
2. Fizyka doświadczalna - nauka (wraz z inżynierią) zbierająca dane z eksperymentów.
3. Fizyka teoretyczna - nauka tworząca matematyczne modele dla zebranych danych (z eksperymentów i zjawisk naturalnych).
Nowa fizyka nie mieści się w tych szufladach, gdyż nie zbiera danych, a jedynie tworzy modele matematyczne. Zasługuje więc na odrębną szufladkę:
4. Fizyka abstrakcyjna
Słowo "abstrakcyjna" zapożyczyłem z Matematyki, chociaż faktycznie z dyscypliną "abstrakcyjną" zetknąłem się już na Fizyce. Studia na Fizyce zaczynały się od fizyki, analizy matematycznej, algebry i pracowni fizycznej (i astronomii dla "ochotników"). Na II roku dochodziła druga pracownia fizyczna i pracownia elektroniczna. Pracownie były na fatalnym poziomie, matematyka była na poziomie wręcz kosmicznym. Zauroczyło mnie jej piękno, ale dopiero na Matematyce, kiedy zetknąłem się z przedmiotem o jawnej nazwie "algebra abstrakcyjna" nauczyłem się nazywać to, co jest najpiękniejsze. To właśnie algebra abstrakcyjna była tym niejawnym przedmiotem, który pokazał mi na Fizyce, że istnieje dyscyplina piękniejsza od Fizyki.
No i prozaiczne przyczyny też były ważne. Specjalizacja na Fizyce polegała na tym, że tylko nieliczni najlepsi studenci mieli szansę dostać się na fizykę teoretyczną. Dopiero spośród tych pozostałych, którym nie udało się dostać na teoretyczną, rekrutowało się studentów do specjalizacji w jednej z dyscyplin doświadczalnych. Do dzisiaj nie wiem, czy to było celowe, żeby za pomocą pracowni na niskim poziomie wywołać u studentów wstręt do fizyki doświadczalnej, faktem jest jednak, że bardzo nieliczni byli studenci bardzo dobrzy, którzy z własnej woli wybierali fizykę doświadczalną (cząstki elementarne), rezygnując z pewnego miejsca na teoretycznej.
Ja nie byłem bardzo dobrym studentem, szczególnie z pracowni, więc nie miałem szans załapać się na teoretyczną... ale tuż obok, po drugiej stronie Jerozolimskich, miałem Wydział Matematyki... i tak oto lenistwo, zamiłowanie do piękna i niechęć do wojska sprawiły, że zostałem studentem Matematyki - pięknej (abstrakcyjnej) dyscypliny, w której nie trzeba robić żmudnych obliczeń. Dzięki tej zmianie doskonale rozumiem i czuję to, co jest abstrakcyjne (piękne), a co przyziemnie (nudne i żmudne).
Fizyka abstrakcyjna jest zupełnie inna niż fizyka teoretyczna czy doświadczalna. Fizyka abstrakcyjna jest troszkę związana z astronomią - bardziej poprzez przeciwieństwo niż podobieństwo. Fizyka abstrakcyjna mówi o tym, czego astronomia nie obserwuje, ale co można by było zaobserwować w innym wszechświecie, niepodobnym do naszego, gdybyśmy mogli go obserwować (ale ponieważ z definicji moie możemy go obserwować, więc...). Astronomowie mają więc coś wspólnego z fizykami abstrakcyjnymi, gdyż astronomowie czasem przeszukują niebo w poszukiwaniu czegoś nowego, czego jeszcze nigdy nie zaobserwowano. Niektórzy biolodzy też tak lubią pracować - szukają zwierząt lub roślin, których nikt jeszcze nie zaobserwował... najlepiej, żeby były to stworzenia opisane w mitach. Niektórzy astronomowie też marzą o zobaczeniu czegoś, co opisuje teoria strun.
Gwoli ścisłości należy wspomnieć, że niektórzy fizycy cząstek, szczególnie ci badający produkty zderzeń najbardziej energetycznych cząstek promieniowania kosmicznego, też maja nadzieję zaobserwować mityczne cząstki opisywane przez teorie strun. Jednak moim zdaniem należy zaliczyć ich do astronomów. Fizycy cząstek od akceleratorów chyba już stracili tę nadzieję.
Ciekawostką jest to, że fizyka abstrakcyjna jest starsza niż teoria strun. Pierwsze modele innych wszechświatów pojawiły się niedługo po sformułowaniu ogólnej teorii względności, np. modele wszechświatów bez materii, ale wtedy jeszcze Bohr nie sformułował Zasady Komplementarności w ostatecznej postaci, więc twórcy takich modeli nie zdawali sobie sprawy, że tworzą nową dyscyplinę. Dzisiaj już rozumiemy, że wszechświat z definicji musi zawierać obserwatora, więc wszechświaty bez obserwatorów są tworami czysto abstrakcyjnymi. Gdybyśmy kiedykolwiek odkryli inny wszechświat, to po prostu rozszerzyliśmy tym odkryciem nasz wszechświat.
A na koniec dygresja na temat algebry abstrakcyjnej, która jest użytecznym narzędziem fizyków teoretyków. Teorie strun też korzystają z algebry abstrakcyjnej i mogą służyć fizykom, jako użyteczne narzędzia. W tym sensie fizyka abstrakcyjna jest bardziej dyscypliną matematyki niż fizyki. W ogóle szufladkowanie nauki jest trudne, np. planetologia wydaje się dyscypliną astronomii, ale geologia nie jest zaliczana do astronomii... ale to już inny temat
