Absolwentka naszej fizyki - laureatką głównej nagrody PTF

Pod koniec ubiegłego roku do naszej Uczelni nadeszła wiadomość, że Komisja Nagród i Odznaczeń Zarządu Głównego Polskiego Towarzystwa Fizycznego przyznała nagrodę PTF I stopnia im. Prof. Arkadiusza Piekary za rok 2000 ubiegłorocznej absolwentce kierunku fizyka Uniwersytetu Opolskiego, pani Agnieszce Jazgarze. Pani Agnieszka Jazgara została uznana za zwycięzcę w ogólnopolskim konkursie na najlepszą pracę magisterską z fizyki w roku 2000. Pracę pt. "Wybrane własności w skali atomowej i subatomowej światów o zmienionych stałych przyrody" wykonała w Katedrze Astrofizyki i Fizyki Teoretycznej tutejszego Instytutu Fizyki pod kierunkiem piszącego te słowa.
13 stycznia tego roku odbyło się uroczyste wręczenie nagrody. W tym dniu w gmachu Instytutu Fizyki PAN przy Al. Lotników w Warszawie zebrał się na dorocznych plenarnych obradach Zarząd Główny Polskiego Towarzystwa Fizycznego - z udziałem sekretarza Wydziału III PAN i przedstawicieli wszystkich okręgów PTF w kraju. Wręczenie nagród i odznaczeń było prawdziwą okrasą obrad tego uczonego gremium. Najwyższe odznaczenie przyznawane dorocznie przez reprezentację polskiej fizyki największym tego świata za osiągnięcia w dziedzinie fizyki - Medal Mariana Smoluchowskiego - za rok 2000 otrzymał światowej sławy polski uczony, od czasu stanu wojennego w 1981 roku stale pracujący w Uniwersytecie Princeton w USA, profesor Bohdan Paczyński, astrofizyk. W pięknej laudacji, wygłoszonej przez prezesa Zarządu Głównego PTF, profesora Ireneusza Strzałkowskiego, zostały przybliżone słuchaczom nowatorskie pomysły laureata. Dwa spośród nich: teoretyczne przepowiedzenie i późniejsze współodkrycie mikrosoczewkowania grawitacyjnego, związanego z Ogólną Teorią Względności Einsteina, oraz udowodnienie kosmologicznego charakteru błysków gamma - już od kilku lat ocierają się o Nagrodę Nobla z fizyki.
Tuż po wręczeniu Medalu Smoluchowskiego nastąpiło wręczenie nagród i wyróżnień PTF za rok 2000 - kolejno: Nagrody im. Arkadiusza Piekary za najlepsze prace magisterskie z fizyki, nagrody im. Grzegorza Białkowskiego za popularyzację fizyki, wreszcie wyróżnienia dla najlepszego nauczyciela fizyki w Polsce.
Najbardziej zaszczytna spośród tych nagród przypadła ubiegłorocznej absolwentce Uniwersytetu Opolskiego. Mimo ubóstwa materialnego i sprzętowego tutejszego środowiska fizycznego, niedługiej jeszcze tradycji uniwersyteckiej, wreszcie skromnej liczebności kadry o najwyższych kwalifikacjach naukowych - można, jak widać, ważyć się na skuteczne konkurowanie o najwyższe laury w kraju.

Bolesław Grabowski

Praca laureatki ma z konieczności tytuł hermetyczny - jest pracą z fizyki i trafiła pod osąd znakomitości w tej dziedzinie wiedzy w Polsce - ale w istocie dotyka tematyki otwartej i ostatnio zaprzątającej uwagę specjalistów z bardzo rozległego kręgu dyscyplin, najżywiej zainteresowanych w dotarciu do samych źródeł poznania i zrozumienia naszego świata.
Takie uprawnienia zawsze były rezerwowane dla filozofii. W czasach antycznych "umiłowanie mądrości" - filozofia właśnie - wyznaczała drogi poznawania i granice całej ówczesnej ludzkiej wiedzy. U Arystotelesa "Physica" - jej późną wnuczką jest dzisiejsza fizyka - oznaczała znawstwo przyrody. (Ciągle jednak była częścią filozofii!) Poeci wolą jej bardziej ulotną postać pod imieniem wywiedzionym z łaciny - Natura, która oznacza prawie wszystko, co nas otacza, a nawet to, co jest od nas nieskończenie odległe: kosmiczne "zaświaty". Fizyka zaś, z czasem zmatematyzowana i stechnicyzowana, nie tylko nie pociąga poetów - jest otoczona niechęcią i odepchnięta przez szeroki ogół, bo jest dla niego za trudną, niezrozumiałą "czarną magią", swojego rodzaju oficjalnym okultyzmem, dostępnym tylko dla garstki wtajemniczonych i tylko dla nich ważnym. Tymczasem fizyka jest wszechobecna wokół nas, dosłownie towarzyszy nam z każdym naszym krokiem; ona wyznacza warunki naszego codziennego żyda, wręcz współstanowi nas samych! Ktoś może się obruszyć wobec tak zuchwale zakreślonych granic dla uprawnień fizyki: Fizyka współokreśla nas samych...?
Sprowadzenie nas, istot rozumnych - naszej psychiki i doznań lub choćby naszego istnienia w tym starym, dobrym świecie - do jednej, niechby najbardziej fundamentalnej nauki, jest oczywistą przesadą i grubym uproszczeniem. Błąka się jeszcze z przeszłości echo tak odważnego pomysłu - pomysłu o imieniu: redukcjonizm. Nawet najdrobniejsza żywa bakteria jest już wielkim lokalnym wszechświatem - iście gordyjskim splotem skomplikowanych procesów biologicznych, chemicznych i fizycznych. Fizyka stoi u samego skraju "krynicy mądrości" - na styku z tajemniczą pierwszą przyczyną i pierwszą zasadą. Z tej wszakże tajemniczej wiedzy, jaką posiada fizyka, nie jesteśmy zdolni wyprowadzić wniosków o zachowaniu się wielkich zbiorowisk: wyczulone "szkiełko i oko" fizyki nie dostrzeże szczegółów w natłoku masowości. Na pierwszym piętrze tej "masowości" rozpościera się królestwo chemii (molekularnej), wyżej - biologii (molekularnej) i na samym szczycie tej swoistej wieży Babel - świat życia, a więc i ducha, za jaki chyba możemy uważać naszą świadomość i rozum. Sama zaś wieża Babel jest od stóp aż po szczyty owiana mgłą prawdziwej magii, jaką jest matematyka. Nie wiemy, jak to się dzieje, ale tak jest, że matematyka jest dobra na wszystko! Jeden z największych matematyków minionego wieku, lwowianin, a potem wrocławianin, Hugo Steinhaus mawiał: "Między duchem a materią pośredniczy - matematyka". Reszta jest milczeniem, bo jest... wielką niewiadomą.
Nauki przyrodnicze, o których wspomnieliśmy, posługują się w istocie metodami badawczymi fizyki, choć z coraz mniejszą rozpoznawalnością detali. Są więc spowinowacone z fizyką. Fizyka, która we własnym obejściu - u źródeł wiedzy - ma swoje znaki zapytania i nie ułożone puzzle, nie potrafi wytłumaczyć ich problemów, ale też wytłumaczenie tych problemów nie jest możliwe bez udziału fizyki. Szukając odpowiedzi na jakiekolwiek pytanie "dlaczego?", tyczące się najogólniej pojętej Natury, prędzej czy później, ale nieuchronnie - jeśli tylko nie omami nas płytka półprawda - wejdziemy w krainę fizyki. Największe teorie przyrodoznawstwa są w istocie teoriami fizyki. Są nimi: fizyka kwantowa światów w małej skali - mikrokosmosu, Ogólna Teoria Względności opisująca - jak się nam dziś wydaje - makrokosmos. Obie one są tak bardzo nieintuicyjne, wręcz sprzeczne ze zdrowym rozsądkiem, że mało kto na świecie, nawet spośród samej elity znawców - profesorów fizyki - może z przekonaniem głosić, że je w pełni rozumie. Jeden z największych uczonych XX wieku, noblista Niels Bohr, podobno powiedział: jeżeli ktoś nie jest wstrząśnięty wizją, jaką niesie z sobą teoria kwantów, to znaczy, że tej teorii nie zrozumiał.
Im więc lepiej rozumiemy Naturę, tym dramatyczniej zmienia się nasze dotychczasowe o niej wyobrażenie i tym bardziej staje się ona tajemnicza. Czym (kim?) ona jest w istocie? Poszukiwaczom jej najbardziej pierwotnych, "osobistych" tajemnic - a wszystko to dzieje się na terenie mikroświata, grubo poniżej rozmiarów pojedynczego atomu - odpowiada bez związku (przynajmniej tak to dziś odbieramy), niejasno i zagadkowo. Dla historyka starożytności zagadką jest przesłanie sprzed tysiącleci, jakie znajduje na skałach i w jaskiniach w kształtach klinów i hieroglifów. Czym jednak jest ta zagadka wobec pierwotnej i dosłownie odwiecznej tajemnicy "źródłosłowu" języka i mowy Natury!? Nie wiemy, z jakiego są one nadania, ani dlaczego jej język i mowa są takie, a nie inne, i czy inne w ogóle być mogą. A nade wszystko: Co one głoszą!
Teraz spójrzmy na świat w jego całym ogromie, aż po dzisiejszy horyzont. Pięć wieków temu wielcy żeglarze odkrywali nieznane kontynenty i tworzyli mapy ostatnich białych plam ówczesnego świata. Dzisiejsza "żegluga" przenosi nas na tak odległe horyzonty Wszechświata, że zawodzi wyobraźnia. Wszechświat jest przeogromny, a mimo to już dostatecznie dokładnie znamy jego "mapę" - dzisiejszy odpowiednik średniowiecznej kartografii. Więcej: znamy w zarysach stare i nowe dzieje poszczególnych składowych i całości Wszechświata. "Żeglując" bowiem w coraz dalszych przestrzeniach, coraz bardziej też cofamy się w czasie. I tu - w makroświecie - odpowiedzi Natury są nie mniej zaskakujące (a niekiedy równie niejasne), jak w mikroświecie. Także tu najświeższa wiedza o Wszechświecie wprawia nas w stan zdumienia wobec... naszego w nim istnienia!
Wiemy już, że Wszechświat wypełniony jest materią w takiej ilości, jaka odpowiada siłom rządzącym makroświatem - grawitacji. A może inaczej: stała grawitacji jest dopasowana do ilości materii we Wszechświecie. Gdyby ta delikatna równowaga została zachwiana już na samym starcie, czyli w chwili Wielkiego Wybuchu, który dał początek wszystkiemu - Wszechświat nie miałby przed sobą przyszłości. Większa stała grawitacji zbyt szybko doprowadziłaby Wszechświat do zapaści i ostatecznego wykasowania wszystkiego. Historia byłaby zbyt krótka i zbyt - dosłownie - gorąca, aby mogły powstać bardziej złożone układy, w tym jakiekolwiek życie. Przy mniejszej stałej grawitacji - czas by się dłużył, gwiazdy i galaktyki tworzyłyby się z dużym ociąganiem lub nie powstałyby w ogóle. Wiałoby mroźną pustką. I jedynie w naszym starym, dobrym Wszechświecie mamy jak u Pana Boga za piecem.
Podobnie aptekarsko wyskalowane są siły mikroświata - elektrostatyczne i jądrowe. W naszym życiu codziennym absolutnie dominujące znaczenie mają siły elektrostatyczne. Dzięki nim wszelkie "indywidua" - kamienie, drzewa, my sami... - są sobą, a nie rozpadają się w proch, co stałoby się w okamgnieniu, gdyby naraz przestały działać. Gdyby zaś były choć trochę inne niż te, jakie znamy - inna byłaby fizyka, a więc i chemia, i biologia, inne wreszcie byłyby perspektywy życia lub tych perspektyw by nie było w ogóle.
A jak ważna jest sprawa wyskalowania sił jądrowych? Może ważna jest tylko dla gwiazd, które dzięki tym siłom świecą, ale nie dla nas - Ziemian? Otóż nasze Słońce jest jedną z gwiazd właśnie, a cała bujność ziemskiego życia jest dziecięciem światła i ciepła słonecznego!
Jedno z najbardziej lotnych "skrzydlatych zdań" codziennej mowy głosi: "Są dziwne rzeczy na ziemi i niebie, o których nie śniło się filozofom". Dziś ten słynny hamletowski motyw powinniśmy odczytać na nowo: "Są dziwne rzeczy na ziemi i niebie, o których nie śniło się fizykom." Prawdziwą filozofią naszych czasów jest fizyka, a filozofami są fizycy właśnie.
Widzimy wokół siebie przebogaty i z każdą chwilą zmieniający się kalejdoskop zjawisk i kalejdoskop ten w zasadzie rozumiemy; możemy wytłumaczyć wielkoskalowe zmiany w historii i geologicznej prehistorii całego globu ziemskiego, choć prehistoria ta ginie w majakach setek milionów lat przed nami. Zdumiewające, ale naprawdę rozumiemy "ewolucję" Słońca i gwiazd, a nawet całego Wszechświata, choć ten spektakl rozpisany jest na dziesiątki miliardów lat! W tym umiemy naśladować przyrodę rachunkowo, wychodząc z kilku zaledwie podstawowych praw fizyki. W języku matematyki można ten stan przedstawić w taki sposób: znamy całkę szczególna jakiegoś tajemniczego superrównania różniczkowego, która to całka szczególna z góry wytycza koleiny i tor - przeszłego, dzisiejszego i przyszłego biegu całego naszego świata materialnego. Umiemy być prorokami tego świata! Ale ta właśnie całka szczególna jest jedną z nieskończenie wielu możliwości, jakie oferuje rozwiązanie tajemniczego superrównania różniczkowego. To zaś - znane nam - szczególne rozwiązanie (całka szczególna) jest wynikiem wyboru takich, a nie jakichkolwiek innych warunków początkowych. W języku fizyki: właśnie takich, a nie jakichkolwiek innych stałych fundamentalnych przyrody, jak znana nam stała grawitacji, znany ładunek elementarny czy masa elektronu.
Prokurując miksturę czarnoksiężnika, w której była materia o nieznacznie tylko zmienionych stałych fundamentalnych, stworzyliśmy warunki dla... zagłady naszego świata! Ledwie dziesięcioprocentowe zmniejszenie ładunku elementarnego elektronu i takież zwiększenie stałej Plancka (najmniejszej jednostki przy "porcjowaniu" energii światła) daje taki skutek, że ozon w atmosferze ziemskiej - nasza osłona przed zabójczym promieniowaniem ultrafioletowym Słońca - staje się tak słabo związaną molekułą, że wsiąka w nią połowa naszego światła dziennego. W tym świecie nieznany byłby kolor niebieski, nie wiedzielibyśmy, co to jest zieleń, a niebo dzienne nad nami byłoby nieustanną łuną pożarów, łososiowe lub wprost czerwone. Ustałaby wszelka fotosynteza, nastąpiłaby epoka zlodowacenia, jakiej na naszej planecie nigdy nie było. Wkrótce mielibyśmy krajobraz i los iście marsjański: czerwone, wyjałowione cmentarzysko. Zmiana obu tych stałych w przeciwnych kierunkach sprowadziłaby na Ziemię katastrofę biegunowo odmienną: obok znanego nam dziś światła białego, zlewałby się nam na głowy potok silnie jonizującego promieniowania ultrafioletowego, jakie znamy z kwarcówek w gabinetach piękności. Dla dopełnienia nieszczęścia, gwałtownie ostygłoby nasze Słońce, stając się pięciokrotnie mniej wydajnym generatorem, a średnia temperatura na powierzchni Ziemi spadłaby do minus 75° C. Skutek - choć osiągnięty na innej drodze - byłby ten sam: milczenie cmentarzy.
Już te dwa wybrane - choć spektakularne - przykłady wyników, jakie w swojej pracy magisterskiej osiągnęła pani Agnieszka Jazgara, budzą fascynację i respekt względem mocy fizyki, ale i głębszą refleksję: o przypadkowości (?), celowości(?), konieczności(?) istnienia w nim życia i - nas samych.