Prof. Andrzej K. Wróblewski: Nauka potrzebuje pieniędzy i świętego spokoju

Podczas 45. Zjazdu Fizyków Polskich w Krakowie, rozpoczynającego obchody stulecia Polskiego Towarzystwa Fizycznego, prof. Andrzej K. Wróblewski wygłosił wykład na temat historii fizyki i drogi, która doprowadziła w 1919 roku do założenia Towarzystwa Fizycznego w Warszawie. Profesor mówił m.in. o osobach, dzięki którym w kwietniu 1920 roku powstało Polskie Towarzystwo Fizyczne. Rocznica będzie obchodzona podczas Nadzwyczajnego Zjazdu Fizyków Polskich w kwietniu 2020 roku. 

Grzegorz Jasiński: Panie profesorze, często przypominamy sobie pomyłkę fizyków na przełomie XIX i XX wieku, kiedy wydawało się, że to był koniec fizyki. Potem - stulecie później - komuś się wydawało, że był koniec historii. Też się to nie potwierdziło. Pan profesor zwraca uwagę, że to nie był pierwszy przypadek takiej pomyłki w historii fizyki, były wcześniejsze...

Andrzej K. Wróblewski: Były wcześniejsze i było sporo późniejszych. Najwcześniejszy z nam znanych to był przypadek z końca XVIII wieku i początku XIX, z czasów napoleońskich, kiedy wydawało się fizykom współczesnym, że świat jest całkowicie zrozumiały. Wszystko udało się wytłumaczyć przez istnienie nieważkich fluidów. Był wtedy fluid ciepła, tak zwany cieplik, był fluid światła. Światło uznawano za pierwiastek chemiczny. Był fluid elektryczności, fluid magnetyzmu, itd. To bardzo dobrze działało. Działało dlatego, że liczba danych doświadczalnych była bardzo niewielka, więc to, co wiedziano, dawało się bardzo ładnie wytłumaczyć. No ale bardzo szybko to się rozbiło, ponieważ na przykład odkryto oddziaływanie prądu elektrycznego na igłę magnetyczną, sławne odkrycie Hansa Oersteda...

I fluid się wylał...

Tak. I trzeba to było od nowa zrobić, bo stało się wiadome, że ten stary model fluidów nie działa. To był pierwszy przykład. Późniejsze z takich słynnych, to choćby przekonanie Paula Diraca, kiedy on skompletował - jak mu się wydawało - mechanikę kwantową przez napisanie równania elektronu. On napisał wtedy w liście do Maxa Borna, sławnego współtwórcy mechaniki kwantowej, że jego zdaniem fizyka w trzy miesiące się skończy, bo wszystko już jest wiadome. Cała fizyka i znaczna część chemii. To znaczy chemia teoretyczna, bo na przykład technologie wytwarzania nawozów sztucznych, to coś zupełnie innego, to nie jest nauka w sensie takim jak chemia czy fizyka.

Przypomnijmy, to był rok 1930.

Potem podobne rzeczy wydawały się w 1947 roku, kiedy odkryto mezon pi przewidziany przez japońskiego teoretyka Hideki Yukawę w 1935 roku. Wojna troszkę przeszkodziła w tym, by to szybciej zrobić. W 1947 roku wykryto ten mezon i wydawało się, że wszystko jest jasne. Całą teoria była gotowa. No i parę miesięcy później odkryto tak zwane cząstki dziwne, które się z niczym nie kojarzyły. Trzeba było brać się do pracy od nowa. I tak a propos tych cząstek dziwnych to tutaj mamy właśnie jeden z dość licznych przypadków, w których polscy fizycy odegrali bardzo ważną, może nie kluczową, ale bliską kluczowej, rolę w poznawaniu natury. Na Uniwersytecie Warszawskim, w 1952 roku, we wrześniu Marian Danysz i Jerzy Pniewski, wówczas to byli jeszcze nie profesorowie tylko dość tacy młodzi powiedzmy ludzie, odkryli hiper fragmenty, jak to wtedy nazywano. Teraz się mówi hiperjądra, krótko mówiąc jądra atomowe, w których poza normalnymi cząstkami, składnikami takimi jak protony i neutrony są jeszcze inne cząstki, hiperony, które były odkryte parę miesięcy wcześniej. Oni byli na tyle odważni, że uznali, że te zupełnie mało znane cząstki też mogą być w jądrach atomowych. Okazało się, że mieli rację i dali w ten sposób początek nowego działu fizyki, fizyki hiperjąder. Danysz był pięciokrotnie nominowany do Nagrody Nobla, to jest osiągnięcie najwyższej klasy. Nie dostał z różnych powodów, być może to były czasy wiadomo jakie z politycznego punktu widzenia. Niechętnie dawano wtedy nagrody za żelazną kurtynę. Gdyby nie to, najprawdopodobniej by dostał nagrodę. On był spiritus movens, był kierownikiem tego całego przedsięwzięcia. To jeden z takich przykładów tego stanu samozadowolenia fizyków. Było jeszcze takie dość szokujące wydarzenie. Fizykom wydawało się od zawsze, że nasz Wszechświat jest pod wszystkimi względami symetryczny. Świat w lustrze odbity jest taki sam, jak nasz i tak dalej i tak dalej. I w roku 1955. Lee i Yang, amerykańscy fizycy pochodzenia chińskiego doszli do wniosku, że właściwie nikt tego nie sprawdził. No i napisali dość przełomowy artykuł. Parę miesięcy później dostali Nobla za ten artykuł i zrobione eksperymenty. Okazało się, że to nieprawda, że nasz Wszechświat nie jest symetryczny, odbicie w lustrze jest inne od normalnego świata. Potem okazało się że także nie jest symetryczny względem przesunięcia w czasie. Wiemy teraz, że Wszechświat nie jest dokładnie symetryczny, że wszystkie symetrie są złamane. Nie bardzo rozumiemy, dlaczego tak jest, ale wiemy, że tak jest. I to jest bardzo ważne, wiemy to z ogromną dokładnością. To był szok dla fizyków, bo upadła jednak z podstawowych zasad, w którą każdy wierzył i wierzył, że to dawno zostało sprawdzone.

Aż przyszedł ktoś, kto postanowił to sprawdzić.

Aż przyszedł ktoś, kto postanowił to sprawdzić. Powiedział, sprawdzam. No i okazało się, że nic podobnego. Więc tak to wygląda.

Panie Profesorze wydaje się, że teraz jesteśmy rzeczywiście mądrzejsi, jakby fizycy nauczyli się na tych poprzednich błędach i szukają tego nowego. Gdzie pan spodziewa się, że najłatwiej będzie to znaleźć. To nowe...

Ja myślę, że jednak w tej chwili w astronomii, to znaczy w tej astronomii pozagalaktycznej, bo tam został uczyniony już nie milowy, ale siedmiomilowy krok. To jest w tej chwili wspaniała nauka z doskonałymi danymi obserwacyjnymi. Ale mimo wszystko tam jest najwięcej jeszcze niewiadomych i tam najczęściej pojawiają się rzeczy niespodziewane. Na przykład odkrycie nagłych błysków gamma itd. To wszystko jeszcze nie jest dopasowane do tego całego obrazu. W fizyce cząstek było kilka lat temu wydarzenie dość epokowe, kiedy wykryto w końcu przewidywany od dawna Bozon Higgsa i w tej chwili w zasadzie się nie zanosi na tej klasy wydarzenie. Oczywiście odkrywa się to i owo, jakieś drobiazgi, jakieś nowe cząstki. Jedną z takich mini sensacji było odkrycie, że kwarki nie tylko mogą się łączyć w pary i trójki, ale także na przykład w piątki, tak zwane pentakwarki.

Bardzo ładnie to na obrazkach wyglądało...

Tak. Jednym z fizyków polskich, którzy bardzo to propagowali, choć nie od niego pochodził pomysł, był prof. Michał Praszałowicz. To bardzo ciekawa historia. Wszyscy mówili, że to bzdura, a on napisał parę prac, udowadniał, że to jednak jest możliwe i faktycznie parę lat temu je odkryto. Już w tej chwili wszyscy wiedzą dokładnie, że cząstki elementarne złożone z pięciu kwarków, właśnie pentakwarki, istnieją.

Pytany o to, co było największym osiągnięciem fizyki odpowiada pan, że tranzystor. Bo to naprawdę zmieniło nasze życie. Czyli fizyka ciała stałego.

Nie. Ja bym powiedział co innego. Fizyka ciała stałego to jest ogromne pole do działania, największy dział fizyki, najwięcej ludzi pracuje w tej dziedzinie i tam się dokonuje mnóstwa różnych rzeczy. Natomiast odkrycie tranzystora, to jest zupełnie co innego, to jest jedno pojedyncze odkrycie zrobione wtedy, kiedy fizyki ciała stałego jeszcze nie było. Ono właściwie zapoczątkowało ten bujny rozwój. Przyczyna była dość przyziemna, podczas wojny używano tych walkie talkie, tyle, że one były niezgrabne, ciężkie, bo pracowały na lampach. Więc próbowano znaleźć jakiś wzmacniacz tylko mniejszy. No i przypadkiem właśnie odkryto efekt tranzystorowy, w laboratoriach Bella zresztą. I skąd się to wszystko zaczęło. Gdyby nie było wojny światowej i potrzeby używania na wielką skalę przez Amerykanów walkie talkie, to być może to jeszcze by długo trwało. Dlatego że wtedy, w latach 30., na szczycie była fizyka jądrowa. To była najbardziej pasjonująca dziedzina. Odkrywano nowe cząstki, promienie kosmiczne, i tak dalej, i tak dalej. W każdym razie ja uważam, że to spowodowało taki niesłychanie dramatyczny rozwój fizyki. Jestem przekonany - i nie pozbędę się tego przeświadczenia - że to było największe w sensie konsekwencji odkrycie w fizyce w ogóle. A w XX wieku to na pewno. Trochę żartem mówię, że bez ogólnej teorii względności można żyć, bez GPS też można żyć. To nie jest coś takiego, co każdy człowiek na co dzień musi mieć.

Mapy papierowe dobrze zdawały egzamin...

Do dziś wielu ludzi nie używa GPS-u. Natomiast bez tranzystorów po prostu by to było niemożliwe, nasze życie byłoby na poziomie jak 50 lat temu.

Poza tym elektronika zmienia nas też bardzo gwałtownie. Niektórzy mówią, że na dobre, niektórzy że na gorsze, ale bez komputerów teraz się nie da...

Nie tylko bez komputerów, ale nawet bez takich drobiazgów jak aparaty wzmacniające słuch, które są super miniaturowe. Nie mówiąc już o zastosowaniach w medycynie. To wszystko jest dzięki tranzystorowi. Notabene, bardzo interesująca wiadomość, o której prawie nikt nie wie, to jest to, że efekt tranzystorowy po raz pierwszy wymyślił Juliusz Lilienfeld Polak urodzony we Lwowie, chciał nawet dostać jakieś zatrudnienie w Polsce, ale przed wojną to było bardzo trudne, w końcu pracował w Niemczech przez jakiś czas. I potem w Niemczech też mu nie szło, nawet prosił Marię Skłodowską-Curie - są zachowane listy - o jakieś wstawiennictwo, by jakąś pracę mu pomogła znaleźć. Nie wyszło, to i pojechał do Stanów Zjednoczonych i w 1930 roku uzyskał patent na tranzystor. Oczywiście nie miał możliwości, żeby to zrealizować praktycznie, nie zbudował tego tranzystora, ale w 1947 r. czyli 17 lat później, kiedy Amerykanie Bardeen, Brattain i Schockley wynaleźli ten tranzystor, który teraz używamy, poszli do urzędu patentowego, dowiedzieli się, że patent już jest. To jest fakt. Musieli zmienić w swoim podejściu to i owo i dostali patent na coś nowego. To oczywiście działało bardzo podobnie, ale zasada była inna niż Lilienfelda. 

Panie profesorze, padło nazwisko Marii Skłodowskiej-Curie, zajmuje się pan fizyką też z punktu widzenia historycznego, więc bardzo krótko, to nie tylko Maria Skłodowska-Curie na przełomie XIX i XX wieku świadczyła o sile polskiej fizyki. Choć być może nie mówiło się o polskiej fizyce ze względu na politykę.

No po prostu nie było Polski, były zabory. W dwóch zaborach niewiele się działo, praktycznie nic, rosyjski i pruski, natomiast w Galicji mieliśmy dwie przyzwoite uczelnie Uniwersytet Lwowski i Uniwersytet Jagielloński i tam mieliśmy naprawdę znakomitych fizyków. Marian Smoluchowski to pewnie numer dwa po Marii Skłodowskiej-Curie, który w tej chwili jest coraz bardziej doceniany. On nie tylko wytłumaczył ruchy Browna, ale zapoczątkował teorię procesów stochastycznych, które w tej chwili robią karierę w fizyce. August Witkowski to jest znów badacz gazów i to jest poprzednik Smoluchowskiego. No a przedtem jeszcze kilka lat wcześniej na Uniwersytecie Jagiellońskim doszło do skroplenia powietrza, statycznego w dużych ilościach. To Karol Olszewski i Zygmunt Florenty Wróblewski. To były odkrycia i osiągnięcia znane na całym świecie. Wtedy mieliśmy polskich fizyków, ale oni wszędzie uchodzili za Austriaków. Jest bardzo zabawna rzecz, w 1900 roku odbył się w Paryżu pierwszy Kongres Fizyków, równocześnie zresztą ostatni, bo już drugiego się nie dało zorganizować ze względu na rozrost fizyki. I w tym pierwszym Kongresie Fizyki uczestniczyło w sumie 12 polskich fizyków, z których część miało afiliację: Austria, część Polska, na przykład Olszewski był jako Polak, a część jako Rosja, bo był Wiktor Biernacki z Uniwersytet Cesarskiego. Bardzo zabawne to było, że byli Polacy z dwóch zaborów, bo z pruskiego nic nie było i pod trzema różnymi sztandarami, Rosjanin, Austriacy i Polak...

Panie profesorze, przenieśmy się błyskawicznie do teraźniejszości. Mamy nową sytuację, bo mamy bardzo nowoczesną aparaturę w Polsce, to jest unikatowa okazja. Po drugie mamy współpracę z silnymi ośrodkami, bo to już nie tylko CERN, ale także i Europejskie Obserwatorium Południowe i Europejska Agencja Kosmiczna, te wszystkie organizacje, które uprawiają naukę na bardzo wysokim poziomie. Jakie w związku z tym mamy perspektywy? Polska fizyka uchodzi za tę z nauk, która jest najbliżej czołówki światowej, ale oczywiście ambicje mamy większe. Jesteśmy w połowie drugiej dziesiątki, chcemy być w pierwszej.

Fizyka rzeczywiście jest najwyżej. Mamy najwięcej takich spektakularnych osiągnięć i mało tego mamy widoki na to, żeby być wysoko. Po tych dawnych perturbacjach, po stanie wojennym, który spowodował wielkie straty kadrowe, później po zaniechaniu finansowania, po strasznym dołku finansowania, gdzie część ludzi odeszła do firm komputerowych, do banków i tak dalej, zaczęto to wszystko powoli odbudowywać. I mniej więcej od 10 lat to jest już zapewne na przyzwoitym poziomie. Metody finansowania wyglądają też w bardziej cywilizowany sposób niż dawniej. Został oczywiście jeszcze przykry sposób oceny tego wszystkiego, bo urzędnicy wymyślili te punkty, które nie mają nic wspólnego z rzeczywistością. To jest zaraza, ale mam nadzieję, że to uda się szybko skończyć, bo nigdzie na świecie się tego nie stosuje. To jest polski wynalazek i to w sensie negatywnym. W tej chwili idziemy dobrze. Przypomnę tu taką anegdotkę, prawdziwą historię. Kilkanaście lat temu, około roku 2000 przyjechał do Polski z wizytą Klaus von Klitzing, laureat Nagrody Nobla, Niemiec, który wymyślił tak zwany kwantowy efekt Halla. W studiu telewizyjnym, w programie nadawanym na żywo zapytano go, co należy zrobić, by w fizyce dojść do poziomu Nagrody Nobla. On odpowiedział, że to bardzo proste, wystarczy dać duże finansowanie i nie przeszkadzać przez 30 lat. Bo to wymaga czasu. Więc w Polsce finansowanie zaczyna być, jak na nasze stosunki, duże, natomiast niestety przeszkadza się co parę lat, bo bez przerwy są te różne reformy, tego, owego, 10-tego. Systemy się zmieniają, ustawy się zmieniają, z częstością co 5 lat. I to jest frustrujące, dlatego że poza wszystkim oczywiście zajmuje ludziom, którzy pracują w nauce bardzo dużo czasu. Muszą zajmować się wypełnianiem papierków, uczeniem na nowo bzdurnych jakichś ustaw i tak dalej, podczas gdy na świecie właśnie daje się finansowanie i nie przeszkadza się przez 30 lat. Tam jeśli są zmiany to raz na kilkadziesiąt lat, a nie kilka.

Czy pan profesor jest zwolennikiem takiej strategii bottom-up, czyli dać pieniądze możliwie szeroko, na różne dziedziny i czekać co z tego wyrośnie? Czy powinniśmy jednak iść w paru konkretnych kierunkach?

Powinno się oczywiście iść w tych kierunkach, w których mamy osiągnięcia i podstawy, bo inaczej pieniądze będą źle wydawane. Jest taka stosowana w bardzo wielu krajach zasada, choć urzędnicy mówią, że ona nie powinna działać, że daje się tym ludziom, którzy już coś osiągnęli. Jeśli ktoś dostał Nagrodę Nobla albo inne nagrody, to wiadomo, że trzeba dawać mu finansowanie nawet jeśli on - nie wiem - zrobi jakieś błędy w swoim wystąpieniu. On jednak pokazuje, co można osiągnąć. Ludziom sukcesu trzeba dawać. Natomiast jeśli chodzi o ludzi, którzy dopiero zaczynają, którzy jeszcze nic nie zrobili, to tutaj trzeba się bardzo dobrze zastanowić. Ludziom dojrzałym w fizyce, to także dotyczy innych nauk, chemii czy biologii, po prostu dawać, kiedy poproszą, koniec. Nie pytać.

A Polacy z zagranicy będą wracać? Wspominał pan o tej gigantycznej fali wyjazdów, związanych ze stanem wojennym...

Myślę, że nie. Mamy tu na zjeździe między innymi prof. Christophera Sachrajdę z Southampton, który oczywiście nie wróci. Jest tam na emeryturze w tej chwili zresztą. Ale jemu jest tam dobrze i czego on tu będzie szukał. Wiedząc zresztą o tym, bo oni przecież śledzą doniesienia, że będzie tu bez przerwy nękany jakimiś tam ustawami, kwestionariuszami i tak dalej i tak dalej. A tak a propos stanu polskiej fizyki, to chciałbym jeszcze wspomnieć dwie rzeczy. Bo o tym się znów mało mówi. A szkoda. Polscy fizycy biorą udział w eksperymentach, na froncie badań, tam gdzie rzeczywiście odkrywa się te nowe rzeczy. Dwa przykłady. Sławne odkrycie fal grawitacyjnych, wielkie przedsięwzięcie zbiorowe, w którym uczestniczyło ponad tysiąc autorów, z tego 8 Polaków. Ta praca i odkrycie fal grawitacyjnych zostało nagrodzone nagrodą, tak zwaną Breakthrough Prize, bagatela 3 milionów dolarów. Na wszystkich. Nagroda Nobla jest dla kogoś wybranego i to nie zawsze jest zgoda, czy wybór jest słuszny, bo przecież tyle osób pracowało. Druga sprawa, to oscylacje neutrin. Tam trochę więcej naszych brało udział, około 20 osób, między innymi pani prof. Agnieszka Zalewska. Oni też dostali, w innym roku, ową Breakthrough Prize, do podziału na około tysiąca osób. To wypada po 3 tysiące dolarów na osobę, może nie przesadnie dużo, ale honor jest duży. A to są nagrody takie najbardziej gorące, bo widać że jednak coś znaczymy.

To ostatnie pytanie. Na co pan profesor teraz czeka, na jakie odkrycie, najchętniej polskich naukowców, ale też bardziej ogólnie? Czeka pan, przegląda, szuka i myśli, kiedy to będzie...

Ja wiem, że to się nie robi tak pstryknięciem palca, to jest dłuższy proces. Jest oczywiście dość duża niepewność - pomimo tego, co w czasem w mediach się słyszy - w sprawie tej ciemnej materii i tak dalej. A bardzo mało się słyszy o tym, że to nie jest jedyna możliwość wyjaśnienia wszystkich danych obserwacyjnych. Istnieje bardzo zaawansowana teoria tak zwanej zmodyfikowanej grawitacji, nad którą pracują dziesiątki osób, publikuje się dziesiątki prac. Ta teoria bardzo dobrze wyjaśnia wszystko to, co wyjaśnia tak zwana ciemna materia i jeszcze więcej. Wyjaśnia takie fakty, drobiazgi których ta obowiązująca teoria czy też obowiązujący kosmologiczny Model Standardowy jeszcze nie potrafi wyjaśnić. Ta teoria nazywa się MOND (Modified Newtonian dynamics), to jest jeden z przykładów, najbardziej popularny. Ale takich teorii alternatywnych, gotowych, jest kilka. I teraz problem polega na tym, że trzeba polepszyć dane obserwacyjne na tyle, żeby można którąś z tych teorii wykluczyć. Nie jest wykluczone, ja uważam, że prawdopodobieństwo jest nawet bardzo duże, że ta strzałka przesunie się w kierunku MOND. Dlatego, że nie trzeba będzie wprowadzać wtedy takich scholastycznych wielkości, jak ciemna materia, czyli materia, której nie widzimy i w żaden sposób nie możemy zobaczyć, ale zmienimy, odrobinę naciągniemy wzory matematyczne, które to opisują.

A skąd obserwacyjne, doświadczalne potwierdzenie mogłoby przyjść?

Skąd doświadczalne potwierdzenie? Z coraz lepszej informacji o strukturze i działaniu. Skąd się wzięła ciemna materia? Zaczęło się od tego, że wydawało się, że tak zwanych krzywych rotacji galaktyk nie można wytłumaczyć za pomocą normalnej dynamiki, teorii względności, dlatego że te galaktyki obracały się za szybko. To było dość dawno, kilkanaście lat temu. Natomiast od tego czasu odkryto dziesiątki galaktyk, których krzywe rotacji są takie, jak normalnie. Po prostu. Działa normalne prawo Keplera, dynamika Newtona. No i teraz jest problem, jest trochę takich i trochę takich. To trzeba by rozstrzygnąć. A można to rozstrzygnąć prowadząc dalsze obserwacje, dalsze pomiary.