DIAMENTOWA DROGA JEST WEWNĘTRZNYM CZASOPISMEM BUDDYJSKIEGO ZWIĄZKU DIAMENTOWEJ DROGI LINII KARMA KAGYU

Diamentowa Droga -> Nr 27 -> Współczesna fizyka, a buddyzm

-> TU MOŻNA KUPIĆ NAJNOWSZY NUMER DIAMENTOWEJ DROGI

Współczesna fizyka, a buddyzm

Rene Staritzbichler
_________

Część 1


Buddyzm bada naturę umysłu i świata zjawisk z punktu widzenia samego umysłu - postrzega jego esencję i w ten sposób odnajduje naturę rzeczy. Fizyka podąża drogą tego, co daje się zmierzyć, próbuje obiektywizować, wyeliminować wpływ obserwatora. Ponieważ nauki przyrodnicze koncentrują się na zasadniczych właściwościach zjawisk obserwując je jako całość i jednocześnie posługują się metodami analitycznymi, dzielącymi, nie można przy ich pomocy „uchwycić" umysłu, lecz jedynie poznać świat zewnętrzny. Mimo to poziomy poznania w przypadku obu podejść są wystarczająco bliskie, by móc je porównać.

Wiele nauk buddyjskich zgadza się z twierdzeniami fizyki. Jej podstawowe teorie - zainicjowaną przez Plancka w 1901 roku fizykę kwantową, rozwiniętą cztery lata później przez Einsteina szczególną teorię względności oraz nowsze odkrycia fizyki jądrowej i cząstek elementarnych - można odnieść do trzech buddyjskich obszarów nauk, znanych jako „forma i pustka", „przyczyna i skutek" oraz „albo-albo i zarówno to, jak też tamto".

Forma i pustka

W świecie, którego doświadczamy, nie istnieje nic, co trwałoby od nie mającego początku czasu w takiej formie, w jakiej istnieje teraz, i co mogłoby pozostać niezmienione na zawsze. Wszystko powstaje i przemija, żadna forma nie może zachować się wiecznie w takiej postaci, jaką posiada obecnie i dlatego nie może być niczym absolutnym. Zmienność ukazuje pustość rzeczy.
Niemniej jednak można by oczekiwać, że forma, którą w danej chwili postrzegamy, jest złożona z trwałych elementów, które wymykają się naszemu postrzeganiu i na zawsze pozostają niezmienne - że po zburzeniu starych, brzydkich murów z tych samych cegieł uda nam się zbudować piękny, nowy zamek. W takim przypadku budowla zmieniłaby się, ale jej elementy pozostałyby te same. Wtedy, w małej skali niedostępnej naszemu postrzeganiu, forma nie zmieniłaby się - nie byłaby „pusta". Odkrycia fizyki dowodzą, że tak nie jest. Materia może się rozpuszczać, powstawać i przekształcać w inną materię. Podczas rozpadu jąder atomowych część materii rozpuszcza się. Przekształca się ona w ruch cząstek, które oddalają się od siebie z wielką prędkością, natomiast pozostała część materii staje się „światłem" - promieniowaniem elektromagnetycznym.
Kiedy materia trafia na swoją antymaterię, obie stają się także „światłem". I odwrotnie, „światło" może się przekształcać w materię i antymaterię. Materia i antymateria mogą powstawać z „niczego", znikają jednak ponownie po upływie niezwykle krótkiego czasu. Nie istnieje materia, która nie może zostać przekształcona. Niewidzialne elementy budulcowe świata, którego doświadczamy są „puste".

Dla zrozumienia tych procesów istotne jest pojęcie energii. Słynna formuła Einsteina: E= mc2 oznacza, że energia jest równoważna masie, a masa jest tożsama z energią (masa odpowiada ciężarowi ciała). Co oznacza jednak pojecie „energia"? Ciało posiada energię, kiedy w jakikolwiek sposób się porusza. Jako całość, tak jak piłka, lub też wibrując w sobie, tak jak instrument muzyczny. Ciepło jest także ruchem, nieuporządkowanym przemieszczaniem sie pojedynczych elementów. W gazach cząsteczki poruszają się tym szybciej, im cieplejszy jest gaz, w ciałach stałych atomy wibrują uderzając o siebie. Kiedy jakies ciało znajduje się w polu grawitacyjnym Ziemi, posiada energie zmagazynowaną jako potencjał poruszania się. Im dalej dany obiekt znajduje się od powierzchni Ziemi, tym większą potencjalną energię ruchu posiada - spadając osiągnąłby tym większą prędkość. Całkowita energia ruchu ciała składa się więc z rzeczywistej energii ruchu i zmagazynowanej, możliwej energii ruchu.
Energia (całkowita) nie może po prostu zniknąć. Może wprawdzie zostać przekształcona, ale nie może przepaść ani powstać - po prostu jest! Wynika to z właściwości czasu - z tego, że te same prawa natury obowiązują w różnych momentach. Innymi słowy: ponieważ potrącony szklany spodek spadnie na ziemię tak samo dziś jak i jutro, energia nie może powstać ani przeminąć. Energia jest więc czymś, co opisuje ruch i co pozostaje. Według Einsteina masa jest równoważna energii - mogą one zostać w siebie nawzajem przekształcone. To znaczy, że ciało może „przekształcić" swoją masę w ruch lub w inne możliwe formy przejawiania się.
Można to wyjaśnić na przykładzie rozpadu jądra atomowego - duże jądra, składające się z wielu neutronów i protonów, mogą rozpaść się na wiele „odłamków". Istotne jest przy tym, że są one w sumie lżejsze, niż pierwotne „jądro macierzyste". Podczas rozpadu masa rozpuściła się - została przekształcona w ruch odłamków. Energia całkowita ani przy tym nie wzrosła, ani nie zmalała, jedynie jej część zmieniła swoją formę - z masy w energię ruchu. Przebiega to również odwrotnie - jądra wodoru, które składają się z jednego tylko protonu, stapiają się w jądra helu, składające się z dwóch protonów i dwóch neutronów. Towarzyszy temu także zanik masy i uwolnienie się energii ruchu - w ten sposób np. Słońce uzyskuje swoją energię.

To że zarówno rozpad dużych jąder jak i fuzja małych wyzwala energię, wynika z faktu, że w jądrach działają siły zarówno przyciągające jak odpychające - mają one różną moc w jądrach o różnej wielkości. Na poziomie cząstek elementarnych - jak dotąd najmniejszych dostępnych elementów budulcowych materii - nie istnieją prawie żadne ograniczenia możliwości przekształcania się „form energii". Znane są trzy różne klasy cząstek:

  1. Leptony
    • istnieje 6 leptonów i 6 antyleptonów
    • najlżejszym leptonem jest elektron
  2. Hadrony
    • „ogród zoologiczny" cząstek zbudowanych z kwarków
    • mezony (jeden kwark i jeden antykwark)
    • barjony (trzy kwarki - do tego należą protony)
    • stnieje 6 kwarków i 6 antykwarków (porównaj: leptony)
    • kwarki nie mogą istnieć samodzielnie
  3. Cząstki wymienne
    • Zmienne oddziaływania (pola mocy) opisywane są poprzez wymianę cząstek (kwantów pola), tzn. siły działają, ponieważ cząstki ulegają wymianie.

Istnieją cztery oddziaływania zmienne:

  • Elektromagnetyczne
  • Grawitacyjne
  • Słabe i mocne (zasięg - jądro atomu)

Cząstki mogą się rozpadać, pozostając w obrębie jednej klasy, lub przekształcać się w cząstki innej klasy. Nie chodzi tu o rozpad złożonych jąder, lecz o przekształcenie jednej najmniejszej cząstki w jedną lub wiele najmniejszych cząstek. Jak bardzo przy tym zmienia się forma przejawiania się cząstki, można wyjaśnić na następującym przykładzie: wymienną cząstką zmiennego oddziaływania magnetycznego jest foton. Foton jest najmniejszą, niepodzielną jednostką pola magnetycznego, która rozprzestrzenia się jak fala. Foton ma kilka fascynujących właściwości - porusza się z prędkością światła (światło składa się z protonów), i dopóki się porusza, posiada „masę". Kiedy jednak zostanie zatrzymany, nagle okazuje się, że nie posiada już żadnej masy! Gdy się porusza, ma masę, gdy się nie porusza, nie ma jej.
Aby to zrozumieć trzeba wiedzieć, że według szczególnej teorii względności Einsteina masa cząstki jest tym większa, z im większą prędkością się ona porusza. Sięga to tak daleko, że fala, która nie posiada żadnej masy spoczynkowej, otrzymuje masę przy prędkości światła. Foton posiada masę, ponieważ porusza się z prędkością światła, jest więc czymś zasadniczo różnym od poruszającej się powoli cząsteczki posiadającej masę. Niemniej jednak foton, kiedy posiada wystarczającą ilość energii, może rozpaść się na cząstkę i jej antycząstkę, np. na elektron i antyelektron (pozytron). Energia fotonu odpowiada jego długości fali, przy czym całkowita energia jest oczywiście zachowana. I odwrotnie, kiedy cząstki i antycząstki trafią na siebie, przekształcają się w fotony i materia znika.
Antycząstki mają tę samą masę, energię, czas życia i impuls, jak odpowiadające im cząstki, ich ładunek elektryczny jest jednak odwrotny. Niektóre obojętne elektrycznie cząstki są równocześnie własnymi antycząstkami. Istnienie antycząstek zostało przepowiedziane na podstawie obliczeń, a potem eksperymentalnie dowiedzione.

Nie ma niczego, co nie podlegałoby zmianom. Nie ma żadnej absolutnie trwałej formy istnienia, jest jedynie „coś", co formę i przemianę (formę i pustkę) zawiera - to coś pozostaje. Nazywamy to energią. Co dzieje się, kiedy nie ma żadnej formy? Z przestrzeni - z „nicości" - powstaje ciągle „bez powodu" nieskończenie wiele par „cząstka - antycząstka". To że materia powstaje z niczego, stoi w jaskrawej sprzeczności z zasadą zachowania energii. Jednak w fizyce mikroświata - mechanice kwantowej - istnieje tzw. nieostrość czasu i energii. To oznacza, że w tym przypadku zasada zachowania energii obowiązuje, ale nie dokładnie. Na ułamki sekundy prawo to może zostać naruszone - na tym krócej, w im większym stopniu nastąpiło odejście od dokładnego zachowania energii. Oznacza to, że im więcej materii powstaje, tym krócej może ona istnieć. Tak więc powstałe z „niczego" pary „cząstka-antycząstka" mogą istnieć tylko przez bardzo krótki czas, zanim znów znikną w przestrzeni. Ponieważ nie mogą istnieć swobodnie, nazywamy je wirtualnymi. Wirtualne „cząstki-antycząstki" nie mogą występować oddzielnie, lecz tylko jako para. Ale pojawiają się, istnieją i przemijają - można to udowodnić!

Przyczyna i skutek

Prawo przyczyny i skutku jest zasadą, która działa zarówno w buddyzmie, jak też w fizyce. Według poglądu buddyjskiego, skutek nie musi nastąpić bezpośrednio po przyczynie. W świecie zjawisk zewnętrznych może się zdarzyć, że skutek wystąpi dopiero w kilka lat po przyczynie, a nawet dopiero w którymś z następnych żywotów. Dokładny czas nie jest wiążąco ustalony. Umysł - w swojej naturze nieoddzielny od przestrzeni, w której wydarzaja sie wszystkie zjawiska - magazynuje wszystkie przyczyny i tworzy świat, odpowiadający właściwościom przeszłych czynów, słów i myśli. Nasza teraźniejsza sytuacja - warunki wśród których żyjemy - składa się ze skutków wielu działań z przeszłości. W ten sam sposób każde nasze obecne działanie będzie miało wpływ na przyszłość. Gdyby jednak istniała tylko przyczyna i skutek, wydani bylibyśmy na pastwę nieskończonego, niezmiennego następowania po sobie kolejnych przyczyn i skutków, bez jakiejkolwiek wolności. Wolność polega właśnie na tym, że w naszych działaniach nie jesteśmy podporządkowani warunkom, nie musimy podążać za każdym napadem głodu czy atakiem gniewu, lecz możemy przerwać ten cykl. Oświecenie oznacza wolność od karmy, od przyczyny i skutku. Zgodnie z nauką Buddy, prawo przyczyny i skutku obowiazuje, do tego dochodzi jednak wolność wyboru w Teraz. I w przeciwieństwie do fizyki klasycznej (tzn. fizyki sprzed mechaniki kwantowej), dośwadczenie skutku nie musi pojawić się natychmiast po przyczynie. Fizyka klasyczna widzi świat jako „grę w bilard". Wiadomo dokładnie, jakie uderzenie nastąpi i jak poruszą się kule - w klasycznej fizyce uważano, ze wszystkiego można sie dowiedzieć w ten właśnie sposób. Oznaczałoby to z góry ustaloną przyszłość bez wolności wyboru. Uderzone kule reagują natychmiast, a nie dopiero w następnej grze... Fizyka klasyczna i buddyzm są więc ze soba sprzeczne!

Na poziomie elementarnym jednak, w mechanice kwantowej, pogląd się zmienia i staje się zgodny z buddyzmem. By to wyjaśnić wróćmy, jeszcze raz do rozpadu jadra. Mówiąc ogólnie, jądro rozpada się wtedy, gdy jego energia „zostaje uwolniona". Im więcej energii uwalnia się podczas rozpadu, tym szybciej proces ten przebiega, względnie tym większe jest prawdopodobieństwo, że rozpad nastąpi. Jednocześnie nic nie zmusza go do rozpadu w jakimś określonym czasie. Nie ma żadnego powodu, dla którego jądro musiałoby się rozpaść w jakimś określonym momencie - brak mu „ wewnętrznego zegara", w przeciwieństwie do przypadku człowieka, który widzi własny wiek i w ten sposób również prawdopodobieństwo własnego „rozpadu". W przypadku wielu jąder można dokładnie określić, kiedy na przykład połowa z nich się rozpadnie - prawdopodobieństwo staje się obowiązującym prawem, które działa tym dokładniej, im więcej jest jąder. Tak jak w przypadku karmy skutek nie następuje tu natychmiast po przyczynie.
Przekonanie fizyków klasycznych, że można wiedzieć wszystko, w mechanice kwantowej okazuje się podstawowym błędem. Na przykład przyszłość jednego pojedynczego jądra jest z zasady nieznana.

Przyczyna, skutek i czas

Prawo przyczyny i skutku wymaga, aby przyczyny następowały przed skutkami. Innymi słowy czas musi mieć jeden określony „kierunek"- ten, który znamy. Gdyby czas mógł zmieniać kierunek, skutki mogłyby wyprzedzać przyczyny. Nasze doświadczenie mówi nam, że czas nie zmienia kierunku, jednak w przypadku ciał poruszających się z dużą prędkością okazuje się być względny. Kiedy patrzę na zegarek, widzę jak czas równomiernie upływa i moje subiektywne odczuwanie nie może tego zmienić. Kiedy jednak patrzę na zegarek kogoś, kto przelatuje obok mnie z prędkością światła, jest inaczej. Jego zegarek zdaje się tykać wolniej niż mój, a on sam starzeje się wolniej - z mojego punktu widzenia! Dla niego samego zegar tyka zupełnie normalnie! I inny przykład: wysokoenergetyczne promieniowanie kosmiczne, głównie szybkie protony, podczas uderzania w cząsteczki powietrza atmosfery ziemskiej wywołują pojawienie się całego deszczu cząstek elementarnych. Jedną z otrzymanych cząstek jest mion (lepton). Z powodu krótkiego czasu życia, znacznie krótszego niż jedna sekunda, w żadnym razie nie powinien on dotrzeć do powierzchni Ziemi. Ponieważ dzięki wysokiej energii jest bardzo szybki - jego prędkość jest dość bliska prędkości światła - „żyje"on z naszego punktu widzenia dłużej i dociera do powierzchni Ziemi, chociaż z własnego punktu widzenia, żyje dokładnie tyle samo, co „w przeciwnym przypadku". Gdyby osiągnął prędkość światła, żyłby nieskończenie długo, a gdyby był jeszcze szybszy niż światło, podróżowałby w przeszłość. Wtedy skutki występowałyby przed przyczynami. Wystarczy aby cząstka przekroczyła pewną określoną prędkość - 300 000 km/sek. - i już „przyczyna i skutek" są pomieszane. Jednakże tylko te cząstki, które (w stanie spoczynkowym) nie mają masy, mogą osiągnąć prędkość światła. Cząstka, która (w stanie spoczynkowym) posiada masę, nie może osiągnąć prędkości światła, ponieważ jej masa wzrosłaby wówczas nieskończenie i co za tym idzie potrzebna byłaby nieskończenie wielka energia, aby ją przyspieszyć. Natomiast pozbawione masy cząstki nigdy nie mają prędkości większej od prędkości światła.
Można by sądzić, że da się ominąć to ograniczenie prędkości przy pomocy bardzo szybkiej rakiety - przyjmijmy dla żartu, że poruszałaby się ona z prędkością równą jednej czwartej prędkości światła (ca.66 km/sek, normalne rakiety osiągają 28000 km/h, mniej więcej jedną czterotysięczną prędkości światła). Gdybyśmy włączyli jej przedni reflektor, jego światło musiałoby być o jedną czwartą szybsze od światła reflektora stojącego w miejscu. Tak jednak nie jest: zarówno dla tego, kto siedzi w rakiecie, jak też dla kogoś, kto przelatuje obok rakiety, światło wysyłane przez rakietę ma prędkość światła - nigdy nie jest ona większą. W przypadku kamieni istnieje różnica, czy rzuca się je stojąc w miejscu, czy z jadącego pociągu, w przypadku światła jednak nie! A więc nie można poruszając się szczególnie szybko zamienić miejscami przyczyny i skutku.

Istnieje jednak pewien eksperyment myślowy, który zdaje się dowodzić, że informacja przenosi się z prędkością nadświetlną - eksperyment EPR (Einstein-Podolsky-Rosen) miał z początku wykazać słabości mechaniki kwantowej. Wyobraźmy sobie, że jądro atomu rozpada się na dwie identyczne części. W tym samym momencie, w którym wpływa się na jedną z nich, druga „wie" o tym - jest tak równiez wtedy, gdy w grę wchodzą duże odległości. Zgodnie z mechaniką kwantową obie „połowy"pozostają systemem, całością. Dlatego wiedzą o sobie, niezależnie od tego, czy są od siebie oddzielone, czy też nie. Ta wiedza jest szybsza od światła, chociaż nie zostaje „przekazana"w zwykłym sensie, tj. w taki sposób, że nośnik informacji (np. światło) porusza się od jednej części jądra do drugiej. I właśnie dlatego, że nie jest to żaden „poruszający się" przekaz, nie narusza on kolejności przyczyny i skutku - jego mechanizm jest innego rodzaju.
Czy istnieje jednak fizyczny powód sprawiający, że czas upływa w określonym kierunku, a co za tym idzie, skutki następują po przyczynach? W fizyce ustala się kierunek upływu czasu, kiedy zachodzi proces, który nie może przebiegać w odwrotnej kolejności. To znaczy np. wtedy, kiedy ogląda się film z jakiegoś wydarzenia od tyłu i to, co się widzi, jest niemożliwe, to znaczy sprzecza się z prawami natury, kierunek upływu czasu uznaje się za dowiedziony. Nie jest to jednak przyczyna upływu czasu ani opis jego natury - tego fizyka nie dostarcza.
Czy istnieją więc procesy, których nie można odwrócić? Można to stosunkowo łatwo zaobserwować w otaczającym nas świecie. Wiele wydarzeń ma niewiele sensu, kiedy ogląda się je od tyłu, tak jak film - tłukąca się szklanka albo hamujący samochód. Podczas hamowania cząsteczki opon zderzają się (tak jak w bilardzie) z cząsteczkami ulicy. Ruch opony przekształca się w nieuporządkowany ruch atomów ulicy, tzn. w ciepło. W skali „makro"naszego pojmowania proces ten wydaje się nieodwracalny, w skali mikroskopijnej jednak byłoby całkowicie możliwe, że wszystkie zderzenia między oponami i ulicą przebiegłyby dokładnie odwrotnie i stojący samochód nagle zacząłby się poruszać bez obrotów kół. Jest to tylko nieprawdopodobne, niewiarygodnie nieprawdopodobne, tym niemniej zasadniczo możliwe i dlatego nie jest to „czysty" przykład na kierunek upływu czasu.

Jedynym czysto fizycznym powodem określonego kierunku upływu czasu jest (nieco trudny do zrozumienia) teoretyczny dowód, który można zobrazować przy pomocy nastepującej analogii: wyobraźmy sobie samochód jadący do przodu. Jeżeli wiemy, że jest zepsuty i zawsze ściąga na lewo, możemy z tego wywnioskować logoicznie, że kierowca przez cały czas na pewno skręca w prawo. Ten rodzaj wnioskowania można również wykorzystać w dowodzeniu kierunku upływu czasu. Samochodowi jadącemu do przodu odpowiada prawo stanowiące podstawę wszystkich jak dotąd poznanych procesów - to, że są one też możliwe, kiedy odwróci się ich kolejność, zamieni się cząstki z antycząstkami i odzwierciedli je w przestrzeni (3 operacje). Natomiast nie istnieją wszystkie procesy, w których tylko cząstki zostaną wymienione z antycząstkami, dokonane zostanie przestrzenne odzwierciedlenie, ale kolejność pozostanie taka sama (2 operacje). Wszystkie procesy, przy których przeprowadzono trzy operacje, istnieją - samochód jedzie prosto. Nie wszystkie procesy, przy których tylko dwie operacje zostały wykonane, istnieją - samochód jest ściągany w bok. Można stąd wnioskować, że trzecia operacja - czas - musi wyrównywać tę różnicę; kierowca musi „odbijać" kierownicą w przeciwnym kierunku. To znaczy, że istnieje różnica, w jakim kierunku przebiega proces, a zatem istnieje pewien „preferowany kierunek czasu". Nie można tego jednak dowieść eksperymentalnie - podstawowa fizyka może dostarczyć tylko ten teoretyczny argument pochodzący z fizyki cząstek elementarnych. Nie jest on jednak pozbawiony znaczenia.

Opracowanie: Ewa Zachara