Kiedyś, gdy czytałem K. Kautskiego, uważano, że materia jest wieczna. Więcej, powszechne było przekonanie (zwolennikiem tego poglądu był I. Newton, a nawet A. Einstein), że Wszechświat jest wieczny - istnieje od zawsze, i istnieć będzie również zawsze.
Tak uważali ci, którzy w odróżnieniu od wierzących nie wierzyli w pisane słowa Księgi Rodzaju Starego Testamentu, że Bóg stworzył świat (wszechświat też) w kolejnych sześciu dniach, a siódmego odpoczywał. W to wierzą Żydzi i chrześcijanie, czyli tradycyjnie prawie my wszyscy. W rzeczywistości rozróżniamy to, co można usłyszeć w kościele od tego, czego mogliśmy nauczyć się w szkole lub przeczytać w mądrych księgach. Taki dualizm był i myślę, że istnieje nadal. Te pojęcia nie mieszają się, nie konfrontują w naszych umysłach.
Nie zajmując się astronomią, kosmologią (to wybrańcy bogów), czy podobnymi naukami, nie znamy wyników najnowszych badań i ich nie analizujemy. Doniesienia prasowe o rewelacyjnych odkryciach w tym zakresie (np. teleskopy kosmiczne lub podobne) traktujemy jako ciekawostki, nowinki na równi z doniesieniami o najnowszych wyczynach aktorów czy innych celebrytów.
W tym stacjonarnym, wiecznym Wszechświecie przyroda miała się samoorganizować, zarówno ta nieożywiona, jak i żywa. Wydaje się to nawet zrozumiałe. Jeżeli zmusimy dwa atomy wodoru (budowa: proton w jądrze, a na orbicie krąży elektron) do takiego zbliżenia się, że ich jądra połączą się, powstanie hel (dwa protony w jądrze i dwa elektrony krążą na najbliższej orbicie). Taki proces zachodzi samoczynnie wewnątrz Słońca i przy tej okazji wydziela się spora dawka energii, która podgrzewa gaz.
Skąd ta energia? Gdybyśmy zważyli atom helu i porównali z wagą dwóch atomów wodoru, to stwierdzilibyśmy, że jeden hel jest lżejszy od dwóch wodorów. W tej reakcji mamy do czynienia z defektem masy. Tak to zjawisko nazwano. Co się z nią stało? Masa nie może zniknąć. Zgodnie z tym, czego uczy nas A. Einstein (E=mc2), ubytek masy zamienia się w energię. Atomy biorące udział w reakcji będą szybciej się poruszać. Nam wygodniej będzie napisać (te stwierdzenia są równoważne), że gaz nagrzewa się, rośnie jego temperatura. To stąd się wzięło, że Słońce jest niezwykle gorące i świeci. Wierzchnia warstwa gazów Słońca ma temperaturę przeszło 5000 stopni. Wewnątrz temperatura jest znacznie, znacznie wyższa. My żyjemy na szczęście w odpowiedniej odległości od Słońca, dzięki czemu mamy wodę w płynie i w znośnych dla nas granicach temperaturę powietrza.
Darwin dowodził, że organizmy przystosowywały się do środowiska i jego zmian. W tej ewolucji dwa procesy są najważniejsze: pociąg seksualny i apetyt, a właściwie możliwości ich zaspakajania. Jeżeli któryś z tych procesów w istotny sposób zostanie zakłócony, organizm może nie przetrwać. Gdyby się zdarzyło, że pokarm znajduje się wyłącznie na drzewach, przeżyją ptaki i te zwierzaki (w tym może i my), które umieją się wspinać na drzewa, albo szybko się tego nauczą. Inaczej mogą zginąć i to na zawsze.
Podobnie jest z seksem. Zwierzętom to mniej zagraża, bo nie kombinują, jak zostawić przyjemność, a ominąć prokreację. Zagraża to raczej ludziom, przynajmniej niektórym nacjom. Możemy to obecnie zaobserwować nawet w takim grajdołku jak nasz.
Ludzie dziwnym trafem wyewoluowali nadmiernie. Wynaleźli pismo, umieją czytać i pisać, a nawet piszą wiersze, malują, komponują. Nie zużywają całego czasu na zdobywanie pożywienia, seks i spanie; w wolnym czasie myślą, kombinują, analizują, badają, odkrywają nieznane i konstruują – przynajmniej niektórzy. Oprócz milionów innych rzeczy, wymyślili i skonstruowali aparat fotograficzny. Nie było to aż takie trudne, bo to kopia naszego oka. W aparacie należało tylko nasze naturalne, oryginalne, jego części, zastąpić sztucznymi odpowiednikami. Z czasem były one coraz doskonalsze.
Ale to nic w porównaniu z badaczami kosmosu, którzy takie urządzenia podobne do aparatów fotograficznych o ogromnych, wielometrowych obiektywach zwierciadlanych budowali na szczytach gór i kierowali w niebo. Tam wśród gwiazd, planet, mgławic i galaktyk obserwatorzy nieba szukali zrozumienia praw kosmosu i sensu życia tu, na Ziemi. Wkrótce stwierdzili, że otaczająca Ziemię atmosfera z jej chimerami: chmurami, poświatą, turbulencjami itp. znacząco ogranicza możliwości obserwacji i fotograficznej rejestracji kosmicznych obiektów. Poradziliśmy z tym sobie. Od przeszło sześćdziesięciu lat jesteśmy w kosmosie. Dotarliśmy nawet na Księżyc, a sondy kosmiczne do dalekich planet. Zbudowaliśmy ostatnio w pełni równoważne aparatom fotograficznym, dwa takie kosmiczne teleskopy znane pod nazwą teleskopów Hubble’a i Webba (na rys. porównanie wielkości ich zwierciadeł).
Teleskop Hubble’a został zbudowany jako pierwszy i wyniesiony przez wahadłowiec Discovery na wysokość ok. 610 km (orbita bliska Ziemi) w dniu 24.04.1990. Wyposażony jest w zwierciadło główne o średnicy 2,4 m. Obserwacje prowadzono w zakresie widzialnym, ale również w ultrafiolecie i bliskiej podczerwieni. Dane z obserwacji są przesyłane na Ziemię tradycyjną drogą, co prawda przez satelity specjalne (TDRSS - Tracking and Data Relay Satellite System), ale umieszczone na orbitach geostacjonarnych. Dane trafiają do ośrodka White Sands, mało jawnego poligonu wojskowego w stanie Nowy Meksyk, gdzie są opracowywane.
Obserwacje teleskopu Hubble’a przyniosły wiele spektakularnych odkryć. Nie ma co o nich pisać w szczegółach, bo mało się na tym znamy i rozumiemy. Odkrywane przez Hubble’a obiekty kosmiczne utwierdziły uczonych w przeświadczeniu, że wszechświat ekspanduje i że prędkość ekspansji narasta. Przeczy to dotychczasowemu przekonaniu, że Wszechświat jest stacjonarny, niezmienny i wieczny. Skłania też do wniosku, który był od dawna przez wielu badaczy, astronomów i kosmologów podnoszony, że wszechświat ma swój początek. Nazwano go Wielkim Wybuchem (BB - Big Bang).
Przy okazji stwierdzono, że przyrząd, którym się posługiwano (teleskop Hubble’a), mógłby być lepszy. Uczeni dostali nawet wskazówki, jak powinien być ulepszony. Apetyt rośnie, jak wiadomo, w trakcie jedzenia. Wszystko zależy od możliwych do zdobycia środków. Trzeba przekonać decydentów (zdaje się członków Izby Reprezentantów lub Kongresu USA), że projekt jest niezwykle pożyteczny i - trochę kłamiąc - nie tak znów drogi.
Tak doszło do budowy teleskopu Webba. To przyrząd o bardzo skomplikowanej budowie i wyjątkowo dużych możliwościach badawczych, także w porównaniu z wcześniejszym wzorcem, teleskopem Hubble’a. Przede wszystkim jego główne zwierciadło ma znacznie większą średnicę, prawie 6,5 m w porównaniu z 2,4 m w teleskopie Hubble’a. Zwierciadło składa się z 18 segmentów o kształcie sześciokąta foremnego (przekrój plastra miodu). Złożone zostało już na orbicie i ma możliwość regulacji kształtu, by obserwowany obraz pozbawić wszelkich, możliwych zniekształceń.
Teleskop Jamesa Webba przystosowany jest do obserwacji głównie w zakresie podczerwieni. Detektory podczerwieni powinny mieć bardzo niską temperaturę. W przestrzeni kosmicznej temperatura jest bliska 00 K (-2730 C), i aby detektory i miejsca ich zamontowania (środek zwierciadła) nie były podgrzewane promieniowaniem Słońca, zastosowano ciekawą konstrukcję. Pięć płaszczyzn, na których znajduje się zwierciadło teleskopu, jest w rzeczywistości bardzo skomplikowaną strukturą złożoną z odizolowanych od siebie kaptonowych warstw, która osłania teleskop przed promieniowaniem słonecznym i zapewnia mu temperaturę niższą niż 500K.
Możliwość obserwacji w trzech zakresach: krótkofalowym (0,6-2,3 μm), średniofalowym (2,4-5 μm), i długofalowym (5-28 μm) pozwala wykrywać i rejestrować obiekty o różnych temperaturach, zarówno gorące np. gwiazdy, jak i chłodne, np. planety.
Jeszcze jedną różnicę należy podać pomiędzy porównywanymi teleskopami. Dotyczy ona miejsca umieszczenia w kosmosie. Teleskop Webba został umieszczony w bardzo charakterystycznym jego punkcie. Jeżeli istnieją dwa obiekty kosmiczne, które tak jak Słońce i Ziemia krążą wokół siebie, to na linii je łączącej jest taki punkt, w którym ich wzajemne przyciągania są równe, acz przeciwnie skierowane. Punkt ten pomiędzy Ziemią i Słońcem oznaczony jest przez L2 i nazwany punktem libracyjnym. W okolicy tego punktu, w odległości 1,5 miliona kilometrów od Ziemi krąży teleskop Webba. Nie działa na niego ani przyciąganie Słońca, ani Ziemi – w tym miejscu ich przyciągania równoważą się.
Zgodnie z planem, teleskop miał być umieszczony na orbicie w 2011 r. Stało się to w rzeczywistości dopiero 25 grudnia 2021 r. Koszt jego budowy wstępnie oceniono na 1,6 miliarda USD, w rzeczywistości wyniósł 6,5 miliarda USD.
Oczywiście, podana powyżej garść informacji w żaden sposób nie objaśnia rzeczywistej komplikacji jego budowy i możliwości badawczych.
Najważniejsze cele misji teleskopu Webba to:
- obserwacje pierwszych gwiazd powstałych po BB - Wielkim Wybuchu,
- badanie formowania się i ewolucji galaktyk,
- badanie powstawania gwiazd i systemów planetarnych.
Spójrzmy prawdzie w oczy. Te zadania to chęć poznania procesów związanych z powstaniem Wszechświata. Jak daleko chcemy cofnąć się w czasie? Zostało to dość dokładnie ocenione. Wiek Wszechświata ocenia się na ok. 13,8 miliarda lat ziemskich i pewno będziemy się starali cofnąć, ile tylko się da. Obecnie najdalej wykrywane obiekty kosmiczne ocenia się na (300 – 400) milionów lat ziemskich od BB. To już blisko, zaledwie (2 - 3)% całości.
Co było wcześniej, przed BB? Nie wiadomo. Niektórzy uważają, że w BB narodziło się to, co nazywamy czasoprzestrzenią. Kiedy powstała, zaczęła się rozprzestrzeniać i rozprzestrzenia się nadal. Jeżeli narodziła się czasoprzestrzeń, to oznacza, że przed BB nie istniały ani przestrzeń, ani czas. To ostatnie z trudem mogę jakoś zrozumieć. Gdy nie istnieje materia, nie ma zegara, nie ma zjawiska odliczającego upływ czasu. Gorzej z przestrzenią. Może przestrzeń i czas to atrybuty materii, bo wtedy powstała, narodziła się także materia. Ze zrozumieniem tego nie jest lepiej. Materia też nie może pojawić się znikąd. Zgodnie ze słynnym wzorem A. Einsteina (m=E/c2), BB powinien mieć kontakt ze źródłem o nieograniczonej wręcz ilości energii. Zrozumieć to jest wręcz nie sposób, bo niby skąd miałoby się wziąć tyle energii? Znane nam rodzaje energii: kinetyczna, potencjalna, promienista towarzyszą materii, są z nią związane, a materii przed BB podobno nie było. Dramat.
Z drugiej strony, niektóre poglądy niewierzących i wierzących zbliżyły się do siebie. Zakładam, że niewierzący przyjmują do wiadomości wyniki badań naukowych. Aby nie było pomyłek, za poglądy wierzących uznawać będziemy to, w co wierzą katolicy i żydzi, bo w tych fundamentalnych sprawach zasadniczo nie różnimy się. Niewierzący to ci, którzy negują wszelkie wierzenia religijne. Kiedyś mieli dobrze sprecyzowany pogląd: za wszystko odpowiada wieczna materia i jej samoorganizacja. Dziś słowo „wieczna” zniknęło. Zniknęło nie tylko określenie, przymiotnik. Niepewnym jest, skąd wzięła się sama materia i to jest ów dramat.
Powracając do podziału na wierzących i niewierzących, zaczęli się oni różnić wyłącznie fabułą, opowieścią o początku świata (wszechświata). Jedni mówią za Księgą Rodzaju (Genesis) Starego Testamentu o stworzeniu świata przez wszechmocnego Boga w 3761 p.n.e., inni - że nastąpiło to 13,8 miliarda lat temu w wyniku BB. O sprawach zasadniczych, co było przed tym i skąd się wzięło, albo milczą, albo odwołują się do sprawstwa cudownego: niechaj stanie się …
Gdy zastanawiamy się nad tymi problemami, nasuwa się jeszcze jedna kwestia. Religie powstawały dla określonych grup społecznych i przeważnie regulowały kwestie współżycia między sobą tworzących je członków. Stąd religie są nośnikami pewnych zasad moralnych, etycznych. Powszechnie znana jest zasada: „nie czyń bliźniemu, co tobie niemiłe”, chociaż pewno nie tak powszechnie stosowana jak znana. Z pewnością tego typu zasad nie wypracują za nas najcudowniejsze wytwory techniki, w tym nawet teleskop Webba. Pozwólmy mu zatem sięgnąć do granicy BB, może dopomóc w wyjaśnieniu podstawowych kwestii tworzenia i istnienia. Dla nas ważne są także zasady jak być, a nie tylko jak mieć. W tym celu może należy utrwalać zasady dekalogu, nie wiążąc go głównie lub jedynie z wycieczką Mojżesza na górę Synaj.
Zdzisław Jankiewicz