Kilka dni temu na profilu facebookowym pastora Pawła Bartosika ukazał się link do jego dawnego blogowego wpisu o prowokacyjnym tytule „Naukowe słabości teorii ewolucji”. Autor, opierając się na publikacjach kreacjonistów, poruszył w nim kwestie związane m.in. z początkami Wszechświata, a także powstaniem i rozwojem życia. Jako fizyk nie czuję się kompetentny, żeby omawiać zagadnienia powstawania płci czy pojawienia się pierwszych organizmów z dwukomorowym sercem. Jednak nie mogę nie zareagować, gdy bez rzetelnych dowodów podważany jest konsensus współczesnej kosmologii, czyli teoria Wielkiego Wybuchu.
Dość osobliwe jest zresztą traktowanie Wielkiego Wybuchu, co zdaje się czynić pastor Bartosik, jako elementu jakiegoś szerokiego pakietu poglądów, który całościowo nazywa się „ewolucjonistycznymi teoriami”. Teorie naukowe dotyczące początku Wszechświata rozwijały się niezależnie od dociekań Karola Darwina i późniejszych pokoleń biologów. Nawet gdyby przyrodnicy nigdy nie doszli do koncepcji ewolucji gatunków, to współczesna fizyka i astronomia mogłyby wyglądać dokładnie tak samo. Owszem, czasem w kosmologii mówi się o „ewolucji Wszechświata”, ale polega to zupełnie na czym innym niż ewolucja związana z doborem naturalnym.
Co właściwie „wybucha”?
Należy sobie jasno powiedzieć, że „Wielki Wybuch” nie polegał na eksplozji, która rozrzuciła materię na wszystkie strony, tak by stopniowo wypełnić jakąś wielką pustkę. Wszechświat nie ma wokół siebie żadnego „wokół”. Teoria Wielkiego Wybuchu mówi o rozszerzaniu się Wszechświata od stanu hipotetycznej początkowej osobliwości. Owo rozszerzanie się polega na zmianie skali odległości, a nie na zajmowaniu pustego miejsca. Dystans między Ziemią a każdą odległą galaktyką wzrasta, niezależnie od tego, w jakim kierunku od Ziemi znajduje się ta galaktyka. Z kolei w przeszłości galaktyki znajdowały się bliżej siebie, a cofając się w czasie aż do samego początku istnienia Wszechświata, wszystkie odległości powinny teoretycznie być zerowe1.
Częstą analogią dla ekspansji Wszechświata przywoływaną w popularnonaukowych opracowaniach jest powierzchnia balonika. Gdy na baloniku zaznaczymy kilka kropek i zaczniemy go nadmuchiwać, to odległości między kropkami zaczną się zwiększać. Jednak nie polega to na przemieszczaniu się kropek do jakiejś innej części balonika, lecz na zmianie właściwości samego balonika.
Skąd się wzięła koncepcja Wielkiego Wybuchu?
W 1915 r. Albert Einstein opublikował ogólną teorię względności (OTW), w której grawitacja odpowiada zakrzywieniu czasoprzestrzeni. Na gruncie OTW możliwe jest sformułowanie modeli kosmologicznych, które opisują Wszechświat jako całość. Pierwszy z takich modeli zaproponował w 1917 r. sam Einstein, który założył, że Wszechświat musi być statyczny, tj. na dużych skalach odległości jego własności nie zmieniają się w czasie. Statyczny Wszechświat istniałby zatem odwiecznie. Jak zauważył astrofizyk Frank Shu, „było to najprostsze podejście (...) jeśli ktoś chce uniknąć dyskusji o momencie stworzenia”2. Aby na podstawie równań OTW otrzymać model statycznego Wszechświata, Einstein uwzględnił dodatkowy czynnik, który z czasem zaczęto nazywać „stałą kosmologiczną”.
W latach 20-tych Aleksandr Friedmann (rosyjski fizyk i matematyk) i ksiądz Georges Lemaître (belgijski duchowny katolicki i fizyk) niezależnie od siebie opisali modele kosmologiczne Wszechświata dynamicznego, w których czas miał początek, a Wszechświat ulegał rozszerzaniu3. Zgodnie z ich przewidywaniami, powinniśmy obserwować oddalanie się od nas odległych obiektów astronomicznych, a tempo tego oddalania powinno być tym większe, im dalej są one położone (przypomnijmy sobie analogię z balonikiem - bliskie kropki będą wolniej zwiększać dystans, niż kropki położone daleko od siebie). Hipoteza ta okazała się strzałem w dziesiątkę. W 1929 r. amerykański astronom Edwin Hubble zaobserwował, że światło dochodzące z odległych galaktyk jest „przesunięte ku czerwieni” - długość fali światła dochodzącego z tych galaktyk jest dłuższa niż długość fali światła pochodzącego z gwiazd w naszej galaktyce. Hubble zinterpretował to jako efekt Dopplera związany z oddalaniem się galaktyk od obserwatora na Ziemi. Pomiary przesunięcia ku czerwieni potwierdziły, że efekt ten jest silniejszy dla dalej położonych galaktyk, a prędkość „ucieczki” galaktyk jest wprost proporcjonalna do ich odległości od Ziemi. Gdy Einstein dowiedział się o odkryciu Hubble'a, nazwał stałą kosmologiczną swoją „największą pomyłką”.
Wszechświat z atomu?
W jednym z pierwszych akapitów swojej notatki pastor Bartosik sformułował zarzut, który początkowo zabrzmiał dla mnie bardzo dziwnie: „Ewolucjonistyczne teorie powstania świata i życia mają czysto spekulatywne, wręcz religijne, nie zaś naukowe, podłoże. Niewiele wspólnego z nauką ma wiara, że świat powstał i wyewoluował z atomu lub materii”. W pierwszej chwili ciężko było mi powiedzieć, kogo właściwie dotyczy ta uwaga. Dotąd nie zetknąłem się, ani na poziomie popularnonaukowym, ani na poziomie akademickim, ze stwierdzeniem, że „świat powstał i wyewoluował z atomu”. Dopiero przygotowując ten artykuł, natknąłem się na informację, że to sam ks. Georges Lemaître postawił hipotezę istnienia „pierwotnego atomu”4. Zgodnie z tą koncepcją, na samym początku cały Wszechświat składał się z jednej, niebywale masywnej cząstki. Czy taki pogląd miał spekulatywny charakter? Zdecydowanie tak. Czy dyskwalifikuje to kosmologiczny model Wszechświata dynamicznego? Oczywiście, że nie! Na podobnej zasadzie ktoś może całkowicie poprawnie opisać matematycznie rozchodzenie się fal na powierzchni wody, nawet jeśli ma chybione wyjaśnienie co do genezy tych fal. Ks. Lemaître oparł swoje prace na teorii względności Einsteina (która opisywała znane obserwacje astronomiczne lepiej niż teoria grawitacji Newtona) i prawidłowo objaśnił, z czego wynika obserwowana przez Hubble'a „ucieczka” galaktyk.
Próby powrotu do statycznego Wszechświata
W latach 30-tych większość astronomów zaakceptowała teorię rozszerzania się Wszechświata, jednak część środowiska naukowego próbowała pogodzić obserwacje Hubble'a ze statyczną kosmologią. Wszechświat powinien być (na dużych skalach odległości) jednorodny, izotropowy (wyglądający tak samo niezależnie od kierunku obserwacji) oraz stały w czasie - te warunki były przez niektórych nazywane „doskonałą zasadą kosmologiczną”5. Pod koniec lat 40-tych Hermann Bondi, Thomas Gold i Fred Hoyle zaproponowali teorię stanu stacjonarnego5,6, zgodnie z którą Wszechświat wprawdzie ulega rozszerzaniu, ale jednocześnie dochodzi w nim do ciągłej kreacji nowej materii - w rezultacie gęstość energii we Wszechświecie pozostaje stała.
Mikrofalowe promieniowanie tła
Fizyk George Gamow, który rozwinął teorie kosmologiczne, opierając się na wynikach Friedmanna i Lemaître'a, twierdził, że we wczesnym Wszechświecie musiała panować bardzo wysoka temperatura, która powinna pozostawić ślad w postaci promieniowania elektromagnetycznego. (Notabene, Gamow nie lubił określenia „Wielki Wybuch” i uważał, że zostało ono ukute przez zwolenników teorii stanu stacjonarnego7). Przypuszczenia te potwierdziły się po odkryciu mikrofalowego promieniowania tła (zwanego też promieniowaniem reliktowym).
W 1964 r. Arno Penzias i Robert Wilson stwierdzili, że z różnych kierunków na niebie dociera do Ziemi promieniowanie w zakresie mikrofal. Z biegiem lat coraz dokładniejsze pomiary wykazały, że promieniowanie to odpowiada promieniowaniu ciała doskonale czarnego o temperaturze ok. 2,7 K i jest niemal doskonale izotropowe. Fakt, że promieniowanie to dociera do nas w zakresie mikrofal, a nie jako światło widzialne, można interpretować jako ekstremalne „przesunięcie ku czerwieni”. Odkrycie Penziasa i Wilsona było jednym z przełomowych momentów w astrofizyce i dostarczyło bardzo mocnego argumentu przemawiającego za teorią Wielkiego Wybuchu.
Po przedstawieniu tego historycznego zarysu jasne jest, że współczesna kosmologia w żadnym wypadku nie ma charakteru „czysto spekulatywnego”. Przyjrzyjmy się więc innym zastrzeżeniom pastora Bartosika.
Skąd ta energia?
W swojej notatce pastor pyta m.in. o to jakie było źródło energii potrzebnej do zaistnienia Wielkiego Wybuchu. Bardzo dobre pytanie! Osobiście przeformułowałbym to zagadnienie i spytał: Dlaczego we Wszechświecie mamy zgromadzoną właśnie taką ilość energii (tudzież taką gęstość energii), a nie inną? Uczciwa odpowiedź brzmi - nie wiemy. Jednak brak naszej wiedzy w tym zakresie w żaden sposób nie falsyfikuje modeli kosmologicznych, którymi się posługujemy.
Wypieranie Boga?
„Ewolucja jest więc teorią, która w rękach darwinistów, naturalistów i sekularystów stała się narzędziem wypierania chrześcijaństwa, Boga jeśli chodzi o wyjaśnienie dotyczące pochodzenia świata” - zarzuca pastor. Wszakże z faktu, że jakaś teoria stała się narzędziem wykorzystanym w złym celu, nijak nie wynika, że ta teoria jest błędna. Zupełnie nie mam też poczucia, żeby ewolucyjne modele kosmologiczne wypierały Boga czy stanowiły jakieś wyzwanie dla teizmu. Dla mnie osobiście perspektywa współczesnej kosmologii stanowi okazję do zachwycenia się nieoczywistą złożonością świata. Kilkanaście miliardów lat temu Wszechświat wypełniała „zupa” cząstek elementarnych, a teraz piszę te słowa jako myśląca istota posługująca się językiem ze złożoną gramatyką. Przecież to jest absolutnie niesamowite! Żaden model kosmologiczny nie pozwoliłby czegoś takiego przewidzieć. Nic w młodym Wszechświecie nie wskazywało, że kiedyś powstaną cywilizacje, a jednak to się wydarzyło. Patrząc na to, co było kiedyś, a co jest teraz, ciężko mi nie dostrzec w tym wszystkim Celowości.
Co się działo w chwili zero?
Kolejnym zarzutem wobec współczesnej kosmologii ma być brak bezpośrednich obserwacji początkowej chwili Wszechświata. „Coś" lub "nic" eksplodowało i stworzyło wszystko. Nikt tego nie zaobserwował, nikt nie wie jak. Nikt nie posiada dowodów na to co się wtedy stało” - pisze pastor. Wydaje mi się, że w tych słowach wychodzi na jaw niezrozumienie tego, co jest istotne w modelach kosmologicznych. Naukowcy nie koncentrują się tak naprawdę na pytaniu o chwilę początkową. Znacznie więcej uwagi poświęcają temu, co działo się po niej - rozszerzaniu Wszechświata, kosmicznej nukleosyntezie, fluktuacjom gęstości materii itd. Być może Wszechświat znajdował się na początku w stanie osobliwości, a być może jest to jedynie matematyczny artefakt teorii. W niczym nie zmienia to naszych zapatrywań na to jak rozwijał się młody kosmos - miliardy lat temu nie było w nim złożonych struktur, a jego temperatura i gęstość były znacznie większe niż obecnie. Nadmienię, że modele kosmologiczne pozwalają przewidywać własności mikrofalowego promieniowania tła i poprzez porównanie z danymi obserwacyjnymi możliwa jest ich weryfikacja.
Gdzie właściwie jest problem?
Jako dziecko byłem wychowywany w chrześcijańskiej rodzinie i jednym z fundamentalnych przekonań, które sobie przyswoiłem, była perspektywa, że świat został stworzony przez Boga i ma skończoną przeszłość. Pamiętam też różne popularnonaukowe książeczki, które w prosty sposób przekazywały informacje o Wszechświecie, jego powstaniu i rozwoju. Oczywiście, sposób tego opisu był zupełnie inny niż w Biblii, ale trudno nie dostrzec podobieństw w fundamentalnej narracji - świat miał początek, rozwijał się, a różne jego elementy (takie jak gwiazdy czy istoty żywe) pojawiały się dopiero z biegiem czasu. Nigdy nie widziałem tutaj pola do konfliktu między nauką a wiarą. Na pewno duży wpływ wywarł na mnie jeden z moich pierwszych katechetów, który twierdził, że poszczególne elementy opisu stworzenia, takie jak ulepienie człowieka z prochu ziemi, nie muszą być odczytywane jako dosłowne lepienie.
Sedno problemu tkwi właśnie w tym - w sposobie odczytywania biblijnego opisu stworzenia, a zwłaszcza (w kontekście stworzenia Wszechświata) pierwszego rozdziału Genesis. Współczesna kosmologia nie musi stanowić wyzwania dla chrześcijańskiej wiary, pod warunkiem że nie upieramy się przy wyznaczaniu wieku świata w oparciu o tekst biblijny. Zwolennicy tzw. „kreacjonizmu Młodej Ziemi” przyjmują, że świat został stworzony w 144 godziny, bowiem w pierwszym rozdziale Pisma Świętego jest mowa o sześciu dniach. Jednak takie pojmowanie „dnia” wynika z nowożytnego rozumienia czasu, który biegnie niezależnie od tego, co się dzieje w świecie wokół nas i jest precyzyjnie odmierzany przez zegary, które zawsze mamy pod ręką. Dla starożytnego człowieka takie podejście byłoby abstrakcją - czas był dla niego związany przede wszystkim z rytmem wschodów i zachodów Słońca. Mówi o tym zresztą sam tekst biblijny: „Niech powstaną światła na sklepieniu nieba, aby rozdzielały dzień od nocy i niech wyznaczają czasy, dni i lata” [Rdz 1,14]. „Światła na sklepieniu” oznaczają oczywiście Słońce i Księżyc. To ich ruch stanowił podstawową miarę czasu dla starożytnych.
Traktowanie opisu stworzenia w Rdz 1 jako historycznej relacji prowadzi zatem do pewnego paradoksu - jeśli Słońce i Księżyc zostały stworzone czwartego „dnia”, to w jakim sensie przed ich powstaniem można w ogóle mówić o „dniach”? Co właściwie miałby oznaczać „wieczór” i „poranek” gdy nie ma wschodu i zachodu Słońca? Na te kwestie zwrócił uwagę żyjący w III wieku Orygenes, zwolennik alegorycznej interpretacji Pisma Świętego: „Jaki rozsądny człowiek będzie myślał, że pierwszy, drugi i trzeci dzień, wieczór i poranek istniały bez słońca, księżyca i gwiazd, a pierwszy dzień nawet i bez nieba? (...) Co się zaś tyczy opowiadania o tym, że Bóg po południu przechadzał się po raju i że Adam skrył się pod drzewem, to sądzę, że nikt nie ma wątpliwości, iż w tym symbolicznym opowiadaniu o sprawach, które nie dokonały się w sposób cielesny, tkwią jakieś tajemnice. Również opowieść o Kainie, który odszedł sprzed oblicza Boga wyraźnie zdaje się skłaniać rozsądnego czytelnika, aby się zastanawiał, czym jest oblicze Boga, i co znaczy, że ktoś odchodzi sprzed niego. Czy muszę mówić więcej, jeśli ludzie mający odrobinę rozsądku mogą zebrać wiele takich opisów przedstawionych jako fakty, które jednakże nie dokonały się w sensie literalnym?” [„O zasadach” IV, 16].
Temat stworzenia podjął również św. Augustyn w „Wyznaniach”, gdzie dokonał rozróżnienia na sposób, w jaki dokonało się stworzenie oraz przesłanie, które chciał przekazać autor biblijny: „Boże mój, stwierdzam, że gdy zwiastunowie, godni wiary, oznajmiają nam o czymś słowami, mogą pośród nas powstać dwa rodzaje sporu: spór o to, jak naprawdę było, i spór o to, co właściwie chce powiedzieć ów zwiastun. Czym innym jest zastanawianie się, jak się dokonało stworzenie, czym innym jest badanie, co Mojżesz, wyborny sługa Twej owczarni, chciał powiedzieć tym, którzy go czytać albo słuchać mieli. Co się tyczy pierwszego rodzaju sporu — niech odejdą ode mnie wszyscy, którzy fałsz biorą za wiedzę. Co się tyczy drugiego rodzaju — niech odejdą ode mnie wszyscy, którzy mniemają, że Mojżesz głosił nieprawdę. Niechże się złączę w Tobie, Panie, z tymi i niechże w Tobie się z tymi raduję, którzy się karmią prawdą Twoją w obfitości miłowania. Obyśmy razem się zbliżyli do słów Twojej Księgi i zrozumieli, co chciałeś nam powiedzieć za pośrednictwem Twego sługi, którego piórem się posłużyłeś” [„Wyznania” XII,23].
Odejście od literalnego odczytywania tekstu biblijnego bynajmniej nie oznacza, że tekst ten zawiera nieprawdę. Księga Rodzaju głosi chwałę Boga w Jego stworzeniu, ukazuje celowość Jego działania i miejsce człowieka w świecie. Nie stoimy przed wyborem czy chcemy wierzyć w natchnienie Genesis, czy traktować współczesną kosmologię poważnie. Naprawdę możemy mieć jedno i drugie.
1W stanie początkowej osobliwości odległość między dwoma dowolnymi punktami we Wszechświecie byłaby zerowa, a gęstość energii musiałaby być nieskończona. Fizyk Michael Green określa tę osobliwość mianem „patologii równań”, która jednakowoż stanowi element modelu bardzo dobrze przewidującego nasze obserwacje (The New Physics for the twenty-first century, Cambridge University Press 2006, str. 139).
2https://www.britannica.com/science/cosmology-astronomy/Relativistic-cosmologies [dostęp 11.09.2024]
3W zależności od tego, jaka będzie krzywizna czasoprzestrzeni, Wszechświat może też ulegać początkowemu rozszerzaniu, a następnie kurczeniu - w takim modelu czas ma zarówno początek jak i koniec.
4https://www.amnh.org/learn-teach/curriculum-collections/cosmic-horizons-book/georges-lemaitre-big-bang [dostęp 11.09.2024]
5H. Bondi, T. Gold, The Steady-State Theory of the Expanding Universe https://doi.org/10.1093/mnras/108.3.252
6F. Hoyle, A New Model for the Expanding Universe https://doi.org/10.1093/mnras/108.5.372
7https://www.aip.org/history-programs/niels-bohr-library/oral-histories/4325 [dostęp 11.09.2024]
