Mimo że jest ona często postrzegana jako nicość, albo pewien brak, w rzeczywistościnie jest czarną dziurą, lecz raczej pojemnikiem, który wszystko łączy, umożliwia i ogarnia.
Sutra serca uczy o istocie umysłu, o tym, że zjawiska w umyśle i ich pustość są od siebie nieoddzielne. W Sutrze Serca czytamy, że „forma jest pustką”, ponieważ rzeczy nie mają niezależnej egzystencji, a „pustka jest formą”, ponieważ nie ma pustki niezależnej od rzeczy. Znajdziemy w niej również stwierdzenie, że „forma i pustka są od siebie nieoddzielne.” Dzisiaj nazywamy to naturą przestrzeni umysłu, więcej możemy się dowiedzieć np. z książki Manfreda Seegersa o poglądzie i medytacji w buddyzmie Diamentowej Drogi.
Ponieważ używamy pojęcia „przestrzeń“ stale spotykamy się z takimi zwrotami jak „swobodna gra przestrzeni“, np. w medytacji na XVI Karmapę. Z drugiej strony pojęcie przestrzeni od lat używane przez naukę w naszych rejonach świata przeważnie ma znaczenie czysto materialne. Chcemy pokazać, jak my, jako naukowcy rozumiemy przestrzeń i w jaki sposób to pojęcie nabrało we współczesnej fizyce nowego znaczenia poprzez teorię względności Einsteina oraz mechanikę kwantową. Wszyscy już słyszeliśmy, że różne aspekty mechaniki kwantowej są dobrymi przykładami dla podstawowych prawd buddyjskich, ponieważ niwelują one wiele separacji. Postrzegający w sposób naturalny jest częścią aktu postrzegania.
Bardzo dobrym przykładem jest dualizm cząstkowo–falowy światła, ponieważ możemy opisać światło jako fale lub jako cząsteczki, natomiast podczas określonej obserwacji przybiera ono jedną lub drugą formę. Czy podobnie jest z fizycznym zrozumieniem przestrzeni? Czego fizyka może się nauczyć od buddyjskiego zrozumienia przestrzeni i na odwrót: czy przyda się nam fizyczny obraz, a może będzie dla nas inspiracją przy poznawaniu natury umysłu?
Natura fizycznej przestrzeni. Rozwój współczesnego pojęcia przestrzeni nastąpił za pośrednictwem Isaaca Newtona. Pod koniec XVII wieku stwierdził on, że przestrzeń jest konstrukcją absolutną, która „ze swojej natury jest niezmienna, niezależnie od związków z zewnętrznymi przedmiotami.” Przestrzeń Newtona istnieje niezależnie od wszystkich zjawisk i wydarzeń, pustka i forma są wyraźnie od siebie oddzielone.
Fizyczne procesy są grą w przestrzeni. Dwieście lat później austriacki filozof i fizyk Ernest Mach całkowicie odrzuca koncepcje absolutnej przestrzeni. Uważa on, że na ruch wpływają wszystkie obecne masy. Przestrzeń sama w sobie jest relatywna, określa ją jedynie nagromadzenie materii we wszechświecie. Oznacza to, że przestrzeń nie posiada swojej własnej istoty. Posługując się znajomym nam językiem możemy stwierdzić, że Newton popierał tezę, że „forma jest pustką”, Mach natomiast podtrzymywał, że „pustka jest formą”. Obydwaj korzystali ze swoich teorii celem zanegowania odmiennych poglądów. Uznanie, że forma i pustka nie są od siebie oddzielne, było wtedy nie do pomyślenia. Ciekawym jest, że fizyka Macha i Newtona ostatecznie wcale się od siebie nie różnią. Ponieważ wprowadzili oni oddzielenie do czegoś, co jest nieoddzielne, ich fizyka nie może się dalej rozwijać.
W minionym stuleciu Albert Einstein zrobił duży krok w kierunku zmodernizowania tych poglądów i pokonania oddzielenia poprzez podkreślenie koncepcji swobodnego opadania. Wszelka materia zebrana we wszechświecie określa pole grawitacji w miejscu, w którym się znajdujemy. Kiedy opadamy swobodnie, wyskakując np. z samolotu, zanim spadochron się otworzy, nabieramy takiego przyspieszenia, które równoważy wszystkie efekty pola grawitacyjnego. Gdy podczas wolnego opadania upuścimy kamień, który trzymaliśmy w ręce, on będzie po prostu opadał razem z nami, czyli w odniesieniu do nas będzie znajdował się w bezruchu. (Ze względu na opór powietrza i większą gęstość kamienia, na ziemi ten eksperyment nie wyszedłby dokładnie tak samo).
Nazywamy to zasadą równoważności. Jest ona jedną z podstaw teorii względności, która została opublikowana przez Einsteina w 1916 roku, prowadząc do całkowicie nowego pojmowania przestrzeni w fizyce. Zgodnie z tą zasadą siła przyciągania grawitacji jest z punktu widzenia matematyki równoznaczna z zakrzywieniem przestrzeni. W ten sposób grawitacja jako rdzenna właściwość przestrzeni staje się od niej nieoddzielna, podczas gdy w przeciwnym razie postrzegamy grawitacje jako działanie zmienne pomiędzy masami zawartymi w przestrzeni. W ogólnej teorii względności uznaje się oba te ujęcia za tożsame, chociażby dlatego, że przestrzeń i występujące w niej zjawiska już nie są fizycznie oddzielone. Nie wiadomo jeszcze, czy oba te ujęcia są równoznaczne. Rozważanie o falach grawitacyjnych może być dla nas kluczem do rozpoznania istoty fizycznej przestrzeni. Podobnie jak fale świetlne, które powstają poprzez przyspieszenie ruchu ładunków, fale grawitacyjne są wysyłane poprzez przyspieszenie ruchu mas w przestrzeni. Ponieważ według ogólnej teorii względności masa i przestrzeń są od siebie nieoddzielne, fale te są dla nas informacją o przestrzeni samej w sobie. Przedstawiają one wahania w zakrzywieniu przestrzeni. Innymi słowy oznacza to, że podczas wysyłania fali grawitacyjnej chwilowo zmienia się siła pola grawitacyjnego, czyli siła przyciągania między dwoma punktami. W ten sposób zmienia się czas biegu światła pomiędzy tymi punktami i można zmierzyć powstałe wahania.
Do tej pory można było zmierzyć fale grawitacyjne jedynie pośrednio za pomocą podwójnych systemów gwiezdnych. Dwie gwiazdy krążą wokół siebie wysyłając przy tym fale grawitacyjne. Ponieważ są one nośnikami energii, opisany system spala energie i gwiazdy zbliżają się do siebie. Ten efekt faktycznie już został zmierzony.
Obecnie w planach są potężne eksperymenty, które mają potwierdzić istnienie fal grawitacyjnych. Najbardziej spektakularnym eksperymentem z pewnością będzie interferometr LISA, który ma być zainstalowany w kosmosie do 2015 roku. Trzy satelity wyposażone w lasery zostaną umieszczone w trójkącie w odległości 5 milionów kilometrów od siebie. Jeżeli pomiędzy nimi przebiegnie fala grawitacyjna, wówczas zmieni się czas biegu światła pomiędzy poszczególnymi satelitami. W ten sposób możliwy będzie pomiar zmiany odległości do 10 pikometrów, czyli jednej miliardowej milimetra, lub też jednej dziesiątej średnicy atomu. Biorąc pod uwagę, że mówimy o sprzęcie, który znajduje się w kosmosie, pomiary będą wykonane z niezwykłą precyzją.
Gra przestrzeni: pomiar naszego wszechświata. Zajmując się astrofizyką, trzeba pamiętać o tym, że światło, które badamy z ziemi, zostało wysłane miliony lat wcześniej z odległych gwiazd. Światło ma wprawdzie dużą, ale ograniczoną prędkość. Patrzenie na wszechświat jest równocześnie patrzeniem w przeszłość! W przeciwieństwie do eksperymentów przeprowadzanych w laboratoriach, eksperymenty „kosmiczne” nie są powtarzalne i jesteśmy w stanie zaobserwować jedynie mały wycinek całości – zarówno, jeżeli chodzi o czas, jak też o przestrzeń. W związku z tym nasze badania dotyczące przyczyny powstania wszechświata jak i jego rozwoju w większości opierają się na interpretacji. Możliwości techniczne pomiaru naszego wszechświata są dziś bardzo rozwinięte. Nasze teleskopy sięgają w kosmos niezwykle głęboko. Jesteśmy już w stanie zbudować takie modele opisywania kosmosu, w których całe galaktyki są wielkości pyłku kurzu. Patrząc na wszystko za pomocą takiej skali widzimy, że galaktyki – takie jak nasza droga mleczna – nie są rozmieszczone w przestrzeni w sposób przypadkowy, tylko tworzą złożone struktury. Galaktyki tworzą tzw. klastery, te z kolei łączą się w superklastery. Obok nich znajdują się potężne przestrzenie zwane Voidami (pustka), które są puste od znanej nam materii. Pochodzenie tych struktur porusza bardzo ciekawą i aktualną tematykę. Już w 1964 roku odkryto kosmiczne promieniowanie tła, które w teorii zostało przepowiedziane 16 lat wcześniej w formie resztek wcześniejszej epoki wszechświata. Ponieważ na tym etapie nie było żadnych struktur, promieniowanie miało być takie samo niezależnie od tego, z której strony się je obserwowało. Jego odkrywcy otrzymali w 1978 roku nagrodę Nobla z dziedziny fizyki.
Dziś, za pomocą mikroskopów, jesteśmy w stanie dostrzec małe fluktuacje kwantowe będące nasionami wielkich złożonych struktur we wszechświecie. Powstały one w czasach, kiedy mówiło się o promieniowaniu. Oznacza to, że do dnia dzisiejszego powinnyśmy być w stanie dowieść fluktuacje w promieniowaniu, które nie może być identyczne we wszystkich kierunkach. Za pomocą uruchomionego w 1989 roku satelity COBE (Cosmic Background Explorer) udało się znaleźć omówione odchylenia. Aby podkreślić znaczenie tych badań dla zrozumienia procesu tworzenia struktur w naszym wszechświecie, osoby odpowiedzialne za tę misję otrzymały nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 2006 roku, w tym samym dniu, w którym zakończyliśmy pracę nad niniejszym artykułem.
Przestrzeń i informacja. Zasady, które rządzą powstawaniem struktur we wszechświecie, można zastosować również wobec mniejszych przestrzennych odległości i skal. Jeżeli mamy do czynienia z bardzo małą skalą, taką jak w przypadku atomów, wtedy nie możemy zastosować ogólnej teorii względności. Mechanika kwantowa opisuje zjawiska fizyczne na poziomie atomów. Starania, by zjednoczyć obie te teorie, kończyły się do tej pory ograniczonym sukcesem. Na fizyków czyhają tu różne problemy. Pomijając spore trudności matematyczne, podstawowe równanie, które w latach 70. miało opisać wszechświat jest pozbawione pojęcia czasu. Obiecującą dziedziną, która może pomóc w badaniu granic między grawitacją a fizyką kwantową, są czarne dziury. Czarne dziury są obiektami, które jednoczą dużo masy na tak małej przestrzeni, że nawet światło nie może uniknąć ich przyciągania. Oznacza to, że nie można ich bezpośrednio obserwować. Płaszczyzna, która dzieli to, co wewnątrz od tego, co na zewnątrz czarnej dziury zwana jest horyzontem. Czarna dziura o masie naszej ziemi miałaby średnicę jedynie kilku centymetrów! Ponieważ nie można bezpośrednio obserwować czarnych dziur, przez wiele lat były one jedynie teoretyczną przepowiednią. Obecnie dysponujemy już pośrednimi dowodami ich istnienia. Są one oparte na sile przyciągania czarnych dziur w odniesieniu do otaczających je obiektów. Za pomocą pomiaru trajektorii gwiazd w centrum naszej drogi mlecznej udowodniono, że znajduje się tam „supermasywna” czarna dziura, której masa jest wiele milionów razy większa od masy Słońca. Jeżeli wrzucilibyśmy telewizor do czarnej dziury, stracilibyśmy wszelkie informacje na jego temat. Takie oddzielenie części przestrzeni nie jest niczym obcym dla naukowców, ale dla buddystów owszem. W pobliżu horyzontu czarnej dziury siła grawitacji jest rzeczywiście tak silna, że ogólna teoria względności już nie wystarcza by opisać to zjawisko. Tutaj istotną rolę odgrywają efekty kwantowe. Przez potężne siły, które tam działają, powstają pary cząsteczek oraz ich antycząsteczek, które do pewnego stopnia potrafią umknąć przyciąganiu. W ten sposób Steven Hawking pokazał, że czarne dziury w rzeczywistości nie są „czarne”, ponieważ promieniują na swoje otoczenie przez efekty kwanto-mechaniczne – skażają swoją okolicę promieniowaniem. Ten proces może się rozwinąć tak dalece, że czarna dziura z czasem może „wypromieniować”. Buddyści przyjmują takie informacje z ulgą, fizykom przysparzają one jednak bólu głowy, ponieważ muszą oni udowodnić, że nawet w przypadku całkowitego „wypromieniowania” czarnej dziury, informacja, która została utracona może zostać uwolniona. W ten sposób żadna informacja nie ulega zniszczeniu. To jest bardzo trudne, ponieważ promieniowanie Hawkinga, które ma swój początek w czarnej dziurze, jest dosyć nudne, przekazuje informacje jedynie dotyczące czarnej dziury jako całości, nie przekaże nam żadnej informacji o telewizorze.
Czym jest przestrzeń? Pytania o początek wszechświata oraz o to, czy fizyczna przestrzeń może powstać i przeminąć są ważne dla zrozumienia przestrzeni. Stwierdzenie, że przestrzeń się „manifestuje” jest nam znacznie bliższe. Odpowiedź na te pytania jest dużym wyzwaniem, ponieważ, jak już nadmieniliśmy, spojrzenie we wszechświat jest zawsze spojrzeniem w przeszłość, zdaje się jednak, że nigdy nie udaje nam się spojrzeć na tyle daleko w przeszłość, żeby móc zobaczyć czy opisać bezpośredni początek kosmosu. W tym przypadku fizycy mogą się posługiwać jedynie interpretacjami. Nawet, jeżeli miał miejsce wielki wybuch – zgodnie z aktualnymi modelami – ciągle pozostaje pytanie, czy był on częścią jakiejś całości np. scenariusza, według którego stale powstaje i przemija nieskończona ilość wszechświatów, niczym bąbelki we wrzącej wodzie. W tym punkcie fizyka może się wiele nauczyć od buddyzmu. Może nam fizykom uda się przyporządkować teorie dotyczące przestrzeni stwierdzeniu „forma jest pustką”. Możemy rozpocząć swoje rozważania również od stwierdzenia „pustka jest formą”, być może nawet uda się zawrzeć oba aspekty w ogólnej teorii względności. Być może w taki sposób uda nam się wyjaśnić związek pomiędzy zjawiskami i przestrzenią w fizyce. Jednak dopiero, gdy zrozumiemy, że „forma i pustka są od siebie nieoddzielne”, będziemy mogli rozwiązać dylemat, który panuje we współczesnej fizyce od czasów Kartezjusza, mianowicie chodzi tu o postrzeganie umysłu i natury jako czegoś oddzielnego. Ogólna teoria względności bardzo ładnie opisuje nasze obserwacje, ale chcąc zdobyć głębsze zrozumienie świata i zjawisk potrzebujemy fizycznej teorii, która będzie zawierała obserwującego oraz takiej, która będzie się odnosiła do najdrobniejszych obszarów, wobec których ogólna teoria względności nie może mieć zastosowania. Wtedy może i fizyka będzie mogła postrzegać przestrzeń w taki sposób, jak Lama Ole w swoim wstępie do „Wielkiej Pieczęci”: „Mimo że jest ona często postrzegana jako nicość, albo pewien brak, w rzeczywistości nie jest czarną dziurą, lecz raczej pojemnikiem, który wszystko łączy, umożliwia i ogarnia. Jej istotą jest bezpośrednio powstający wgląd, doświadczeniem wibrująca radość, a wyrażeniem się aktywna miłość.”
Notka o autorach
Dorothea Deeg i Matthias Ostermann przyjęli schronienie u Lamy Ole w 2005 roku. Studiowali wspólnie fizykę na Uniwersytecie w Monachium. Dorothea napisała pracę doktorską o „aspektach kwantowych czarnych dziur”. Matthias właśnie kończy pracę o „przestrzennych strukturach we wszechświecie”. Mieszkają razem w Monachium, mają 30 lat. Pytania do nich można kierować na:
dippa@deeg.net
osterman@theorie.physik.uni-muenchen.de
Autor: Dorothea Deeg i Matthias Ostermann