Opowieść o początku. Wielka historia wszystkiego ebook i audiobook

Przedmowa

Opowiadamy historie, które mają sens. Mamy to we krwi.

Lia Hill, Return to the Heart

Idea współczesnej historii początku wisi gdzieś w powietrzu. We mnie ta idea zrodziła się w 1989 roku, kiedy zacząłem wykładać historię wszystkiego na Macquarie University w Sydney. W moim przekonaniu ten kurs był sposobem na poznanie historii ludzkości. W tym samym czasie prowadziłem też wykłady i zgłębiałem historię Rosji i Związku Radzieckiego. Obawiałem się jednak, że nauczanie historii narodowej czy imperialnej (Rosja to zarówno naród, jak i imperium) niesie ze sobą podprogowy przekaz, że na najbardziej podstawowym poziomie ludzie są podzieleni na konkurujące ze sobą plemiona. Czy było to jakiekolwiek pozytywne przesłanie płynące z nauczania w świecie, gdzie tak rozpowszechniona została broń jądrowa? Pamiętam dokładnie, że kiedy jeszcze byłem uczniem podczas kubańskiego kryzysu rakietowego, panowało ogólne przeświadczenie, że stoimy na progu apokalipsy. Wszystko miało ulec zagładzie. I pamiętam, jak zastanawiałem się, czy w Związku Radzieckim są dzieciaki, które są równie przerażone jak ja. W końcu one też były ludźmi. Jako dziecko mieszkałem w Nigerii. To z kolei dało mi silne poczucie istnienia jednej, choć niezwykle różnorodnej społeczności ludzkiej. Poczucie to zostało ugruntowane, gdy jako nastolatek pojechałem do Atlantic College, międzynarodowej szkoły w południowej Walii.

Kilka dekad później, będąc już praktykującym historykiem, zacząłem się zastanawiać nad tym, jak uczyć wspólnej historii ludzkości. Czy mógłbym nauczać o dziedzictwie wspólnym dla wszystkich ludzi i jednocześnie opowiedzieć tę historię, nie odmawiając majestatu i nie odrzucając podziwu dla wielkich historii narodowych? Przekonałem się, że potrzebujemy historii, w której nasi paleolityczni przodkowie i neolityczni rolnicy będą mogli odgrywać równie ważną rolę jak władcy, zdobywcy i cesarze, którzy dominują w tak ogromnej ilości badań historycznych.

W końcu zdałem sobie sprawę z tego, że moje pomysły nie były wcale oryginalne. W 1986 roku wielki historyk świata, William McNeill, argumentował, że pisanie historii o „zwycięstwach i ucisku ludzkości jako takiej” było „moralnym obowiązkiem w zawodzie historyka naszych czasów”1. Jeszcze wcześniej, ale w tym samym duchu, H.G. Wells spisał historię ludzkości w reak­cji na rzeź, jaką była pierwsza wojna światowa.

Teraz nie może nastąpić jakiś tam pokój, zdajemy sobie z tego sprawę, ale powszechny pokój na całym świecie; nie jakiś tam dobrobyt, ale ogólny dobrobyt. A jednak, nie może być powszechnego pokoju i dobrobytu bez wspólnych poglądów historycznych. (…) jeśli nie pozostanie nam nic więcej jak wąskie, samolubne i sprzeczne nacjonalistyczne tradycje, rasy i narody niechybnie zmierzać będą w kierunku konfliktu i destrukcji2.

Wells rozumiał też coś innego: jeśli chcesz uczyć historii ludzkości, prawdopodobnie musisz zacząć nauczać historii wszystkiego. Dlatego jego Historia świata, zamieniła się w historię wszechświata. Aby zrozumieć historię ludzkości, trzeba zrozumieć, w jaki sposób ten dziwny gatunek ewoluował, co oznacza, że konieczne będzie poznanie ewolucji życia na planecie Ziemia w ogóle, a to wymaga poznania ewolucji naszej planety, co sprowadza się do poznania ewolucji gwiazd i planet, a to oznacza zdobycie wiedzy o ewolucji wszechświata. Dziś możemy opowiedzieć tę historię z taką precyzją i pod naukowym rygorem, jakie w czasach, kiedy tworzył Wells, były jeszcze niemożliwe.

Wells poszukiwał wiedzy zintegrowanej — wiedzy, która łączy dyscypliny i ludzi. Wszystkie historie początku konsolidują wiedzę, nawet te — które pochodzą z historiografii nacjonalistycznej. A te najbardziej pojemne z wersji historii są w stanie poprowadzić nas przez wiele skal czasowych i przez wiele koncentrycznych kręgów rozumienia i tożsamości, od jaźni do rodziny i klanu, od klanu do narodu, od narodu do grupy językowej lub przynależności religijnej, do obszernych kręgów historii człowieka lub w ogóle życia, a ostatecznie do idei, że stanowimy element całego wszechświata czy kosmosu.

Jednak w ostatnich stuleciach coraz intensywniejsze kontakty międzykulturowe pokazały, w jaki sposób wszystkie historie początku i religie znajdują odzwierciedlenie w konkretnych obyczajach i środowiskach. Dlatego globalizacja i szerzenie nowych idei nadszarpnęły wiarę w tradycyjną wiedzę. Nawet prawdziwi wierzący zaczęli dostrzegać, że istnieje wiele historii początku, które mówią o bardzo różnych sprawach. Byli tacy, którzy reagowali agresywnymi, a nawet gwałtownymi aktami obrony własnych tradycji religijnych, plemiennych lub narodowych. Ale wielu po prostu zatraciło wiarę i przekonanie, a wraz z tym orientację i poczucie swojego miejsca we wszechświecie. Ta utrata wiary pomaga wyjaśnić zjawisko wszechobecnej ­anomii, poczucia bezcelowości, bezsensu, a czasem nawet rozpaczy, która nadała kształt tak wielu dziełom literatury, sztuki, filozofii i nauki w XX wieku. Wielu nacjonalizm dawał poczucie przynależności, ale w dzisiejszym zglobalizowanym świecie widać, że nacjonalizm, nawet jeśli łączy obywateli w danym kraju, to de facto dzieli ludzkość.

Podczas pisania tej książki towarzyszyło mi optymistyczne przekonanie, że my, współcześni, nie jesteśmy skazani na przewlekły stan rozczłonkowania i bezsensowności. Z twórczego huraganu nowoczesności wyłania się nowa, globalna historia początku, która, tak jak każda tradycyjna historia powstania, jest pełna wymowy, podziwu i tajemniczości, ale opiera się na współczesnych badaniach naukowych w wielu dyscyplinach3. Trudno uznać tę historię za kompletną i może zaistnieć potrzeba włączenia do niej spostrzeżeń pochodzących ze starszych opowieści o tym, jak dobrze żyć i jak żyć w sposób zrównoważony. Warto jednak mieć to na uwadze, ponieważ opiera się ona na globalnym dziedzictwie starannie przestudiowanych informacji i wiedzy, i jest pierwszą historią, która dotyczy ludzkich społeczności i kultur z całego świata. Jest to kolektywny projekt światowy, który powinien zadziałać zarówno w Buenos Aires, jak i w Pekinie, w Lagos podobnie jak w Londynie. Dzisiaj wielu uczonych angażuje się w ekscytujące zadanie budowania i szerzenia nowoczesnej historii początku, szukając wskazówek i poczucia wspólnego celu, które jest ona w stanie zapewnić, tak samo zresztą jak wszystkie historie początku, tyle że ta będzie dotyczyć dzisiejszego zglobalizowanego świata.

Moje własne próby nauczania historii wszechświata rozpoczęły się w 1989 roku. W roku 1991, szukając sposobu opisania tego, co robię, zacząłem używać terminu „wielka historia” (ang. big history)4. Ale dopiero gdy powoli zaczęła ona skupiać na sobie uwagę innych, zdałem sobie sprawę, że próbuję wyłapać główne linie rodzącej się globalnej historii początku. Dziś na uniwersytetach w wielu różnych częściach świata uczą się wielkiej historii, a dzięki inicjatywie Big History Project naucza się jej w tysiącach szkół średnich.

Kiedy będziemy się borykać z głębokimi globalnymi zarówno wyzwaniami, jak i możliwościami XXI wieku, przydatny okaże się ten nowy sposób rozumienia przeszłości. Niniejsza książka stanowi moją własną próbę opowiedzenia aktualnej wersji tej ogromnej, rozbudowanej, pięknej i inspirującej historii.

 Zapraszamy do zakupu pełnej wersji książki

Wstęp

Formy, które przychodzą i odchodzą, a jedną z nich jest twoje ciało, są błyskami moich roztańczonych członków. Poznaj mnie we wszystkim, czegóż będziesz się bał?

Domniemane słowa hinduskiego boga Sziwy — za Josephem Campbellem, Bohater o tysiącu twarzy ­(tłum. ­Andrzej ­Jankowski)

Tak jak zupełnie te wszystkie wydarzenia są nierealne, tak prawdopodobnie podobne są one do tych, które mogły mieć miejsce, jak również do wszystkich innych, które nigdy nie przyjęły w ogóle żadnej postaci.

James Joyce, Finnegans Wake

Wraz z narodzinami pojawiamy się w tym wszechświecie, nie z własnego wyboru, oraz w czasie i miejscu, który też nie był naszym wyborem. Przez kilka chwil, niczym kosmiczne świet­liki, będziemy podróżować wraz z innymi ludźmi, z naszymi rodzicami, z naszymi siostrami i braćmi, z naszymi dziećmi, z przyjaciółmi i wrogami. W tej podróży będą nam towarzyszyć także inne formy życia, od bakterii po pawiany, skały, oceany i zorze, księżyce i meteory, planety i gwiazdy, kwarki i fotony oraz supernowe i czarne dziury, ślimaki i telefony komórkowe, aż wreszcie także duże ilości pustej przestrzeni. Cały ten pochód jest niezwykle przebogaty, barwny, kakofoniczny i tajemniczy, i choć my, ludzie, w końcu pewnego dnia się od niego odłączymy, on będzie kroczył dalej. W odległej przyszłości inni podróżnicy do niego dołączą, by po jakimś czasie też go opuścić. W końcu jednak i on sam zaniknie. Za niewyobrażalną liczbę wieków od dziś zniknie on jak duch o świcie, rozpuszczając się w oceanie energii, z której na początku się wyłonił.

Czym jest ten dziwny tłum, który towarzyszy nam w owym podróżowaniu? Jakie jest nasze miejsce w tym korowodzie? Skąd się wziął, dokąd zmierza i jaki będzie ostatecznie jego koniec?

Dziś my, ludzie, jesteśmy w stanie opowiedzieć historię tego korowodu lepiej niż to było kiedykolwiek wcześniej możliwe. Możemy z niezwykłą precyzją stwierdzić, co czai się gdzieś tam, miliardy lat świetlnych od Ziemi, a także opisać to, co działo się miliardy lat temu. Możemy to zrobić, ponieważ mamy już o wiele większy zasób wiedzy, a im więcej elementów układanki, tym łatwiej się zorientować, jak mógłby wyglądać cały obraz. Jest to niebywałe i stosunkowo nowe osiągnięcie. Wiele z tych fragmentów historii zostało odkrytych, dopiero kiedy ja już byłem na świecie.

Po części wykreślanie map naszego wszechświata oraz jego przeszłości było możliwe tylko dlatego, że mamy dostatecznie duży mózg i, podobnie jak wszystkie inne wyposażone w mózg organizmy, używamy go do tworzenia wewnętrznych map świata. Te mapy noszą znamiona wirtualnej rzeczywistości, która pomaga nam znaleźć drogę. Nigdy nie będziemy w stanie doświadczyć świata we wszystkich szczegółach bezpośrednio; to wymagałoby mózgu tak wielkiego jak wszechświat. Możemy jednak tworzyć proste mapy fantastycznie skomplikowanej rzeczywistości i wiemy, że te mapy obrazują ważne aspekty realnego świata. Konwencjonalny schemat londyńskiego metra ignoruje większość zakrętów, które pokonują pociągi, ale nadal pomaga milionom podróżnych poruszać się po mieście. Ta książka oferuje pewien rodzaj mapy londyńskiej kolei podziemnej, tyle że w odniesieniu do wszechświata.

To, co odróżnia ludzi od wszystkich innych mających mózg gatunków, to język — narzędzie komunikacji, które jest niezwykle potężne, ponieważ pozwala nam dzielić się naszymi indywidualnymi mapami świata, a przy tym tworzyć mapy znacznie większe i bardziej szczegółowe niż te tworzone przez pojedynczy mózg. Dzielenie się nimi pozwala nam również porównywać szczegóły zawarte w naszych mapach z tymi zaznaczonymi na milionach innych map. W ten sposób każda grupa ludzi buduje konkretne zrozumienie świata, które łączy ze sobą obrazy, idee i myśli wielu ludzi od tysięcy lat i od niezliczonych pokoleń. Piksel po pikselu, w ciągu dwustu tysięcy lat naszej egzystencji jako gatunku, w wyniku proces kolektywnego uczenia się, ludzie stworzyli coraz bogatsze mapy wszechświata. Uznać zatem można, że jedna mała część wszechświata, jaką jesteśmy, zaczyna sama przyglądać się sobie. To zupełnie tak, jakby po długim śnie wszechświat nieśpiesznie otwierał oczy. Dziś te oczy widzą coraz więcej, a wszystko dzięki globalnej wymianie pomysłów i informacji; precyzji i rygorowi współczesnej nauki; nowym instrumentom badawczym, od rozbijaczy atomów poprzez zderzacze cząstek, po teleskopy kosmiczne; oraz dzięki sieciom komputerów o ogromnej obliczeniowej mocy przerobowej.

Historia, którą te mapy nam opowiadają, jest najobszerniejszą z historii, jakie można sobie wyobrazić.

Jako dziecko nie mogłem pojąć niczego, dopóki nie umieściłem tego na jakiejś mapie. Jak pewnie niejeden z nas, starałem się połączyć z pozoru odrębne obszary, które wówczas badałem. Literatura nie miała nic wspólnego z fizyką; nie widziałem związku między filozofią i biologią, religią a matematyką, ekonomią a etyką. Szukałem ram, swego rodzaju mapy świata, na której widnieją różne kontynenty czy wyspy ludzkiej wiedzy; chciałem móc zobaczyć, jak one wszystkie do siebie pasują. Tradycyjne opowieści religijne nigdy do mnie nie trafiały, ponieważ mieszkając w Nigerii jako dziecko, bardzo wcześnie nauczyłem się, że różne religie oferują bardzo odmienne, a często nawet sprzeczne ramy do pojmowania tego, w jaki sposób świat stał się taki, jaki jest.

Dziś w naszym zglobalizowanym świecie pojawiają się nowe ramy rozumowania. Są one budowane, rozwijane i propagowane w wielu krajach wspólnie przez tysiące ludzi z wielu obszarów nauki. Powiązanie ich spostrzeżeń może pomóc nam widzieć rzeczy, których nie dostrzegamy w granicach jednej określonej dyscypliny; pozwala nam oglądać świat ze szczytu góry zamiast z poziomu ziemi. Widzimy powiązania łączące różne naukowe krajobrazy, dzięki czemu możemy baczniej pochylić się nad szerszymi zagadnieniami, takimi jak istota złożoności, istota życia, a nawet istota naszego gatunku! Wszakże obecnie przyglądamy się ludziom poprzez wiele różnych dyscyplinarnych soczewek (antropologia, biologia, fizjologia, prymatologia, psychologia, lingwistyka, historia, socjologia), ale specjalizacja utrudnia każdemu człowiekowi zrobienie kroku wstecz na tyle, by z dystansu dostrzec ludzkość jako całość.

Poszukiwanie historii początku, które mogą łączyć różne rodzaje wiedzy, jest tak stare jak sama ludzkość. Lubię wyobrażać sobie grupę ludzi siedzących przy ognisku w świetle zachodzącego słońca czterdzieści tysięcy lat temu. Wyobrażam ich sobie na południowym brzegu jeziora Mungo, w regionie Willandra Lakes w Nowej Południowej Walii, gdzie znaleziono najstarsze szczątki ludzkie w Australii. Dziś ten obszar stanowi dom ludów Paakantji, Ngyiampaa i Mutthi Mutthi, ale wiemy, że ich przodkowie żyli na tym obszarze przez co najmniej czterdzieści pięć tysięcy lat.

W 1992 roku — odkryte przez archeologów w roku 1968 szczątki przodka (określanego jako Mungo 1) — zostały ostatecznie zwrócone lokalnej społeczności Aborygenów. Tą osobą była młoda kobieta, która została częściowo spalona1. Pół kilometra dalej znaleziono szczątki innej osoby (Mungo 3), przypuszczalnie mężczyzny, który zmarł w wieku około pięćdziesięciu lat. Cierpiał na artretyzm i miał duże ubytki w uzębieniu, prawdopodobnie spowodowane przeciąganiem przez zęby włókien potrzebnych do wykonania sieci lub sznurów. Jego ciało zostało pochowane z troską i czcią i posypane sproszkowaną czerwoną ochrą przywiezioną z odległości dwustu kilometrów. Mężczyzna z Mungo powrócił nad jezioro Mungo w listopadzie 2017 roku.

Obie te osoby zmarły około czterdziestu tysięcy lat temu, kiedy jeziora na obszarze Willandra, które są teraz suche, pełne były wody, ryb i skorupiaków i przyciągały chmary ptaków i zwierząt, na które można było polować lub chwytać w pułapkę2. Życie nad jeziorem Mungo było za ich czasów całkiem niezłe.

W moich wyobrażeniach rozmów toczonych o zmierzchu wokół ognia widzę dziewczęta i chłopców, starszych mężczyzn i kobiety, rodziców i dziadków, niektórych owiniętych w futra zwierząt, oraz kołyski dla niemowląt. Dzieci biegają nad brzegiem jeziora, a dorośli kończą posiłek złożony z małży, świeżo złowionych ryb i skorupiaków oraz steka z walabii (gatunek małych kangurów). Powoli rozmowa staje się coraz bardziej poważna, aż zostaje zdominowana przez jedną ze starszych osób. Zarówno w długie letnie dni, jak i mroźne zimowe wieczory starsi ludzie powtarzają to, czego nauczyli się od swoich przodków i nauczycieli. Padają pytania, które od zawsze mnie fascynowały: W jaki sposób ukształtował się krajobraz ze wzgórzami i jeziorami, dolinami i wąwozami? Skąd biorą się gwiazdy? Kiedy żyli pierwsi ludzie i skąd pochodzą? Czy zawsze tu byliśmy? Czy jesteśmy spokrewnieni z waranami, walabiami i emu? (Odpowiedź zarówno ludu znad jeziora Mungo, jak i współczesnej nauki na to ostatnie pytanie zdecydowanie brzmi „Tak!”). Gawędziarze nauczają historii. Snują opowieści o tym, jak nasz świat został stworzony przez potężne siły i istoty z odległej przeszłości.

Opowiadane przez wiele nocy i dni ich historie opisują idee wielkiego paradygmatu ludu znad jeziora Mungo. Są to idee, które nie dają spokoju, idee, które tak szybko nie przeminą. Pasują do siebie, tworząc złożoną mozaikę informacji o świecie. Niektóre dzieci mogą uważać fragmenty opowieści za zbyt złożone i subtelne, by potrafiły je od razu przyswoić. Ale słysząc te historie wielokrotnie w różnych opowieściach, przyzwyczajają się do nich i do głębokich myśli w nich zawartych. Zanim te dzieci dorosną, owe historie będą już w nich głęboko zakorzenione. Poznają je dogłębnie i lepiej doceniają ich piękno wraz z subtelniejszymi szczegółami i płynącym z nich przesłaniem.

Opowiadając o gwiazdach, krajobrazie, wombatach i walabiach, a także o świecie swoich przodków, nauczyciele budują wspólną mapę zrozumienia, która pokazuje członkom wspólnoty ich miejsce w bogatym, pięknym i czasami przerażającym ich wszechświecie: to jest właśnie to, kim jesteś; to stamtąd właśnie pochodzisz; to jest ktoś, kto żył, zanim ty się urodziłeś; to jest ogromna całość, której jesteś małą cząstką; to są obowiązki i wyzwania związane z życiem w społeczności ludzi takich jak ty. Historie mają wielką moc, ponieważ można im zaufać. Wydają się prawdziwie, ponieważ opierają się na najlepszej wiedzy przekazywanej przez przodków z pokolenia na pokolenie. Zostały one przetestowane i jeszcze raz sprawdzone pod względem dokładności, wiarygodności i spójności, przy wykorzystaniu bogatej wiedzy o ludziach, gwiazdach, krajobrazach, roślinach i zwierzętach dostępnej społeczności Mungo oraz ich przodkom i sąsiadom.

Wszyscy możemy korzystać z map stworzonych przez naszych przodków. Wielki francuski socjolog, Émile Durkheim, nalegał, aby mapy osadzone w historiach i religiach traktować jako fundamentalne podstawy naszego poczucia własnego „ja”. Bez nich, jak twierdził, ludzie mogą popaść w rozpacz i wrażenie bezsensu tak głębokie, że doprowadzi ich ono do samobójstwa. Nic dziwnego, że prawie wszystkie społeczeństwa, o których wiemy, umieściły swoją historię początku w centralnym punkcie systemu edukacji. W społecznościach z okresu paleolitu uczniowie poznawali historię o pochodzeniu od osób starszych, tak jak późniejsi uczeni poznawali sedno historii chrześcijaństwa, islamu czy buddyzmu na uniwersytetach w Paryżu, Oksfordzie, Bagdadzie i Nalandzie.

Jednak, co ciekawe, współczesna edukacja świecka nie ma swojej godnej zaufania historii początku, która łączy wszystkie dziedziny rozumowania. I to może pomóc wyjaśnić, dlaczego opisane przez Durkheima dezorientacja, poczucie podziału i bezcelowości są tak wyraźnie widoczne w każdym miejscu dzisiejszego świata, w Delhi czy w Limie, tak samo jak w Lagos czy w Londynie. Problem polega na tym, że w globalnie skomunikowanym świecie istnieje tak wiele historii lokalnych, które rywalizują ze sobą o zaufanie i uwagę ludzi, że często wchodzą sobie w drogę. Większość współczesnych nauczycieli koncentruje się na swoim wycinku historii, a uczniowie poznają świat we fragmentach. Ludzie dzisiaj dowiadują się o rzeczach, o których nasi przodkowie znad jeziora Mungo nigdy nie słyszeli, od rachunku różniczkowego poprzez historię najnowszą, po pisanie kodu programu komputerowego. Ale, w przeciwieństwie do ludzi znad jeziora Mungo, rzadko jesteśmy zachęcani do tego, aby zebrać tę wiedzę w jedną, spójną historię w taki sam sposób, jak globusy w staroświeckich klasach łączyły tysiące map lokalnych obszarów w jedną wspólną mapę świata. I dlatego prezentujemy ciągle tylko fragmentaryczne pojmowanie zarówno rzeczywistości, jak i społeczności ludzkiej, do której wszyscy należymy.

Nowoczesna historia początku

A jednak… kawałek po kawałku rodzi się nowoczesna historia początku. I podobnie jak historie opowiadane nad jeziorem Mungo nasza współczesna historia początku została zebrana przez przodków, przetestowana i sprawdzona na przestrzeni wielu pokoleń i tysiącleci.

Oczywiście różni się od większości tradycyjnych opowieści o pochodzeniu. Dzieje się tak po części dlatego, że nie jest ona produktem konkretnego regionu czy kultury, ale globalnej społeczności ponad siedmiu miliardów ludzi, gromadzi zatem wiedzę ze wszystkich części świata. Jest to historia początku właściwa wszystkim współczesnym ludziom i opiera się na globalnych tradycjach współczesnej nauki.

W przeciwieństwie do wielu tradycyjnych opowieści o pochodzeniu we współczesnej historii początku nie ma boga-stwórcy, choć uwzględnia energię i tak egzotyczne części składowe, jak chociażby panteony wielu tradycyjnych opowieści o pochodzeniu. Podobnie jak historie początku wywodzące się z konfucjanizmu czy wczesnego buddyzmu współczesna historia dotyczy wszechświata, który po prostu istnieje. Wszelkie poczucie znaczenia pochodzi nie z wszechświata, lecz od ludzi. „Jakie jest znaczenie wszechświata? — pytał Joseph Campbell, badacz mitu i religii. — Jakie jest znaczenie pchły? Po prostu jest, i tyle, tak samo jak znaczenie samego ciebie polega na tym, że jesteś”3.

Świat przedstawiony we współczesnej historii początku jest mniej stabilny, bardziej turbulentny i znacznie większy niż świat przedstawiony w wielu tradycyjnych opowieściach o pochodzeniu. A te cechy stanowią swego rodzaju ograniczenia współczes­nej historii początku. Choć z jednej strony jest ona globalna w swoim zasięgu, to jest stosunkowo świeża i na wpół surowa, mająca białe plamy typowe dla okresu młodości. Narodziła się ona w bardzo szczególnym okresie historii ludzkości i jest kształtowana przez dynamiczne i potencjalnie destabilizujące tradycje współczesnego kapitalizmu. To tłumaczy, dlaczego w wielu sformułowaniach brakuje jej głębokiej wrażliwości na biosferę, która przecież jest wszechobecna w opowieściach o pochodzeniu snutych przez przedstawicieli rdzennych ludów na całym świecie.

Natomiast wszechświat przedstawiony we współczesnej historii początku jest niespokojny, dynamiczny, ewoluujący i przede wszystkim ogromny. Geolog, Walter Alvarez, przypomina nam o tym, pytając, ile jest gwiazd we wszechświecie. Większość galaktyk obejmuje około stu miliardów gwiazd, a galaktyk we wszechświecie jest co najmniej tyle samo. Oznacza to, że w całym wszechświecie świeci 10 000 000 000 000 000 000 000 (1022) gwiazd4. Najnowsze spostrzeżenia z końca 2016 roku mówią, że we wszechświecie może być o wiele więcej galaktyk, więc należałoby dodać jeszcze kilka zer. A nasze Słońce jest tylko szeregowym członkiem tego jakże ogromnego gangu.

Nowoczesna historia początku pozostaje wciąż na etapie tworzenia. Dołączane są do niej coraz to nowe sekcje, a istniejące już jej elementy składowe muszą zostać jeszcze przetestowane lub uporządkowane, a dopiero potem można będzie zdemontować rusztowania i uprzątnąć plac budowy. W historii tej wciąż niemało jest luk, więc podobnie jak wszystkie historie początku nigdy nie zatraci ona swojego powabu tajemniczości i należnego jej podziwu. W ciągu ostatnich kilku dziesięcioleci nasze pojmowanie wszechświata, w którym żyjemy, stało się znacznie bogatsze, co dodatkowo może nawet wzmocnić w nas poczucie tajemniczości, ponieważ, jak pisał francuski filozof, Blaise Pascal: „Wiedza jest jak kula; im większa jest jej objętość, tym większa też styczność z tym, co nieznane”5. Pomimo swojej niedoskonałości i wciąż niepewnej słuszności jest to historia, którą musimy poznać, tak jak ludzie znad jeziora Mungo pragnęli się dowiedzieć o swoim pochodzeniu. Współczesna historia początku opowiada o dziedzictwie, które jest wspólne dla wszystkich ludzi, a więc ma ona nas przygotować na wielkie wyzwania, a zarazem możliwości, z jakimi przyjdzie nam wszystkim się zmierzyć w tym niezwykle istotnym momencie historii planety Ziemia.

U podstaw nowoczesnej historii początku leży idea zwiększającej się złożoności. W jaki sposób pojawił się nasz wszechświat i jak bogaty wygenerował korowód obiektów, sił i istot, wśród których kroczymy i my? Tak naprawdę nie wiemy, z czego to wszystko się wzięło, ani czy coś istniało przed wszechświatem. Ale wiemy, że wtedy, kiedy nasz wszechświat wyłonił się z ogromnej ilości energii, było to niezwykle proste. A prostota jest nadal jego stanem podstawowym. W końcu większość naszego wszechświata jest tylko zimną, ciemną, pustą przestrzenią. Niemniej jednak w wyjątkowych i nietypowych środowiskach, takich jak to, z którym mamy do czynienia na naszej planecie, istniały idealne warunki Złotowłosej, takie jak mająca idealną temperaturę owsianka małego misia w baśni o Złotowłosej, które nie były ani zbyt gorące, ani niezbyt zimne, niezbyt gęste, ale też niezbyt rzadkie, lecz w sam raz takie, by dać szansę ewolucji i rozbudowanej złożoności6. W takich warunkach Złotowłosej pojawianie się coraz bardziej złożonych form zajmowało wiele miliardów lat — mowa o formach mających więcej ruchomych elementów i bardziej skomplikowane struktury wewnętrzne. Powinniśmy jednak wystrzegać się również błędu założenia, że skomplikowane obiekty są niezaprzeczalnie lepsze od rzeczy prostych. Niemniej złożoność ma dla nas wymiar ludzki, ponieważ sami jesteśmy niezwykle skomplikowani, a dynamicznie rozwijające się społeczeństwo globalne, w którym dziś żyjemy, jest jedną z najbardziej skomplikowanych struktur, jakie znamy. Zatem zrozumienie, jak powstały skomplikowane rzeczy i jakie warunki Złotowłosej pozwoliły na ich wykształcenie, jest świetnym sposobem na zrozumienie siebie i świata, w którym dzisiaj żyjemy.

Te bardziej złożone formy pojawiły się w kluczowych punktach przejściowych, a ja mówiąc o nich, będę używał określenia „próg”. Progi nadają kształt skomplikowanej narracji współczesnej opowieści o pochodzeniu. Podkreślają główne punkty zwrotne, kiedy istniejące dotychczas rzeczy uległy reorganizacji lub innego rodzaju przemianie, aby stworzyć coś pionierskiego, coś o właściwościach „emergentnych”, o właściwościach, które nigdy wcześniej nie istniały. We wczesnym wszechświecie nie było gwiazd ani planet, ani żadnych żywych organizmów. Potem, krok po kroku, zaczęły się pojawiać zupełnie nowe obiekty. Gwiazdy zostały zbudowane z atomów wodoru i helu, nowe pierwiastki chemiczne powstały wewnątrz umierających gwiazd, planety i księżyce uformowały się z pyłu i kropel lodu z domieszką tych nowych pierwiastków chemicznych, a pierwsze żywe komórki ewoluowały w bogatym środowisku chemicznym skalistych planet. My, ludzie, jesteśmy częścią tej historii, ponieważ jesteśmy efektem ewolucji i zróżnicowania życia na Ziemi, ale w trakcie naszej krótkiej, ale za to jakże niezwykłej historii stworzyliśmy tak wiele zupełnie nowych form złożoności, które sprawiają, że dzisiaj zdajemy się panować nad zmianami w naszym świecie. Pojawienie się czegoś nowego i bardziej złożonego niż to, co je poprzedziło, czegoś o nowych właściwościach emergentnych, zawsze wydaje się równie cudowne jak narodziny dziecka, ponieważ zasadniczo we wszechświecie panuje ogólna tendencja polegająca na tym, by dążyć do prostoty i braku uporządkowania. Ostatecznie parcie w kierunku coraz większego chaosu (które naukowcy określają mianem entropii) zwycięży, a wszechświat zamieni się w coś na kształt nieuporządkowanego bałaganu pozbawionego jakiegokolwiek wzoru czy struktury. Ale to jeszcze daleka przyszłość.

Tymczasem wydaje się, że żyjemy w pełnym energii młodym wszechświecie, co jest niezwykle budujące. Narodziny wszechświata — nasz pierwszy próg — są tak samo cudowne jak każdy kolejny próg naszej współczesnej historii początku.

 Zapraszamy do zakupu pełnej wersji książki

Oś czasu

Niniejsza oś czasu wskazuje na podstawowe daty nowoczesnej historii początku, przy użyciu zarówno przybliżonych dat bezwzględnych, jak i dat przekalkulowanych w ten sposób, jakby wszechświat zamiast 13,8 miliarda lat temu powstał zaledwie 13,8 roku temu. To drugie podejście ułatwia zrozumienie chronologicznych relacji pomiędzy danymi punktami w historii. Wszakże dobór naturalny nie przygotował naszego umysłu do tego, aby operować milionami lub miliardami lat, więc ta skrócona chronologia powinna być łatwiejsza dla nas do uchwycenia.

Większość dat wydarzeń, które nastąpiły ponad kilka tysięcy lat temu, udało się określić dopiero w ciągu ostatnich pięćdziesięciu lat przy użyciu nowoczesnych technologii chronometrycznych, z których najważniejsze jest datowanie radiometryczne.

WYDARZENIE

WIEK BEZWZGLĘDNY W PRZYBLIŻENIU

WIEK PODZIELONY PRZEZ MILIARD

PRÓG 1: Wielki Wybuch: narodziny naszego wszechświata

13,8 miliarda lat temu

13 lat,

8 miesięcy temu

PRÓG 2: Zaczynają świecić pierwsze gwiazdy

13,2 (?) miliarda lat temu

13 lat,

2 miesiące temu

PRÓG 3: Nowe pierwiastki powstają w umierających wielkich gwiazdach

nieprzerwanie od progu 2 do dnia dzisiejszego

nieprzerwanie od progu 2 do dnia dzisiejszego

PRÓG 4: powstaje nasze Słońce i nasz Układ Słoneczny

4,5 miliarda lat temu

4 lata,

6 miesięcy temu

PRÓG 5: Pierwsze formy życia na Ziemi

3,8 miliarda lat temu

3 lata,

9 miesięcy temu

Pierwsze duże organizmy na Ziemi

600 milionów lat temu

7 miesięcy temu

Asteroida doprowadza do wymarcia dinozaurów

65 milionów lat temu

24 dni temu

Linia hominidów oddziela się od linii szympansów

7 milionów lat temu

2,5 dnia temu

Homo erectus

2 miliony lat temu

17 godzin temu

PRÓG 6: Pierwsze dowody na istnienie naszego gatunku, Homo sapiens

200 000 lat temu

100 minut temu

PRÓG 7: Koniec ostatniej epoki lodowcowej, początek holocenu, najwcześniejsze oznaki rolnictwa

10 000 lat temu

5 minut temu

Pierwsze dowody istnienia miast, państw, kultury agrarnej

5000 lat temu

2,5 minuty temu

Rozkwit Imperium Rzymskiego i Imperium Chińskiego

2000 lat temu

1 minutę temu

Nawiązanie kontaktu pomiędzy różnymi strefami świata

500 lat temu

15 sekund temu

PRÓG 8: Początek rewolucji wykorzystania paliw kopalnych

200 lat temu

6 sekund temu

Wielkie przyśpieszenie; ludzie lądują na Księżycu

50 lat temu

1,5 sekundy temu

PRÓG 9 (?): Zrównoważony światowy ład?

za 100 lat?

za 3 sekundy

Śmierć Słońca

za 4,5 miliarda lat

za 4 lata i 6 miesięcy

Wszechświat roztapia się w ciemności; tryumfuje entropia

„od groma” lat w przyszłości

za miliardy miliardów lat

 Zapraszamy do zakupu pełnej wersji książki

CZĘŚĆ I – Kosmos

Rozdział 1

Na samym początku: próg 1

Jeśli chcesz zrobić szarlotkę od zera, najpierw musisz wynaleźć wszechświat.

Carl Sagan, Kosmos (tłum. Maria Duch, Bronisław Rudak)

Tak musiało wyglądać po narodzinach zwykłego światła

W pierwszym, wirującym miejscu, konie urzeczone i ­ciepłe

Ze stajni pełnej rżenia i zielonej

Wybiegły na łąki chwały.

Dylan Thomas, Fern Hill (tłum. Stanisław Barańczak)

Historia początku — od samego początku

Termin bootstrapping opisuje niewykonalne zadanie polegające na uniesieniu własnego ciała w powietrze poprzez silne pociąg­nięcie za pętelki przy cholewkach własnych butów. Idea ta znalazła swoje odzwierciedlenie w żargonie komputerowym (jako booting i rebooting, czyli uruchamianie lub ponowne uruchamianie), opisując, w jaki sposób komputery budzą się z uśpienia, a następnie ładują instrukcje dyktujące im, co mają dalej robić. Oczywiście, bootstrapping jest, w sensie dosłownym, przedsięwzięciem niewykonalnym, ponieważ aby cokolwiek podnieść, potrzebne jest też coś, co zapewni punkt oparcia. „Dajcie mi punkt podparcia, a poruszę Ziemię” — mawiał grecki filozof Archimedes. Ale co mogło stanowić taki punkt podparcia dla narodzin nowego wszechświata? W jaki sposób dokonał się jego bootstrapping? A może chodzi o historię początku, która opisuje, w jaki sposób doszło do tego, że nowy wszechświat w ogóle się pojawił?

Bootstrapping historii początku jest prawie tak samo trudny jak bootstrapping wszechświata. Jednym z możliwych rozwiązań jest w ogóle pominięcie problemu narodzin wszechświata poprzez założenie, że wszechświat istniał od zawsze. Wówczas kwestia ta niknie z oczu. Wiele z historycznych opisów początku podążało tą drogą. Podobnie jak podąża nią wielu współczesnych astronomów, wśród nich także ci, którzy w połowie XX wieku opowiedzieli się za teorią stanu stacjonarnego. Panuje bowiem pogląd, że zasadniczo wszechświat zawsze miał mniej więcej taką formę, jaką ma dziś. Podobny, choć tylko nieco odmienny jest pomysł, że owszem, może kiedyś nastąpił taki moment stworzenia, kiedy to istniały we wszechświecie jakieś potężne siły lub istoty, tworząc nowe formy, ale od tego czasu nic się nie zmieniło. To w ten sposób mogła postrzegać wszechświat starszyzna plemienna znad jeziora Mungo, opisując świat jako powołany do życia mniej więcej w obecnej formie przez ich przodków. To Isaac Newton widział Boga jako „główny czynnik” wszelkiego stworzenia i twierdził, że był On obecny w każdym skrawku przestrzeni. Dlatego Newton uważał, że wszechświat jako całość niewiele się od tego czasu zmienił. Pisał kiedyś, że wszechświat stanowi „Boży byt, Istoty bezcielesnej, żywej i inteligentnej”1. Na początku XX wieku Einstein był pewien, iż wszechświat jest do tego stopnia (zasadniczo) niezmienny, że do swojej teorii względności dodał specjalną stałą, tak by pozwalała przewidywać stabilność czasoprzestrzeni.

Czy taka idea odwiecznego lub niezmiennego wszechświata nas zadowala? Niezupełnie, szczególnie jeśli pragniemy przemycić w niej postać Stwórcy, który rozniecił cały proces tworzenia, jak wtedy, gdy mówimy, że „Na początku nie było nic, a wtedy Bóg stworzył…”. Tkwi w tym oczywisty błąd logiczny, chociaż jego wyraźne dostrzeżenie zajęło niektórym wysublimowanym umysłom naprawdę dużo czasu. Osiemnastoletni w owym czasie Bertrand Russell porzucił ideę boga-stwórcy po przeczytaniu następującego fragmentu autobiografii Johna Stuarta Milla: „Mój ojciec nauczył mnie, że nie sposób odpowiedzieć na pytanie: »Kto mnie stworzył?«, ponieważ natychmiast pociąga ono za sobą dalsze pytanie: »Kto stworzył Boga?«”2.

I oto kolejna zagadka. Jeśli jakiś bóg jest na tyle potężny, aby zaprojektować wszechświat, przy założeniu, że bóg-stwórca stanowi wyjaśnienie genialnej złożoności wszechświata i gdy wyobrazimy sobie coś jeszcze bardziej złożonego niż to, co po prostu… stworzył, to ten bóg musi z pewnością być bardziej złożony niż cały wszechświat. Znajdą się tacy, którzy uznają to za oszustwo.

Starożytne indyjskie hymny znane jako hymny wedyjskie również się w tej kwestii asekurują. „Nie było wówczas ani nieistnienia, ani istnienia; nie było ani sfery przestrzeni, ani nieba, które jest poza nią”3. Być może wszystko powstało z pewnego rodzaju pierwotnego napięcia między bytem a niebytem, mrocznego królestwa, które niespecjalnie było czymkolwiek, ale mogło się stać czymś.

Być może, jak głosi współczesne australijskie powiedzenie aborygeńskie, że nic nie jest całkowicie niczym4. Jest to dość chytry pogląd i, jeśli zabraknie zdecydowanych analogii do nowoczes­nych idei osadzonej w fizyce kwantowej, że przestrzeń nigdy nie jest kompletną pustką, a wręcz jest pełna możliwości, niektórzy być może zechcą go odrzucić jako nie dość klarowny i mistyczny.

Czy istnieje zatem swego rodzaju energia lub potencjał oceaniczny, z którego biorą swój początek określone zjawiska, na wzór fal lub tsunami? Jest to tak powszechna koncepcja, że aż trudno nie pokusić się o stwierdzenie, że nasze wyobrażenia o zupełnym początku wszystkiego biorą się z własnych doświadczeń. Każdego ranka każdy z nas doświadcza tego, w jaki sposób dopuszczony do świadomości świat, wraz z jego formami, odczuciami i strukturami, wyłania się ze świata chaosu i nieświadomości. Joseph Campbell pisze: „Tak jak świadomość jednostki unosi się na powierzchni morza nocy, w którym pogrąża się we śnie i z którego w tajemniczy sposób wynurza się, gdy się budzi, tak wszechświat wykrystalizowuje się z wieczności, na której spoczywa i w której na powrót się rozpłynie”5. Takie ujęcie może jednak wydać się nazbyt metafizyczne. A być może zawarta w nim trudność jest zgoła logiczna. Stephen Hawking twierdzi, że kwestia poszukiwania początków jest po prostu źle postawiona. Jeśli geometria czasoprzestrzeni jest sferyczna, podobnie jak powierzchnia Ziemi, tyle że w większej liczbie wymiarów, to pytanie o to, co istniało przed wszechświatem, przypomina szukanie punktu startowego na powierzchni piłki tenisowej. A to wszystko nie tak. Nie ma bowiem ani punktu startowego, ani początku czasu, tak jak nie da się znaleźć ani punktu startowego, ani początku kuli ziemskiej6.

Dzisiaj niektórzy kosmologowie skłaniają się ku innym rozmaitym koncepcjom, które cofają nas od idei wszechświata nieposiadającego ani początku, ani końca. Być może nasz wszechświat jest częścią nieskończonego wieloświata, w którym ciągle z wielkich wybuchów wyłaniają się nowe wszechświaty. Może to i słuszne, ale jak na razie brak jakichkolwiek niezbitych dowodów na istnienie czegokolwiek przed naszym własnym, lokalnym wielkim wybuchem. Gdyż wygląda to tak, jakby stworzenie naszego wszechświata miało tak gwałtowny przebieg, że wszelkie informacje o tym, z czego on się wyłonił, zostały bezpowrotnie skasowane. A jeśli istnieją jeszcze jakieś inne kosmiczne wioski, to jak na razie nie potrafimy ich dostrzec.

Szczerze mówiąc, dzisiaj nie jesteśmy w stanie udzielić żadnych lepszych odpowiedzi na pytania dotyczące zupełnego początku niż te, którymi dysponowały jakiekolwiek wcześniejsze społeczności ludzkie. Bootstrapping całego wszechświata wciąż uchodzi za logiczny i metafizyczny paradoks. Nie wiemy, jakie warunki Złotowłosej pozwoliły na pojawienie się wszechświata i nadal nie możemy tego wyjaśnić lepiej niż pisarz Terry Pratchett, kiedy pisał: „Obecny stan wiedzy można podsumować następująco: Na początku było nic, które wybuchło”7.

Próg 1: kwantowy bootstrapping wszechświata

Punktem oparcia dla najpopularniejszego na świecie opisu zupełnego początku jest idea Wielkiego Wybuchu. Jest to jeden z głównych paradygmatów współczesnej nauki, na równi z doborem naturalnym w biologii lub ruchami tektonicznymi płyt w geologii8.

Kluczowe elementy historii wielkiego wybuchu pojawiły się dopiero na początku lat sześćdziesiątych XX wieku. Dopiero wtedy astronomowie po raz pierwszy odkryli istnienie kosmicznego mikrofalowego promieniowania tła (promieniowanie reliktowe, Cosmic Microwave Background Radiation, CMBR) — energii pozostałej po Wielkim Wybuchu, a obecnej w każdym miejscu współczesnego świata. Chociaż kosmolodzy wciąż mają trudności ze zrozumieniem chwili, w której pojawił się nasz wszechświat, potrafią opowiedzieć przebieg szalonej historii, która zaczyna się (teraz czas na głęboki oddech, i mam nadzieję, że się nie pomylę) miliardową część miliardowej miliardowej miliardowej miliardowej sekundy po pojawieniu się wszechświata (około 10-43 sekund od momentu zero).

A z grubsza było to tak. Nasz wszechświat wziął swój początek z maleńkiego punktu, mniejszego niż atom. Czyli jakie to było duże? Umysły naszego gatunku ewoluowały tak, by radzić sobie z obiektami o wielkości wyrażanej w ludzkich skalach, więc mają one wielkie problemy z pojęciem obiektów tak malutkich, ale może warto wiedzieć, że na kropce wydrukowanej na końcu tego zdania można by wcisnąć aż milion atomów9. W chwili Wielkiego Wybuchu cały wszechświat był mniejszy niż atom. Skompresowana w nim była cała obecna w dzisiejszym wszechświecie energia i materia. Dokładnie wszystko. I może to niezbyt intrygujący pomysł i na pierwszy rzut oka może nawet wydawać się szalony, ale wszystkie dowody, którymi obecnie dysponujemy, mówią, że około 13,82 miliarda lat temu ten dziwny, malutki i fantastycznie gorący obiekt istniał naprawdę.

Nie rozumiemy jeszcze, jak i dlaczego to coś się w ogóle pojawiło. Jednak fizyka kwantowa dowodzi, a akceleratory cząstek — które rozpędzają cząstki subatomowe do dużych prędkości za pomocą pól elektrycznych lub elektromagnetycznych — wykazują, że w próżni naprawdę może się pojawić coś z niczego, aczkolwiek zrozumienie, co to oznacza, wymaga wyrafinowanych zdolności pojmowania niczego. We współczesnej fizyce kwantowej nie można dokładne określić ani położenia, ani ruchu cząstek subatomowych. Oznacza to, że nigdy nie można powiedzieć na pewno, że dany obszar przestrzeni jest zupełnie pusty, co świadczy o tym, że pustka oczekuje w napięciu, iż może się coś pojawić. Podobnie jak „ani nieistnienie, ani istnienie” w indyjskich hymnach wedyjskich napięcie to zdaje się dźwigać cały nasz wszechświat10.

Dziś określamy tę pierwszą chwilę istnienia wszechświata mianem Wielkiego Wybuchu, zupełnie tak jakby, niczym nowo narodzone dziecko, wszechświat krzyknął zaraz po swoim urodzeniu. Ten termin został ukuty w 1949 roku przez angielskiego astronoma, Freda Hoyle’a, który osobiście w zasadzie uważał ten pomysł za absurdalny. Na początku lat trzydziestych XX wieku, kiedy po raz pierwszy pojawiła się koncepcja Wielkiego Wybuchu, belgijski astronom (a zarazem ksiądz katolicki), ­Georges Lemaître, określił nowo narodzony wszechświat mianem „kosmiczne jajo” lub też „atom pierwotny”. Było to dla, w owym czasie nielicznych jeszcze naukowców, którzy potraktowali tę koncepcję poważnie, oczywiste, że przy tak dużej ilości skompresowanej energii atom pierwotny musiał być niewiarygodnie gorący i nie miał innego wyjścia jak tylko rozprężać się w sposób niepohamowany w celu zredukowania ciśnienia. To rozszerzanie trwa do dziś; zupełnie jakby ta przeogromna sprężyna przez ponad trzynaście miliardów lat stale się rozciągała.

W pierwszych sekundach i minutach po Wielkim Wybuchu wiele się wydarzyło. Co najważniejsze, pojawiły się pierwsze interesujące struktury i wzory, pierwsze twory lub energie, które przybrały nieprzypadkowe formy i właściwości. Pojawienie się czegoś o nowych charakterystycznych cechach zawsze zdaje się nieść ze sobą jakiś pierwiastek magiczny. I jak się przekonamy, we współczesnej historii początku stale mamy z tym do czynienia, choć to, co jak na razie wydaje się istnieć za sprawą magii, może się wydać mniej magiczne, kiedy już zrozumiemy, że nowa rzecz i jej nowe cechy wcale nie wzięły się znikąd ani z niczego. Nowe twory o nowych właściwościach wykształcają się z już istniejących obiektów i sił, które zostają jedynie zorganizowane w nowy sposób. To nic innego jak tylko nowe konfiguracje, które tworzą nowe właściwości, podobnie jak ułożenie płytek podłogowych w inny sposób może dać całkiem nowy wzór na mozaice. Weźmy przykład z chemii. Zwykle uważamy, że wodór i tlen są bezbarwnymi gazami. Ale spróbujmy połączyć dwa atomy wodoru z pojedynczym atomem tlenu w określonej konfiguracji, a otrzymamy cząsteczkę wody. Zbierzmy wiele takich cząsteczek razem, a otrzymamy zupełnie nową cechę, którą uznamy za „wodnistość”. Za każdym razem, kiedy widzimy nową formę lub strukturę o nowych cechach, tak naprawdę widzimy jedynie nowe aranżacje tego, co istniało już wcześniej. Innowacja to wykształcanie się czegoś nowego. Jeśli główną postacią naszej opowieści ma być właśnie zjawisko wyłaniania się czegoś nowego, to prawdopodobnie będzie to bohater tajemniczy i nieprzewidywalny, który być może niespodziewanie wyłoni się z cienia, żeby pchnąć fabułę w nowe, zaskakujące kierunki.

Pierwsze struktury i wzory we wszechświecie pojawiły się właśnie w ten sposób, ponieważ obiekty i siły, które zapoczątkował Wielki Wybuch, zostały zestawione w nowe konfiguracje.

W najwcześniejszym momencie, na co mamy pewne dowody, czyli zaledwie ułamek sekundy po Wielkim Wybuchu, wszechświat składał się z czystej, przypadkowej, niezróżnicowanej, bezkształtnej energii. Możemy pomyśleć o energii jako o potencjale zaistnienia czegoś, zdolności tworzenia rzeczy lub zmiany. Energia we wnętrzu atomu pierwotnego była wprost oszałamiająca, sięgająca kwintyliarda stopni powyżej zera absolutnego. Nastąpił wówczas krótki okres superszybkiej ekspansji, znanej jako inflacja kosmiczna. Rozprzestrzenianie to było tak gwałtowne, że duża porcja wszechświata mogła zostać wyrzucona daleko poza zasięg czegokolwiek, co kiedykolwiek zdołamy zobaczyć. Co oznacza, że to, co dziś widzimy, jest prawdopodobnie zaledwie niewielkim fragmenten całego naszego wszechświata.

Ułamek sekundy później tempo ekspansji uległo spowolnieniu. Nieposkromiona energia Wielkiego Wybuchu ustabilizowała się, a podczas gdy wszechświat wciąż się rozszerzał, obecna w nim energia ulegała rozprężeniu i rozrzedzeniu. Średnia temperatura zmalała i dalej spada, tak więc dziś większość wszechświata ma temperaturę zaledwie 2,76 stopnia powyżej zera bezwzględnego. (Zero bezwzględne to temperatura, która uniemożliwia nawet najmniejsze drgania materii). Ani my, ani żadne inne organizmy na Ziemi nie odczuwamy tego chłodu, ponieważ w cieple naszego Słońca grzejemy się jak przy ognisku.

W ekstremalnej temperaturze Wielkiego Wybuchu prawie wszystko było możliwe. Ale wraz z jej spadkiem możliwości te stawały się bardziej ograniczone. W pełnej chaosu mgle chłodnego wszechświata jak duchy zaczęły się wyłaniać odrębne twory, byty, które we wzburzonym kotle samego Wielkiego Wybuchu nie miały prawa powstać. Naukowcy owe zmiany formy i struktury określają mianem zmian fazowych. Zmiany fazowe możemy zaobserwować w życiu codziennym, kiedy para traci energię i zamienia się w wodę (której cząsteczki poruszają się w o wiele mniejszym zakresie niż cząsteczki pary) i kiedy woda zamienia się w lód (który ma tak mało energii, że jego molekuły po prostu ledwie drgają w miejscu). Woda i lód mogą istnieć tylko w wąskim zakresie bardzo niskiej temperatury.

W ciągu jednej miliardowej miliardowej miliardowej miliardowej części sekundy po Wielkim Wybuchu energia sama uległa zmianie fazowej. Rozszczepiła się na cztery znacznie odmienne rodzaje. Dzisiaj określamy je jako grawitację, siłę elektromagnetyczną oraz silne i słabe oddziaływanie jądrowe. Musimy umieć rozpoznawać ich różne osobowości, ponieważ to one ukształtowały nasz wszechświat. Siła grawitacji jest stosunkowo słaba, ale jej zasięg jest wyczuwalny na ogromne odległości i zawsze przyciąga wszystko do siebie, więc jej moc się kumuluje. Zwykle sprawia, że wszechświat ma przez to zwarty charakter. Energia elektromagnetyczna występuje w postaci negatywnej i pozytywnej, więc jej ładunki często się wzajemnie znoszą. Grawitacja, choć słaba, kształtuje wszechświat na dużą skalę. Oddziaływanie elektromagnetyczne zdominowało sferę chemii i biologii, a więc jest tym, co sprawia, że nasze ciało pozostaje w jednym kawałku. Trzecie i czwarte z tych zasadniczych sił określane są, dość beznamiętnie, mianem silnych i słabych sił jądrowych. Oddziałują na stosunkowo niewielkie odległości, więc mają znaczenie jedynie w skali subatomowej. My, ludzie, nie doświadczamy ich w sposób bezpośredni, ale w istocie kształtują one każdy aspekt naszego otoczenia, ponieważ decydują o tym, co się dzieje w głębi atomu.

Być może istnieją także inne gatunki energii. W latach dziewięćdziesiątych XX wieku nowe wskaźniki szybkości ekspansji wszechświata pozwoliły stwierdzić, że jej tempo nadal wzrasta. Dzięki idei zapoczątkowanej przez Einsteina wielu fizyków i astronomów twierdzi, że może istnieć forma antygrawitacji, która jest obecna w całej przestrzeni, a zatem jej moc będzie wzrastać wraz z rozszerzaniem się wszechświata. Dzisiaj masa tej energii może stanowić aż siedemdziesiąt procent całkowitej masy wszechświata. Ale nawet jeśli zaczyna już w nim dominować, to nie potrafimy jeszcze zrozumieć, czym jest ta energia ani jak działa, więc fizycy nazywają ją ciemną energią. Termin ten jest jedynie terminem roboczym. Niemniej miejmy lepiej na uwadze tę kwestię, gdyż zrozumienie ciemnej energii jest jednym z największych wyzwań współczesnej nauki.

Materia wyłoniła się w ciągu pierwszej sekundy po Wielkim Wybuchu. Materia to coś takiego, co stale ulega działaniu energii. Jeszcze ponad sto lat temu naukowcy i filozofowie zakładali, że materia i energia to twory odrębne. Teraz wiemy, że materia stanowi w istocie wysoce skompresowaną formę energii. Młody Albert Einstein zademonstrował to w swoim słynnym artykule z 1905 roku. Wzór — energia E jest równa masie m pomnożonej przez prędkość światła c do kwadratu, inaczej Emc2 — obrazuje, ile energii zostało skompresowane wewnątrz danej ilości materii. Aby się dowiedzieć, ile energii jest uwięzione w odrobinie materii, pomnóż masę tej materii nie przez prędkość światła (która wynosi 300 000 kilometrów na sekundę), ale przez prędkość światła jeszcze dodatkowopomnożoną przez siebie samą. Otrzymujemy wówczas ogromne wartości, więc dekompresując nawet niewielką ilość materii, uzyskujemy ogromną ilość energii. Tak się dzieje w momencie eksplozji bomby wodorowej. W początkach wszechświata nastąpił proces odwrotny. Ogromne ilości energii zostały ściśnięte do rozmiarów niewielkich porcji materii, takich jak drobinki pyłów zawieszonych w ogromnej mgławicy energii. Co warto zauważyć, nam, ludziom, udaje się na krótko odtworzyć takie procesy w Wielkim Zderzaczu Hadronów na przedmieściach Genewy. W ten sposób cząstki materii zaczynają wyskakiwać z wrzącego oceanu energii.

A my nadal jesteśmy dopiero w pierwszej sekundzie istnienia wszechświata…

Pierwsze struktury

W tej chaotycznej mgławicy tuż po Wielkim Wybuchu zaczęły powstawać wyraźne formy i struktury. Choć mgła energetyczna jest nadal obecna, twory, które się z niej zrodziły, nakreślą kształt i fabułę naszej opowieści o historii początku. Niektóre struktury lub wzorce przetrwają miliardy lat, a niektóre zaledwie ułamek sekundy, ale żadna z nich nie zdoła się zachować. Są one ulotne niczym fale na powierzchni oceanu. Pierwsza zasada termodynamiki mówi, że ocean energii jest zawsze obecny i nigdy nie zanika — w myśl zasady zachowania energii. Drugie prawo termodynamiki mówi jednak, że wszystkie powstające formy ostatecznie ponownie rozpłyną się w tym oceanie energii. W istocie, formy, takie jak na przykład choreograficzne ruchy tancerzy, istnieją jedynie przez chwilę, nie da się ich zachować na stałe.

W ciągu zaledwie sekundy od Wielkiego Wybuchu pojawiły się pewne odrębne struktury i formy. Tylko po co? Dlaczego wszechświat nie poprzestał jedynie na formie przypadkowego przepływu energii? To niewątpliwie nadal pozostaje jednym z najbardziej zasadniczych pytań.

Gdyby w naszej historii było miejsce dla boga-stwórcy, wyjaśnienie powstawania struktur byłoby łatwe. Moglibyśmy po prostu założyć (tak samo jak robi to wiele innych wersji historii początku), że Bóg wolał strukturę uporządkowaną niż chaos. Ale większość współczesnych wersji historii początku nie uwzględnia już idei boga-stwórcy, ponieważ współczesna nauka nie może znaleźć żadnego bezpośredniego dowodu na jego istnienie. Wielu ludzi doświadcza działania bogów, ale ich doświadczenia są różnorodne i sprzeczne, dlatego nie sposób ich powtórzyć. Są zbyt elastyczne, zbyt rozproszone lub zbyt osobiste, aby dostarczyć nam niezbitych naukowych dowodów.

Dlatego współczesna historia początku musi znaleźć inne sposoby wyjaśnienia powstawania struktur i form. A nie jest to łatwe, ponieważ druga zasada termodynamiki mówi, że prędzej czy później wszystkie struktury ostatecznie się rozpadną. Austriacki fizyk, Erwin Schrödinger, napisał: „Przekonujemy się więc, że to fundamentalne prawo fizyki wyraża naturalne dążenie układów (o ile pozostawiamy je samym sobie) do stanu chaosu, tak jak to się dzieje z książkami w bibliotece lub stosem rękopisów na biurku”11.

Jeśli we współczesnej historii początku istnieje jakiś czarny charakter, to z pewnością jest nim entropia, czyli niewątpliwie uniwersalna tendencja do rozbijania struktur i wprowadzania ich w stan nieuporządkowania. Entropia to lojalna sługa drugiego prawa termodynamiki. Jeśli więc pomyślimy o entropii jako o postaci z naszej opowieści, powinniśmy ją sobie wyobrazić jako rozwiązłą, czającą się, niewrażliwą na ból i cierpienie innych, niechcącą patrzeć prosto w oczy. Entropia jest również bardzo, ale to bardzo niebezpieczna, ponieważ na końcu dopadnie nas wszystkich. Entropia wkracza do akcji zwłaszcza w finale wszystkich opowieści o początku. Rozpuści wszystkie struktury, wszystkie kształty, każdą gwiazdę, każdą galaktykę i każdą żywą komórkę. Joseph Campbell w książce poświęconej mitom niezwykle poetycko opisał jej rolę: „…świat bowiem (…), jakim go widzimy, dostarcza tylko jednego zakończenia, którym jest śmierć, rozpad, rozczłonkowanie i rozdarcie naszych serc przemijaniem wszystkiego, co kochamy”12.

Współczesna nauka opisuje rolę entropii przy użyciu beznamiętnego języka statystyki. Spośród wszystkich niezliczonych sposobów, jakimi można zorganizować ze sobą różne obiekty, przytłaczająca większość zakłada brak uporządkowania, przypadkowość i w zasadzie brak jakiejkolwiek organizacji. Wszelkie zmiany przypominają wzięcie do rąk talii 1080 kart (innymi słowy 10 z jeszcze kolejnymi osiemdziesięcioma zerami, co obrazuje w przybliżeniu liczbę atomów we wszechświecie) i tasowanie jej w kółko w nadziei, że wszystkie asy znajdą się w końcu obok siebie. Jest to niebywale rzadko spotykany układ — tak rzadki, że jest mało prawdopodobne, aby do niego doprowadzić, nawet jeśli będzie się je bez przerwy tasować przez okres równy okresowi istnienia wszechświata. W efekcie rzadko bądź zgoła nigdy nie uzyskamy jakiejś sensownej struktury. Jeśli zrzucimy bombę na plac budowy pełen cegieł, cementu, drutów i farby, to jakie mamy szanse, że po opadnięciu pyłu ujrzymy budynek mieszkalny, z kompletem instalacji i wykończony, czekający na potencjalnych lokatorów? W świecie magii można zignorować działanie entropii, ale w naszym świecie pozwolić sobie na to nie możemy. Właśnie dlatego większość wszechświata, szczególnie rozległe puste przestrzenie między galaktykami, nie mają ani kształtu, ani struktury.

Entropia jest siłą tak potężną, że nie jest łatwo zrozumieć, w jaki sposób mogły się pojawić wszelkiego rodzaju struktury. Choć skądinąd wiemy, że się pojawiły. Wygląda jednak na to, że pojawiły się zgodnie z zasadami działania entropii. To tak, jakby w zamian za możliwość łączenia elementów w bardziej złożone struktury entropia domagała się podatku od złożoności, który byłby płacony w postaci energii. W rzeczywistości przekonamy się, że entropia zażądała wielu różnych rodzajów podatku od złożoności, podobnie jak Piotr Wielki, car Rosji, który utworzył specjalny urząd w celu wymyślania nowych podatków. Entropia lubi taki układ, ponieważ podatki płacone przez wszystkie złożone podmioty służą wypełnieniu przez nią ponurego zadania polegającego na zamienianiu całego wszechświata w swego rodzaju papkę. Sam akt płacenia podatków entropijnych prowadzi do jeszcze większego chaosu i marnotrawstwa, tak samo jak funkcjonowanie nowoczesnego miasta generuje ogromne ilości śmieci i ciepła. Wszyscy płacimy podatki entropijne i to w każdej sekundzie naszego życia. A przestaniemy je płacić w dniu, w którym umrzemy.

W jaki sposób zatem powstały pierwsze struktury? Jest to problem, na który nauka nie potrafi jeszcze udzielić pełnej odpowiedzi, choć nie brakuje dość obiecujących pomysłów.

Oprócz energii i materii w momencie Wielkiego Wybuchu pojawiły się pewne podstawowe zasady działania. To, jak bardzo fundamentalne są te zasady, naukowcy zrozumieli dopiero dzięki rewolucji naukowej, która nastąpiła w XVII wieku. Dzisiaj uznajemy je za podstawowe prawa fizyki. Wyjaśniają, dlaczego gwałtowne i chaotyczne postaci energii atomu pierwotnego nie były wcale tak zupełnie pozbawione kierunku — prawa fizyki kierowały zmianami konkretnych ścieżek i jednocześnie blokowały niemal nieskończony zakres innych możliwości. Prawa fizyki odfiltrowały konstrukcje wszechświata, które nie były z nimi kompatybilne, więc w dowolnym momencie istniał on tylko w jednym z wielu stanów, które były zgodne z zasadami działania wszechświata. Te nowe stany wygenerowały z kolei kolejne reguły, które rządziły zmianami podążającymi nowymi ścieżkami.

Owo nieustanne odfiltrowywanie stanów niemożliwych gwarantowało istnienie minimalnego zbioru struktur. Nie wiemy, dlaczego te reguły się pojawiły lub dlaczego przyjęły taką, a nie inną formę. Nie wiemy nawet, czy te reguły były nieuniknione. Być może istnieją inne wszechświaty podlegające nieco innym regułom. Być może w niektórych wszechświatach grawitacja jest silniejsza, a siły elektromagnetyczne słabsze. Jeśli tak, to mieszkańcy tych wszechświatów (jeśli takowi są) będą opowiadać inną historię początku. Może niektóre wszechświaty trwały zaledwie jedną milionową sekundy, podczas gdy inne będą istnieć znacznie dłużej niż nasz. Być może niektóre wszechświaty pozwalają na stworzenie licznych egzotycznych form życia, podczas gdy inne są biologicznymi cmentarzyskami. Jeśli rzeczywiście nasz wszechświat istnieje w wieloświecie, to możemy sobie wyobrazić stworzenie naszego wszechświata na zasadzie rzutu kośćmi, po którym pojawiła się zapowiedź: „W porządku, w tym wszechświecie będą działać siły grawitacji, a także siły elektromagnetyczne, przy czym elektromagnetyzm będzie 1036 razy silniejszy od grawitacji”. (Tak naprawdę, to jest to właśnie stosunek siły grawitacji i siły oddziaływania elektromagnetycznego, przynajmniej w naszym wszechświecie). Istnienie tych zasad sprawiło, że nasz wszechświat nigdy nie będzie miał całkowicie chaotycznego charakteru. Tym samym było pewne, że pojawi się w nim coś interesującego.

Gdy tylko pojawiła się przybierająca różne formy energia, zaczęły powstawać pewne struktury i wzory. Gdy energia zastygała, tworząc pierwsze cząstki materii, te również podlegały określonym zasadom. Neutrony, protony i elektrony, podstawowe składniki atomów, pojawiły się w ciągu kilku sekund od Wielkiego Wybuchu, podobnie jak antycząstki protonów i elektronów (to znaczy, naładowane ujemnie protony i naładowane dodatnio elektrony) tworzące to, co fizycy nazywająmaterią i ­antymaterią. Gdy wszechświat ostygł do temperatury, w której z łatwością mogła się zrodzić materia i antymateria, rozpoczęło się gwałtowne, ogólnowszechświatowe autorodeo, w których materia i antymateria wzajemnie się pożerały, wyzwalając ogromne ilości energii. Na nasze szczęście z tej rzezi zachowała się pewna niewielka nadwyżka materii (być może jedna cząstka na miliard). Pozostałe cząstki materii zostały unieruchomione, ponieważ temperatura wkrótce była zbyt niska, aby zamienić je w czystą energię. A to, co pozostało, jest właśnie tym, z czego składa się nasz wszechświat.

Wraz ze spadkiem temperatury materia ulegała różnicowaniu. Elektrony i neutrina podlegały sile elektromagnetycznej i słabej sile jądrowej. Protony i neutrony, które tworzą jądra atomowe, zostały zbudowane z tripletów dziwnych cząstek, znanych pod nazwą kwarków, połączonych ze sobą silną siłą jądrową. Elektrony, neutrony, kwarki, protony, neutrina… w ciągu zaledwie kilku sekund od Wielkiego Wybuchu, nasz gwałtownie ochładzający się wszechświat uwięził w kilku odrębnych strukturach, z których każda miała własne nowe właściwości emergentne. Lecz gdy już huragan Wielkiego Wybuchu osłabł, ekstremalne energie potrzebne do odblokowania tych pierwotnych struktur zanikły, i też dlatego — dla nas — te różne formy energii i cząstek, takie jak protony i elektrony wydają się mniej lub bardziej niezniszczalne.

W ten sposób prawa prawdopodobieństwa i swego rodzaju konieczność przyczyniły się wspólnie do powstania pierwszych prostych struktur. Prawa fizyki zablokowały wiele innych możliwości — widocznie była taka konieczność. Prawa prawdopodobieństwa losowo pokierowały możliwościami, które się utrwaliły. Tak to wszystko działa. Nanofizyk, Peter Hoffmann, pisze: „Zahartowana przez prawa fizyki, które dodają szczyptę konieczności, siła przypadku staje się twórczą siłą, poruszającą i wstrząsającą naszym wszechświatem. Ogół piękna, jakie widzimy wokół nas, od galaktyk po słoneczniki, jest wynikiem tej twórczej współpracy między chaosem i koniecznością”13.

Pierwsze atomy

W kilku pierwszych minutach od Wielkiego Wybuchu, gdy połączyły się protony i neutrony, zrodziło się jeszcze więcej kolejnych struktur. Pojedynczy proton to jądro atomu wodoru; para protonów (z dwoma neutronami) tworzy jądro atomu helu, więc wszechświat zaczął budować pierwsze atomy. Ale do scalenia dwóch protonów potrzebne jest dużo energii, ponieważ ich dodatnie ładunki nawzajem się odpychają, a skoro tuż po Wielkim Wybuchu temperatura szybko malała, to niemożliwe było zespolenie większej ich liczby, tak by powstały jądra większych atomów. To tłumaczy, dlaczego tak właśnie wyglądał pierwotny obraz naszego wszechświata: prawie trzy czwarte wszystkich atomów w nim zawartych stanowił wodór, a większość pozostałych to hel.

O wiele więcej materii wchodzi w skład tak zwanej ­ciemnej materii, czegoś, czego jeszcze do końca nie rozumiemy, choć wiemy, że istnieje, gdyż jej przyciąganie grawitacyjne determinuje strukturę i rozkład galaktyk. Tak więc, kilka minut po Wielkim Wybuchu nasz wszechświat składał się z ogromnych chmur ciemnej materii, w których była osadzona drżąca plazma protonów i elektronów, przez które przenikały fotony światła. Dzisiaj stan plazmy odnaleźć można jedynie w jądrach gwiazd.

W tym miejscu musimy się zatrzymać i zaczekać około 380 tysięcy lat (prawie dwa razy dłużej, niż istnieje na Ziemi nasz gatunek). W tym czasie wszechświat nadal ulegał ochłodzeniu. Gdy temperatura spadła poniżej dziesięciu tysięcy stopni Celsjusza, nastąpiła kolejna faza, podobna do tej, gdy para wodna zamienia się w ciekłą wodę. Aby wyjaśnić tę zmianę, musimy zrozumieć, że ciepło jest w rzeczywistości miarą ruchu atomów. Wszystkie cząstki materii nieustannie dość dynamicznie się poruszają, zupełnie jak nadpobudliwe dzieci, a temperatura jest miarą średniego stopnia ich drgania. To drganie ma charakter rzeczywisty. W słynnym artykule opublikowanym w 1905 roku Einstein wykazał, że drganie atomów powoduje losowe ruchy cząstek pyłu w powietrzu. Gdy temperatura spada, cząstki drgają słabiej, aż w końcu nadchodzi moment, w którym są w stanie się połączyć. Wraz z ochładzaniem się wszechświata, siła elektromagnetyczna zaczęła przeciągać ujemnie naładowane elektrony w kierunku dodatnio naładowanych protonów, aż uspokoiły się one na tyle, by wpaść w orbitę wokół protonów. I voilà! Uzyskaliśmy pierwsze atomy, podstawowe składniki całej otaczającej nas materii.

Zwykle odizolowane atomy pozostają elektrycznie obojętne, ponieważ ładunki dodatnie i ujemne ich protonów i elektronów znoszą się nawzajem. Kiedy powstały pierwsze atomy wodoru i helu, większość materii we wszechświecie nagle zyskała ładunek obojętny, a drżąca plazma po prostu wyparowała. Fotony, czyli nośniki siły elektromagnetycznej, mogły teraz swobodnie przepływać przez elektrycznie obojętną mgiełkę atomów i ciemnej materii. Dzisiaj astronomowie potrafią zidentyfikować skutki tej zmiany fazowej, ponieważ fotony, które wyrwały się z plazmy, wytwarzają cieniutki szum energetyczny tła (kosmiczne mikrofalowe promieniowanie tła), które wciąż przenika cały wszechświat.

Nasza historia początku przekroczyła swój pierwszy próg. Mamy wszechświat. Już ma on określone struktury o wyróżniających się właściwościach. Istnieją w nim różne formy energii i materii, a każda ma własną osobowość. Ma on już atomy, a także swoje własne zasady działania.

Jakie są na to dowody?

Bez względu na to jak dziwna może się wydawać ta historia, gdy słyszy się ją po raz pierwszy, warto potraktować ją poważnie, ponieważ poparta została ogromną liczbą dowodów.

Pierwszą wskazówką, że Wielki Wybuch naprawdę nastąpił, było odkrycie, iż wszechświat się rozszerza. Jeśli teraz się rozszerza, to logika podpowiada nam, że kiedyś w odległej przeszłości musiał on być nieskończenie mały. Wiemy na pewno, że wszechświat się rozszerza, ponieważ mamy instrumenty i techniki obserwacyjne, które nie były dostępne tubylcom znad jeziora Mungo, chociaż możemy być pewni, że byli znakomitymi astronomami, mimo że mogli badać wszechświat jedynie gołym okiem.

Większość astronomów od czasów Newtona zakładała, że wszechświat musi być nieskończony, ponieważ gdyby tak nie było, prawa grawitacji powinny zgromadzić jego zawartość w jedną zwartą masę jak olej w misce olejowej. Do XIX wieku astronomowie dysponowali już wystarczająco precyzyjnymi narzędziami, aby zacząć wskazywać rozmieszczenie gwiazd i galaktyk, a stworzone przez nich mapy astronomiczne zaczęły ukazywać zupełnie inny obraz wszechświata.

Kreślenie map wszechświata rozpoczęło się od identyfikowania mglistych, rozmytych plam, które pojawiły się na wszystkich mapach gwiazd. (Teraz wiemy, że większość z tych mgławic to całe galaktyki, a w każdej z nich mieszczą się miliardy gwiazd). Jak odległe były te mgławice? Czym dokładnie były? Czy się poruszały? Z biegiem czasu astronomowie nauczyli się, jak ze światła emitowanego przez gwiazdy czerpać o nich coraz więcej informacji. Informacje dotyczyły ich odległości od nas oraz tego, czy się zbliżają, czy oddalają.

Jedna z najbardziej zmyślnych metod badania ruchu gwiazd i mgławic wykorzystuje efekt Dopplera (nazwany tak na cześć dziewiętnastowiecznego austriackiego matematyka, Christiana Andreasa Dopplera) do pomiaru prędkości, z jaką gwiazdy lub mgławice zbliżają się lub oddalają od nas. Energia rozchodzi się falami, a fale, podobnie jak te obserwowane na plaży, mają określoną częstotliwość. Osiągają najwyższe wychylenie w regularnym tempie, który można zmierzyć. Ale częstotliwość ta zmienia się, jeśli się poruszamy. Jeśli wskoczymy do oceanu i zaczniemy płynąć, pozornie częstotliwość, z jaką będziemy napotykać fale, wzrośnie. To samo się dzieje z falami dźwiękowymi. Jeśli obiekt, taki jak motocykl wydający warkot silnika zbliża się, częstotliwość fal dźwiękowych będzie się zwiększać, a nasze uszy będą interpretować wyższą częstotliwość jako wyższy ton. Gdy motocykl nas minie, ton ten opadnie, bo teraz fale ulegają rozciągnięciu. Jednak motocyklista, który oczywiście nie porusza się w stosunku do motocykla, słyszy stale ten sam ton. Efekt Dopplera stanowi pozorną zmianę częstotliwości emisji fal elektromagnetycznych, gdy obiekty się do siebie zbliżają lub oddalają.

Ta sama zasada dotyczy światła emitowanego przez gwiazdy. Jeśli gwiazda lub galaktyka porusza się w kierunku Ziemi, częstotliwość jej fal świetlnych będzie się zwiększać. Nasze oczy interpretują światło widzialne o wyższej częstotliwości jako światło niebieskie, mówi się wtedy, że przesunęło się w kierunku niebieskiego końca widma elektromagnetycznego. Ale jeśli obiekt odsunie się od Ziemi, częstotliwość jego światła będzie się przesuwać w kierunku czerwonego końca spektrum; astronomowie wówczas twierdzą, że jest przesunięty w kierunku czerwieni. I możemy wtedy wskazać, jak szybko porusza się dana gwiazda lub galaktyka, mierząc, o ile zmieniła się określona częstotliwość.

W 1814 roku młody niemiecki naukowiec, Joseph von Fraunhofer, stworzył pierwszy spektroskop analityczny, wyspecjalizowany pryzmat, który rozszczepia częstotliwość światła gwiazd, tak jak szklany pryzmat dzieli światło na kolory tęczy. Fraunhofer odkrył, że spektrum światła słonecznego miało cienkie, ciemne linie o określonej częstotliwości, tak jakby kosmologiczne kody kreskowe. Dwaj inni niemieccy naukowcy, Gustav Kirchhoff i Robert Bunsen, w końcu wykazali w warunkach laboratoryjnych, że poszczególne pierwiastki emitują lub pochłaniają energię świetlną o określonej częstotliwości. Wydawało się, że ciemne linie stanowią obraz światła pochodzącego z jądra Słońca, a pochłoniętego przez atomy różnych pierwiastków znajdujących się w chłodnych zewnętrznych powłokach Słońca. Zmniejszało to energię na tych częstotliwościach, pozostawiając ciemne linie na widmie emisji. Nazywamy te ciemne linie liniami ­absorpcyjnymi, a różne pierwiastki generują różne wzory linii absorpcyjnych. Na przykład istnieją linie, które są typowe dla węgla i żelaza. Jeśli światło gwiazd jest przesunięte w kierunku czerwieni, wszystkie te linie przesuwają się na czerwony koniec spektrum, a my możemy nawet dokładnie zmierzyć, jak daleko się przesunęły. To jest w rękach astronoma ni mniej, ni więcej odpowiednik policyjnego fotoradaru.

Na początku XX wieku amerykański astronom, Vesto Slipher, użył tych technik, aby wykazać, że zaskakująca liczba obiektów astronomicznych została przesunięta w obszary czerwieni, co znaczy, że oddalały się one od Ziemi i robiły to dość szybko. Rozproszenie to wydawało się bardzo dziwne. Jego prawdziwe znaczenie stało się jasne dopiero wtedy, gdy inny amerykański astronom, Edwin Hubble, połączył te odkrycia z pomiarami odległości do tych odległych obiektów.

Szacowanie odległości do gwiazd i mgławic jest trudne. Zasadniczo, tak jak przyjmowali to Grecy, dla potwierdzenia można tu skorzystać z metody paralaksy. W ciągu miesięcy, gdy Ziemia obraca się wokół Słońca, da się zaobserwować, czy niektóre gwiazdy na nocnym niebie przesuwają się względem innych gwiazd. Jeśli tak, to za pomocą zasad trygonometrii, można sprawdzić, jak daleko się znajdują. Niestety, nawet najbliższa gwiazda, Proxima Centauri, jest tak bardzo oddalona (około czterech lat świetlnych od Ziemi), że bez wyrafinowanego sprzętu nie można wykryć żadnego ruchu. Dopiero w XIX wieku astronomowie byli w stanie zmierzyć odległość do najbliższych gwiazd za pomocą paralaksy. W każdym razie obiekty, które studiował Vesto Slipher, były znacznie dalej.

Na szczęście na początku XX wieku Henrietta Leavitt, astronomka z Obserwatorium Harvarda, znalazła sposób na zmierzenie odległości do oddalonych gwiazd i mgławic za pomocą szczególnego typu gwiazdy znanej jako zmienna cefeidalna — gwiazdy, której jasność zmienia się z dużą regularnością (Gwiazda Polarna jest przykładem takiej właśnie cefeidy). Odkryła ona prostą korelację między częstotliwością obserwowanych wariacji a luminacją gwiazdy, czy też jej jasnością, więc mogła również obliczyć jasność absolutną cefeidy. Następnie, porównując ją z jasnością pozorną widzianą z Ziemi, mogła obliczyć, jak bardzo jest oddalona, ponieważ ilość światła gwiazdy zmniejsza się o kwadrat odległości, jaką musi pokonać. Ta wspaniała technika pozwoliła astronomom odkryć świece standardowe, których akurat Edwin Hubble potrzebował, aby dokonać dwóch przełomowych odkryć dotyczących naszego wszechświata.

Na początku XX wieku większość astronomów uważała, że cały wszechświat mieści się w obrębie naszej Galaktyki, w Drodze Mlecznej. W 1923 roku Hubble użył jednego z najpotężniejszych teleskopów na świecie w Obserwatorium Mount Wilson w Los Angeles, aby wykazać, że zmienne cefeidalne w tak zwanej Mgławicy Andromedy były tak odległe, że nie mogły się znajdować w naszej Galaktyce. To zaś dowiodło czegoś, co niektórzy astronomowie już wcześniej podejrzewali: że wszechświat jest znacznie większy niż Droga Mleczna i składa się z wielu galaktyk, a nie tylko z naszej.

Hubble dokonał jeszcze jednego, bardziej zadziwiającego odkrycia, kiedy za pomocą zmiennych cefeid zaczął mierzyć odległość do wielu innych odległych obiektów. W 1929 roku udowodnił, że prawie wszystkie galaktyki oddalają się od nas i że najodleglejsze obiekty wydają się mieć największe przesunięcia widma w kierunku czerwieni. Innymi słowy, im bardziej oddalony był dany obiekt, tym szybciej się oddalał. A to sugerowało, że cały wszechświat się rozszerza. Belgijski astronom, Georges Lemaître, podejrzewał to już wcześniej z czysto teoretycznych względów. I, jak sam podkreślał, skoro wszechświat obecnie się rozszerza, to kiedyś w przeszłości, wszystko w nim zawarte musiało być skompresowane w maleńką przestrzeń, innymi słowy w coś, co określił mianem atomu ­pierwotnego.