Kompleks Kopernika

Rozpoczynając od kopernikańskiej wizji Wszechświata, zgodnie z którą Ziemia i zamieszkujący ją ludzie nie zajmują uprzywilejowanej pozycji w przestrzeni kosmicznej, autor konsekwentnie kreśli obraz przemian, jakim podlegały poglądy na budowę Wszechświata.

W błyskotliwy i przekonujący sposób opisuje ewolucję świadomości człowieka na temat jego miejsca w kosmosie. Przywołując alternatywną wobec zasady kopernikańskiej ideę, nazywaną zasadą antropiczną, analizuje argumenty obu stron, odwołuje się przy tym do wyników najnowszych badań Wszechświata.

Czy w odległych układach planetarnych może istnieć życie? Czy jesteśmy coraz bliżej znalezienia odpowiedzi na podstawowe pytania dotyczące naszego istnienia? Która wizja świata zyskuje na znaczeniu, kopernikańska czy antropiczna? A może czas na zupełnie nową zasadę?

Piękna i klarowna książka. Po jej przeczytaniu nie będziecie już tacy sami.
„The Guardian”

Najlepsza książka popularnonaukowa 2014 r.
„The Sunday Times”

Caleb Sharf jest dyrektorem Centrum Astrobiologii na Uniwersytecie Columbia. Jego artykuły pojawiają się m.in. w „Scientific American”, „New Scientist”, „Science” i „Nature”. Jest także konsultantem m.in. Discovery Channel, Science Channel i „New York Timesa”. Autor książki „Extrasolar Planets and Astrobiology”, która w 2011 roku przyniosła mu nagrodę Chambliss Astronomical Writing Award przyznawaną przez American Astronomical Society. W Polsce w 2014 roku ukazała się jego książka „Silniki grawitacji. Jak czarne dziury rządzą galaktykami i gwiazdami”.

Prolog

Od mikrokosmosu do kosmosu

Wszystko zaczyna się od jednej kropli wody.

Antonie van Leeuwenhoek, przedsiębiorca trudniący się handlem tkaninami i początkujący naukowiec, przymykając jedno oko, w skupieniu spogląda drugim przez malutką soczewkę, którą samodzielnie sporządził, obrobiwszy kawałek szkła z wapna sodowanego. Po drugiej stronie tego połyskującego paciorka znajduje się drżąca próbka wody ze stawu, pobrana poprzedniego dnia w trakcie spaceru po Delft, jednym z holenderskich miast. Po wyregulowaniu instrumentu i odczekaniu chwili, aż wzrok przywyknie do nowych warunków, van Leeuwenhoek nagle uświadamia sobie, że oto wkroczył do zatłoczonej metropolii o nieznanej wcześniej architekturze i znalazł się w całkiem nowym, obcym świecie.
Ten jak dotąd niewidzialny wszechświat pojedynczej kropelki wody wypełniają pięknie zakrzywione spirale, przemieszczające się pęcherzyki i stworzenia o kształtach przypominających dzwonek z doczepionym wątłym ogonkiem, zajęte nieustannym wierceniem się, pływaniem i wirowaniem, absolutnie nieprzejmujące się faktem, że ktoś je podgląda. Widok ten jest dla van Leeuwenhoeka szokujący. Okazuje się, że jest on kimś więcej niż tylko człowiekiem, jest kosmicznych rozmiarów gigantem, przeprowadzającym obserwację innego świata, który okazuje się ukryty tuż obok, zatopiony we wnętrzu świata ludzi. Jeśli ta jedna kropla może być domeną dla całego wszechświata, to czego się należy spodziewać po każdej innej kropli, po wszystkich znajdujących się na Ziemi kroplach wody?

Jest rok 1674. Od jakiegoś czasu w cywilizacji Zachodu zachodzą głębokie przeobrażenia, postęp dokonujący się w nauce jest podstawą zmian w sposobie myślenia. Mniej więcej sto lat wcześniej polski uczony, człowiek wszechstronnie wykształcony, Mikołaj Kopernik, opublikował dzieło zatytułowane De revolutionibus orbium coelestium (O obrotach sfer niebieskich). Zawarł w nim kompletny wywód dotyczący heliocentrycznego modelu Wszechświata, w którym Ziemia zostaje przesunięta z centrum kosmosu na drugorzędne miejsce, przynależne planecie wirującej wokół własnej osi i obracającej się wokół Słońca – ta bezprecedensowa degradacja diametralnie zmieni bieg historii nauki.
W następnych dekadach Włoch Galileo Galilei zbudował teleskopy, które pozwoliły mu dostrzec księżyce Jowisza i zaobserwować fazy Wenus, co przekonało go o słuszności tez Kopernika, choć w tamtych czasach poglądy te uchodziły za herezję i drogo Galileusza kosztowały, gdy przyciągnęły uwagę Świętego Oficjum. Współczesny mu niemiecki naukowiec, Johannes Kepler, posunął się nawet dalej, stwierdzając, że orbity planet, w tym także Ziemi, nie są idealnymi okręgami, lecz raczej elipsami, co podważało wszelkie rozważane dotąd koncepcje budowy Wszechświata. Upłynie nieco ponad dziesięć lat od chwili, gdy van Leeuwenhoek po raz pierwszy spojrzał przez przygotowaną przez siebie soczewkę, a wielki angielski uczony, Izaak Newton, opublikuje swe monumentalne dzieło Principia, w którym zawrze prawa grawitacji i mechaniki, nieświadomie kreśląc opis surowego piękna, kryjącego się za porządkiem Układu Słonecznego i całego Wszechświata, nieustalonego przez żadne siły sprawcze poza fizyką i matematyką. Pod każdym względem jest to niezwykły czas w historii ludzkiej cywilizacji.

Antonie van Leeuwenhoek przyszedł na ten gwałtownie zmieniający się świat w Delft w 1632 roku. Pierwsze lata jego życia upływały dość zwyczajnie. Nigdy nie uzyskał wykształcenia wykraczającego poza podstawowe. Już jako młodzieniec szybko odnalazł się w roli kupca, odnosząc sukcesy w handlu bielizną i odzieżą wełnianą. Był człowiekiem niezwykle ciekawym świata, zawzięcie szukającym odpowiedzi na nurtujące go pytania, „łaknącym wiedzy”, jak sam siebie kiedyś opisał. Charakterystyka ta zaowocuje obfitą spuścizną w postaci obserwacji i notatek dotyczących jego największej pasji – mikrokosmosu.
Gdzieś w 1665 roku van Leeuwenhoek natknął się na wielkie dzieło zatytułowane Micrographia, autorstwa angielskiego uczonego Roberta Hooke’a. Micrographia była fenomenem: pierwsza publikacja niedawno powstałego w Anglii Towarzystwa Królewskiego, pierwsza książka naukowa aspirująca do rangi bestsellera i przebogata w bajecznie szczegółowe ilustracje powiększonych struktur budowy wszystkiego, od owadów do minerałów, ptasich piór i fragmentów roślin. Był to atlas świata widzianego nowymi oczami, uzbrojonymi w soczewki mikroskopu.
Innowacje techniczne, stojące za sztuką powiększania obrazu za pomocą szeregu soczewek, pojawiły się niewiele wcześniej, pod koniec XVI wieku. Mikroskop z układem optycznym wykorzystującym kilka soczewek pozwolił Hooke’owi, obdarzonemu bystrym wzrokiem błyskotliwemu naukowcowi, stworzyć piękne ilustracje wszystkich tych niesamowitych rzeczy, które każdy człowiek miał tuż obok siebie, dosłownie pod swoim nosem. Jednak najlepsze mikroskopy Hoo­ke’a dawały zaledwie dziesięciokrotne, może piętnastokrotne powiększenie. Co mogło skrywać się jeszcze głębiej, poza ich zasięgiem? Van Leeuwenhoek nie mógł oprzeć się pragnieniu zbadania tego sekretu, dlatego postanowił nauczyć się czegoś nowego – jak zbudować układy optyczne, które pozwolą mu poczynić własne odkrycia w tym niezbadanym dotąd królestwie.
Do dziś właściwie nie wiemy, jak van Leeuwenhoekowi udało się stworzyć swoje mikroskopy. Utrzymywał te działania w ścisłej tajemnicy i  był w tej jednej sprawie niezwykle kategoryczny. Wszystko działo się za zamkniętymi drzwiami jego domu, ale sądząc z instrumentów, które zapisał w testamencie Towarzystwu Królewskiemu, a także z relacji odwiedzających go osób, można wywnioskować, iż zasadniczo sztuczka polegała na kształtowaniu malutkich, idealnych szklanych paciorków – prawdopodobnie przez rozciąganie roztopionych włókien szklanych i łączenie końców. Uzyskane w ten sposób sferyczne soczewki, których ogniskowa wynosiła zaledwie kilka milimetrów, umieszczał następnie w małych mosiężnych płytkach z gwintowanymi statywami, pozwalającymi ulokować próbkę precyzyjnie pod soczewką. Trzymając płytkę przed okiem, van Leeuwenhoek uzyskiwał zdumiewająco duże powiększenia, sięgające w najlepszych wypadkach nawet pięciuset razy.
Schemat mikroskopu van Leeuwenhoeka. Próbki umieszcza się na końcu metalowego statywu, którego pozycję można regulować w celu ulokowania próbki dokładnie pod otworem w płytce, gdzie znajduje się szklana soczewka. Zbliżenie oka do płytki dopełnia układ optyczny.
Nie poprzestał na skonstruowaniu jednego mikroskopu czy nawet kilku. Na fali innowacyjnego zapału zbudował ich ponad dwieście. Wydaje się wręcz, że wymyślał kolejny model mikroskopu za każdym razem, gdy chciał zbadać coś nowego – przyrząd zawsze był dostosowany do obiektu. Po kilku latach tych zmagań holenderski kupiec postanowił przyjrzeć się kropli wody. To właśnie wtedy, we wrześniu 1674 roku, umieścił ją na statywie tuż pod soczewką specjalnie do tego zadania skonstruowanego mikroskopu.

Wrodzony dar van Leeuwenhoeka do budowania układów optycznych zawiódł go nie w przestrzeń kosmiczną, lecz w domenę mikrokosmosu, przypuszczalnie była to jednak dla niego wyprawa obfitująca w równie szokujące doznania. W kroplach wody odkrył nieznane rodzaje organizmów żywych, ukryte przed wścibskim gatunkiem Homo sapiens tylko dlatego, że ich rozmiary były zbyt małe, aby dostrzec je nieuzbrojonym okiem. Van Leeuwenhoek szybko zdał sobie sprawę, że jeśli te malutkie stworzonka pływają sobie w kropli wody ze stawu, to muszą być wszędzie wokół. Natychmiast poszerzył krąg badań.
Tym sposobem zaczął penetrować tak fascynujące, aczkolwiek rzadko doceniane obszary naukowych dociekań, jak najgłębsze zakamarki ludzkiej jamy ustnej, gdzie można znaleźć lepką mieszankę śliny i płytki nazębnej. Umieściwszy te próbki pod stworzoną przez siebie soczewką, van Leeuwenhoek znalazł jeszcze bogatsze zasoby żywych organizmów: dziesiątki, setki, tysiące jeszcze mniejszych „żyjątek”, pluskających się we własnych budzących obrzydzenie oceanach. Za sprawą tych zróżnicowanych i aktywnych organizmów ludzkim oczom po raz pierwszy ukazały się bakterie, jednokomórkowe drobnoustroje, o których dzisiaj wiemy, że stanowią najliczniejszą grupę ożywionego świata, przewyższając wszystkie inne różnorodnością i liczebnością, jak działo się to przez ostatnie 3 do 4 miliardów lat.

Często zastanawiam się, co czuł Leeuwenhoek, gdy natknął się na te rojące się populacje „żyjątek”. Niewątpliwie był zdumiony i oczarowany – jego notatki i zapiski wyrażają radość przemieszaną z satysfakcją, że udało mu się uchylić zasłonę tajemnicy skrywającą coś, co do tej pory było dla nas niewidzialne. Kilka następnych lat poświęcił na kontynuowanie badań i sporządzanie zapisków dotyczących coraz to nowych i nowych okazów i próbek. Czy jednak kiedykolwiek przyszło mu do głowy, że któreś z tych pływających, wirujących małych stworzeń mogłoby spojrzeć na niego? Zastanawiał się, czy mieszkańcy kropli wody przeżywają rozterki związane z ich miejscem we Wszechświecie? Czy rozważał, że uznają swoją kroplę za centrum wszechrzeczy i próbują wydedukować, jakie prawa mechaniki rządzą ich niebiosami, których elementem zdaje się zawieszone nad nimi gigantyczne oko?
Nie ma dowodów świadczących o tym, że van Leeuwenhoek rozmyślał nad odpowiedziami na podobne pytania. Z całą pewnością ludzie byli zafascynowani odkryciami tego rodzaju, lecz nie ma wskazówek przemawiających za tym, że uczony, albo ktokolwiek ze współczesnych mu ludzi, rozważał sens dokonanego odkrycia w jakimś szerszym, kosmicznym kontekście. Jest dla mnie czymś wręcz niepojętym, że nikt nie wybiegał na ulicę, głośno przekazując nowinę: „Nie jesteśmy sami! Pełno w nas malutkich stworzeń!”. Nie wydaje się jednak, by wraz z odkryciem tych mikroskopijnych podstaw ludzie odczuli, iż oto doszło do kataklizmu, w wyniku którego zostali wyrzuceni z zajmowanego przez siebie miejsca we Wszechświecie – nawet mimo faktu, że ujawniono warstwę rzeczywistości, która w ogóle nas nie obejmowała.
Trzeba przyznać, że po części wynikało to z tego, iż nie potrafiliśmy wówczas jeszcze dostrzec prawdziwych relacji między życiem mikrobów a naszym własnym. Upłynie kolejnych dwieście lat, nim w połowie XIX wieku formalną akceptację zyska idea, iż choroby wywoływane są przez bakterie. Potem upłynie jeszcze jedno stulecie, nim zrozumiemy, że ci mieszkańcy mikrokosmosu są integralną częścią naszej własnej budowy, setkami bilionów kłębią się w naszych trzewiach, a ich obecność nierozerwalnie łączy się z naszym dobrym samopoczuciem. Nawet teraz, w XXI wieku, dopiero zaczynamy rozumieć, na czym polega ta niezwykła symbioza.
W XVII wieku odkryty przez van Leeuwenhoeka ogromny świat niedostrzegalnych żyjątek był przyjmowany jako interesująca ciekawostka, ale nie przypisywano mu dużego wpływu na to, jak wygląda nasze własne miejsce we Wszechświecie. Ten ciasny światopogląd nie był wytworem tamtych czasów. Był on odbiciem tendencji tak głęboko zakorzenionej w ludzkiej psychice, że musiał mieć związek z najstarszymi etapami ewolucji gatunku i pierwotnym instynktem przetrwania. Jest to model zachowania, którym obciążony jest każdy z nas nawet w dzisiejszych czasach – mamy tendencję do automatycznego stawiania ludzkiego gatunku ponad wszystkimi innymi, niezależnie od przedstawianych dowodów na fałszywość tego poglądu.
Stopień szacunku, jakim ludzie darzą ich naturalne środowisko i stworzenia zamieszkujące wraz z nimi w tym samym świecie, z pewnością jest różny w poszczególnych kręgach kulturowych, ale mając do wyboru dwie oceny naszej sytuacji, czy zajmujemy uprzywilejowaną pozycję, czy też nasze istnienie jest całkowicie bez znaczenia, większość z nas skłania się ku tej pierwszej. To samolubne podejście ujawnia się raz za razem pomimo faktu, że bez końca dręczy nas niezaspokojone pragnienie poznania odpowiedzi na pytania, skąd się wzięliśmy i jaki jest sens naszego istnienia. Możliwe, iż podświadomie wyczuwamy, że pytania te otwierają drzwi do scenariuszy, w których zostajemy sprowadzeni do roli budzących obrzydzenie i zupełnie pozbawionych znaczenia odpadków w procesach zachodzących w takt kosmicznego zegara. Najpoważniejszym przykładem takiego stanu rzeczy jest zasada kopernikańska, zgodnie z którą to Słońce, nie Ziemia, znajduje się w centrum niebios, natomiast wirująca Ziemia, podobnie jak wszystkie inne planety, obraca się wokół tej ogromnej kuli ognia. Pogląd ten prowadzi do konkluzji, że nie stanowimy centrum wszelkiego istnienia, nie jesteśmy „wyjątkowi”. Tak naprawdę jesteśmy aż do bólu zwyczajni.
Istotnie, w ciągu ostatnich pięciuset lat nauka zatrzęsła kielichem naszej wartości bardziej niż kiedykolwiek przedtem w udokumentowanej historii człowieka. Nakładające się na siebie rewolucyjne zmiany zachodzące w nowoczesnej optyce, astronomii, biologii, chemii i fizyce z całą siłą ujawniły fakt, że zamieszkujemy jedynie jeden z drobnych skrawków natury, a nasza normalna świadomość otaczającego świata nie wywodzi się ani z obszaru mikroskopii, ani bezkresnego kosmosu, lecz ze strefy, którą można uważać za wąski pas graniczny między nimi dwoma. Obecnie, w XXI wieku, stoimy w obliczu przełomu, którego skala oddziaływania będzie wszechogarniająca i który radykalnie zakłóci spokój naszej egzystencji: realną możliwością jest odkrycie życia w innych miejscach, poza Ziemią. Możemy odkryć, że jesteśmy zupełnie jak te żyjątka w kropli wody ze stawu w Delft – jednym zamieszkanym światem pośród miliardów innych. Ewentualnie przekonamy się, że jesteśmy sami w całym kosmosie, malutkim rojem egzystującym w jednym jedynym zakamarku niewytłumaczalnie ogromnej paszczy nieustannie rozszerzającej się czasoprzestrzeni.
Co najbardziej zaskakujące: mamy obecnie powód, aby podejrzewać, iż oba wspomniane warianty mogą także być związane z jeszcze głębszym pytaniem: czy ten Wszechświat jest tylko jednym ogniwem w niemal nieskończonej sieci istniejących równolegle wszechświatów, których pojawienie się wynika z najbardziej podstawowych właściwości próżni? Niektóre z tych idei prowokują i nakłaniają do myślenia, wzbudzają ten sam rodzaj uczucia bliskiego zawrotom głowy, który musiał być udziałem van Leeuwenhoeka w chwili, gdy po raz pierwszy rzucił okiem na ujawniony za sprawą swoich soczewek mikrokosmos.

Duża część tej książki jest poświęcona temu, jakim sposobem może uda się nam uzyskać odpowiedzi na te pytania, jakie praktyczne i zauważalne postępy robimy na drodze do zrozumienia naszego miejsca w kosmosie, rzucając przy okazji wyzwania tak wielu uprzedzeniom i funkcjonującym koncepcjom. Będę bronił tezy, że już teraz możemy pokusić się o sformułowanie pewnych wniosków, zaprezentuję też własną propozycję, w jaki sposób możemy wzbogacić wiedzę na temat życia w kosmosie, podnieść naszą świadomość na nowy poziom wtajemniczenia.

Dotarcie do sedna sprawy wymaga przeprowadzenia wnikliwej analizy jednej z najpotężniejszych zasad, jakie kiedykolwiek służyły nauce i filozofii. Korzenie tej idei są skromne, tkwią, ni mniej ni więcej, w doświadczeniach dobowego rytmu zmian, jakim podlega niebo nad naszymi głowami.
Zobaczymy, że proponowana przez Kopernika zdecentralizowana wizja świata była logicznym i przekonującym rozwiązaniem, ponieważ pomagała objaśnić obserwowany ruch Słońca, Księżyca i planet, a objaśnienie to można było dzięki niej zrealizować w sposób elegancki i bardziej bezpośredni, niż pozwalały na to poprzedzające ją teorie. Jednak głoszona przez Kopernika koncepcja była dla wielu współczes­nych mu ludzi okropnym pomysłem, niepoprawnym teolo­gicznie, sugerowała bowiem, iż gatunek ludzki nie zajmuje żadnej uprzywilejowanej pozycji, lecz po części niezgodnym nawet z kanonami nauki, gdyż rzucała wyzwanie absolutnie fundamentalnym założeniom panujących poglądów na temat mechaniki kosmosu.
Z czasem posunęliśmy się w tej decentralizacji jeszcze dalej i obecnie uważamy, że z natury błędna jest każda teoria naukowa, która wymaga istnienia wyróżnionego punktu początkowego lub odwołuje się do unikatowego punktu widzenia. Jest to nadzwyczaj rozsądne. Jeśli takie uogólnianie nie byłoby słuszne, prawa fizyki, którym podlegasz, mogłyby już nie obowiązywać twojego przyjaciela, który ma pecha zamieszkiwać gorszą część miasta. Wszystko, co wiemy, jednoznacznie wyklucza taką ewentualność. Będę jednak dowodził, że być może zasada kopernikańska już nie będzie użyteczna jako wszechobejmująca przewodniczka w określonych kwestiach naukowych.
Należy podkreślić, że choć nie możemy uzurpować sobie prawa do centralnego miejsca Wszechświata, o którym wiemy teraz, że nie ma żadnego wyróżnionego centralnego punktu, to jednak wydaje się, że zajmujemy w nim bardzo interesujące miejsce, zarówno w czasie, jak i przestrzeni oraz skali. Niewątpliwie już wcześniej przedstawiano przemawiające za tym różnorakie argumenty, czasem doprowadzając argumentację do hipotezy, zgodnie z którą Ziemia jest wyjątkowo „rzadkim” okazem, szczególnie ze względu na fakt, że jest kolebką inteligentnego życia, zdolnego zbudować cywilizację techniczną. Wniosek taki należy jednak uznać za radykalny i nie wierzę, aby dało się go przekonująco uzasadnić. Pokażę dlaczego.
Niemniej jednak szczegóły dotyczące naszego położenia – miejsce pośrednie między skalą mikroskopową i kosmiczną na skalistej planecie, krążącej wokół gwiazdy o określonym wieku – z całą pewnością wpływają na sposób, w jaki wchodzimy w interakcje ze środowiskiem naturalnym, a także na to, jak szukamy innego życia we Wszechświecie. Szczegóły naszego własnego kosmicznego „adresu” również dostarczają istotnych wskazówek. Zamierzam wykazać, że jeśli chcemy dokonać prawdziwego postępu nauki w zakresie rozpoznania naszej pozycji w kosmosie, musimy znaleźć sposób na wyzwolenie się z oków własnej przeciętności. Wskażę, jak można to osiągnąć.
Wyruszamy na wyprawę, której celem jest znalezienie odpowiedzi na pytanie o miejsce ludzi w kosmosie i rozwiązanie konfliktu między naszą kopernikańską przeciętnością i wyjątkowością, która poprowadzi nas od najbardziej zamierzchłych etapów historii Ziemi do jej najbardziej odległej przyszłości, zabierze nas do rozsianych po całej Galaktyce układów planetarnych, nakaże spojrzeć na świat z perspektywy astronomii, badającej cały ogrom Wszechświata, a także z perspektywy biologii, zajmującej się wszechświatem ujawnianym przez soczewki mikroskopu. Po drodze będziemy mieli okazję poznania nowatorskich metod badań naukowych, zmierzających do rozjaśnienia mroków spowijających nasze kosmiczne początki – prowadzonych z wykorzystaniem niezwykle zaawansowanych technik matematycznych i wnikliwych obserwacji przyrody. Doprowadzi nas to do rzetelnego i dogłębnego przeglądu szczególnych uwarunkowań, w jakich się znajdujemy, oraz ewaluacji naszego miejsca w kosmosie.