Mimo to przez kolejne trzydzieści parę lat społeczność uczonych traktowała ją z rezerwą, a niektórzy pokpiwali.  Mówimy o logicznie wysnutych przez Lemaître’a wnioskach, wynikających z ogólnej teorii względności stworzonej właśnie przez Einsteina. Lemaître zauważył, że sygnalizowana przez Vesto Sliphera ucieczka galaktyk jest zgodna z rozwiązaniami równań Einsteina. Stąd był już tylko jeden krok, by uznać, że Wszechświat rozpoczął swe istnienie Wielkim Wybuchem. Używamy tu wielkich liter, gdyż zdarzenie owo miało dla nas znaczenie unikatowe. Niemniej jeszcze w latach czterdziestych XX wieku Fred Hoyle, wybitny angielski astrofizyk, określił je żartobliwie i lekko ironicznie jako big bang, czyli wielki huk albo wielki łomot – jak proponował wciąż żartobliwie, ale już nie kpiąco, zmarły kilka lat temu astronom Konrad Rudnicki. Od parudziesięciu już lat jesteśmy przekonani, że teoria Wielkiego Wybuchu poprawnie opisuje pierwsze chwile naszego Wszechświata i stanowi fundament współczesnej kosmologii. Informacja, iż Wszechświat, w którym żyjemy jest nasz, może wydawać się zbędna, ale odrażający fakt, że Wszechświat miał początek, dał niektórym asumpt do spekulacji, że być może istnieją inne wszechświaty.   

Jak to możliwe, że zgodny z obserwacjami i osadzony w teorii pomysł na opis zjawisk zachodzących w realnym świecie przez kilkadziesiąt lat jest traktowany wrogo albo z rezerwą przez społeczność naukową? A jest to środowisko, które motywowane bezinteresowną ciekawością, buduje opinie wyłącznie na podstawie logicznego rozumowania, niezmiennie odrzuca przesądy i kieruje się zawsze dążeniem do prawdy. Okazuje się, że nie wyłącznie i nie zawsze. Warto się temu przyjrzeć, by zrozumieć mechanizm powstawania zawirowań, jakie dotknęły szereg wielkich teorii, w tym między innymi Wielki Wybuch.

Opowiada o tym w Mapach kosmosu Priyamvada Natarajan, profesor astrofizyki na Yale University w New Haven, USA. Zanim przejdziemy do przykładów i wniosków, jedna konkluzja zasługuje na wyeksponowanie. Trudności w akceptacji, a nawet czasowe odrzucenie teorii, która ostatecznie zostanie uznana za słuszną, nigdy nie są spowodowane przez złą wolę – świadome promowanie błędnej teorii, by utrącić dobrą. Owszem, każdy autor teorii zabiega o jej uznanie, przedstawia argumenty za, czasem je wyolbrzymia, a wagę argumentów przeciwnych pomniejsza. Jeżeli pod naporem faktów, najczęściej nowych obserwacji, jego teoria upadnie, biedak uznaje swój błąd i na tym sprawa się kończy. Źródłem depresji, a nawet tragedii staje się sytuacja odwrotna, gdy propagator teorii ostatecznie zwycięskiej nie jest w stanie przekonać do niej ogółu uczonych. Brak akceptacji atomistycznej teorii budowy materii, której czołowym obrońcą na przełomie wieków XIX i XX był Ludwig Boltzmann, doprowadził do jego samobójczej śmierci.

W historii badań Wszechświata „przewlekłe” procesy przyjmowania nowych idei nie należały do rzadkości. Natarajan przedstawia kilka takich spektakularnych przypadków i próbuje określić ich przyczyny. Dzięki temu mamy w książce dwa równoległe wątki. Jeden to precyzyjny opis linii rozumowania i metod zdobywania danych obserwacyjnych prowadzących do odkrycia lub sformułowania nowej teorii. Tę część nazwalibyśmy „badaniem Natury”, ciekawym dlatego, że mówi nam o obiektywnych prawach rządzących światem. Ale jest drugi aspekt tego procesu, gdzie górę bierze osobowość uczonego, jego przekonania, intuicje, a czasem poglądy filozoficzne, niekoniecznie powiązane z prawami przyrody. Wszystko to tworzy subiektywne podłoże, na którym „dzieją się” badania. Piękny tego przykład stanowi przypomniana na wstępie postawa Einsteina wobec kwestii ewolucji Wszechświata zaproponowanej przez Lemaître’a, a wcześniej przez Aleksandra Friedmanna. Pragnę jednak omówić inną historię, równie interesująco przedstawioną przez Natarajan (pod koniec wyjaśnię, dlaczego) – zagadkę ciemnej materii.

Problem pojawił się osiemdziesiąt pięć lat temu. Szwajcarski fizyk, Fritz Zwicky, dzięki stypendium Fundacji Rockefellera wspierającej badania naukowe, w 1933 roku badał gromadę galaktyk Coma. Mając do dyspozycji największy na świecie teleskop, wyznaczył prędkości własne galaktyk. Obiekty te w gromadzie poruszają się chaotycznie we wszystkie strony, a przed rozproszeniem chroni je suma wzajemnego przyciągania, która ściąga galaktyki ku centrum gromady. Aby gromada stanowiła twór trwały, musi zachodzić swoista równowaga między średnią prędkością galaktyk a siłą grawitacji, określoną przez masy poszczególnych galaktyk. Sądzono, że masa galaktyki jest równa sumie tworzących ją gwiazd. Wzajemne przyciąganie okazało się jednak za słabe, by związać ze sobą rozbiegające się galaktyki. Zatem poza gwiazdami w galaktykach, albo w całej gromadzie, musi znajdować się dodatkowa, niewidoczna materia; została ona – co nie dziwi – nazwana „ciemną”. Zwicky miał wprawdzie trudny charakter, ale prędkości galaktyk od tego nie zależą. Wynik został uzyskany w niezwykle przejrzysty sposób. Z niezrozumiałych powodów praca Zwicky’ego przeszła (niemal) bez echa. To jednak dopiero początek łańcucha nielogicznego zachowania środowiska.

W 1936 roku Sinclair Smith doszedł do podobnego co Zwicky wniosku, badając gromadę Virgo. Koncepcja ciemnej materii niby uzyskała wsparcie, ale nie na tyle znaczące, by zaczęła obowiązywać. Lata czterdzieste: astronom holenderski Jan Oort, niekwestionowany autorytet, badając jedną z galaktyk spiralnych, stwierdził, że „rozkład masy w tym obiekcie nie ma prawie żadnego związku z rozkładem jego światła”, czyli z rozkładem gwiazd. I nic. Rok 1956: Franz Kahn i Lodewijk Woltjer stwierdzają, że nasza Galaktyka i Galaktyka w Andromedzie przyciągają się znacznie silniej, niż wynika to z sumy mas tworzących je gwiazd. Zatem musi stać za tym dodatkowa masa. Znowu nic. Gdy w 1974 roku Kent Ford i Vera Rubin na podstawie pomiarów większej liczby galaktyk spiralnych doszli po raz kolejny do wniosku o istnieniu „brakującej” masy, ciemna materia wreszcie – niemal z dnia na dzień – uzyskała status bytu realnego, choć wciąż tajemniczego.

Natarajan wymienia szereg przyczyn, które jej zdaniem sprawiły, iż przez czterdzieści lat idea ciemnej materii była generalnie lekceważona przez astronomów. Nie ma tu miejsca na tworzenie zbiorowego „portretu psychologicznego” uczonych, ale wydaje się pewne, że właśnie w psychice tkwią przyczyny ignorowania jednych teorii i niemal natychmiastowego akceptowania drugich. Jednakże subiektywny czynnik odegrał również pewną rolę w przedstawieniu problemu przez Natarajan i autorka – przynajmniej w przypadku ciemnej materii – obraz nieco przejaskrawiła. Pytanie o brakującą materię było z pewnością znane w latach sześćdziesiątych, gdy studiowałem astronomię na Wydziale Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego. Może to być tylko szczęśliwy dla mnie zbieg okoliczności. Naszym mistrzem astronomii pozagalaktycznej był wówczas Włodzimierz Zonn, który znał dobrze Zwicky’ego. Nieobcy był mu charakter Szwajcara, ale także jego bystry umysł i znaczący udział w sukcesach astronomii XX wieku.