Anna Mateja: Gdzie dzisiaj uprawia się fizykę?
Tomasz Dietl: Skoro czasami mam ochotę wpisać do rubryki w dokumentach: „fizyk konferencyjny”, bo tak dużo czasu spędzam na zjazdach, znaczy to, że współczesna fizyka powstaje nie tylko w laboratoriach. Co więcej, gdybym nie wykorzystywał czasu spędzanego na lotniskach i w samolotach do pracy, traciłbym mnóstwo dni. Spotkania naukowców odbywają się przecież na różnych kontynentach, na dodatek pracuję w kilku miejscach, m.in. na Uniwersytecie Tohoku w Sendai w Japonii. Przypuszczam jednak, biorąc pod uwagę postęp w rozwoju potrzebnego oprogramowania, że coraz więcej konferencji będzie się odbywało wirtualnie. Nie tylko odczyty, ale także, co szczególnie dla uczestników interesujące, nieformalne spotkania w kuluarach.
Dzięki łączom światłowodowym będziecie wybierać w czasie lunchu miejsce w konferencyjnej stołówce, by porozmawiać, np. o tajnikach spintroniki?
Jak najbardziej – to kwestia software’u i budowy odpowiednich sal. Ludzie, mimo że oddaleni od siebie o tysiące kilometrów, będą rozmawiali o tym, nad czym aktualnie pracują. Na konferencję przyciąga bowiem możliwość nawiązania bezpośredniego kontaktu i porozmawiania o tym, czego nie ma jeszcze w artykułach naukowych. Albo poznania szczegółów technicznych przeprowadzonych doświadczeń, których też się nie opisuje w czasopismach, a co pozwala zaoszczędzić kilka miesięcy pracy. Naukowcy zachowają poczucie bycia razem, ale myśli będą mogli wymieniać także w indywidualnie prowadzonych rozmowach.
Spintronika, jedna z najbardziej rozwojowych dziedzin fizyki ciała stałego i elektroniki, którą Pan się zajmuje, ma swoje zasługi w wymyślaniu hardware’u dla tego rodzaju przedsięwzięć. Za publikacjami popularnonaukowymi Pana Profesora dopowiadam, że spintronika wykorzystuje właściwości elektronów obracających się wokół własnej osi. Nazywamy to spinem. W materiałach ferromagnetycznych (należy do nich np. żelazo) spiny wszystkich elektronów obierają jeden kierunek. Powstaje w ten sposób makroskopowy moment magnetyczny, zdolny reagować na zewnętrzne pole magnetyczne. Co z kolei wykorzystuje się m.in. do zapisania informacji na namagnesowanej taśmie lub płycie. W pracach autorstwa Pana zespołu, jakie ukazały się na ten temat w „Nature” i „Science”, pokazaliście, jak można sterować namagnesowaniem czy pojedynczymi spinami metodami znanymi z fizyki półprzewodników. To z kolei dało podstawę do opracowania nowych materiałów, które łączą właściwości ferromagnetyków z półprzewodnikami. Wszystko po to, by otrzymać elektronikę nowej generacji: twarde dyski o większej pojemności, energooszczędne mikroprocesory, uniwersalne pamięci magnetyczne.
A dalekosiężnym celem naszych badań jest poprawa szybkości gromadzenia, przetwarzania i przesyłania informacji, przy ograniczeniu zasobów zużywanej na to energii. To znana prawidłowość, że postęp technologiczny prowadzi do odkryć, które przekraczają naszą wyobraźnię. Zmiany, jakie zaszły w sposobach przesyłania informacji (vide telefonia komórkowa), dobitnie nam to pokazały.
Z trudem, ale jednak potrafimy sobie wyobrazić wirtualnie przeprowadzane konferencje, które wytworzą poczucie udziału we wspólnym przedsięwzięciu, nie utrudniając kontaktów między poszczególnymi jego uczestnikami.
Albo automatycznie prowadzone samochody czy roboty, które potrafią pielęgnować osoby starsze lub chore. Realizacja każdego z tych pomysłów wymaga dużych mocy obliczeniowych. A przecież są i takie idee, które – dopóki nie pokonamy kolejnych progów poznania – przekraczają naszą wyobraźnię.
Jedną z nich jest możliwość selekcji zebranych informacji. Do tej pory przetwarzaliśmy dane w systemie zero-jedynkowym, a więc wykorzystując „cud” cyfryzacji danych, zapisywaliśmy wszystko, co zostało napisane, narysowane, sfotografowane czy powiedziane, jako ciąg zer i jedynek. Dzięki temu poszerzyliśmy możliwości przechowywania i przesyłania informacji na skalę, która jeszcze kilkadziesiąt lat temu była niewyobrażalna. Teraz naszą ambicją jest nie tyle dalsze poszerzanie zdolności gromadzenia informacji, ile ich selekcja – wyławianie z gigantycznych zasobów, jakie potrafimy stworzyć, tych danych, które są nam aktualnie potrzebne.
Kolejna idea, która naukowców inspiruje, to opanowanie zasad działania układów biologicznych. Przedstawiając sprawę na przykładzie: nasz mózg wciąż szybciej rozpoznaje rysy twarzy ludzkiej niż jakakolwiek maszyna. Człowiek do porównania twarzy ze zdjęciem potrzebuje bowiem ułamka sekundy, maszyna – kilkunastu sekund. I to jest ciekawe zagadnienie: jak i dlaczego mózg to potrafi? Dlaczego automatycznie rozpoznajemy kształty, nawet gdy poruszamy się z prędkością 150 km na godzinę? Okazuje się, że mózg nie przetwarza informacji w oparciu o system zero-jedynkowy. Neurony pozwalają mu prowadzić zapis płynny, czyli nie tylko 0, 1, 0, 1 itd., ale 1, 2, 3, 4, 5… Są one na tyle pojemne, że liczba zapisywana przez neurony za jednym razem jest większa niż ta, którą w ogóle potrafimy wygenerować we współczesnych komputerach. W związku z tym pracujemy nad urządzeniami, które by przypominały neurony ludzkiego mózgu. I choć jesteśmy na początku drogi, przypuszczam, że tu właśnie należy się spodziewać przełomu technologicznego. Takiego, który pozwoli nam np. rozpoznawać twarze szybciej, niż pozwala na to nasz mózg. Wtedy może się okazać, że sztuczna inteligencja jest w stanie z większym sukcesem niż człowiek mierzyć się ze skomplikowanymi operacjami logicznymi. Mimo że w tym momencie jest on w tym niezastąpiony.
Trudno przyjąć, że to w ogóle możliwe: maszyna odtwarza ludzki mózg – w pewnym sensie wyręcza człowieka w myśleniu.
A czy trzy dekady temu byliśmy w stanie choćby pomyśleć o powstaniu takiego sposobu komunikowania się jak Internet, który dzięki upowszechnieniu m.in. zmieni relacje międzyludzkie? Zapewne pojawi się problem etyczny, bo pozyskanie wiedzy o działaniu naszego mózgu można wykorzystać do wywierania wpływu na ludzi. Nieuchronnie pojawią się pytania: w jakim stopniu chcemy człowieka poprawić? Jakie granice oddziaływania na niego sobie wyznaczymy? Z jednej strony chcemy poznać mechanizmy ukształtowane ewolucyjnie, rozpisując przyrodnicze fenomeny na zjawiska chemiczne i fizyczne. Z drugiej strony pozyskana wiedza nie zawsze zostanie wykorzystana w tak niewinny sposób jak np. poznanie składu i właściwości kleju nici pajęczej, który potrafimy już produkować fabrycznie. Może pojawić się ryzykowna chęć zmieniania człowieka od strony biologicznej. Realizowana zresztą pod szczytnymi hasłami, np. walki ze śmiertelnymi chorobami.
Jak często fizycy stają przed problemami etycznymi?
Dylematy związane z konstrukcją bomby jądrowej pokazały, że czasami nam się to zdarza.
Biorąc pod uwagę tempo przemian: zamierzchła sprawa. Jak jest dzisiaj?
Teraz to są raczej kwestie techniczne niż etyczne. Dotyczą np. nanocząstek – czyli obiektów milion razy mniejszych od milimetra (to wielkość atomów i cząsteczek) – których własności są odmienne od obiektów makroskopowych. Staramy się poznać ich właściwości, bo np. nanocząstki magnetyczne można stosować w terapii antynowotworowej. Mówiąc w dużym uproszczeniu: wprowadzone do komórki rakowej, pod wpływem zmiennego pola magnetycznego potrafią podwyższyć temperaturę i zniszczyć komórkę mechanicznie. Nanocząstki są też wykorzystywane do przenoszenia cząstek leków w wyznaczone miejsca. Wiele jest zastosowań, które pobudzają wyobraźnię, ale jednocześnie wydawane są ogromne pieniądze na zbadanie wpływu nanocząstek magnetycznych na ludzki organizm. Jakie są skutki uboczne, także w dłuższym czasie? Czy można wykluczyć ich toksyczność? Przenosząc zagadnienie na inny poziom rozważań: optymistyczne prognozy, zresztą niepozbawione podstaw, nie tyle zwalniają z dociekliwości, ile ją intensyfikują. By nie ulegać pobożnym życzeniom i ubiec ewentualne zarzuty. Zresztą, mimo tych starań, życie i tak potrafi napisać dowolny scenariusz. Kilka lat temu odbyła się w Grenoble wielka manifestacja mieszkańców zaniepokojonych pracami, jakie mieli prowadzić naukowcy. Nie obawiano się jednak ani wybuchu, ani podstępnego promieniowania, tylko… inwazji robotów. Demonstranci zarzucali naukowcom, że nie ujawniają wszystkich prowadzonych prac, m.in. mieli zachować w tajemnicy istnienie robotów zdolnych do nieprzewidywalnych działań. O ile wiem, takiego niebezpieczeństwa nie ma – każdy robot może wykonywać tylko to, do czego został zaprogramowany. Z tego względu jest nieprawdopodobne, by roboty zaczęły rządzić ludźmi. Ale ludzie demonstrowali… I to w mieście, które jest uważane za jeden z najważniejszych ośrodków naukowych w Europie: poza centrum badań nuklearnych istnieją tam trzy uniwersytety, a politechnika prowadzi centrum innowacji w dziedzinie nanotechnologii. W autobusie z lotniska można rozmawiać na tematy naukowe z niemal każdym pasażerem, bo większość mieszkańców pracuje w zakładach naukowo-badawczych. A mimo to, a może właśnie dlatego, pojawił się strach.
O czym świadczy takie przywiązanie do irracjonalności w odniesieniu do dziedzin, w których wszystko można sprawdzić i zrozumieć? Dlaczego to, co nieprawdopodobne, wydaje się bardziej atrakcyjne od tego, co istnieje faktycznie?
Człowiek nie jest istotą wyłącznie racjonalną i przewidywalną. Świat też nie jest tylko taki. Na tym też polega uroda ludzkiego umysłu, która sprawia, że jesteśmy twórczy, bo potrafimy działać niestandardowo. Ale skoro tak, racjonalne argumenty nie zawsze muszą nam trafiać do przekonania. Co też ważne: rozwój nauki nie jest pasmem sukcesów. To raczej starania o podążanie cały czas w górę, tyle że po drodze zdarzają się, nawet dosyć często, spadki w dół. Każdy ma w pamięci twierdzenie, które miało być naukowo udowodnione. I było. Do momentu aż inni badacze nie wykazali jego fałszywości. Złożoność zjawisk jest zresztą tego rodzaju, że nie może być inaczej.
Społeczeństwa były też wielokrotnie manipulowane w kwestii ustaleń naukowych, co jest pamiętane. Znana jest sprawa laboratorium Coca-Coli, które ogłosiło jedynie te wyniki badań, jakie nie uwzględniały niezdrowych konsekwencji picia słodkich napojów. Albo naukowca, który miał udowodnić, że szczepienia czynią z dzieci autystyków. To było oszustwo, za które autor spędził kilka lat w więzieniu, ale ruchy antyszczepionkowe wciąż przecież powołują się na „dowody naukowe”.
Dalej nie rozumiem, dlaczego część ludzi woli szarlatanów.
Może dlatego że chcą mieć prosty obraz świata, a nauka bywa dość skomplikowana? Nawet w mojej dziedzinie, która wydaje się bardzo ścisła, a przedmiotem jej rozważań są proste układy (w porównaniu tymi, które badają chemicy i biolodzy), też pojawiają się poważne dylematy i rozbieżne interpretacje. I choć windy działają, mosty się nie zapadają, nie wyobrażamy sobie życia bez Internetu czy telefonów komórkowych, nasze życie znacząco się wydłużyło, na dodatek nie musimy tyle pracować fizycznie co kiedyś – więc postęp nauki jest niezaprzeczalny – zawsze będzie ona napotykała ograniczenia. Na pewno nie można jej traktować jak wyroczni, która potrafi uporać się bezbłędnie z każdym pytaniem.
Podobnie naiwne jest przekonanie, że wszystko jest proste i racjonalnie wytłumaczalne. Dlatego nie ma sensu wierzyć w jeden obraz świata, nawet jeśli byłby on naukowy.
Tym bardziej że naukowcy też popełniają błędy, nawet tacy jak Albert Einstein, który zakładał, że wszechświat się nie rozszerza. Mimo że nie brakowało przesłanek sugerujących sytuację dokładnie odwrotną. Każdy jest jakoś uwarunkowany, co nie pozwala mu właściwie opisywać rzeczywistości. A wracając, nieco ironicznie, do początkowego…
