Kockičicin iBlob

Albert Ajnštajn rekao je da je pitanje na koje bi najviše voleo da odgovori – zašto je svemir takav kakav je?

Neki su ubeđeni da znaju odgovor: kažu da je svemir takav jer ga je Bog takvim stvorio. Mnogi drugi u toj tvrdnji vide još više pitanja bez odgovora. Ima i onih koji kažu da je samo pitanje besmisleno, jer svemir jednostavno postoji.

Ipak, nova otkrića o kosmosu pokazuju da je istina mnogo zanimljivija i da su svojstva svemira, a možda i samo njegovo postojanje, neposredno povezani sa našim prisustvom u njemu. Dokazi: čudne podudarnosti između osnovnih svojstava svemira i uslova za postojanje inteligentnog života u njemu. Naučnici se još prepiru oko značaja tih podudarnosti. Dok ih jedni odbacuju kao “nenaučne”, drugi idu tako daleko da tvrde kako te veze upućuju na božansko značenje i svrhu svemira.

U središtu prepirke je takozvani antropski princip, prema kojem sama činjenica da postojimo baca svetlo na osobine svemira. Antropski princip je tako postao najosporavanija hipoteza u istoriji nauke – što govori o naučnicima bar koliko i samoj ideji. Treba se podsetiti da su rodonačelnici zapadne nauke, među njima ser Isak Njutn, čvrsto verovali da je svemir stvoren po našoj meri. Ali, početkom 20. veka takva verovanja stekla su auru verske dogme koje se većina naučnika pažljivo klonila. Već 1903. čak je i ugledni britanski prirodnjak Alfred Rasel Valas izvrgnut ruglu jer je rekao da je svemir možda takav kakav je “da bi proizveo svet koji je precizno prilagođen u svakom detalju stabilnom razvoju života koji će dostići vrhunac u čoveku.”

SVE JE RELATIVNO

U nekoliko narednih godina Albert Ajnštajn je objavio svoju teoriju relativiteta. To je označilo početak “moderne nauke” koja, barem naizgled, nije davala prostora za takve “sentimentalne” ideje. Do početka tridesetih godina astronomi su već znali da svemir ni najmanje ne izgleda kao jednostavan, statičan beskraj kakav su naučnici ranije zamišljali. Svemir je, otkrili su, dinamičan, prepun galaksija koje se velikom brzinom međusobno udaljuju – izgleda posle eksplozije koja se odigrala pre više milijardi godina. Njegovo ponašanje može da se razume samo preko užasno složenih jednačina Generalne relativnosti, Ajnštajnove teorije gravitacije. U svakom slučaju izgledalo je da je isključena bilo kakva njegova povezanost sa postojanjem ljudi.

I pored svega toga, neki naučnici tvrdili su da u svojstvima svemira ima nečeg čudnog, neke neobjašnjive veze sa fizikom subatomskih čestica. Ukazali su na astronomske proračune koji su pokazivali da je svemir 10.000 milijardi milijardi milijardi milijardi godina (1040) veći od elektrona – što nije samo ogroman broj, već i identičan faktoru za koji je elektrostatična sila jača od gravitacione sile između elektrona i protona! Da li je sličnost ta dva broja samo slučajnost – ili dokaz veze između fizike krajnje velikog i krajnje malog?

Podudarnost 1040 privukla je pažnju britanskog fizičara i nobelovca Pola Diraka, koji je 1937. u uglednom časopisu “Nejčer” objavio svoju “hipotezu o velikim brojevima”. Po njemu, podudarnost velikih brojeva nije slučajna, već je posledica zakona fizike i kao takva uvek je istinita. To je Diraka dovelo do zapanjujućeg predviđanja: Kako se kosmos širi, veliki broj koji se zasniva na njegovoj širini mora s vremenom da se menja. Usled toga njegova sličnost sa drugim velikim brojem ne može da bude večita – osim i ako se i drugi veliki broj takođe ne menja s vremenom. A šta bi to kod subatomskih čestica moglo da varira? Postoji, zaključio je Dirak, samo jedan odgovor koji bi bio u skladu sa kvantnom teorijom – gravitacija. Drugim rečima, gravitacija s vremenom mora da slabi po istoj stopi po kojoj se univerzum širi.

HEMIJA STVARANJA

Dirakova smela hipoteza nije naišla na reagovanja između ostalog zato što je opadanje gravitacije koje je predvideo bilo toliko sporo da se nije moglo izmeriti (manje od jednog procenta za deset miliona godina). Ali, sličnost velikih brojeva vratila se u žižu naučne javnosti 1953, kada je Dirakov kolega sa Kembridža Fred Hojl otkrio još upečatljiviju podudarnost – koja je istovremeno direktno povezala svojstva svemira sa životom na Zemlji.

Od sredine četrdesetih godina Hojl se bavio jednim od velikih naučnih izazova – objašnjenjem porekla hemijskih elemenata. Izgledalo je da su najjednostavniji i najrasprostranjeniji, vodonik i helijum, nastali u nezamislivoj vrelini Velikog praska. Problem je bio kako objasniti ostale.

Hojl je otkrio da se odgovor može naći u prirodnom nuklearnom reaktoru zvezda, ali samo pod uslovom da je atom ugljenika vrlo poseban i drugačiji od svih. Naročito atom jednog od izotopa, C 12, koji mora da poseduje takozvanu rezonancu na preciznu energiju da bi se povećala verovatnoća da će se baš on stvoriti. U protivnom zvezde ne bi stvarale ugljenik – a to znači da ne bi bilo života.
Koliko god da je pokušavao Hojl nije uspevao da nađe dokaz ugljenikove rezonance, a onda je pribegao genijalnom “lukavstvu”: stručnjacima mora da nešto promiče, rekao je, u protivnom – ne bi postojali.

Hojl je tako postao pionir antropskog principa, koji su naučnici neizbežno dočekali sa skepsom: kako to samo postojanje života može da predvidi osnovna svojstva atoma? Hojl nije odustajao. Samo nedelju dana od početka spora, tim istraživača otkrio je rezonancu atoma ugljenika – baš tamo gde je Hojl rekao da će se nalaziti.

Ubrzo zatim antropski princip stekao je još veći ugled kada ga je američki fizičar Robert Diki upotrebio za radikalno nov pristup Dirakovoj hipotezi o velikim brojevima. Diki je istakao da sama činjenica da smo u stanju da opazimo podudarnosti znači da svemir postoji dovoljno dugo da su zvezde mogle da stvore sve elemente potrebne za ljudski život. Sa druge strane, svemir ne može biti mnogo stariji nego što je za stvaranje života bilo potrebno, jer bi se u protivnom nuklearno gorivo zvezda potrošilo. Pomoću modela nuklearnih reakcija u zvezdama Diki je zatim pokazao da Dirakovi veliki brojevi moraju biti vrlo slični baš u ovom životnom dobu svemira koje je određeno na osnovu našeg postojanja. Dirak je, dakle, bio u pravu kada je rekao da nisu slučajno podudarni, ali nije bio u pravu kada je mislio da moraju uvek da budu podudarni, odnosno, da se gravitacija smanjuje sa širenjem svemira.

Sumnja u Dirakova predviđanja o gravitaciji pojavila se još četdesetih godina XX veka kada je američki fizičar mađarskog porekla Edvard Teler ukazao da bi postepeno slabljenje gravitacije značilo da je Sunce u prošlosti bilo sjajnije a Zemljina orbita manja, čime bi naša planeta bila suviše vrela za život. Potom su astronauti misije Apolo 1969. postavili na Mesec ogledala koja su nam omogućila da (uz pomoć lasera) fantastično precizno merimo udaljenost Zemljinog satelita – dakle, i da pratimo da li se on udaljuje zbog eventualnog slabljenja gravitacije. Dve decenije kasnije bilo je jasno da je udaljenost Meseca ista, odnosno, ako se i udaljava, da to čini neuporedivo sporije nego što je predvidela Dirakova teorija.

Uprkos sve većem interesovanju naučnika, antropski princip je dobio ime tek 1973. kada ga je iskovao astrofizičar sa Kembridža Brendon Karter na osnovu grčke reči “antropos” – čovek. Karter je postavio i razliku između dva oblika osnovne ideje. Nesporan “slabi” antropski princip – Hojlove i Dikijeve postavke – kaže da samo naše postojanje određuje neka svojstva i sadržaj svemira. “Snazni” antropski princip, nasuprot tome, tvrdi da svemir mora da ima svojstva koja su spojiva sa inteligentnim životom. Mnogi naučnici ga odbacuju jer im “smrdi” na, u naučnim krugovima, ozloglašeni crkveni “argument namere” prema kojem čuda prirode dokazuju postojanje Tvorca.

Čak i slabi antropski princip ima među naučnicima protivnike koji insistiraju da “samo naše postojanje” nema značaja. Naučnici koji smatraju da je toliki skepticizam preterivanje u drugom pravcu predložili su “srednji put”. Posledica: spektakularni zaključak da je naš svemir samo majušni delić “multiverzuma” pogodan za život.

OTVARANJE OČIJU

Mogućnost da je naš svemir delić nečega mnogo većeg uklapa se sa teorijama o Velikom prasku. Američki fizičar Alen Gut pokazao je 1981. da je kosmičku ekspanziju možda izazvala subatomska sila koja izvire iz praznog prostora i deluje kao neki oblik antigravitacije – tamne energije. Dve godine kasnije ruski kosmolog Andrej Linde pokažao je da je “efekat naduvavanja” mogao da proizvede ogroman broj svemira, od kojih bi samo neki bili pogodni za život.

Fizičar Li Smolin otišao je 1992. korak dalje i izneo pretpostavku da svi svemiri učestvuju u darvinijanskom nadmetanju “preživljavaja najboljih” čiji su nusproizvod – uslovi za život. Po njemu, novi svemiri mogu da se formiraju naduvavanjem u crnim rupama. Uslovi u svakom novorođenom svemiru se sasvim malo razlikuju, ali će oni koji su u stanju da proizvedu najviše crnih rupa imati najviše “potomaka” – i postati najrasprostranjenija vrsta svemira.

Tim putem Smolin dolazi do moguće veze sa postojanjem života: svemiri koji proizvode najviše crnih rupa, naime, proizvode i najviše džinovskih zvezda, koje su najsposobnije za stvaranje hemijskih elemenata potrebnih za život.

Premda je krajnje spekulativna, Smolinova ideja je sasvim u skladu sa zakonima fizike i čovečanstvo bi jednog dana čak moglo da je proveri. Ako se pokaže da je tačna daće antropskom principu sasvim novo značenje jer će naše postojanje povezati sa postojanjem samog svemira.

To, pak, dovodi do najspornije posledice antropskog principa, oko koga će se naučnici nesumnjivo još dugo prepirati: ne samo da je nama potreban svemir, već smo i mi potrebni njemu.

HIPOTEZA O VELIKIM BROJEVIMA

Nobelovac Pol Dirak verovao je da podudarnost određenih naročitih brojeva ukazuje na vezu između subatomske fizike i kosmosa. Premda se danas smatra da njegova teorija o podudarnosti brojeva nije tačna, ideja o vezi makro i mikro-sveta je potpuno prihvaćena.

Smatra se, naime, da je sila koju stvaraju kvantni procesi (zakoni koji vladaju u subatomskom svetu) uzrok širenja celog svemira. Teoretičari do sada nisu uspeli da izračunaju snagu te kosmičke sile standardnim metodama. Ali, uspeli su da naprave procenu pomoću Dirakovih specijalnih velikih brojeva – i taj rezultat je vrlo blizu onoga što su izmerili astronomi. To znači da je Dirakova “luda ideja” ipak na pravom putu…

Zašto je nemoguće slabljenje gravitacije?
U Dirakovoj originalnoj teoriji veza između subatomske fizike i kosmosa dovela je do predviđanja da gravitacija stalno slabi. Fizičarima je bilo potrebno dosta vremena da bi ustanovili da to ne može da bude tačno. Ako gravitacija stalno slabi onda je sila kojom Sunce privlači Zemlju u prošlosti bila jača, što bi značilo da je Zemlja bila bliža Suncu i time mnogo toplija. Osim toga, promena snage gravitacije uticala bi i na snagu nuklearne reakcije u Suncu: proračuni pokazuju da bi samo pet odsto snažnija gravitacija pojačala sjaj Sunca za 40 odsto. Zajedno sa manjom orbitom, temperatura na Zemlji morala je pre samo 600 miliona godina da bude veća od 100 stepeni – fosilni ostaci pokazuju da nije bilo tako.

FINO PODEŠAVANJE SVEMIRA

Upadljiv primer kosmičke “namere”“ daje broj “omega” koji predstavlja odnos gustine materije u svemiru prema količini materije koja je potrebna da bi gravitacija bila dovoljno snažna da zaustavi širenje svemira. Sadašnja posmatranja pokazuju da je omega 0,3 ali proračuni pokazuju da je u vreme Velikog praska iznosio tačno 1,0. Da je bio i manje od milijarditog dela drugačiji ili bi širenje svemira bilo prebrzo i galaksije ne bi mogle da se formiraju, ili bi gravitacija nađačala i kosmos bi se odavno urušio. Postojanje kosmosa zavisilo je od vrednosti koja je neuporedivo “tanja od dlake”.

NADUVAVANJE

Najprihvaćenije objašnjenje eksplozije od pre 14 milijardi godina koju zovemo Veliki prasak poznato je kao “naduvavanje”. Po njemu uzrok Velikog praska je “kvantna vakuumska energija” koja se pojavljuje niotkuda i deluje kao antigravitacija “naduvavajući” svemir iz njegove originalne sub-sub atomske veličine. Druga verzija te teorije, koju je razvio ruski fizičar Andrej Linde, podrazumeva “haotično naduvavanje”: ono u svemiru stvara mnoštvo odvojenih oblasti (različitih svemira) od kojih neke mogu da podrže život.

ZAŠTO SVEMIR ODREĐUJE NAŠU VISINU?

Američki fizičar Vilijem Pres izveo je osamdesetih godina iznenađujući dokaz antropskog principa: tvrdnju da je svemir odredio visinu ljudske vrste. Tvrdnja se zasniva na činjenici da su stvorenja koja idu na dve noge, kao ljudi, stalno u opasnosti da padnu i povrede se. Da smo mnogo viši udarili bismo o tle takvom silinom da bismo ostali mrtvi. Pres je ukazao da se to ne događa zbog dejstva dveju sila koje vladaju svemirom: gravitacija određuje energiju kojom udaramo o tle, a elektrostatična sila upravlja snagom atomskih veza koje čine naše kosti.

Proračuni na osnovu Presove tvrdnje pokazali su da je maksimalna bezbedna visina za ljude s obzirom na snagu dve spomenute sile svemira oko tri metra. Čak i najviši čovek u istoriji, Robert Vodlou (1918-1940) bio je visok u okviru tog ograničenja – 2,72 metra.