уторак, 19. октобар 2010.

Tekst iz knjige Stephen Hawkingh-a, "Kratka povest vremena"













Kosmos je simfonija



Godine 1984. Majkl Grin i Džon Švarc izneli su prvi dokaz da novo tumačenje – nazvana teorija superstruna ili teorija struna – može da objasni nedokučivi ponor sićušnog posle tzv. Plankove granice (milioniti odrezak milijarditog delića santimetra ili 10-33). Da biste zavirili iza, bio bi vam neophodan akcelerator veliki kao galaksija!
Naš kosmos, u suštini, ima više dimenzija nego što opažamo, gusto upletenih u uvijeno tkanje prostorvremena. Najviše pristalica steklo je objašnjenje Edvarda Vitena, jednog od najvećih naučnih umova današnjice, koji je 1995. sve objedinio u čuvenu M-teoriju s 11 dimenzija (11 kosmosa), čijem zavodljivom „sirenskom zovu” nisu odoleli ni Stiven Hoking ni Lionard Mlodinov.( njih dvojica su septembra 2010 objavili knjigu Veliki dizajn)
 Osnovni (elementarni) sastojci kosmosa nisu, prema tome, tačkaste čestice, već nezamislivo tanke niti ili tanušna jednodimenzionalna vlakna koja trepere. A kolike su te strune?
Dužina uobičajene približno je jednaka Plankovoj dužini – oko sto milijardi milijardi puta (1020) manja je od dimenzija jezgra atoma! Sam atom, da biste stekli predstavu, iznosi desetomilionitinku milimetra. Kada biste ga uvećali do granica poznatog kosmosa, on bi jedva dosegao visinu prosečnog drveta! Strune izgledaju tačkaste, čak i kada se posmatraju pomoću najmoćnije opreme. Svaka elementarna čestica načinjena je od jedne strune, svaka je jedna struna. Razlike se, u suštini, ispoljavaju u drukčijim odjecima jedne osnovne; kosmos je muzika nota koje strune sviraju. Satkan od bezbrojnog mnoštva takvih niti koje titraju, on podseća na beskrajnu simfoniju.( izvor )
Stiv Hoking, "Kratka povest vremena"
10. OBJEDINJENJE FIZIKE

     Kao što je objašnjeno u prvom poglavlju, bilo bi veoma teško sazdati jednu celovitu objedinjenu teoriju koja bi obuhvatala sve u Vaseljeni. Umesto toga, napredovali smo na taj način što smo postavljali delimične teorije koje su opisivale ograničeni raspon pojava, a zanemarivale ostala dejstva ili im određivale približne vrednosti izvesnim brojevima. (Hemija nam, na primer, omogućuje da izračunavamo međudejstva atoma bez upućenosti u unutrašnje ustrojstvo atomskog jezgra.) U krajnjoj liniji, međutim, očekivalo bi se da se ipak dođe do celovite, koherentne, objedinjene teorije koja bi obuhvatila sve delimične teorije kao približne i koja ne bi trebalo da bude podešavana izborom vrednosti izvesnih proizvoljnih brojeva kako bi bila u saglasnosti sa činjenicama. Traganje za jednom ovakvom teorijom poznato je kao 'objedinjenje fizike'. Ajnštajn je svoje pozne godine života proveo u neuspešnom traganju za objedinjenom teorijom, ali vreme za nju tada još nije bilo zrelo: postojale su, doduše, delimične teorije gravitacije i elektromagnetne sile, ali je veoma malo bilo poznato o nuklearnim silama. Osim toga, Ajnštajn je odbijao da prihvati valjanost kvantne mehanike, iako je sam odigrao značajnu ulogu u njenom razvoju. Kako izgleda, međutim, načelo neodređenosti predstavlja temeljno svojstvo Vaseljene u kojoj mi obitavamo. Uspešna objedinjena teorija mora, dakle, nužnim načinom da obuhvati i ovo načelo.
     Kao što ću pokazati, izgledi da se postavi jedna ovakva teorija sada su mnogo bolji, zato što su naša znanja o Vaseljeni znatno veća. No, moramo se čuvati prekomerne samouverenosti koja nas je u prošlosti često upućivala u ćorsokake! Na početku ovog stoleća, na primer, smatralo se da se sve može objasniti iz perspektive svojstava neprekidne materije, kao što su elastičnost i provodljivost toplote. Otkrića građe atoma i načela neodređenosti namah su raspršila ovu zabludu. A onda, ponovo, fizičar i dobitnik Nobelove nagrade Maks Born izjavio je, 1928, jednoj skupini posetilaca Getingenskog univerziteta: 'Sa fizikom koju mi poznajemo biće gotovo za šest meseci.' Njegova samouverenost zasnivala se na skorašnjem Dirakovom otkriću jednačine koje upravlja elektronom. Mislilo se da neka slična jednačina upravlja protonom, koji je bio druga od dve poznate čestice u to vreme, što će ujedno predstavljati kraj teorijske fizike. No, otkriće neutrona i nuklearnih sila ubrzo je obesnažilo ovu tvrdnju. Uprkos svemu ovome, međutim, ja ipak verujem da ima razloga za oprezni optimizam i da se sada nalazimo na samom pragu otkrića konačnih zakona prirode.
     U prethodnim poglavljima opisao sam opštu relativnost, delimičnu teoriju gravitacije, kao i delimične teorije koje opisuju slabu, jaku i elektromagnetnu silu. Poslednje tri mogu se obuhvatiti takozvanim velikim objedinjenim teorijama, ili VOT-ima, koje nisu sasvim zadovoljavajuće zato što ne obuhvataju gravitaciju i zato što sadrže izvestan broj svojstava, kao što su relativne mase raznih čestica, koje se ne mogu predvideti teorijom, već se moraju tako odabrati da budu u saglasnosti sa rezultatima posmatranja. Glavna poteškoća u pokušajima da se postavi teorija koja povezuje gravitaciju sa ostalim silama ogleda se u tome što je opšta relativnost 'klasična' teorija; drugim rečima, ona ne obuhvata načelo neodređenosti kvantne mehanike. Sa druge strane, ostale delimične teorije na suštinski način zavise od kvantne mehanike. Neophodan prvi korak jeste, dakle, da se dovedu u vezu opšta relativnost i načelo neodređenosti. Kao što smo videli, ovo može da ima neke izuzetne posledice, kao što je ona da crne rupe ne budu crne i da Vaseljena nema nikakvih singularnosti, već da je potpuno samosvojna i bez granica. Nevolja je, međutim, u tome, kao što sam objasnio u sedmom poglavlju, što iz načela neodređenosti proishodi da je čak i 'prazan' prostor ispunjen parovima virtuelnih čestica i antičestica. Ovi parovi imali bi beskrajnu količinu energije, pa stoga, prema Ajnštajnovoj znamenitoj jednačini, E = mc2, imali bi i beskrajnu masu. Njihovo gravitaciono privlačenje zakrivilo bi stoga Vaseljenu do beskrajno male veličine.
     Slično tome, prividno besmislene beskonačnosti javljaju se i u drugim delimičnim teorijma, ali u svim tim slučajevima ove beskonačnosti mogu se potrti jednim procesom koji se naziva renormalizacija. On pretpostavlja ukidanje beskonačnosti uvođenjem novih beskonačnosti. Iako je ovaj postupak matematički prilično sumnjiv, on, kako izgleda, dejstvuje u praksi i korišćen je kod ovih teorija da bi se došlo do predviđanja koja se izuzetno slažu sa nalazima posmatranja. Renormalizacija, međutim, ima jedan izuzetan nedostatak iz perspektive pokušaja da se postavi celovita teorija, budući da proishodi da se stvarne vrednosti masa i snaga sila ne mogu predvideti teorijom, već ih valja izabrati tako da se poklope sa nalazima posmatranja.
     U nastojanjima da se opštom relativnošću obuhvati i načelo neodređenosti postoje samo dva svojstva koja se mogu podešavati: snaga gavitacije i vrednost kosmološke konstante. No, podešavanje ovih svojstava nije dovoljno da bi se uklonile sve beskonačnosti. I tako, dobijamo teoriju koja, kako izgleda, predviđa da su određena svojstva, kao što je zakrivljenost prostorvremena, beskonačna, dok mi posmatranjima i merenjima ustanovljavamo da su ona savršeno konačna! Već se duže podozrevalo da postoji ovaj problem pri povezivanju opšte relativnosti i načela neodređenosti, ali on je konačno potvrđen podrobnim izračunavanjima 1972. Četiri godine kasnije predloženo je jedno moguće rešenje - takozvana 'supergravitacija'. Zamisao se ogledala u tome da se poveže čestica sa spinom 2, nazvana graviton, koja nosi gravitacionu silu, sa izvesnim drugim novim česticama sa spinom 3/2, 1, 1/2 i 0. U izvesnom smislu, sve ove čestice mogle bi se tada smatrati za različite vidove iste 'superčestice', čime bi se objedinile materijalne čestice sa spinom 1/2 i 3/2 i čestice koje nose silu sa spinom 0, 1 i 2. Virtuelni parovi čestica-antičestica sa spinom 1/2 i 3/2 imali bi negativnu energiju i težili bi stoga da potru pozitivnu energiju spina 2, 1 i 0 virtuelnih parova. Ovo bi dovelo do potiranja mnogih mogućih beskonačnosti, ali se ipak pretpostavljalo da bi se neke zadržale. Proračunavanja neophodna da bi se ustanovilo da li bi neke beskonačnosti ostale nepotrte bila bi, međutim, tako duga i teška da niko nije želeo da ih se lati. Čak i pomoću kompjutera smatralo se da bi na njih otišle pune četiri godine, a bilo je veoma verovatno da bi se negde potkrala bar jedna greška, a po svoj prilici i više njih. Znalo bi se, dakle, da se došlo do tačnog odgovora jedino ako bi još neko izvršio proračunavanje i dobio isti rezultat, ali to nije izgledalo odveć verovatno!
     Uprkos problemima, kao i činjenici da se čestice u teorijama o supergravitaciji ne podudaraju sa česticama koje stvarno registrujemo, većina naučnika je smatrala da je supergravitacija po svoj prilici pravo rešenje problema objedinjenja fizike. Bio je to, kako izgleda, najbolji način da se gravitacija dovede u vezu sa ostalim silama. No, 1984. došlo je do značajne promene stanovišta u korist onoga što je dobilo naziv teorija struna. U ovim teorijama, osnovni objekti nisu čestice, koje zauzimaju pojedinačne tačke prostora, već veličine koje imaju dužinu, ali ne i druge dimenzije, slično kakvoj beskrajno tankoj struni. Ove strune mogu imati krajeve (takozvane otvorene strune) ili ti krajevi mogu biti spojeni, obrazujući svojevrsne omče (zatvorene strune). (Ilus. 10.1 i 10.2) Jedna čestica zauzima jednu tačku u prostoru u svakom trenutku vremena. Njena istorija, dakle, može biti predstavljena linijom u prostorvremenu ('svetska linija'). Jedna struna, sa druge strane, zauzima jednu duž u prostoru u svakom trenutku vremena. Njena istorija u prostorvremenu, dakle, jeste dvodimenziona površina koja se naziva 'svetska ravan'. (Svaka tačka na takvoj svetskoj plohi može se opisati dvama brojevima: prvi određuje vreme, a drugi položaj tačke na struni.) Svetska ploha jedne otvorene strune jeste pojas; njegove ivice predstavljaju putanje krajeva strune kroz prostorvreme (Ilus. 10.1). Svetska ploha zatvorene strune jeste valjak ili cev (Ilus. 10.2). Poprečni presek ove cevi jeste krug koji predstavlja položaj strune u nekom određenom vremenu.
     Dve strune se mogu spojiti, pri čemu obrazuju jedinstvenu novu strunu; u slučaju otvorenih struna, one se naprosto spoje na krajevima (Ilus. 10.3), dok u slučaju zatvorenih struna imamo situaciju kao kod pantalona, gde se dve nogavice spajaju u jedinstven deo (Ilus. 10.4). Slično tome, jedna struna može se podeliti u dve. U teorijama struna, ono što se prethodno smatralo za čestice sada se predstavlja u vidu talasa koji se kreću niz strunu, poput talasa na vibrirajućem užetu na kome se pušta zmaj od hartije. Emitovanje ili apsorbovanje jedne čestice od strane druge odgovara deljenju ili spajanju struna. Primera radi, gravitaciona sila Sunca na Zemlji prikazivana je u teoriji čestica tako kao da je posredi emitovanje gravitacije od strane jedne čestice u Suncu i njeno apsorbovanje od strane jedne čestice u Zemlji (Ilus. 10.5). U teoriji struna, ovaj proces odgovara jednoj cevi u obliku slova 'H' (Ilus. 10.6). (Teorija struna na izvestan način prilično nalikuje cevovodu.) Dve okomite strane slova 'H' odgovaraju česticama na Suncu i na Zemlji, dok poprečni vodoravni deo odgovara gravitaciji koja se kreće između njih.
     Teorija struna ima neobičnu istoriju. Ona je prvobitno postavljena u poznim šezdesetim godinama prilikom pokušaja da se dođe do teorije koja bi opisala jaku silu. Zamisao se ogledala u tome da se čestice poput protona i neutrona mogu smatrati za talase na struni. Jake sile između čestica tu bi odgovarale strunama koje se poprečno pružaju preko ostalih struna, slično kao niti kod paučine. Da bi se ova teorija poklopila sa zabeleženom vrednošću jake sile između čestica, ove strune trebalo je da budu poput gumenih traka kadrih da izdrže silu rastezanja od oko deset tona.
     Godine 1974, Žoel Šerk iz Pariza i Džon Švarc iz Kalifornijskog tehnološkog instituta objavili su rad u kome su pokazali da bi teorija struna mogla da opiše gravitacionu silu, ali samo ako bi napetost struna bila znatno veća, oko hiljadu miliona miliona miliona miliona miliona miliona tona (jedinica iza koje se pruža niz od trideset devet nula). Predviđanja teorije struna tada bi bila istovetna sa onima koje proishode iz opšte relativnosti, u normalnim razmerama dužine, ali bi se razlikovala na veoma malim udaljenostima, manjim od jednog hiljadu milion milion milion milion milionitog dela centimetra (jedan centimetar podeljen brojem koji se označava jedinicom sa nizom od trideset tri nule iza nje). Ovaj rad nije privukao veću pažnju, međutim, zato što je upravo u to vreme većina fizičara napustila prvobitnu teoriju struna jake sile u korist teorije zasnovane na kvarkovima i gluonima, koja se, kako je izgledalo, bolje slagala sa nalazima posmatranja. Šerk je umro pod tragičnim okolnostima (bolovao je od dijabetesa i pao je u komu u času kada oko njega nije bilo nikog da mu da injekciju insulina). Tako je Švarc ostao kao gotovo jedini zagovornik teorije struna, ali sada sa znatno većom predloženom vrednošću njihove napetosti.
     Godine 1984. iznenada je oživljeno zanimanje za strune, kako je izgledalo iz dva razloga. Prvi je bio taj što fizičari nisu odveć odmakli u pokušajima da pokažu kako je supergravitacija konačna, odnosno da može da objasni one vrste čestica koje mi beležimo. Drugi je bio objavljivanje jednog rada Džona Švarca i Majka Grina iz londonskog koledža Kvin Meri, u kome je pokazano da bi teorija struna mogla da objasni postojanje čestica koje imaju levosmernu rotaciju, kao što je to slučaj sa nekim česticama koje registrujemo. Bili su to dovoljni povodi da veliki broj fizičara uskoro počne da radi na teoriji struna, tako da je nedugo potom postavljena jedna njena nova verzija, takozvana teorija heterotičkih struna, za koju se poverovalo da bi možda mogla da objasni tipove čestica koje smo dosad registrovali.
     U teorijama struna takođe se javljaju beskonačnosti, ali smatra se da će se sve one potrti u verziji poput ove o heterotičkim strunama (premda stvar još nije sasvim pouzdana). Teorije struna se, međutim, suočavaju sa jednom većom poteškoćom: kako izgleda, one su koherentne jedino pod uslovom da prostorvreme ima ili deset ili dvadeset šest dimenzija, umesto uobičajenih četiri! Razume se, dodatne dimenzije prostorvremena predstavljaju opšte mesto u naučnoj fantastici; štaviše, one su tu gotovo nužnost, budući da bi, u protivnom, činjenica da iz relativnosti proishodi da su nemoguća putovanja brža od svetlosti značila da bi prevaljivanje razdaljina između zvezda i galaksija trajalo predugo. Da bi se ovome nekako doskočilo, u naučnoj fantastici javila se zamisao o tome da je možda moguće poslužiti se prečicom kroz neku višu dimenziju. Stvar se ovde može predočiti na sledeći način. Zamislimo da prostor u kome živimo ima samo dve dimenzije i da je zakrivljen poput kakvog kotura ili torusa (Ilus. 10.7). Ako biste se našli sa jedne strane unutrašnje ivice prstena i želeli da stignete na neku tačku sa druge strane, morali biste da prevalite put duž unutrašnje ivice. Ukoliko biste, međutim, bili kadri da se krećete trećom dimenzijom mogli biste pravolinijski da prevalite razdaljinu između dve tačke.
     Zašto ne zapažamo sve ove dodatne dimenzije, ako one uistinu postoje? Zašto vidimo jedino tri prostorne i jednu vremensku dimenziju? Prema jednoj zamisli, druge dimenzije zakrivljene su u prostor veoma malih razmera, negde oko jednog milion milion milion milion milionitog dela inča. To je toliko malo da mi naprosto stvar ne primećujemo, već vidimo jednu vremensku i tri prostorne dimenzije, u kojima je prostorvreme prilično ravno. Ovo je slično površini neke pomorandže: ako je pomno zagledate, primetićete da je sva smežurana i naborana, ali ako je posmatrate sa udaljenosti ne vidite ove neravnine i ona vam izgleda glatka. Isto je tako i sa prostorvremenom: u veoma malim razmerama, ono je desetodimenziono i veoma zakrivljeno, ali u većim razmerama ne vide se ove zakrivljenosti dodatnih dimenzija. Ukoliko je ova predstava ispravna, onda se loše piše nesuđenim putnicima kroz kosmos: dodatne dimenzije bile bi daleko premale da bi kroz njih mogao proći jedan kosmički brod. No, ovde iskrsava jedan novi veliki problem. Zašto su samo neke, a ne i sve dimenzije savijene u malu loptu? Po svoj prilici, u veoma ranoj Vaseljeni sve dimenzije bile su izuzetno zakrivljene. Zašto su se, međutim, jedna vremenska i tri prostorne dimenzije izravnale, dok su ostale ostale savijene?
     Jedan mogući odgovor jeste antropičko načelo. Dve prostorne dimenzije nisu, kako izgleda dovoljne za nastanak složenih bića kakva smo mi. Primera radi, dvodimenzione životinje koje bi živele na jednodimenzionoj Zemlji morale bi da se penju jedna na drugu kako bi prošle jedna pored druge. Ako bi neko dvodimenziono stvorenje pojelo nešto što ne bi moglo potpuno da svari ono bi ostatke moralo da izbaci kroz isti otvor gde je progutalo hranu, zato što bi, ukoliko bi postojao još jedan otvor sa suprotne strane tela, stvorenje bilo razdvojeno na dve polovine; naše dvodimenziono stvorenje tako bi se raspalo.
  Poteškoće bi se javile i sa više od tri prostorne dimenzije. Gravitaciono privlačenje između dva tela opadalo bi brže sa udaljenošću nego što je to slučaj u tri dimenzije. (U tri dimenzije gravitaciona sila pada na 1/4 ukoliko se udvostruči razdaljina. U četiri dimenzije ona bi pala na 1/8, u pet dimenzija na 1/16 i tako dalje.) Značaj ove okolnosti ogleda se u tome da bi orbite planeta, kao što je Zemlja, oko Sunca bile nestabilne: i najmanji poremećaj kružne orbite (do čega bi moglo da dovede gravitaciono privlačenje drugih planeta) imalo bi za posledicu da Zemlja počne da se spiralno udaljava od naše zvezde ili da se sunovrati ka njoj. U tom slučaju mi bismo se ili posmrzavali ili bismo izgoreli. Osim toga, novi odnos između gravitacije i razdaljine u više od tri prostorne dimenzije značio bi da Sunce ne bi moglo da postoji u stabilnom stanju u kome se pritisak javlja kao protivteža gravitaciji. Ono bi se ili raspalo ili bi kolabiralo i postalo crna rupa. U oba slučaja ne bi bilo od velike koristi kao izvor toplote i svetlosti za život na Zemlji. U manjim razmerama, električne sile koje nagone elektrone da orbitiraju oko jezgra u atomu ponašale bi se na isti način kao i gravitacione sile. Prema tome, elektroni bi se ili potpuno odvojili od atoma ili bi se zavojito sunovratili u jezgro. U oba slučaja ne bismo imali atome kakve mi poznajemo.
     Izgleda sasvim izvesno da život, bar onaj za koji mi znamo, može da postoji jedino u onim područjima prostorvremena u kojima jedna vremenska i tri prostorne dimenzije nisu savijene u male razmere. Ovo bi značilo da bismo se mogli osloniti na slabo antropičko načelo, pod uslovom da se može pokazati da teorija struna dopušta postojanje takvih područja Vaseljene - što ona, kako izgleda, uistinu i dopušta. Nije isključeno da postoje i druga područja Vaseljene, ili druge Vaseljene (ma šta to značilo), u kojima su sve dimenzije savijene u male razmere ili u kojima je više od četiri dimenzije gotovo ravno, ali u takvim oblastima ne bi bilo inteligentnih bića koja bi posmatrala različiti broj efektivnih dimenzija.
     Pored pitanja broja dimenzija koje prostorvreme ima, teorija struna suočava se sa još nekoliko pitanja koja se moraju rešiti pre no što ona eventualno bude prihvaćena kao konačna objedinjena teorija fizike. Mi još ne znamo da li se sve beskonačnosti međusobno potiru, niti kako tačno dovesti u vezu talase na struni sa posebnim tipovima čestica koje registrujemo. Međutim, sva je prilika da će se do odgovora na ova pitanja doći u toku nekoliko narednih godina, odnosno da ćemo do kraja stoleća znati da li je teorija struna uistinu dugo tražena objedinjena teorija fizike.
     Ali da li uopšte može da postoji takva jedna objedinjena teorija? Ili se možda mi nalazimo u potrazi za jednom fatamorganom? Kako izgleda, postoje tri mogućnosti:
     1) Uistinu postoji celovita objedinjena teorija, koju ćemo jednoga dana otkriti ako budemo dovoljno mudri.
     2) Ne postoji konačna teorija Vaseljene, već samo beskrajni niz teorija koje sve tačnije opisuju Vaseljenu.
     3) Ne postoji teorija Vaseljene; događaji se ne mogu predviđati preko određene granice, budući da tu počinju da se odigravaju na nasumičan i proizvoljan način.
     Neki autori smatraju da je najizglednija treća mogućnost, budući da bi postojanje celovitog skupa zakona ograničilo slobodu Boga da se predomišlja i upliviše na svet. Posredi je varijanta starog paradoksa: može li Bog napraviti kamen koji bi bio toliko težak da ga ni on sam ne bi mogao podići? Ali zamisao o Bogu koji bi se predomišljao predstavlja primer zablude zamišljanja Boga kao bića koje postoji u vremenu, na šta je ukazao još sveti Augustin: vreme je svojstvo jedino Vaseljene koju je Bog stvorio. A on je valjda znao šta hoće kada ju je stvarao!
     Razvoj kvantne mehanike pomogao nam je da uvidimo da se događaji ne mogu predvideti sasvim precizno, već da uvek postoji izvestan stepen neodređenosti. To bi se, ukoliko se nekome tako sviđa, moglo pripisati nasumičnosti Božjeg upliva, ali takav upliv bio bi veoma neobičan: ništa ne ukazuje na to da iza njega stoji nekakva svrha. Jer da stoji, ona po definiciji ne bi bila nasumična. U modernim vremenima, mi smo delotvorno uklonili treću mogućnost na taj način što smo predefinisali zadatak nauke: naš cilj je da formulišemo skup zakona koji bi nam omogućio da predviđamo događaje do one granice koju postavlja načelo neodređenosti.
     Druga mogućnost - da, naime, postoji beskrajni niz sve savršenijih teorija - u saglasnosti je sa svim našim dosadašnjim iskustvima. U mnogo navrata povećavali smo osetljivost naših merenja ili uvodili novu klasu posmatranja, samo da bismo otkrili nove pojave koje nije predviđala postojeća teorija i za čije je objašnjenje valjalo postaviti usavršeniju teoriju. Ne bi stoga bilo odveć iznenađujuće ako bi iz sadašnje generacije velikih objedinjenih teorija pogrešno proishodilo da se ništa suštinski novo neće dogoditi između elektroslabe energije objedinjenja od oko 100 GeV i velike energije objedinjenja od oko hiljadu miliona miliona GeV. I odista, sasvim bismo mogli očekivati da pronađemo više novih slojeva ustrojstva koji bi bili osnovniji od kvarkova i elektrona za koje danas smatramo da predstavljaju 'elementarne' čestice.
     Kako izgleda, međutim, gravitacija bi mogla da postavi granicu ovom nizu 'kutija u kutijama'. U slučaju čestice sa energijom iznad onoga što se naziva Plankova energija, a što iznosi deset miliona miliona miliona GeV (jedinica iza koje se pruža niz od devetnaest nula), njena masa bila bi tako zbijena da bi se ona naprosto odvojila od ostatka Vaseljene i obazovala malu crnu rupu. Shodno tome, izgleda da niz sve savršenijih teorija mora da se suoči sa nekom granicom kako idemo ka sve višim energijama, što znači da bi trebalo da postoji neka konačna teorija Vaseljene. Razume se, Plankova energija nalazi se veoma daleko od energija od oko stotinak GeV koliko smo mi najviše u stanju da proizvedemo danas u laboratorijama. Ovaj raspon nećemo premostiti akceleratorima čestica u doglednoj budućnosti! Najranija razdoblja Vaseljene, međutim, predstavljaju arenu gde su se takve energije mogle javljati. Ja smatram da postoje dobri izgledi za to da će nas izučavanje rane Vaseljene i neophodnost matematičke koherentnosti dovesti do celovite objedinjene teorije još za života nekih od nas danas, a sve to ponovo pod pretpostavkom da sami sebe ne uništimo u međuvremenu.
     Šta bi to značilo ako uistinu dođemo do otkrića krajnje teorije Vaseljene? Kao što je bilo objašnjeno u prvom poglavlju, nikada ne bismo mogli da budemo sasvim sigurni da smo uistinu došli do tačne teorije, budući da teorije ne mogu biti dokazane. Ali ako bi teorija bila matematički koherentna i uvek davala predviđanja koja bi se slagala sa nalazima posmatranja, imali bismo puno razloga za verovanje da je ona valjana. Time bi bilo okončano dugo i slavno poglavlje u istoriji čovekovih intelektualnih nastojanja da dokuči Vaseljenu. Ali to bi takođe revolucionisalo laičko razumevanje zakona koji upravljaju Vaseljenom. U Njutnovo vreme bilo je moguće da jedna obrazovana osoba stekne predstavu o svekolikom ljudskom znanju, bar u glavnim crtama. Ali potonji ritam razvoja nauke sasvim je onemogućio tako nešto. Budući da se teorije stalno preinačuju kako bi objasnile nova posmatranja, one nikada nisu prikladno sažete ili pojednostavljene kako bi ih laici razumeli. Potrebno je da budete stručnjak, pa čak se i tada možete samo nadati da ste pronikli u jedan maleni deo naučnih teorija. Dalje, ritam napredovanja je tako brz da je ono što se uči u školi ili na univerzitetu uvek manje ili više zastarelo. Tek retki naučnici uspevaju da drže korak sa hitrim pomicanjem granica znanja, morajući pri tom da posvete tome sve svoje vreme i da se specijalizuju na nekom uskom području. Ostali deo populacije gotovo da nema nikakvu predstavu o razvoju koji je u toku, niti o uzbuđenjima koja on izaziva. Pre sedamdeset godina, ako je verovati Edingtonu, samo su dva čoveka shvatala opštu teoriju relativnosti. Danas je shvata na desetine hiljada diplomiranih studenata, a mnogo miliona ljudi bar je okvirno upoznato sa ovom idejom. Ukoliko bi došlo do otkrića celovite objedinjene teorije, predstavljalo bi samo stvar vremena pre no što bi ona bila sažeta i pojednostavljena na isti način i predavana u školama, bar u osnovnim crtama. Tada bismo svi bili u prilici da u izvesnoj meri shvatimo zakone koji vladaju Vaseljenom i koji su odgovorni za naše postojanje.
     Čak i ako otkrijemo celovitu objedinjenu teoriju, to ne bi značilo da bismo bili u stanju da predviđamo događaje uopšte - i to iz dva razloga. Prvi se odnosi na ograničenje koje pred naše moći predviđanja postavlja načelo neodređenosti kvantne mehanike. Ne postoji nikakav način na koji se ono može izbeći. U praksi, međutim, ovo prvo ograničenje manje je sputavajuće od drugoga koje proishodi iz činjenice da ne bismo mogli tačno da rešavamo jednačine teorije, izuzev u veoma jednostavnim situacijama. (Mi nismo u stanju da izračunamo čak ni situaciju sa tri tela u Njutnovoj teoriji gravitacije, a poteškoće se samo umnožavaju sa povećanjem broja tela i složenosti teorije.) Već znamo zakone koji upravljaju ponašanjem materije pod svim uslovima osim onih krajnjih. Naročito smo dobro upućeni u osnovne zakone koji stoje u temelju svekolike hemije i biologije. No, ovo nipošto ne znači da smo ove oblasti sveli na status rešenih problema; za sada smo imali malo uspeha u pedviđanju ljudskog ponašanja na osnovu matematičkih jednačina! Prema tome, čak i ako pronađemo potpuni skup osnovnih zakona, u potonjim godinama i dalje će postojati izazovni intelektualni zadaci usavršenja aproksimacionih metoda, što bi trebalo da nam omogući korisno predviđanje verovatnih ishoda u složenim i stvarnim situacijama. Celovita, koherentna, objedinjena teorija samo je prvi korak: naš krajnji cilj je potpuno razumevanje pojava koje nas okružuju, kao i našeg vlastitog postojanja.
izvor



                                                                    ARHIVA
                                                                     FIZIKA
                                                           ASTRONOMIJA

Нема коментара:

Постави коментар