NASA SLIKA UNIVERZUMA Zavisno od razvijenosti (ili bolje receno nerazvijenosti) ljudskog drustva u razlicitim periodima ljudske istorije menjao se i nacin na koji je tumacen Univerzum. Pocelo se od tumacenja Zemlje kao ravne ploce koja pluta na vodi, a stigli smo do hipoteza o Velikom Prasku, a o tome sta ce se desavati u buducnosti ne mozemo ni da zamislimo. Svaka ljudska epoha imala je neku svoju sliku Univerzuma, tako je i danas. Nase tumacenje nastanka i sudbine Univerzuma zasniva se na modelu Velikog Praska, ali ipak krenimo redom. Jedan poznati naucnik (najverovatnije je to bio Bertrand Rasel) jednom je drzao predavanje iz astronomije. Govorio je o tome kako Zemlja kruzi oko Sunca, a Sunce oko centra ogromnog skupa zvezda koji mi nazivamo Mlecni put. Kada je on zavrsio svoje izlaganje, u dnu sale ustala je jedna starija zena i rekla “Sve to sto ste nam ispricali obicna je besmislica. Svet je, zapravo, ravna ploca koja se nalazi na ledjima dzinovske kornjace.” Na naucnikovim usnama pojavio se nadmocan smesak pre nego sto je uzvratio: “A na cemu stoji kornjaca?”. Stara gospodja je na to odgovorila: “Veoma ste pametni mladicu, veoma pametni. Ali kornjace se pruzaju sve do kraja!” Ovakva predstava svemira, kao beskrajan niz kornjaca, danas mnogima izgleda smesno, ali zasto smatramo da smo mi u ovom pogledu bolje upuceni u stvar? Sta, u stvari, znamo o Univerzumu i kako to znamo? Odakle Vasiona potice i kuda ide? Da li je Vasiona imala pocetak, a ako jeste sta je bilo pre njega? Kakva je priroda vremena? Da li ce se ono ikada okoncati? Najnovija dostignuca na polju fizike nagovestavaju odgovore na neka od ovih pitanja sa kojima se odavno suocavamo. Ti odgovori ce jednog dana, nekim buducim generacijama, izgledati podjednako ocigledni kao sto nam je ocigledno da Zemlja kruzi oko Sunca ili podjednako smesni kao sto nam je smesna zamisao o kuli kornjaca. Jedino ce vreme pokazati sta ce zapravo od ovoga biti tacno.
Starogrcki filozof Aristotel prvi je, jos 340. godine pre nove ere, izneo ubedljive razloge da Zemlja nije ravna ploca. Prvi razlog bio je taj sto je uvideo da pomracenje Meseca izaziva Zemlja koja se nadje izmedju Meseca i Sunca. On je primetio da je senka na Mesecu uvek bila kruzna, sto se nikada ne bi dogodilo u slucaju da je Zemlja ravna ploca. Drugo, stari Grci su sa svojih putovanja znali da se zvezda Severnjaca pojavljuje nize na nebu posmatrana sa juga nego kad se gleda iz severnih podrucja. Stari Grci su znali i za treci razlog zasto bi Zemlja morala biti okrugla: zasto bi se, inace, najpre pojavila jedra broda na pucini, a tek kasnije trup? Aristotel je verovao da je Zemlja staticna i da je ona centar Vasione. Smatrao je da su ostala nebeska tela rasporedjene tako da kruze oko Zemlje. Kasnije, mnogo godina posle Aristotela, tacnije u II veku pre nove ere, ovu sliku svemira razradio je Ptolomej i postavio prvi kosmoloski model. Ovo nije bio kosmoloski model u pravom smislu te reci, on nije govorio o tome kako je svemir nastao, kako se razvijao i sta ce se sa njim dogoditi, nego je samo govorio u kom stanju svemir postoji. Ptolomej je smatrao da je Zemlja obavijena nizom od osam kristalnih sfera na kojima su rasporedjeni Sunce, Mesec, planete (pet poznatih u to vreme – Merkur, Venera, Mars, Jupiter i Saturn) i zvezde. Da bi objasnio “petlje” koje nastaju u kretanju planeta po nebeskoj sferi uveo je i dodatno kruzno kretanje planeta – one su se kretale po manjim kruznim orbitama spojenim sa odgovarajucim sferama. Ono sto se nalazilo iza osme sfere, iza zvezda, ostalo je prilicno neodredjeno, ali nije predstavljalo deo vidljive Vasione. Ovaj model prihvatila je hriscanska crkva kao sliku Vasione koja je u skladu sa Svetim pismom i cija je glavna prednost u tome sto je ostavljala obilje prostora iza sfere zvezda za raj i pakao. Jos jednostavniji model svemira izlozio je poljski svestenik Nikola Kopernik 1514. godine. Zbog stavova tadasnje crkve Kopernik se sa pravom plasio da ga crkva ne proglasi jeretikom pa je svoj model u pocetku objavljivao anonimno. Prema njegovom modelu u sredistu vasione nalazilo se Sunce, a Zemlja i planete su se oko njega kretale kruznim putanjama.
Bilo je potrebno da prodje skoro ceo jedan vek da bi ova ideja bila ozbiljno shvacena. Tada su dva astronoma Johan Kepler i Galileo Galilej pocela javno da podrzavaju Kopernikov model (uprkos cinjenici da se predvidjene orbite nisu u potpunosti podudarale sa rezultatima posmatranja). Konacan poraz modeli Aristotela i Ptolomeja doziveli su 1609. godine. To je jedna od najvaznijih godina u istoriji astronomije, godina kada je Galilej pronasao teleskop i njime poceo da posmatra nocno nebo. On je svoja posmatranja koncentrisao na najvecu planetu Suncevog sistema - Jupiter i dosao je do jednog vrlo vaznog otkrica - ustanovio je da oko Jupitera kruzi nekoliko malih satelita (Io, Evropa, Ganimed i Kalisto – kasnije nazvani Galilejevi sateliti). Ovo je znacilo da ne mora bas sve da kruzi oko Zemlje, kao sto su smatrali Aristotel i Ptolomej. U isto vreme Kepler je doradio Kopernikovu teoriju, izlozivsi zamisao da se planete ne krecu po kruznim vec po elipticnim putanjama. Ovim otkricem predvidjanja su se u potpunosti poklopila sa nalazima posmatranja. Po Keplerovom misljenju elipticne orbite su predstavljale prilicno odbojnu hipotezu, buduci da su elipse nesavrsenije od krugova. On je gotovo slucajno ustanovio da se elipticne orbite slazu sa nalazima posmatranja i nije ih mogao nikako usaglasiti sa svojom idejom da magnetne sile nagone planete da kruze oko Sunca. Do objasnjenja se doslo znatno kasnije, 1687. god, kada je Njutn objavio svoju knjigu, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, verovatno najznacajnije pojedinacno delo koje je ikad objavljeno u fizici. U ovoj knjizi Njutn ne samo da je izlozio teoriju kako se tela krecu u prostoru i vremenu, vec je pruzio i slozene matematicke postupke neophodne da se izvrsi analiza ovih kretanja. U istoj ovoj knjizi Njutn je postavio i jedan od najbitnijih fizickih zakona – zakon gravitacije:
Ovaj zakon odredjuje silu gravitacije, silu kojom svako telo u Vasioni privlaci drugo telo silom intenziteta F koja je srazmerna proizvodu masa ova dva tela (m i M) a obrnuto srazmerna kvadratu njihovih rastojanja r. Kasnije je Njutn pokazao da, prema ovom zakonu, gravitacija nagoni Mesec da se krece elipticnom putanjom oko Zemlje, a Zemlju i ostale planete da se elipticnim putanjama krecu oko Sunca. Kopernikov model odbacio je Ptolomejeve nebeske sfere, a samim tim i ideju u tome da Univerzum ima fizicke granice. Buduci da zvezde-nekretnice nisu, kako je izgledalo, menjale svoje polozaje, izuzev u pogledu kruzenja nebeskim svodom, postalo je prirodno pretpostaviti da su zvezde tela slicna nasem Suncu, ali znatno udaljena.
Njutn je shvatio da bi prema njegovoj teoriji gravitacije zvezde trebalo da se medjusobno privlace sto bi znacilo da ne mogu ostati nepomicne. Tu se postavlja novo pitanje – zar se onda nece sve sunovratiti jedna ka drugoj u nekom trenutku? Njutn je utvrdio da bi se to zapravo i dogodilo kad bi postojao konacan broj zvezda razmesten u nekom konacnom prostoru, ali ako bi postojao beskonacan broj zvezda u beskonacno velikom prostoru, do ovoga ne bi doslo zbog toga sto ne bi bilo nikakve sredisnje tacke ka kojoj bi se one sunovratile. To sto niko nije dosao na ideju da se stanje u vasioni menja, da se ona siri ili skuplja, pokazuje kakva je bila misaona klima po ovom pitanju pre XX veka. Osnovno misljenje je bilo da je svemir oduvek postojao u nepromenjenom obliku, ili da je nastao u nekom obliku slicnom danasnjem. Ovo je delimicno mogla biti posledica sklonosti ljudi da veruju u vecne istine, odnosno utesnosti pomisli da ce, i ako oni stare i umiru, Univerzum nastaviti da postoji, nepromenjen. Cak i oni koji su shvatili da iz Njutnove teorije gravitacije proizilazi da Vasiona ne mora da bude staticna nisu dosli na ideju da ona moze da se siri. Umesto toga pokusali su da preprave teoriju time sto su uveli da gravitaciona sila na velikim rastojanjima postaje odbojna. To nije uticalo na njihova predvidjanja kretanja planeta, ali je dopustalo da medjusobni odnos zvezda ostane u ravnotezi. Mi danas smatramo da bi ta ravnoteza bila vrlo nestabilna: ako bi se zvezde u nekom trenutku samo malo priblizile njihova privlacna sila postala bi jaca i odnela prevagu nad odbojnim, tako bi sve zvezde nastavile da se primicu jedna drugoj. Druga zamerka o modelu beskonacne staticne Vasione pripisuje se nemackom filozofu Hajnrihu Olbersu. Ovaj problem se ogleda u tome sto bi u se u beskonacnoj staticnoj Vasioni svaka linija vida okoncala na povrsini neke zvezde, odnosno gde god da pogledamo mi bi smo videli neku zvezdu, celo nebo trebalo da bude podjednako osvetljeno, blistavo kao Sunce, cak i nocu. Olbersov protivargument bila je hipoteza da svetlost sa dalekih zvezda apsorbuje materija u medjuzvezdanom prostoru, ali u tom slucaju ova materija bi se takodje jednom zagrejala i postala bi i sama podjednako sjajna kao zvezde. Jedini nacin da se izbegne ovaj zakljucak bio je da se pretpostavi da zvezde nisu vecno sijale, vec da su se upalile u nekom konacnom vremenu u proslosti. U tom slucaju ili jos nije moglo doci do zagrevanja ili svetlost sa dalekih zvezda jos nije mogla stici do nas. Ovo nas suocava sa sledecim pitanjem: sta je to sto uopste dovodi do paljenja zvezda? Prema izvesnom broju ranih kosmologa Univerzum je nastao u jednom konacnom i ne narocito dalekom vremenu u proslosti. Aristotelu i vecini drugih grckih filozofa nije se dopadala zamisao o stvaranju zato sto je ona podrazumevala bozansko mesanje. Oni su zbog toga smatrali da su ljudska rasa i svet uopste postojali i da ce postojati vecno.
O pitanjima da li je Univerzum ogranicen u prostoru i vremenu kasnije je raspravljao filozof Imanuel Kant. On je ova pitanja nazvao antinomije (odnosno, protivurecnosti) cistog razuma zato sto je smatrao da ima dovoljno argumenata za verovanje u obe teze. Kao argumenat u korist teze (Univerzum je prostorno i vremenski ogranicen) on je navodio da ako Univerzum nema pocetak, pre bilo kog dogadjaja postojalo bi beskonacno veliko vremensko razdoblje, sto je on smatrao besmislenim; a kao argument antiteze, da Univerzum nema pocetak, on je navodio da ako bi Univerzum imao pocetak pre njega bi postojalo beskonacno vremensko razdoblje, pa nije jasno zasto bi se Univerzum “rodio” u nekom posebnom trenutku. Ustvari, ono sto Kant navodi u oba slucaja je isti argument. Obe tvrdnje temelje se na precutnoj pretpostavci da se vreme pruza u beskraj unazad. Ali, da li je to tako? Kao sto cemo kasnije videti pojam vremena besmislen je pre “rodjenja” Univerzuma. Na ovo je prvi ukazao sveti Avgustin. Na pitanje: “Sta je Bog radio pre no sto je stvorio Univerzum?” o nije odgovorio: “Pripremao pakao za ljude koji postavljaju takva pitanja.” Umesto toga, kazao je da je vreme svojstvo Univerzuma koji je Bog stvorio, tako da nije postojalo pre njenog pocetka. Godine 1929. Edvin Habl dosao je do jednog od najcudnijih otkrica u istoriji kosmologije. On je eksperimentalno utvrdio da vasiona nije staticna, da se galaksije u njoj krecu, gde god pogledali udaljene galaksije se velikom brzinom sve vise i vise udaljavaju od nas! Drugim recima, Univerzum se siri! Iz ovoga se mogao izvesti zakljucak da su u davnim vremenima sva nebeska tela bila medjusobno bliza. Ustvari, postojao je, kako izgleda trenutak kada su se sva nalazila na tacno istom mestu i kad je stoga gustina Univerzuma bila beskonacno velika. Ovo otkrice po prv put uvodi pitanje pocetka Univerzuma na podrucje nauke. Iz Hablovih posmatranja proishodilo je da je postojao trenutak, nazvan Veliki Prasak, kada je Univerzum bio neodredjeno mali i beskonacno gust. Pod takvim uslovima otkazali bi svi zakoni nauke, pa samim tim i sve mogucnosti da se predvidi buducnost. Ako je i bilo nekih zbivanja pre ovog trenutka ona se mogu zanemariti zato sto ne bi mogla da imaju nikakve efekte na dogadjanja u sadasnjem vremenu, kao ni na tok samog Velikog Praska. Prema tome, mozemo da kazemo da vreme pocinje Velikim Praskom, u smislu da se ranija vremena zapravo ne mogu definisati. Ovde treba istaci da je ovaj “pocetak” vremena veoma razlicit od onih koji su ranije razmatrani. U nepromenjivoj Vasioni poceta j vremena jeste nesto sto mora da uvede neki entitet izvan Vasione; ne postoji fizicka nuznost tog pocetka (moglo bi se zamisliti da je Bog stvorio Univerzum u bilo kom trenutku u proslosti). Medjutim, ako se Univerzum siri postoje fizicki razlozi koji nalazu pocetak. Savremeni naucnici opisuju Univerzum na osnovu dve osnovne delimicne teorije: opste teorije relativnosti i kvantne mehanike. Obe ove teorije predstavljaju ogromna intelektualna dostignuca prve polovine XX veka. Opsta teorija relativnosti opisuje gravitacionu silu i makroskopski svet Univerzuma, svet u rasponu od nekoliko kilometara do 1024 kilometara, koliko iznosi velicina Univerzuma dostupna nasem posmatranju. Nasuprot njoj, kvantna mehanika izucava pojave izuzetno malih razmera, oko 10-15 dela metra. Nama je danas poznato da su ove dve teorije medjusobno protivurecne, one ne mogu obe biti tacne. Mi danas jos ne raspolazemo jednom, jedinstvenom, teorijom koja vazi u svuda, u svakoj tacki vremena i prostora. Jedan od najbitnijih zadataka savremene fizike je traganje za novom teorijom koja bi obuhvatila obe ove delimicne teorije. To je, ustvari, tzv. kvantna teorija gravitacije. Danas mi jos ne raspolazemo takvom teorijom niti se nazire trenutak kada cemo je konacno imati, ali zato su nam vec poznata mnoga svojstva koja u njoj moraju biti sadrzana. Ove dve teorije kojima raspolazemo pokazale su se dovoljnim za dolazenje do tacnih predvidjanja u svim okolnostima osim u nekim ekstremnim slucajevima; traganjem za celovitom objedinjenom teorijom Univerzuma tesko bi se moglo opravdati u prakticnom pogledu (treba primetiti da se to moglo tvrditi i u slucaju teorije relativnosti i kvantne mehanike, ali ove teorije omogucile su nam upotrebu nuklearne energije i mikroelektronsku evoluciju). Postavljanje objedinjene teorije, kvantne teorije gravitacije, moglo bi da ne doprinese opstanku nase vrste, mozda cak ne bi ni na koji nacin uticalo na nacin zivota, ali... Jos od osvita civilizacije ljud se nisu zadovoljavali time da vide dogadjaje, vec su tezili da saznaju zasto ti dogadjaji nastaju. Mi danas i dalje tezimo ka tome da dokucimo zbog cega smo ovde i odakle poticemo; koji su koreni i sudbina Univerzuma. Najdublja zelja covecanstva za znanjem predstavlja dovoljno opravdanje za nastavak nasih traganja. A cilj koji imamo pred sobom nije nista drugo nego potpuno opisivanje Vasione u kojoj zivimo.
|
