Strela vremena Do pocetka ovog veka ljudi su smatrali da je vreme apsolutno. Drugim recima, bilo koji dogadjaja mogao se oznaciti nekim brojem nazvanim “vreme” na jedinstven nacin, a svi casovnici slozili bi se u merenju intervala izmedju dva dogadjaja. Tek je otkrice da je brzina svetlosti ista za sve posmatrace bez obzira kako se oni krecu dovelo do teorije relativnosti u kojoj je napustena zamisao o postojanju jedinstvenog i apsolutnog vremena. Zajedno sa Teorijom relativnosti vreme je postalo jedan lican pojam, relativan u odnosu na posmatraca koji ga meri. Za dobro opisivanje dogadjaja u evoluciji univerzuma neophodno je objedinjene teorije gravitacije i kvantne mehanike, ali onda je neophodno uvesti i zamisao imaginarnom vremenu. Imaginarno vreme se ne razlikuje od pravca u prostoru. Ako neko idi u jednom smeru, onda jednostavno moze da se okrene i da se vrati nazad; ista tako ako neko ide napred u imaginarnom vremenu lako moze da se okrene i vrati nazad. Iz ovog proizilazi zakljucak da ne postoji neka bitna razlika izmedju smera napred i “smera” “nazad” u imaginarnom vremenu. Ali, u slucaju “realnog” vremena postoji ogromna razlika izmedju smera “napred” i smera “nazad”, sto je to svima nama dobro poznato. Odakle potice ta razlika izmedju proslosti i buducnosti? Zasto se secamo proslosti a ne buducnosti? Zakoni prirode ne prave razlike izmedju proslosti i buducnosti. Zakoni prirode ostaju nepromenjeni kod kombinacija simetrija koje se oznacavaju sa “C”, “P” i “T” [1]. Zakoni prirode koji upravljaju ponasanjem materije pod svim normalnim okolnostima ostaju nepromenjeni u slucaju kombinovanja prve dve simetrije, “C” i “P”, odnosno zivot bi bio potpuno isti za zitelje neke planete koja bi predstavljali nase slike u ogledalu i koji bi bili sagradjeni od antimaterije, a ne od materije. Ako se zakoni prirode ne menjaju u uslovima kombinovanja operacija “C” i “P”, kao i operacija “C”, “P” i “T”, onda moraju ostati nepromenjeni i u slucaju samo operacije “T”. Postoji, medjutim, velika razlika izmedju smera “napred” i smera “nazad” stvarnog vremena u obicnom zivotu. Zamislite casu punu vode koja pada sa stola i razbija se u komade na podu. Ukoliko biste to snimili, lako biste mogli da kazete da li se film pusta napred ili nazad. Ako biste ga pustili nazad, videli biste delice kako se iznenada sakupljaju sa poda i obrazuju celu casu, koja potom skace na sto. Ustanovili biste da je film pusten unazad po tome sto se ovakvo ustrojavanje nikada ne dogadja u obicnom zivotu. Ukoliko bi se ipak dogadjalo, proizvodjaci staklarije ubrzo bi ostali bez posla. Razlog kojim se obicno objasnjava zasto ne vidimo razbijene case kako se skupljaju sa poda i skacu natrag na sto jeste taj sto se takvom necem protivi Drugi zakon termodinamike. Prema ovom zakonu, u bilo kom zatvorenom sistemu uvek dolazi do povecanja nereda ili entropije. Drugim recima, posredi je vid poznatog Marfijevog zakona: “Stvari uvek teze da se pogorsaju!” Cela casa na stolu predstavlja stanje visokog reda, dok je razbijena casa na podu stanje nereda. Lako se moze ici od cele case na stolu u proslosti, do razbijene case na podu u buducnosti, ali ne i obrnuto. Povecanje nereda ili entropije sa vremenom jedan je od primera onoga sto se naziva strela vremena i cime se pravi razlika izmedju proslosti i buducnosti, odnosno odredjuje smer vremena. Postoje najmanje tri razlicite strele vremena. Tu je, najpre, termodinamicka strela vremena, smer vremena u kome se nered ili entropija povecavaju. Zatim je tu psiholoska strela vremena. To je smer u kome mi osecamo da vreme protice, smer u okviru koga pamtimo proslost, ali ne i buducnost. Konacno, postoji i kosmoloska strela vremena. Posredi je smer vremena u sklopu koga se Univerzum siri, a ne sazima. U nastavku bice reci o uslovima bezgranicnosti Univerzuma, i zasto sve tri strele vremena mora da pokazuju u istom smeru – stavise, zasto uopste mora da postoji potpuno odredjena strela vremena. Bice objasnjeno zasto je psiholoska strela odredjena termodinamicom strelom vremena, kao i da ove dve strele uvek moraju da pokazuju u istom smeru. Ukoliko pretpostavimo bezgranicnost Univerzuma videcemo da moraju postojati sasvim odredjena termodinamicka i kosmoloska strela vremena, ali one nece pokazivati u istom smeru u svim razdobljima evolucije Univerzuma. Pokazacu da se jedino onda kad ove dve strele pokazuju u istom smeru sticu pogodni uslovi za nastanak inteligentnih bica, bica sposobnih da postave pitanje: “Zasto se nered povecava u smeru u kom se Univerzum siri?” Pocnimo od termodinamicke strele vremena. Drugi zakon termodinamike izlazi iz cinjenice da uvek postoji veci broj nesredjenih nego sredjenih stanja. Zamislimo sistem koji je poceo u jednom od malog broja sredjenih stanja. Sa proticanjem vremena sistem ce se razvijati u saglasnosti sa zakonima nauke i njegovo stanje ce se menjati. Verovatnoca da ce se u nekom kasnijem trenutku vremena sistem naci u nesredjenom stanju je veca nego verovatnoca da se sistem nadje u sredjenom stanju. Pretpostavimo sada da Bog odluci da Univerzum treba da se okonca u jednom stanju visokog reda, pri cemu nije bitno kakvo je bilo njegovo pocetno stanje. U ovom slucaju jasno je da se Univerzum u trenutku svog radjanja nalazio u nesredjenom stanju. Iz ova dva stanja zakljucujemo da bi onda nered morao da se smanjuje sa vremenom. U jednom takvom Univerzumu imali bi prilike da vidimo razbijene case koje se sastavljaju i vracaju na sto. Medjutim, i mi kao posmatraci dogadjanja bili bi takodje deo Univerzuma u kome se nered smanjuje sa vremenom. Kod bica koja bi zivela u ovakvom svetu psiholoska strela vremena pokazivala bi u obrnutom smeru, oni bi se secali buducnosti ali se ne bi secali proslosti (kad bi se casa razbila secali bi se da se nalazila na stolu, ali kad bi se nalazila na stolu ne bi se secali da je pre toga bila razbijena). Tesko je govoriti o ljudskom pamcenju zbog toga sto jos nismo dovoljno upoznati sa time kako mozak “radi”. Da bi razmotrili psiholosku strelu vremena razmatracemo kako radi memorija racunara (mozemo pretpostaviti da je psiholoska strela vremena ljudi i racunara identicna, jer u protivnom lako bi mogli da se obogatimo u sportskim kladionicama pomocu racunara koji bi pamtio sutrasnje rezultate). U osnovi, memorija nekog racunara jeste sredstvo koje sadrzi elemente koji mogu postojati u jednom od dva stanja. Jednostavan primer je “racunar” zvan abakus [2]. U svom najprostijem obliku on se sastoji od izvesnog broja zica. Na kraju svake zice nalazi se kuglica koja se moze staviti u jedan od dva polozaja. Pre nego sto neki podatak biva zapamcen u memoriji “racunara”, on se nalazi u nesredjenom stanju, u kome postoje podjednaki izgledi za dva moguca stanja. (Kuglice abakusa razmestene su bez reda na zicama ovog “racunara”.) Posto memorija stupi u medjudejstvo sa sistemom koji treba upamtiti, njeni elementi ce se zacelo naci u jednom od dva stanja, vec prema opstem stanju sistema. (Svaka kuglica abakusa naci ce se bilo na levoj ili desnoj zici.) Memorija je tako presla iz stanja nereda u stanje reda. Kako bi se, medjutim, doslo do toga da se memorija nalazi u pravom stanju, neophodno je upotrebiti izvesnu kolicinu energije (da bi se pomerile kuglice, ili da bi kompjuter uopste radio, na primer). Ova energija se oslobadja u vidu toplote, sto povecava kolicinu nereda u Univerzumu. Moglo bi se pokazati da je ovo povecanje nereda uvek vece od povecanja reda u samoj memoriji. Prema tome, toplota koju otklanja ventilator racunara znaci da kada ovaj zabelezi jedan podatak u memoriju, ukupna kolicina nereda u Univerzumu ipak se povecava. Drugim recima, smer vremena u kome racunar pamti proslost isti je kao i smer vremena u kome se nered povecava. Nase subjektivno osecanje smera vremena, psiholoska strela vremena, odredjena je, tako, u nasim mozgovima termodinamickom strelom vremena. Bas kao i racunar, mi takodje moramo da pamtimo stvari poretkom kojim se entropija povecava. Ovo cini gotovo beznacajnim drugi zakon termodinamike. Nered se povecava sa vremenom zato sto merimo vreme u smeru u kome se nered povecava. Nista u Univerzumu nije izvesnije od toga! Ali zasto uopste postoji termodinamicka strela vremena? Ili, drugim recima, zasto bi se Univerzum nalazio u stanju visokog reda na jednom kraju vremena, kraju koji mi nazivamo proslost? Zbog cega nije u stanju potpunog nereda u svim vremenima? Takvo stanje bi, uostalom, izgledalo verovatnije. I zasto je smer vremena u kome se nered povecava isti kao i smer vremena u kome se Univerzum siri? Uz pomoc klasicne teorije opste relativnosti ne mozemo da predvidimo kako je Univerzum rodjen, zbog toga sto svi poznati zakoni nauke prestaju da vaze u trenutku Velikog Praska. Univerzum je mogao da se rodi na jedan vrlo ravnomeran i sredjen nacin i to bi dovelo do sasvim odredjenje termodinamicke i kosmoloske strele vremena, kao sto i jeste slucaj. Ali isto tako Univerzum je mogao biti rodjen u veoma haoticnom i nesredjenom stanju. U ovom slucaju Univerzum bi se i u trenutku samog rodjenja nalazio u potpunog nereda pa on vise ne bi mogao da se povecava sa vremenom. Tada bi pocetni nered ili ostao nepromenjen i ne bi postojala odredjena termodinamicka strela vremena, ili bi se smanjivao sa vremenom a tada bi termodinamicka strela vremena pokazivala u suprotnom smeru od kosmoloske strele vremena. Nijedna od ovih mogucnosti nije u saglasnostima sa danasnjim posmatranjima. Medjutim, vec je poznato da klasicna opsta teorija relativnosti predvidja sopstveni krah. U trenutku kad zakrivljenost prostora postane velika do izrazaja dolaze kvantna gravitaciona dejstva klasicna teorija vise nije u mogucnosti da tacno opise Univerzum. Potrebno je dakle primeniti kvantnu teoriju gravitacije da bi se otkrilo to kako je Univerzum rodjen. U kvantnoj teoriji gravitacije da bi se odredilo stanje Univerzuma i dalje je potrebno ustanoviti kako bi se moguce istorije Univerzuma ponasale na granici prostor-vremena u proslosti. Ova nelagodna obaveza opisivanja onoga sto ne znamo i sto ne mozemo znati mogla bi se izbeci jedino ako bi ove istorije zadovoljile uslov bezgranicnosti: da im je, naime, pruzanje konacno, ali da nemaju granica, rubova ili singularnosti. U tom slucaju pocetak vremena predstavljao bi pravilnu, ravnomernu tacku prostor-vremena, a Univerzum bi poceo svoje sirenje u veoma ravnomernom i sredjenom stanju. Ono ne bi moglo biti potpuno jednoobrazno, zato sto bi se time narusilo Hajgensov princip neodredjenosti kvantne teorije. Morale bi da postoje male fluktuacije gustina i brzina cestica. Uslov bezgranicnosti, medjutim, nalaze da ove fluktuacije ne budu nimalo vece od onoga sto minimalno propisuje princip neodredjenosti. Univerzum bi poceo razdobljem eksponencijalnog ili “inflatornog” sirenja kojim bi se njegova velicina povecavala veoma velikim ciniocem. Tokom ovog sirenja fluktuacije gustine ostale bi male u pocetku, ali bi kasnije pocele da rastu. Kod podrucja u kojima je gustina nesto iznad proseka doslo bi do usporenja sirenja pod dejstvom gravitacionog privlacenja dodatne mase. Konacno, takva podrucja prestala bi da se sire i kolabrirala bi, obrazujuci galaksije, zvezde i bica kao sto smo mi. Univerzum bi, dakle, poceo u ravnomernom i sredjenom stanju, a postajao bi haotican i nesredjen s protokom vremena. Ovim bi se objasnilo postojanje termodinamicke strele vremena. Ali sta bi se dogodilo ako i kada Univerzum prestane da se siri i pocne da se sazima? Da li ce se termodinamicka strela okrenuti, a nered poceti da se smanjuje s vremenom? Ovo bi ljude koji prezive prelazak iz faze sirenja u fazu sazimanja suocilo sa svom silom naucnofantasticnih posledica. Da li bi oni videli kako se razbijene case sakupljaju sa poda i skacu natrag na sto? Da li bi mogli da se sete sutrasnjih rezultata i obogate u sportskoj kladionici? Izgleda prilicno akademski brinuti se o onome sto moze da se dogodi kada Univerzum pocne da se sazima, buduci da to ionako nece poceti da se dogadja bar jos narednih deset milijardi godina. Ipak, postoji jedan brzi nacin da se ustanovi sta ce se dogoditi: jednostavno, treba skociti u crnu rupu. Kolabriranje zvezde koje se okoncava crnom rupom prilicno nalikuje na zavrsnoj fazi kolabriranja celog Univerzuma. Ako, dakle, nered treba da se smanji u sazimajucoj fazi Univerzuma, moze se ocekivati da ce se on smanjivati i unutar crne rupe. Jedan astronaut koji bi pao u crnu rupu mogao bi da silno zaradi na ruletu setivsi se gde je kuglica pala pre nego sto stavi zetone na sto. (Na zalost on se ne bi naigrao zbog toga sto bi uskoro bio pretvoren u rezance. Isto tako, ne bi bio u prilici da nas izvesti o okretanju termodinamicke strele, pa cak ni da ulozi svoj dobitak u banku, zato sto bi se nalazio u oblasti iza horizonta dogadjaja crne rupe odakle nista ne moze da izadje, pa cak ni svetlost.) Sada dolazimo do novog pitanja: zasto uocavamo da termodinamicka i kosmoloska strela vremena pokazuju u istom smeru? Ili drugacije receno, zasto se nered povecava u onom smeru u kom se Univerzum siri? Ukoliko neko smatra da ce se Univerzum siriti, a potom ponovo sazeti onda ovo pitanje glasi: “Zasto smo mi u fazi sirenja, a ne u fazi sazimanja Univerzuma?” Na ovo pitanje moze se odgovoriti na vrlo jednostavan nacin. Uslovi u fazi sazimanja ne bi bili pogodni za postojanje inteligentnih bica koja bi bila u mogucnost da postave ovo pitanje. Sirenje u ranim razdobljima Univerzuma znaci da se on mora siriti brzinom veoma bliskoj kriticnoj, na kojoj jedva da izbegava pocetak sazimanja, pa zbog toga do ovog veoma dugo ne dolazi. Kad ipak dodje, ako se to uopste desi, sve zvezde ce vec sagoreti, a protoni i neutroni u njima verovatno ce se raspasti na fotone svetlosti i zracenje, Univerzum ce se tada nalaziti u stanju gotovo potpunog nereda. Nece vise postojati termodinamicka strela vremena. Nered vise nece moci da se povecava zato sto ce se Univerzum nalaziti u stanju potpunog nereda. Snazna termodinamicka strela neophodna je da bi zivot mogao da postoji. Da bi postojala ljudska bica moraju da trose hranu koja predstavlja sredjen oblik energije i da je pretvaraju u toplotu, koja predstavlja nesredjeni oblik energije. Iz ovog moze se izvesti zakljucak da inteligentni zivot ne moze da postoji u fazi sazimanja Univerzuma. Ovo je istovremeno i odgovor na pitanje zasto vidimo da termodinamicka i kosmoloska strela vremena pokazuju u istom smeru. Stvar nije u tome sto sirenje Univerzuma dovodi do povecanja nereda, vec u tome sto uslov bezgranicnosti ima za posledicu ovo povecanje, uzrokujuci istovremeno da uslovi pogodni za inteligentan zivot postoje jedino u fazi sirenja. Da rezimiramo: zakoni nauke ne prave razliku izmedju smera “napred” i smera “nazad” u vremenu. Postoje, medjutim, najmanje tri strele vremena koje razlikuju proslost od buducnosti. To su: termodinamicka strela (smer vremena u kome dolazi do povecanja nereda), psiholoska strela (smer vremena u okviru koga se mi secamo proslosti, ali ne i buducnosti) i kosmoloska strela (smer vremena u kome se Univerzum siri, a ne sazima). Videli smo da je psiholoska strela u osnovi ista kao i termodinamicka, tako da ce njih dve uvek pokazivati u istom smeru. Uslov bezgranicnosti Univerzuma predvidja postojanje sasvim odredjene termodinamicke strele vremena, zato sto Univerzum mora poceti ravnomernim i sredjenim stanjem. A razlog sto uocavamo da se termodinamicka strela slaze sa kosmoloskom strelom jeste taj sto inteligentna bica mogu postojati jedino u fazi sirenja. Faza sazimanja bila bi nepogodna zato sto nema snaznu termodinamicku strelu vremena.
|
