$theTitle=wp_title(" - ", false); if($theTitle != "") { ?>
Bitovi i bajtovi iz zivota, proslosti i buducnosti
14 Jun // php the_time('Y') ?>
00:53
Zavisno od razvijenosti (ili bolje rečeno nerazvijenosti) ljudskog društva u različitim periodima ljudske istorije menjao se i način na koji je tumačen Univerzum. Počelo se od tumačenja Zemlje kao ravne ploče koja pluta na vodi, a stigli smo do hipoteza o Velikom Prasku, a o tome šta će se dešavati u budućnosti ne možemo ni da zamislimo. Svaka ljudska epoha imala je neku svoju sliku Univerzuma, tako je i danas. Naše tumačenje nastanka i sudbine Univerzuma zasniva se na modelu Velikog Praska, ali ipak krenimo redom.
Jedan poznati naučnik (najverovatnije je to bio Bertrand Rasel) jednom je držao predavanje iz astronomije. Govorio je o tome kako Zemlja kruži oko Sunca, a Sunce oko centra ogromnog skupa zvezda koji mi nazivamo Mlečni put. Kada je on završio svoje izlaganje, u dnu sale ustala je jedna starija žena i rekla "Sve to što ste nam ispričali obična je besmislica. Svet je, zapravo, ravna ploča koja se nalazi na leđima džinovske kornjače." Na naučnikovim usnama pojavio se nadmoćan smešak pre nego što je uzvratio: "A na čemu stoji kornjača?". Stara gospođa je na to odgovorila: "Veoma ste pametni mladiću, veoma pametni. Ali kornjače se pružaju sve do kraja!"
Ovakva predstava svemira, kao beskrajan niz kornjača, danas mnogima izgleda smešno, ali zašto smatramo da smo mi u ovom pogledu bolje upućeni u stvar? Šta, u stvari, znamo o Univerzumu i kako to znamo? Odakle Vasiona potiče i kuda ide? Da li je Vasiona imala početak, a ako jeste šta je bilo pre njega? Kakva je priroda vremena? Da li će se ono ikada okončati? Najnovija dostignuća na polju fizike nagoveštavaju odgovore na neka od ovih pitanja sa kojima se odavno suočavamo. Ti odgovori će jednog dana, nekim budućim generacijama, izgledati podjednako očigledni kao što nam je očigledno da Zemlja kruži oko Sunca ili podjednako smešni kao što nam je smešna zamisao o kuli kornjača. Jedino će vreme pokazati šta će zapravo od ovoga biti tačno.
Starogrčki filozof Aristotel prvi je, još 340. godine pre nove ere, izneo ubedljive razloge da Zemlja nije ravna ploča. Prvi razlog bio je taj što je uvideo da pomračenje Meseca izaziva Zemlja koja se nađe između Meseca i Sunca. On je primetio da je senka na Mesecu uvek bila kružna, što se nikada ne bi dogodilo u slučaju da je Zemlja ravna ploča. Drugo, stari Grci su sa svojih putovanja znali da se zvezda Severnjača pojavljuje niže na nebu posmatrana sa juga nego kad se gleda iz severnih područja. Stari Grci su znali i za treći razlog zašto bi Zemlja morala biti okrugla: zašto bi se, inače, najpre pojavila jedra broda na pučini, a tek kasnije trup?
Aristotel je verovao da je Zemlja statična i da je ona centar Vasione. Smatrao je da su ostala nebeska tela raspoređene tako da kruže oko Zemlje. Kasnije, mnogo godina posle Aristotela, tačnije u II veku pre nove ere, ovu sliku svemira razradio je Ptolomej i postavio prvi kosmološki model. Ovo nije bio kosmološki model u pravom smislu te reči, on nije govorio o tome kako je svemir nastao, kako se razvijao i šta će 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 raspoređeni 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 kružno kretanje planeta – one su se kretale po manjim kružnim orbitama spojenim sa odgovarajućim sferama. Ono što se nalazilo iza osme sfere, iza zvezda, ostalo je prilično neodređeno, ali nije predstavljalo deo vidljive Vasione. Ovaj model prihvatila je hrišćanska crkva kao sliku Vasione koja je u skladu sa Svetim pismom i čija je glavna prednost u tome što je ostavljala obilje prostora iza sfere zvezda za raj i pakao.
Još jednostavniji model svemira izložio je poljski sveštenik Nikola Kopernik 1514. godine. Zbog stavova tadašnje crkve Kopernik se sa pravom plašio da ga crkva ne proglasi jeretikom pa je svoj model u početku objavljivao anonimno. Prema njegovom modelu u središtu vasione nalazilo se Sunce, a Zemlja i planete su se oko njega kretale kružnim putanjama.
Bilo je potrebno da prođe skoro ceo jedan vek da bi ova ideja bila ozbiljno shvaćena. Tada su dva astronoma Johan Kepler i Galileo Galilej počela javno da podržavaju Kopernikov model (uprkos činjenici da se predviđene orbite nisu u potpunosti podudarale sa rezultatima posmatranja). Konačan poraz modeli Aristotela i Ptolomeja doživeli su 1609. godine. To je jedna od najvažnijih godina u istoriji astronomije, godina kada je Galilej pronašao teleskop i njime počeo da posmatra noćno nebo. On je svoja posmatranja koncentrisao na najveću planetu Sunčevog sistema - Jupiter i došao je do jednog vrlo važnog otkrića - ustanovio je da oko Jupitera kruži nekoliko malih satelita (Io, Evropa, Ganimed i Kalisto – kasnije nazvani Galilejevi sateliti). Ovo je značilo da ne mora baš sve da kruži oko Zemlje, kao što su smatrali Aristotel i Ptolomej. U isto vreme Kepler je doradio Kopernikovu teoriju, izloživši zamisao da se planete ne kreću po kružnim već po eliptičnim putanjama. Ovim otkrićem predviđanja su se u potpunosti poklopila sa nalazima posmatranja.
Po Keplerovom mišljenju eliptične orbite su predstavljale prilično odbojnu hipotezu, budući da su elipse nesavršenije od krugova. On je gotovo slučajno ustanovio da se eliptične orbite slažu sa nalazima posmatranja i nije ih mogao nikako usaglasiti sa svojom idejom da magnetne sile nagone planete da kruže oko Sunca. Do objašnjenja se došlo znatno kasnije, 1687. god, kada je Njutn objavio svoju knjigu, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, verovatno najznačajnije pojedinačno delo koje je ikad objavljeno u fizici. U ovoj knjizi Njutn ne samo da je izložio teoriju kako se tela kreću u prostoru i vremenu, već je pružio i složene matematičke postupke neophodne da se izvrši analiza ovih kretanja. U istoj ovoj knjizi Njutn je postavio i jedan od najbitnijih fizičkih zakona – zakon gravitacije:
F = mM/r2
Ovaj zakon određuje silu gravitacije, silu kojom svako telo u Vasioni privlači 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 kreće eliptičnom putanjom oko Zemlje, a Zemlju i ostale planete da se eliptičnim putanjama kreću oko Sunca.
Kopernikov model odbacio je Ptolomejeve nebeske sfere, a samim tim i ideju u tome da Univerzum ima fizičke granice. Budući da zvezde-nekretnice nisu, kako je izgledalo, menjale svoje položaje, izuzev u pogledu kruženja nebeskim svodom, postalo je prirodno pretpostaviti da su zvezde tela slična našem Suncu, ali znatno udaljena.
Njutn je shvatio da bi prema njegovoj teoriji gravitacije zvezde trebalo da se međusobno privlače što bi značilo da ne mogu ostati nepomične. Tu se postavlja novo pitanje – zar se onda neće sve sunovratiti jedna ka drugoj u nekom trenutku? Njutn je utvrdio da bi se to zapravo i dogodilo kad bi postojao konačan broj zvezda razmešten u nekom konačnom prostoru, ali ako bi postojao beskonačan broj zvezda u beskonačno velikom prostoru, do ovoga ne bi došlo zbog toga što ne bi bilo nikakve središnje tačke ka kojoj bi se one sunovratile.
To što niko nije došao na ideju da se stanje u vasioni menja, da se ona širi ili skuplja, pokazuje kakva je bila misaona klima po ovom pitanju pre XX veka. Osnovno mišljenje je bilo da je svemir oduvek postojao u nepromenjenom obliku, ili da je nastao u nekom obliku sličnom današnjem. Ovo je delimično mogla biti posledica sklonosti ljudi da veruju u večne istine, odnosno utešnosti pomisli da će, i ako oni stare i umiru, Univerzum nastaviti da postoji, nepromenjen.
Čak i oni koji su shvatili da iz Njutnove teorije gravitacije proizilazi da Vasiona ne mora da bude statična nisu došli na ideju da ona može da se širi. Umesto toga pokušali su da preprave teoriju time što su uveli da gravitaciona sila na velikim rastojanjima postaje odbojna. To nije uticalo na njihova predviđanja kretanja planeta, ali je dopuštalo da međusobni odnos zvezda ostane u ravnoteži. Mi danas smatramo da bi ta ravnoteža bila vrlo nestabilna: ako bi se zvezde u nekom trenutku samo malo približile njihova privlačna sila postala bi jača i odnela prevagu nad odbojnim, tako bi sve zvezde nastavile da se primiču jedna drugoj.
Druga zamerka o modelu beskonačne statične Vasione pripisuje se nemačkom filozofu Hajnrihu Olbersu. Ovaj problem se ogleda u tome što bi u se u beskonačnoj statičnoj Vasioni svaka linija vida okončala na površini neke zvezde, odnosno gde god da pogledamo mi bi smo videli neku zvezdu, celo nebo trebalo da bude podjednako osvetljeno, blistavo kao Sunce, čak i noću. Olbersov protivargument bila je hipoteza da svetlost sa dalekih zvezda apsorbuje materija u međuzvezdanom prostoru, ali u tom slučaju ova materija bi se takođe jednom zagrejala i postala bi i sama podjednako sjajna kao zvezde. Jedini način da se izbegne ovaj zaključak bio je da se pretpostavi da zvezde nisu večno sijale, već da su se upalile u nekom konačnom vremenu u prošlosti. U tom slučaju ili još nije moglo doći do zagrevanja ili svetlost sa dalekih zvezda još nije mogla stići do nas. Ovo nas suočava sa sledećim pitanjem: šta je to što uopšte dovodi do paljenja zvezda?
Prema izvesnom broju ranih kosmologa Univerzum je nastao u jednom konačnom i ne naročito dalekom vremenu u prošlosti. Aristotelu i većini drugih grčkih filozofa nije se dopadala zamisao o stvaranju zato što je ona podrazumevala božansko mešanje. Oni su zbog toga smatrali da su ljudska rasa i svet uopšte postojali i da će postojati večno.
O pitanjima da li je Univerzum ograničen u prostoru i vremenu kasnije je raspravljao filozof Imanuel Kant. On je ova pitanja nazvao antinomije (odnosno, protivurečnosti) čistog razuma zato što je smatrao da ima dovoljno argumenata za verovanje u obe teze. Kao argumenat u korist teze (Univerzum je prostorno i vremenski ograničen) on je navodio da ako Univerzum nema početak, pre bilo kog događaja postojalo bi beskonačno veliko vremensko razdoblje, što je on smatrao besmislenim; a kao argument antiteze, da Univerzum nema početak, on je navodio da ako bi Univerzum imao početak pre njega bi postojalo beskonačno vremensko razdoblje, pa nije jasno zašto bi se Univerzum "rodio" u nekom posebnom trenutku. Ustvari, ono što Kant navodi u oba slučaja je isti argument. Obe tvrdnje temelje se na prećutnoj pretpostavci da se vreme pruža u beskraj unazad. Ali, da li je to tako? Kao što ćemo kasnije videti pojam vremena besmislen je pre "rođenja" Univerzuma. Na ovo je prvi ukazao sveti Avgustin. Na pitanje: "Šta je Bog radio pre no što 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 početka.
Godine 1929. Edvin Habl došao je do jednog od najčudnijih otkrića u istoriji kosmologije. On je eksperimentalno utvrdio da vasiona nije statična, da se galaksije u njoj kreću, gde god pogledali udaljene galaksije se velikom brzinom sve više i više udaljavaju od nas! Drugim rečima, Univerzum se širi! Iz ovoga se mogao izvesti zaključak da su u davnim vremenima sva nebeska tela bila međusobno bliža. Ustvari, postojao je, kako izgleda trenutak kada su se sva nalazila na tačno istom mestu i kad je stoga gustina Univerzuma bila beskonačno velika. Ovo otkriće po prv put uvodi pitanje početka Univerzuma na područje nauke.
Iz Hablovih posmatranja proishodilo je da je postojao trenutak, nazvan Veliki Prasak, kada je Univerzum bio neodređeno mali i beskonačno gust. Pod takvim uslovima otkazali bi svi zakoni nauke, pa samim tim i sve mogućnosti da se predvidi budućnost. Ako je i bilo nekih zbivanja pre ovog trenutka ona se mogu zanemariti zato što ne bi mogla da imaju nikakve efekte na događanja u sadašnjem vremenu, kao ni na tok samog Velikog Praska. Prema tome, možemo da kažemo da vreme počinje Velikim Praskom, u smislu da se ranija vremena zapravo ne mogu definisati. Ovde treba istaći da je ovaj "početak" vremena veoma različit od onih koji su ranije razmatrani. U nepromenjivoj Vasioni početa j vremena jeste nešto što mora da uvede neki entitet izvan Vasione; ne postoji fizička nužnost tog početka (moglo bi se zamisliti da je Bog stvorio Univerzum u bilo kom trenutku u prošlosti). Međutim, ako se Univerzum širi postoje fizički razlozi koji nalažu početak.
Savremeni naučnici opisuju Univerzum na osnovu dve osnovne delimične teorije: opšte teorije relativnosti i kvantne mehanike. Obe ove teorije predstavljaju ogromna intelektualna dostignuća prve polovine XX veka. Opšta teorija relativnosti opisuje gravitacionu silu i makroskopski svet Univerzuma, svet u rasponu od nekoliko kilometara do 1024 kilometara, koliko iznosi veličina Univerzuma dostupna našem posmatranju. Nasuprot njoj, kvantna mehanika izučava pojave izuzetno malih razmera, oko 10-15 dela metra. Nama je danas poznato da su ove dve teorije međusobno protivurečne, one ne mogu obe biti tačne. Mi danas još ne raspolažemo jednom, jedinstvenom, teorijom koja važi u svuda, u svakoj tački vremena i prostora. Jedan od najbitnijih zadataka savremene fizike je traganje za novom teorijom koja bi obuhvatila obe ove delimične teorije. To je, ustvari, tzv. kvantna teorija gravitacije. Danas mi još ne raspolažemo takvom teorijom niti se nazire trenutak kada ćemo je konačno imati, ali zato su nam već poznata mnoga svojstva koja u njoj moraju biti sadržana.
Ove dve teorije kojima raspolažemo pokazale su se dovoljnim za dolaženje do tačnih predviđanja u svim okolnostima osim u nekim ekstremnim slučajevima; traganjem za celovitom objedinjenom teorijom Univerzuma teško bi se moglo opravdati u praktičnom pogledu (treba primetiti da se to moglo tvrditi i u slučaju teorije relativnosti i kvantne mehanike, ali ove teorije omogućile su nam upotrebu nuklearne energije i mikroelektronsku evoluciju). Postavljanje objedinjene teorije, kvantne teorije gravitacije, moglo bi da ne doprinese opstanku naše vrste, možda čak ne bi ni na koji način uticalo na način života, ali… Još od osvita civilizacije ljud se nisu zadovoljavali time da vide događaje, već su težili da saznaju zašto ti događaji nastaju. Mi danas i dalje težimo ka tome da dokučimo zbog čega smo ovde i odakle potičemo; koji su koreni i sudbina Univerzuma. Najdublja želja čovečanstva za znanjem predstavlja dovoljno opravdanje za nastavak naših traganja. A cilj koji imamo pred sobom nije ništa drugo nego potpuno opisivanje Vasione u kojoj živimo.
Leave a reply