N i š t a ne postoji

Odlomak iz predavanja “Svemir ni iz čega” američkog teorijskog fizičara Lawrence Kraussa na konferenciji Međunarodnog saveza ateista (AAI) u Los Angelesu 2011. godine (uredio Nenad Jarić Dauenhauer)

” (…) U današnjoj fizici, zbog kvantne mehanike i teorije relativnosti na subatomskim razinama, ništa više nije ništa. To ‘ništa’ je kipuća juha virtualnih čestica koje se javljaju i nestaju u tako kratkom vremenu da ih ne možemo zabilježiti… Izravno ih ne možemo izmjeriti, ali možemo neizravno’, kaže Krauss i potom predstavlja računalnu animaciju – simulaciju koja zorno pokazuje kako tzv. prazan prostor unutar protona uopće ne izgleda prazno, već kao masa koja kipti. Danas znamo da najveći dio mase protona – oko 90 posto – zapravo dolazi upravo iz tog praznog prostora. Drugim riječima, 90 posto mase našeg tijela i svega što nas okružuje dolazi iz tog praznog prostora.

Međutim, kada na temelju te spoznaje pokušamo izračunati masu svega u svemiru, ispada da je ona neshvatljivo mnogo puta veća nego sva poznata masa i energija u svemiru, što je dosad najgore predviđanje u fizici. Kada bi to bilo istina, nas više ne bi bilo. Znanstvenici stoga to nisu ni spominjali. Zapravo su znali da je ispravan odgovor nula… Znali su i da bi ta nula trebala nastati iz neke simetrije koja bi poništila ovaj golemi broj. No trebalo im je vremena da to otkriju i dokažu empirijski’, ističe Krauss.

Trebalo je, dakle, izvagati cijeli svemir. U tom kontekstu trebalo je otkriti u koji od tri moguća modela svemira – otvoreni, zatvoreni i ravan – pripada ovaj u kojem živimo. Otvoreni bi se širio zauvijek, zatvoreni bi se širio, polako zaustavio i potom skupio u početnu točku, dok bi se ravan svemir širio sve sporije i sporije, gotovo do točke potpunog mirovanja.

Kako bi izmjerili gustoću svemira, znanstvenici su pokušali izmjeriti masu nakupine galaksija pomoću efekta gravitacijske leće. Naime, još je Einstein 1937. predvidio da će (velika) masa iskriviti prostor na takav način da će svjetlo putovati kroz njega kao kroz leću.

Što je masa veća, to je zakrivljenje prostora, odnosno ‘dioptrija’ gravitacijske leće veća. Gravitacija nakupine galaksija zakrivljuje svjetlo udaljenijih galaksija koje se nalaze iza nje i povećava ih poput leća. Danas znamo da najveći dio mase tih galaksija dolazi od takozvane tamne tvari, čije bi postojanje mogao eksperimentalno potvrditi Veliki hadronski sudarač (LHC) u CERN-u. Takva mjerenja pokazala su, priča Krauss, da u našem svemiru vidljive tvari i tamne tvari zajedno ima tek 30 posto od materije potrebne da bi svemir bio ravan, što baš nije bio ohrabrujući rezultat.
‘Znanstvenici su već ranije bili uvjereni da je naš svemir ravan iz dva razloga. Jedan koji obično spominjem je taj da je to matematički jedini lijep svemir, a drugi, o kojem rijetko govorim, ali ću reći ovdje da je ukupna energija takvog svemira nula, jer gravitacija može imati i negativnu energiju…

A osobita ljepota takvog ravnog svemira je u tome što samo on može nastati ni iz čega. Zakoni fizike u ravnom svemiru, naime, omogućuju da svemir nastane ni iz čega. Ne treba vam božanstvo. Imate nula ukupne energije, pa i kvantne fluktuacije mogu stvoriti cijeli svemir’, navodi Krauss, dodajući da, nažalost, eksperimentatori dotad nikako nisu uspijevali pronaći dovoljno energije u svemiru za ravan svemir.

Znanstvenici su stoga odlučiti izmjeriti zakrivljenost svemira izravnim putem, uz pomoć euklidske geometrije. Potreban im je bio samo dovoljno velik trokut u svemiru, odnosno dovoljno velik objekt poznatih dimenzija na poznatoj udaljenosti. On je pronađen u posljednjem desetljeću. Naime, znanstvenici su otkrili svojevrstan zid na poznatoj udaljenosti i na njemu utvrdili poznate veličine. Kako? Teoretski bismo mogli gledati kroz svemir daleko u prošlost i vidjeti Veliki prasak. Kada promatramo jako udaljena mjesta u svemiru, zapravo vidimo njihovu daleku prošlost, jer je svjetlost iz tih područja putovala do nas milijunima ili čak milijardama godina.

Međutim, Veliki prasak ne možemo vidjeti na taj način, jer nas od njega dijeli svojevrstan neprozirni zid. Naime, kako se vraćamo u prošlost, vraćamo se u vrijeme nakon Velikog praska, kada su temperature bile vrlo visoke i otprilike 100.000 godina od Velikog praska nailazimo na temperaturu koja je bila oko 3.000 stupnjeva Kelvina. Na tim temperaturama atomi se raspadaju na elektrone i protone i nastaje nabijena plazma, neprozirna za bilo kakvo detektirajuće zračenje, baš poput zida. Od tog zida reflektira se svako, pa i pozadinsko mikrovalno zračenje – svojevrsna elektromagnetska jeka Velikog praska. Znanstvenici su zaključili da bi na tom zidu ključna mjera bila udaljenost od 100.000 svjetlosnih godina.

Einstein kaže da nikakva informacija ne može putovati brže od svjetlosti, što znači da neka nakupina materije koja je veća od ove jedinice ni ne zna da je nakupina materije, jer kroz nju ne stigne s jedne strane na drugu ‘proći gravitacija’ (trebalo bi joj više od 100.000 godina). Stoga su najveće nakupine materije koje su se urušile pod njezinim djelovanjem u to vrijeme bile veličine 100.000 svjetlosnih godina. Time je dobivena temeljna jedinica veličine na poznatoj udaljenosti, odnosno pronađene su ključne stranice svemirskog trokuta.

‘Postojanje ovog pozadinskog mikrovalnog zračenja, ranije teoretski najavljeno, konačno je sasvim slučajno otkriveno, a svi oni koji pamte prazne ekrane televizora nakon završetka emitiranja, na kojima se mogao vidjeti tzv. snijeg, vidjeli su ga i sami’, ističe Krauss. Naime, oko jedan posto tih točkica na ekranu izaziva upravo pozadinsko mikrovalno zračenje.

Konačna mjerenja zakrivljenosti svemira pokazala su da naš svemir ipak jest ravan, a time i da je mogao nastati ni iz čega, odnosno iz kvantne fluktuacije zanemarivo male energije. Kako se to slaže s prvim izračunom prema kojem ukupne energije nema dovoljno za ravan svemir? Krauss kaže da tu u igru ulazi tzv. tamna energija. Naime, nova kozmološka slika pokazala je da je svemir sastavljen od gotovo 30 posto tamne tvari i 70 posto tamne energije, dok smo ‘mi’, dakle sve ono što vidimo kao materiju u svemiru, u toj slici gotovo potpuno beznačajni te činimo nekoliko posto svega što postoji. (…)

‘A što je naša budućnost za nekih 100 milijardi godina?’, pita se Krauss. Kako se galaksije sve brže kreću, s vremenom će postići brzine veće od brzine svjetlosti, što je, ističe, dozvoljeno u općoj teoriji relativnosti. Konačno ćemo postati usamljeni u svemiru, vidjet ćemo samo našu galaksiju i prazan prostor oko nje. Znanstvenici više neće moći vidjeti tragove Velikog praska.

‘U dalekoj budućnosti bit ćemo usamljeni, neznalice, ali dominantni. Oni od nas koji žive u Americi, doduše, već su navikli na to’, zaključio je svoje predavanje Krauss, na opći smijeh publike.”