četrtek, 26. februar 2009

Velika vprašanja o velikem poku

Poglejte v nočno nebo, polno zvezd in planetov. Vas zanima, kako je vse to nastalo?
Danes bi večina znanstvenikov na to odgovorila z neko vrsto teorije velikega poka. Pravijo, da je bila vsa snov v začetku zgoščena v eni sami točki pri izjemno visoki temperaturi, nato pa je eksplodirala s strahovito močjo. Pregreti oblak subatomskih delcev se je širil, nato pa so se iz njega postopoma izoblikovali atomi, zvezde, galaksije, planeti in končno življenje.

            Zdaj je ta litanija privzela položaj splošno priznane resnice. V okoliščinah, ki oprezno obujajo razpoloženje Geneze, je ta pripovedka o izvoru vesolja dovršeno predstavljena v neštetih učbenikih, brošurah, elegantnih znanstvenih revijah in televizijskih nanizankah, opremljena z računalniškimi efekti. Kot vznemirljiva, za um privlačna zgodba vsekakor deluje. In ker je prikazano, kot da zgodba o velikem poku temelji na dejanskih znanstvenih opazovanjih in znanstvenih metodah, se mnogim ljudem zdi veliko razumnejša, od religioznih opisov stvarjenja. Vendar je kozmološka teorija velikega poka samo zadnji v nizu poskusov mehanističnega pojasnjevanja vesolja, sveta in človeka, kar obravnava izključno kot proizvod materije, ki deluje po materialističnih zakonih. Znanstveniki ponavadi zanikajo nadnaravna pojasnila o izvoru vesolja, še posebej tista, ki imenujejo Vsevišnjo Osebnost kot stvarnika, saj pravijo, da nasprotujejo njihovim znanstvenim metodam. Boga, če sploh sprejmejo Njegov obstoj- privedejo na raven nepomembnega sluge, ki samo navija vesoljsko uro. Potemtakem nima druge možnosti, kot da dopusti, da se vse odvija po fizikalnih zakonih; torej naj bi bili zakoni dejansko močnejši od Boga samega. Ali pa postane Bog samo brezoblična univerzalna energija. V vesolju, kakor ga opisujejo teoretiki velikega poka, vsekakor ni dosti prostora za Boga kot osebo, vrhovnega konstruktorja in nadzornika. Erwin Schroedinger, avstrijski teoretski fizik, dobitnik Nobelove nagrade, ki je odkril osnovno enačbo kvantne mehanike, v 'Umu in materiji' navaja; »Noben Bog-oseba ne more izoblikovati modela sveta, do katerega smo prišli tako, da smo iz njega odstranili vse personalno.« Tako ne bi smeli misliti, da so znanstveniki na osnovi svojih empirijskih ugotovitev izločili Boga iz vesolja ali pa omejili Njegovo vlogo v njem. Njihova metoda izključuje Boga že od samega začetka.

            Poskus znanstvenikov, da bi razumeli nastanek vesolja izključno fizikalno, temelji na treh predpostavkah: (1) da je mogoče vse pojave v celoti pojasniti s pomočjo matematično izraženih naravnih zakonov, (2) da so ti fizikalni zakoni veljavni vedno in povsod, in (3) da so osnovni naravni zakoni enostavni.

            Mnogi ljudje sprejemajo te predpostavke kot same po sebi umevne, vendar pa njihova resničnost še ni bila dokazana- niti jih ni mogoče preprosto dokazati. So le del enega od pristopov k resničnosti. Pri opazovanju zapletenega pojava, ki zbega katerega koli opazovalca vesolja, so se znanstveniki odločili poskusiti z redukcionističnim pristopom: »Vse skupaj poskusimo zreducirati na meritve in jih pojasnimo z enostavnimi, splošnimi fizikalnimi zakoni.« Vendar ni nobenega logičnega razloga, da bi že v naprej izključili možne razlage vesolja, katerih del bi lahko bili zakoni in načela nepoenostavljive celovitosti. Vendarle mnogi znanstveniki, čeprav svoj način poskusov razumevanja vesolja mešajo z dejansko naravo vesolja, že na začetku izključijo katerega koli od teh možnih pristopov. Vztrajajo pri ideji, da je mogoče vesolje popolnoma opisati z enostavnimi matematičnimi zakoni. »Celotno vesolje nameravamo pojasniti s pomočjo ene same enostavne formule, katero boste lahko nosili na majici,« pravi Leon Lederman, vodilni pri Fermi National Accelerator Laboratory v Bataviji v Illinoisu. 

            Obstaja nekaj razlogov, ki ženejo znanstvenike v strategijo poenostavljanja. Če je osnovno stvarnost vesolja mogoče opisati z enostavnimi kvantitativnimi zakoni, potem obstaja neka možnost, da ga lahko razumejo (in upravljajo z njim) navkljub omejitvam človeškega uma. Tako domnevajo, da ga je mogoče opisati na ta način in s tem namenom uvajajo neštete teorije. Če je vesolje neizmerno celovito, nam ga bo kljub vsem poskusom zelo težko razumeti s pomočjo omejenih zmožnosti človeškega uma in čutil. Za primer predpostavimo, da vam nekdo predloži milijon številk v nizu in vas naprosi, da njihovo zaporedje opišete z enačbo. Če bi bilo zaporedje zelo preprosto, bi vam morda celo uspelo. Če pa bi bilo zaporedje izjemno zapleteno, si enačbe ne bi mogli niti predstavljati. Podobno bodo metode znanstvenikov ravno tako brezuspešne pri obvladovanju značilnosti vesolja, katerih se matematično sploh ne da opisati.

            Zato niti ni čudno, da se veliko znanstvenikov tako vztrajno oprijema svoje sedanje strategije na račun vseh drugih pristopov. Lahko bi jih primerjali z nekom, ki je v temi na cesti izgubil avtomobilske ključe, nato pa jih šel iskat v bližino cestne svetilke, kjer se je bolje videlo.

            Kakor koli, prepričanje znanstvenikov, da fizikalni zakoni, odkriti z laboratorijskimi poskusi na Zemlji, veljajo vsepovsod in ves čas, je vsekakor vprašljivo. Na primer: samo zato, ker lahko vidimo določeno obnašanje električnega polja v laboratoriju, nam to še ne jamči, da enako deluje pri ogromnih razdaljah in na milijarde let v preteklosti. Kljub temu so tovrstne predpostavke odločilne pri poskušanju znanstvenikov, da bi pojasnili nastanek vesolja in naravo oddaljenih objektov, kot so kvazarji. Konec koncev ne moremo iti milijarde let nazaj, v čas nastanka vesolja in praktično sploh nimamo  neposrednih dokazov o čemer koli onstran našega lastnega sončnega sistema.

            Celo nekateri vodilni znanstveniki opažajo tveganje, ki je prisotno pri ekstrapolaciji zaključkov o vesolju kot celoti na osnovi našega omejenega znanja. Leta 1980 je Kenneth E. Boulding v svojem predsedniškem nagovoru Ameriškemu združenju za napredek v znanosti dejal: »Kozmologija je verjetno zelo nezanesljiva, zato ker proučuje ogromno vesolje s pomočjo zelo majhnega in pristranskega vzorca. Pazljivo smo opazovali samo zelo majhen delec njegovega celotnega časovnega obsega, od blizu pa poznamo še manjši delec njegovega celotnega prostora.« A ne samo to, da so zaključki kozmologov nezanesljivi- ravno tako kaže, da je njihov celotni poskus, da bi napravili enostaven matematični model vesolja, ki bi se skladal z opazovanimi značilnostmi, poln temeljnih težav, ki jih bomo zdaj opisali.

 
Strah vzbujajoča singularnost
 

            Ena največjih težav teoretikov velikega poka pri pojasnjevanju 'porekla vesolja' je, da svoje trditve ne morejo opisati matematično. Standardne teorije velikega poka pravijo, da je bil začetni pogoj vesolja točka neskončno majhnega obsega ter neskončne gostote in temperature. Takšen začetni pogoj je onstran matematičnega opisa. Ničesar ni mogoče reči o njem. Izračuni ponorijo. To je, kot da bi neko število delili z nič- kaj bi dobili? 1? 5? 5 trilijonov? Tehnično se tak problem imenuje 'singularnost'.

            Sir Bernard Lovell, profesor radioastronomije na Univerzi Manchester, je o singularnosti zapisal: » Pri poskusu, da bi fizikalno opisali začetek časa, naletimo na tej točki na oviro. Vprašanja, ali je to v resnici osnovna prepreka znanstvenemu opisu začetnega stanja vesolja in s tem povezane težave doumevanja on preučevanje ene same celote na začetku časa, so izrazito pomembna vprašanja o modernem načinu razmišljanja.«

            Do zdaj te prepreke niso premagali niti največji zastopniki teorije velikega poka. Nobelov nagrajenec Steven Weinberg toži: »Na žalost s filmom (z njegovim slikovitim opisom velikega poka, op.a.) ne morem začeti pri času nič in neskončni temperaturi.« Tako lahko vidimo, da teorija velikega poka sploh ne opiše nastanka vesolja, saj je začetna singularnost po sami definiciji neopisljiva.

            Teorija velikega poka je, dobesedno rečeno, sitnost že od samega začetka. Medtem, ko se v popularnih prikazih velikega poka za težavo začetne singularnosti ne zmenijo ali pa jo olepšajo, jo znanstveniki v bolj tehničnih pojasnilih, ki se poskušajo spoprijeti z njenim dejanskim matematičnim obsegom, prepoznavajo kot glavni kamen spotike. Stephen Hawkins, profesor matematike na Univerzi Cambridge in G.F.R. Ellis, profesor matematike na Univerz Cape Town, v svoji priznani knjigi 'The Large Scale Structure of Space-Time' poudarjata: »Kaže, da napoved singularnosti pri fizikalni teoriji naznanja padec te teorije.« Dodajata še: »Izsledki, do katerih smo prišli, podpirajo zamisel, da je prišlo do začetka univerzuma v končni preteklosti. Kljub temu pa je dejanska stvaritev, singularnost, izven obsega trenutno znanih zakonov fizike.«

            Kakršnokoli pojasnilo nastanka vesolja, ki se začne z nečim fizikalno neopisljivim, je vsekakor dvomljivo. In potem so tu še nadaljnje težave. Znanstveniki se soočijo z istimi težavami, kakor pobožni ljudje, katere zbadajo z vprašanjem, od kod je prišel Bog. In ravno tako kot pobožni odgovarjajo, da je Bog brezvzročen vzrok vseh vzrokov, se zdaj znanstveni srečujejo z upanjem, da bodo odkrili matematično neopisljivo točko neskončne gostote, neskončno majhne dimenzije, ki je že obstajala pred kakršnim koli pojmom časa in prostora, kot brezvzročni vzrok vseh vzrokov. Na tej točki je nesrečni znanstvenik obsojen na isti neodpustljivi intelektualni zločin, za katerega je vedno obtoževal svetnike in mistike- da podajajo fizikalno nedokazljive nadnaravne trditve. Če sploh želi kar koli spoznati o nastanku vesolja, kaže, da bi zdaj moral upoštevati možnost sprejemanja metod poizvedovanja in eksperimentiranja, ki transcendirajo fizikalne.

 
Poskusne rešitve
 

            Da bi se jim ne bi bilo treba soočiti s tem neljubim vidikom, so teoretiki z namenom, na do obšli problem singularnosti, predložili množico različic velikega poka. Eden od pristopov je bila predpostavka, da se vesolje ni začelo v popolni singularnosti. Sir Bernard Lovell navaja, da so singularnost vesolja, nastalega iz velikega poka 'pogosto imeli za matematični problem, ki izvira iz predpostavke, da je vesolje enolično'. Standardni modeli vesolja, nastalega iz velikega poka, so matematično idealno simetrični in potem, ko so izdelali matematične rešitve enačb za začetno stanje velikega poka on času nič, so nekateri fiziki mislili, da bi bil lahko to vzrok za singularnost. Kot popravek so nekateri teoretiki v svoje modele vpeljali nepravilnosti, podobne tistim, ki so opazne v vesolju. Upali so, da bo to v začetnem stanju omogočilo zadostno nepravilnost, katera naj bi cel postopek odvrnila od redukcije na eno samo točko. Vendar sta to upanje ovrgla Hawking in Ellis, ki izjavljata, da mora biti v skladu z njunimi izračuni model velikega poka z nesimetrično razporeditvijo snovi znotraj opazovanega območja na začetku kljub vsemu imeti singularnost.

           
Vprašljivost porekla
 

            Problem singularnosti je le del večjega problema razumevanja nastanka začetnega stanja vesolja, kakor koli je že resnici prišlo do njega. Če vsebuje model nastanka vesolja singularnost, je to vsekakor vzrok resnih teoretičnih težav. A četudi bi se lahko nekako izognili singularnosti, smo še vedno soočeni z vprašanjem, od kod univerzum. V upanju, da bodo zaobšli celotno vprašanje o poreklu, so nekateri znanstveniki predložili tako imenovano 'večno utripajoče vesolje', vesolje, ki se kar naprej širi, se skrči do singularnosti, se nato znova širi in tako naprej v večnost. Ni niti začetka niti konca, samo neskončen ciklus. To razreši problem porekla univerzuma s pomočjo predpostavke, da porekla ni in da je materialno vesolje obstajalo večno.

            Vendar pa pri tem modelu naletimo na nekaj resnih težav. Prvič, nihče še ni predložil zadovoljivega mehanizma utripanja. Nadalje, v knjigi 'Prve tri minute' fizik Steven Weinberg opozarja, da bi moralo z vsakim zaporednim utripom priti do nadaljnje spremembe v vesolju. To nakazuje, da je na neki točki moral biti začetek in ne le ponavljanje, ki poteka v neskončnem časovnem razdobju. In zopet se soočimo z vprašanjem porekla.

            Naslednji poskus, da bi se izognili potrebi po ubadanju z vprašanjem izvora, je model časovno-povratnega utripajočega vesolja, katerega je predlagal angleški astrofizik Paul Davies. Vesolje naj bi se širilo v času, ki teče naprej, nato pa bi se sesedlo v singularnost. V naslednjem ciklusu širjenja vesolja bi čas tekel nazaj, nato pa bi se vesolje znova sesedlo v singularnost, to isto singularnost, s katero se je začel prejšnji ciklus časovno naprej. V tem model postane preteklost prihodnost in prihodnost preteklost, kar privede do tega, da izjava 'na začetku' izgubi svoj pomen. Ta scenarij nakazuje na celo množico namišljenih zasnov, h katerim so se znanstveniki prisiljeni zatekati, da bi lahko pojasnili poreklo vesolja.

 
Inflacijsko vesolje
 

            Daleč stran od vprašanja, kako doumeti začetno stanje vesolja, pa so še drugi problemi, ki težijo moderne kozmologe. Da bi standardna teorija velikega poka napovedala razporeditev snovi, kot jo opažamo v vesolju, bi moralo biti začetno stanje neverjetno natančno uravnano. Tako se pojavi vprašanje, kako je začetno stanje sploh postalo takšno. Fizik Alan H. Guth iz M.I.T. je predlagal različico modela velikega poka, ki potrebne fine uravnave izdela avtomatsko in je tako opravil s potrebo po umetni vpeljavi le-teh v enačbe. Gre za inflacijski model: v naglem širjenju pregretega območja vesolja pride do ohladitve nekega majhnega območja, ki pa se nato prične še siloviteje širiti, podobno kot se med zmrzovanjem širi podhlajena voda. Ta stopnja naglega širjenja razrešuje nekatere težave, prisotne v standardnih teorijah velikega poka.

            Vendar pa ima Guthova različica sama po sebi težave. Guth je bil prisiljen svoje enačbe fino uravnati z namenom, da bi oblikovale njegovo inflacijsko vesolje. Tako se je soočil prav z isto težavo, katero naj bi njegov model presegel. Nameraval je pojasniti fino uravnavo, ki je potrebna pri vesolju velikega poka, vendar pa pri tem potrebuje svojo lastno nepojasnjeno uravnavo. Guth in njegov sodelavec Paul J. Steinhardt priznavata, da v njunem modelu 'izračuni oblikujejo razumne napovedi samo, če parametrom določimo vrednost v zelo ozkem obsegu. Mnogi teoretiki (vključno z nama) imajo takšne fine naravnave za neverjetne.' V nadaljevanju izražata upanje, da bodo v prihodnje izdelane matematične teorije, ki jima bodo omogočile podati verjetnejšo formulo njunega modela.

            Ta odvisnost od še neuresničenih bodočih izboljšav osvetljuje še eno težavo Guthovega modela. Velike poenotene teorije (VPT), na katerih temelji inflacijsko vesolje, so v celoti hipotetične in imajo 'le majhno podporo s strani nadzorovanih poskusov, saj večine vsebovanih spremenljivk ni mogoče meriti v laboratoriju.' (Velike poenotene teorije so največkrat spekulativni poskusi, da bi v celoto povezali nekatere osnovne energije v vesolju.)

            Naslednja težava z Guthovo teorijo je, da niti ne poskuša pojasniti porekla pregretega ekspandirajočega se stanja, ki je potrebno, da bi prišlo do njegove inflacije. Guth se je poigral s tremi domnevnimi porekli. Prvi je standardni veliki pok – po Gunthu bi prišlo do epizode inflacije na zelo zgodnji stopnji. Kljub vsemu pa nas ta model še vedno postavi pred zapleten problem singularnosti, o katerem smo že razpravljali. Druga možnost je, da predpostavimo začetno stanje naključnega kaosa, v katerem, bi bila nekatera območja vroča, druga pa hladna, nekatera, ki se širijo in druga, ki se krčijo. Do inflacije bi prišlo v področjih, ki so pregreta in se širijo. Vendar pa Guth priznava, da ni pojasnila o poreklu zamišljenega prvobitnega naključnega kaosa.

            Tretja možnost, katero pa podpira Guth sam, je, da pregreto, šireče se območje nastane kvantno-mehansko iz niča. V članku, objavljenem leta 1984 v 'Scientific American', Guth in Poul J. Steinhardt navajata: »Inflacijski model vesolja ponuja možen mehanizem, s pomočjo katerega se je opazno vesolje lahko razvilo iz infinitezimalnega območja. Nato gre še korak naprej in teoretizira, da se je celotno vesolje razvilo dobesedno iz niča.«

Naj bo ta zamisel še tako privlačna znanstvenikom, ki se izogibajo vsakemu namigu na vrhovno inteligenco, ki je ustvarila vesolje, vseeno ne zdrži bližnje preiskave. Dobesedni 'nič', o katerem govori Guth je stanje hipotetičnega kvantno-mehanskega vakuuma, ki nastopi v končni veliki enotni teoriji, ki naj bi povezala enačbe kvantne mehanike in relativnostne teorije in jo je še potrebno formulirati. Z drugimi besedami, tega stanja vakuuma trenutno ni mogoče pojasniti, niti teoretično.

Kljub vsemu pa so fiziki že predstavili opis enostavnejšega stanja kvantno-mehanskega vakuuma, katerega si lahko predočimo tako, kot da obsega ocean 'navideznih delcev', atomskih delcev, ki skoraj obstajajo, čeprav ne v popolnosti. Od časa do časa se kakšen od teh subatomskih delcev pojavi v materialni realnosti. Takšne pripetljaje imenujejo vakuumske fluktuacije. Fluktuacij samih ni mogoče opazovati, vendar pa so z laboratorijskimi poskusi potrdili teorije, ki temeljijo na njih. Teoretično kaže, da se delec in antidelec brez vzroka pojavita iz vakuuma, skorajda istočasno izničita eden drugega in izgineta. Guth in njegovi kolegi predpostavljajo, da se je namesto enega samega drobnega delca iz vakuuma pojavilo celo vesolje. In namesto, da bi v istem trenutku izginilo, je naše vesolje obstalo kar na milijarde let.

Problemu singularnosti se izognemo s tem, da se vesolje pojavi malo onstran stanja singularnosti. Ta scenarij ima dve osnovni pomanjkljivosti. Prva je, da vsebuje zares impresiven spekulativni skok od našega omejenega izkustva s subatomskimi delci v laboratoriju do vesolja kot celote. Stephen Hawking in G.F.R. Ellis razumno svarita kolege, ki bi se brez oklevanja nepremišljeno zagnali v takšne divje spekulacije: »Vsekakor gre pri privzemanju, da bi morali zakoni, ki jih določimo v laboratoriju, veljati tudi v drugih prostorsko-časovnih točkah in drugačnih okoliščinah za veliko ekstrapolacijo.«

 
 
Napovednik obiskov posebnih gostov in festivalov 2017- NOVO!Na tej strani lahko spremljate obvestila in razpored obiskov posebnih gostov in festivalov. Pridružite...
Članek si je ogledalo 5741 obiskovalcev.
Kontakt imate komentar ali vprašanje na katerega niste dobili odgovora? Video vsebine Video posnetki prireditev in festivalov v skupnosti. našli pa boste tudi kakšen bombonček iz zgodovine gibanja. Zadnji vnosi Za boljšo preglednost so članki in novice razporejeni po datumu vnosa.
Kje nas najdete Nas želite obiskati, pa ne veste kako do nas? Srečanja organiziramo po več mestih v Sloveniji. Pogosta vprašanje Odgovori na pogosta vprašanja, ki jih imajo ljudje o Skupnosti za zavest Krišne. Vajšnavski koledar Ne zamudite nobenega festivala!
Copyright (c) 2008 - 2017 Skupnost za zavest Krišne, Žibertova 27, 1000 Ljubljana | Splošni pogoji uporabe | Na vrh
Produkcija in tehnična izvedba: ineonova d.o.o.