Veljača 2016.
‘Spekulacijom na spekulaciju’ (ili u kraljevstvu matematike mogućeg)
Joshua Frieman: SEEING IN THE DARK // SCIENTIFIC AMERICAN
Novi Special Collector’s Edition Scientific Americana mi je u rukama i odmah upozoravam čitatelje na ono što slijedi. Dakako, ponovno se radi o, ne znam iz kojeg razloga meni osobito dragoj, spekulaciji o prvim i posljednjim stvarima… Stoga, ako ste isključivo osjećajna bića kojima je do saznanja koliko do crnog ispod noktiju, hladno pređite preko ovog teksta. Nikada nisam bio jedno. Uvijek sam se u životu tješio i osjećajima (sklonost ka književnosti) i intelektom (sklonost ka filozofiranju i znanstvenoj spekulaciji). Jedno drugo bi smjenjivalo u određenim vremenskim razmacima. Nikada nisam bio tip kojeg bi sâm život sa svojim opscenim mogućnostima mogao utješiti; novac, moć, seks, dobra hrana – nikada nisu bile moje opcije tješenja zbog činjenice da sam na životu, da postojim. Ono što mi život najviše može ponuditi kao utjehu možda se jedino odnosi na mogućnost putovanja…
Svraćam pogled na naslovnicu časopisa i pomalo razočarano otkrivam da nosi naslov Physics at the Limits. Nisu li i nedavno objavljena specijalna izdanja ovog časopisa (a koja su također prošla kroz moje ruke) također prežvakavala slične teme, nazivajući ih jednom ‘ekstremnom fizikom’ (Extreme Physics), drugi put ‘tajnama svemira’ (Secrets of the Universe), a sad evo i ‘fizikom na granicama’? A možda je to i jedini način da specijalno izdanje jednog ovakovog časopisa ostvari pozitivnu bilancu vlastite prodaje? Znanstveno spekulirati, pa makar se i ponavljajući?
Koliko je pitanje ostvarivanja pozitivne bilance od prodaje nekog ukoričenog znanstvenog djela važno, govori nam i slučaj Newtonove Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica. Britansko Kraljevsko društvo (Royal Society), koje je trebalo pokriti troškove tiskanja, ostalo je nepredviđeno bez novca, jer je prethodne godine sav svoj budžet potrošilo na objavljivanje knjige History of Fishes, koja nije polučila nikakvu zaradu, a kamoli vraćanje uloženih sredstava… Nesretnog Newtona i Principiu tada je spasio Edmund Halley koji je vlastitim novcem pokrio troškove objavljivanja, pa je možda i najveće djelo novovjekovne znanosti moglo ugledati svjetlo dana…
U mom gradu, pouzdano znam, barem će jedan primjerak Special Collector’s Editiona Scientific Americana na temu spekulativne fizike uvijek biti prodan i zbog toga sam ludo-ponosan! Premda, zbog te izvjesnosti katkada i nisam pretjerano sretan. Često se prisjetim komentara prodavačice (koji je uslijedio) nakon što sam prvi put s oduševljenjem kupio primjerak specijalnog izdanja. Uljudno sam je zamolio da mi do sutra ostavi još jedan, jedini preostali primjerak, koji sam kanio odnijeti prijateljici nakon što se s njom konzultiram, a ona će na to meni :
– Ne morate brinuti, gospodine, nitko to ne kupuje…
Ali i kolege fizičari valjda postaju svjesni u što se to svijet pretvara. Vrlo brzo, društvo ih više neće trebati, u ovom današnjem obliku, kao što već ne treba ni filozofe, umjetnike ili neke nove religiozne propovjednike. Možda će uskoro na CERN-ovu adresu stići zahtjev da se što prije ‘prešaltaju’ na proizvodnju komercijalno isplativih ‘svjetlosnih’ ili-ti ‘laserskih’ mačeva iz Star Warsa i da prestanu svoje vrijeme i novac poreznih obveznika trošiti na potragu za sve sitnijim i beskorisnijim česticama…
Iako Physics at the Limits donosi nova autorska imena, od kojih me neka podsjećaju čak i na ona iz ovih naših krajeva, pregršt je starih tema: crne rupe i kvantna gravitacija, misterije tamnog svemira: tamna energija i tamna materija, pa neutrina, kvazari, nezaobilazno pitanje što je stvarno(st)? i nadasve ubikvitetno ‘putovanje kroz vrijeme’… Skoro, pa ih sve znam napamet.
Recimo, topic tamne energije, koji moju malenkost kao po nekoj nuždi privlači, mogao bih i prije čitanja ovog broja lijepo zaokružiti s dva do tri odlomka, čak i ne-fizičarima razumljivih rečenica; ostatak je, kako sam to sâm nazvao, samo matematika mogućeg…
Podsjećam, tamna energija je ‘otkrivena’ nakon što je kozmologe započela kopkati neobična pojava u tzv. ispražnjenim (void) prostorima svemira. U njima je na djelu opažen neobičan i energetski iznimno jak, anti-gravitacijski učinak. U tom učinku prepoznat je otpor gravitacijskoj sili postojeće materije koja je trebala voditi sažimanju svemira, pa je on postao uzrokom obrnutog fenomena – njegovog sve ubrzanijeg širenja. Nekolicina znanstvenika predložila je da pojavu nazovu ‘tamnom energijom’ aludirajući pritom, pomalo nespretno, na energiju vakuuma koju u svojim proračunima predviđa kvantna mehanika. Izračun ukupne materije i energije u svemiru vrlo brzo je pokazao nevjerojatnu činjenicu: na vidljivu, barionsku materiju otpada svega 5% ukupne materije & energije svemira, na tzv. tamnu materiju 25%, a na tamnu energiju – čak 70 % ukupne energije & mase svemira! (Ovaj način rezoniranja dopušta nam slavna Einsteinova jednadžba o ekvivalenciji energije i mase.)
I što su znanstvenici poduzeli kako bi ispitali tu neobičnu pojavu zakriljenu tamom našeg nerazumijevanja – tamnu energiju? O tome pobliže saznajemo u novom specijaliziranom izdanju Scientific Americana, u članku Seeing in the Dark Joshue Friemena… Riječ je, dakako, o huge projektu!
Negdje u vrletima Anda, u sjevernom Čileu, izgrađen je supermoderni teleskop s ultramodernom kamerom kojom će se obaviti snimanje južnog zvjezdanog neba… Slike oko 200 milijardi galaksija šalju se potom superbrzom mrežom – a gdje drugdje – nego u Ameriku, na Sveučilište u Illinoisu. Znanstvenici na tom sveučilištu (kao i na uključenim partnerskim sveučilištima) odlučili su promatrati četiri stvari putem kojih se nadaju doći bliže razrješenju ove misterije: ‘u opticaju’ su ponovno supernove koje su i dovele do otkrića sve ubrzanijeg širenja svemira, zatim gravitacijsko zakrivljenje svjetlosti, međusobnu udaljenost clustera galaksija i na koncu, a što se čini iznimno zanimljivim i uzbudljivim, distance između galaksija će mjeriti i nečim što se naziva signatures of primordial sound waves… U detalje, na ovom mjestu, ne mogu ulaziti…
Istraživanje će testirati dvije glavne ideje u vezi tamne energije. Najjednostavnije objašnjenje čini se suprotno našoj intuiciji: da se radi o energiji praznog prostora… [prema] drugoj ideji… tamna energija je možda uzela oblik još nedetektirane čestice, [i pazite sad], koja bi mogla biti ‘udaljeni rođak’ nedavno otkrivenog Higgsovog bozona…
Dakako, tip sam koji čvrsto stoji uz prvu ideju, uostalom i vrijeme lagano pokazuje da sam u pravu s obzirom na ono što sam izrekao sebi (a usput i na stranicama ovog bloga) prije nekih godinu i pol dana. Drugu ideju proglašavam onom ‘jadnom spekulacijom’ koja pokušava – ne više nešto otkriti – nego se samo još dopasti javnosti. S jadnim spekulacijama oduvijek je išlo tako: treba vam nešto od ‘nedavne slave’ (Higgsov bozon) kako biste dalje gradili… na taj način stvara se privid da znanost i dalje linearno napreduje u svom razvoju. Sad kad smo otkrili ‘Higgsa’, sad ćemo pomoću njega otkriti i što je tamna energija… E baš! Naravno, progutat ću svako slovo ovog teksta, ako se pokaže suprotno!
Rezigniran, kako to samo ja znam biti, usput bacam pogled i na nekoliko prvih članaka specijalnog izdanja. ‘Crna rupa na početku vremena’, ma mo’š se mislit! Kako uopće netko može pomisliti da može saznati što je bilo prije bing-banga? Kad čak ni taj bing-bang nije dokazan u njihovim matematičkim proračunima… Ali, zaista, zaista vam kažem, nisam više uvjeren da to čine iz one iskonske znatiželje svojstvene znanosti, nego prije zbog straha, ili kako bi doista zadovoljili apetit javnosti koja ih sve više pritišće…
Ono čega sam se duže vrijeme pribojavao, čini se, da se napokon dogodilo. Fizičari su popustili porivu za ‘spekulacijom na spekulaciju’; dakle, ne više onom poželjnom spekulacijom koja spekulira na dokazanim, stvarnim činjenicama (iako bi se i o tome moglo kritički govoriti), i koja odista nastoji uspostaviti novi pogled na stvarnost, kako bi se u toj novoj stvarnosti tek uspostavila i neka nova znanost, nego prije onom ‘jadnom spekulacijom’ koja pokušava zadovoljiti apetit javnosti, da se spekulira o stvarima o kojima to može činiti i običan čovjek. Otisnuli su se na nemirno more luckastih nagađanja, maštovitih predviđanja i koječega sve ne… koje potkrepljuje jedino još ta – matematika mogućeg, samo zato kako ih netko ne bi sutra prozvao, optužujući ih da ništa korisno ne rade, da uzalud troše novce poreznih obveznika, i da nisu proizveli ništa novo, kao što to, potpuno nekažnjivo, u više i nego opasnoj namjeri već nekoliko stoljeća čini ubikvitetni kapital iscrpljujući naš planet do krajnjih granica…
A iz razloga što moja namjera pisanjem nikada nije bila samo informirati i kritizirati… pripremite se i za drugi, neobičniji dio posta…
*
* *
Ruke mi sada već podrhtavaju, dok iz caffe-automata donosim, tko zna koju po redu, kavu s hladnim mlijekom, ja database administrator ‘velikih podataka’ instituta u blizini prekrasnog švicarskog jezera, a prije no što ću vas podsjetiti na moju veliku bezumnu, a opet genijalnu zamisao… poslušajte je ponovno… poput je neke Bachove fuge ili kantate… tako jednostavna, tako pitka, i glazbena po sebi… govori nam… da prostor i vrijeme izviru iz nas samih, zapravo, iz svake materije, i da je tamna energija samo fenomen ništavila, pouzdan znak da u blizini ne postoji ništa što bi prostor i vrijeme stvaralo. Ja, koji s matematikom definitivno nisam na ti, usuđujem se postaviti jednu tako drsku hipotezu i k tomu još – tražiti od matematičara da mi je dokažu! Onom svojom luckastom matematikom mogućeg, ako već ne ide drugačije!
Ah, moralo se i to dogoditi! Dok sam u svojoj glavi zamišljao sve moguće varijante ovog ‘nemogućeg’ scenarija prirode, kava mi se prosula ravno po hlačama… Ali dok sam jurio na WC isprati veliku tamnu mrlju koja se povećavala u području bedara, u međuvremenu, odvažio sam se na još smjeliju hipotezu: zašto ne bismo prostorom nazivali negativnu gravitaciju koja izvire iz nas, a vremenom negativnu gravitaciju koju primamo od drugih? Nisu li i neki fizičari došli do uvjerenja da Drugi zapravo otkucava naše vrijeme i da vrijeme doživljavamo jedino u odnosu na Drugog?!
U nekakvoj, još uvijek neizmišljenoj, matematičkoj jednadžbi s jedne strane trebala bi se naći gravitacijska sila, a s druge, njena negativna protuteža – negativna gravitacija… Kud bi onda spadala ‘tamna energija’? Ili energija ‘ne-prostora’ i ‘ne-vremena’? Baš sam se to počeo pitati u svojoj vlastitoj ‘spekulaciji na spekulaciju’ kad moji serveri, jedan za drugim, počeše ‘padati’. Sustav se gasio na moje opće iznenađenje! Što se događalo?
Upalio sam televizor i na vijestima čuo da su otkriveni gravitacijski valovi… Ah vi mali, do milijarditog dijela atoma, sitni valići, vi ste te dilatacije u prostoru i vremenu koje su uzrokovale kolaps mog sustava…! Ne, ipak je to bio neki iskopčan kabel… Ali možda ćete vi pomoći rasvijetliti ovu tajnu?
Lipanj 2013.
Mi, ekstremni fizičari!
Scientific American: EXTREME PHYSICS
Neki dan, za vrijeme šetnje s djecom, nepredvidiva dječja žeđ natjera me da svratim po vodu u obližnji kiosk. Međutim, ubrzo shvatim kako se više ne radi o običnom kiosku. Sada je riječ o novom, velebnom zdanju od tamnih staklenih ploča, pri čemu me jedna od njih, dok sam im se približavao, uporno podsjećala na činjenicu kako više nisam mlad. Kada dospijete u prostor ‘modernog kioska’ osjetite se gotovo nelagodno što imate namjeru kupiti samo običnu vodu. Stoga se jednom izvještačenom kretnjom osvrnem oko sebe i svoj pogled zaustavim na polici s časopisima. Kad tamo, je li me to oči varaju ili doista vidim naslov Extreme Physics? Jest, uvjerim se da se radi o specijalnom izdanju Scientific Americana za ovo ljeto posvećenom rubnim dijelovima fizike. Postoji ekstremna desnica i ekstremna ljevica, na nedavnom InSubversive festivalu saznao sam da postoji čak i ekstremni centar, ali eto, postoji i ekstremna fizika, i potonja činjenica, ljude poput mene, najviše tješi. Pitam prodavačicu koliko dođe. Sedamdeset i četiri kune, kaže. Na to se zahvalim i iziđem van.
Naravno, do sutradan prežalio sam tih, za moja mjerila, bezobrazno-skupih sedamdeset i četiri kune (spadam u onaj red ljudi koji svoj osjećaj za cijene još nije izliječio od sveopće epidemije poskupljenja kojoj smo bili izloženi unazad nekoliko godina) i sutradan, već u ranim prijepodnevnim satima nacrtao se ispred ‘svemirskog broda’ od kioska u iščekivanju njegovog otvaranja… Nakon nekog vremena – imam ga u rukama – fantastično ilustrirano izdanje posvećeno ‘prvim i posljednjim stvarima’, a zapravo odnosu koji suvremeni fizičar trenutno zauzima prema njima…
O čemu će pisati u Extreme Physics ako ne najprije o našem ‘starom poznaniku’, Higgsovom bozonu, koji je relativno nedavno ‘otkriven’. Otkriće čestice nalik na Higgsovu (jedan naprema tri milijuna, kažu znanstvenici, da to nije tako odnosno da se radi samo o vakuumskim fluktuacijama), premda konstantno izaziva kontroverze, definitivno je najznačajniji događaj suvremene fizike. Ipak, krajičkom oka u sadržaju okrznem i neke druge teme poput onih tamne energije i tamne materije, postanka svemira i crnih rupa; tu je i intervju s ‘bad boyem’ suvremene fizike Leonardom Susskindom, međutim, koji trenutak kasnije, i moja je pažnja već sasvim usmjerena na izvještaj o okončanju mitske potrage za primordijalnom česticom koja u svih stvari uzrokuje ‘osjećaj težine’ odnosno svojstvo mase. Do u tančine je u uvodnom članku izdanja opisano otkriće čestice čije je postojanje predvidio škotski fizičar Peter W. Higgs još prije pedesetak godina, a opis događaja nije mogao ne započeti uzbudljivijim tonom:
Kasno navečer 14. lipnja 2012. grupa diplomiranih i poslijediplomskih studenata započela je zavirivati u tek otvorene podatke istraživanja koje je Large Hadron Collider izgenerirao tijekom prethodnih mjeseci…
Kao najveći, ATLAS i CMS detektori u okviru LHC-a dobili su zadatak pronalaženja Higgsove čestice te su radili odvojeno jedan od drugoga. Već 15. lipnja u popodnevnim satima, u sobi 222 CERN-ovog instituta, zavladalo je neobično uzbuđenje. Mladi fizičari koji su od prethodne večeri proučavali podatke istraživanja CMS detektora izvijestili su starije kolege o opipljivim dokazima o postojanju ‘Higgs-like’ čestice, odnosno o činjenici da se na 125 GeV (GeV – jedinica za masu i energiju u fizici čestica) doista događa neko ‘okrupnjavanje’ iza kojeg bi, po svemu sudeći, trebala stajati nova čestica. Nekoliko dana kasnije, točnije 25. lipnja i grupa istraživača oko ATLASA, drugog LHC detektora, dobila je potvrdu sličnih rezultata. Na koji su način znanstvenici dokazivali postojanje čestice nalik Higgsovoj? Uglavnom, u želji da izbjegnem komplicirana fizičarska objašnjenja, podsjetit ću da je Higgsov bozon ‘supermalo’ ćudljivo stvorenje koje se ponaša vrlo nepredvidivo. U kratkom djeliću svoga očitovanja u svijetu nakon sudara sklono je raznoraznim transformacijama. Grupe znanstvenika okupljenih oko ATLAS i CMS detektora proučavale su raspade Higgsovog bozona u fotone, leptone i kvarkove na način da bi izračunali ukupnu energiju čestica proizišlu iz raspada. U svim navedenim slučajevima zbroj ukupne energije kretao se uvijek oko jedne te iste vrijednosti, pretpostavljene mase Higgsove čestice – 125 GeV. Cijeli postupak popraćen je sljedećim riječima:
Otkriće ‘Higgs-like’ čestice statističke je prirode tako da se ne može reći da je jedan konkretni sudar i raspad čestice doveo do otkrića.
Eto, dokle nam je stigla suvremena fizika!
Objava trenutno najvećeg znanstvenog otkrića u ovom stoljeću ostavljena je za 4. srpanj 2012. Naime, odlučeno je da se toga dana u CERN-u održi poseban seminar. Iz razloga što su informacije po CERN-ovim kantinama bile nedostatne da se u javnosti već prije tog datuma potvrdi otkriće neuhvatljive čestice s nestrpljenjem se gledalo na praznu stolicu u prvom redu konferencijske dvorane CERN-ovog instituta neposredno pred sam njegov početak. Tko je na nju trebao sjesti? I naravno, kada je kao posljednji u dvoranu ušao škotski fizičar Peter W. Higgs dvoranom se prolomio pljesak – svi su znali što je na stvari – te su formalne dokaze koje su uskoro pred njih započeli iznositi direktori CERN-a popratili tek s razdraganim smiješkom na licu…
U Prostoriji s Kolom nešto prozuja. Okrenem se oko sebe. Ništa. A onda opet. Ovoga puta bio sam brži. Kad ono – ‘Higgs’, supermali bozon. „Zalijepit ću te na ovo Kolo, znaš ‘Higgs’“, kažem mu. “U redu gospodine, samo me nemojte ozlijediti”, zavapila je čestica… I kao što sam to nekad u srednjoškolskim danima činio sa žvakom, zalijepim malenu zujeću česticu na Kolo, na njegovu najnižu lopaticu. Kolo objavi da je sada kompletno. „I što ti to sada znači?“, upitah ga. „Uskoro ćeš vidjeti…“, samo reče…
O Duhu i njegovim Moćima 