Brajan Grin (Brian Greene): Da li je naš univerzum jedini univerzum?

Da li postoji više od jednog univerzuma? U ovom vizuelno bogatom, uzbudljivom predavanju, Brajan Grin nam govori o tome kako su nerešena pitanja fizike (počevši od ključnog: šta je izazvalo Veliki prasak?) dovela do teorije da je naš univerzum samo jedan od mnogih u "multiverzumu".

Pre nekoliko meseci

Nobelovu nagradu iz fizike dobila su

dva tima astronoma

za otkriće koje je proglašeno

jednim od najvažnijih

astronomskih zapažanja ikada.

Danas, nakon što vam ukratko objasnim šta su našli,

pričaću vam o veoma kontraverznom okviru

za objašnjavanje njihovog otkrića,

naime mogućnost

da veoma daleko od Zemlje,

Mlečnog puta i ostalih udaljenih galaksija,

možemo utvrditi da naš univerzum

nije jedini univerzum,

već je umesto toga

deo ogromnog kompleksa univerzuma

koji nazivamo multiverzum.

Ideja multiverzuma je čudna.

Većina nas je odgajana da misli

da reč "univerzum" označava sve.

Namerno kažem većina nas,

jer svojoj četvorogodišnjoj kćeri pričam
o ovim idejama od kada se rodila.

Prošle godine sam je nosio

i rekao: "Sofija,

volim te više od svega u univerzumu."

Ona me pogledala i rekla: "Tata,

u univerzumu ili multiverzumu?"

(Smeh)

Ali ako izuzmemo takvo nestandardno odgajanje,

teško je zamisliti

druge svetove odvojene od našeg,

većinu sa bitno drugačijim karakteristikama,

koji bi sa pravom mogli da se nazovu posebni univerzumi.

A ipak,

koliko god da je ova ideja spekulativna,

moj je cilj da vas ubedim

da postoji razlog zašto da je shvatite ozbiljno,

pošto možda bude tačna.

Ispričaću priču o multiverzumu u tri dela.

U prvom delu,

opisaću rezultate za koje je
dobijena Nobelova nagrada

i naglasiću duboku misteriju

koju su ti rezultati otkrili.

U drugom delu,

dajem rešenje ove misterije.

Ono se zasniva na pristupu nazvanom teorija struna

i tu se ideja o multiverzumu

uključuje u ovu priču.

Na kraju, u trećem delu,

opisaću kosmološku teoriju

koja se zove inflacija,

koja će spojiti sve delove priče.

Ok, prvi deo počinje 1929.

kada je veliki astronom Edvin Habl

shvatio da se sve daleke galaksije

brzo udaljavaju od nas

i time je utvrdio da se sam svemir širi,

da se proširuje.

To je bilo nešto revolucionarno.

Tada je bilo uvreženo mišljenje da je u najvećoj meri

svemir statičan.

Ali ipak,

u jedno su svi bili sigurni:

širenje mora da se usporava.

Kao što sila teže Zemlje

usporava uspon jabuke bačene uvis,

tako sila težnje

svake galaksije koja utiče na sve ostale

mora da usporava

širenje svemira.

Sada hajde da uzbrzamo do 1990-ih

kada su ta dva tima astronoma

koje sam spomenuo na početku,

inspirisana ovim razmišljanjem,

izmerila stopu

po kojoj se širenje usporava.

To su učinili

mukotrpnim zapažanjima

brojnih udaljenih galaksija,

što im je omogućilo da prate

kako se stopa širenja promenila tokom vremena.

I evo iznenađenja:

utvrdili su da se širenje ne usporava.

Umesto toga utvrdili su da se ubrzava,

da je sve brže i brže.

To je kao da bacite jabuku na gore

i ona se sve više ubrzava.

Kada biste videli jabuku da se tako kreće,

hteli biste da znate zašto.

Šta je gura na gore?

Slično tome, rezultati astronoma

su sigurno zaslužili Nobelovu nagradu,

ali postavljaju analogno pitanje.

Koja sila utiče na sve galaksije

da se međusobno udaljavaju

sve većom brzinom?

Odgovor koji najviše obećava

je stara Ajnštajnova ideja.

Vidite, svi smo navikli na gravitaciju

kao silu koja radi jednu stvar,

međusobno privlači stvari.

Ali prema Ajnštajnovoj teoriji gravitacije,

njegovoj opštoj teoriji relativiteta,

gravitacija može takođe da razdvaja stvari.

Kako? Prema Ajnštajnovoj matematici,

ako je svemir uniformno popunjen

nevidljivom energijom,

nečemu nalik uniformnoj, nevidljivoj magli,

onda gravitacija koju ta magla generiše

mora da bude odbojna,

odbojna gravitacija,

što je upravo to što nam treba
da objasnimo ova zapažanja.

Jer odbojna gravitacija

nevidljive energije u svemiru --

koju sada zovemo tamnom energijom,

ovde sam je prikazao dimno-belom
tako da možete da je vidite -

njena odbojna gravitacija

bi uticala na to da se svaka galaksija
odbija od svih ostalih

i tako ubrzava širenje,

a ne usporava.

I ovo širenje

predstavlja veliki napredak.

Ali obećao sam vam misteriju

u prvom delu.

Evo je.

Kada su astronomi izračunali

koliko te tamne energije

mora da prožima prostor

da bi se kosmos ubrzao,

otkrili su sledeće.

Ovo je mali broj.

Izražen u relevantnoj jedinici,

on je spektakularno mali.

Misterija je objasniti ovaj čudan broj.

Želimo da ovaj broj

nastane iz zakona fizike,

ali do sada to nikome nije uspelo.

Možete se zapitati,

zašto je to važno?

Možda je objašnjenje ovog broja

samo tehničko pitanje,

tehnički podatak zanimljiv stručnjacima,

bez važnosti za nas ostale.

To svakako jeste tehnički podatak,

ali neki podaci stvarno jesu važni.

Neki podaci daju

uvid u neistražene svetove realnosti

i ovaj čudan broj možda upravo to čini,

jer kao jedini način koji je do sada
to uspešno objašnjavao,

poziva se na mogućnost postojanja drugih univerzuma -

ideja koja prirodno proističe iz teorije struna,

što me uvodi u drugi deo: teoriju struna.

Zato nemojte zaboraviti negde u pozadini

misteriju tamne materije,

dok vam budem pričao o

tri ključne stvari teorije struna.

Kao prvo, šta je to?

To je pristup ka ostvarivanju Ajnštanovog sna

o jedinstvenoj teoriji u fizici,

jednom sveobuhvatnom okviru

koji bi mogao da opiše

sve sile koje deluju u univerzumu.

Centralna ideja teorije struna

je prilično jednostavna.

Ona kaže da ako ispitujete

bilo koji delić materije sve detaljnije,

prvo ćete naći molekule,

a onda atome i subatomske čestice.

Prema ovoj teoriji, ako biste mogli
da ispitujete još sitnije

nego što možemo postojećom tehnologijom,

našli biste još nešto u ovim česticama -

sićušno, vibrirajuće vlakno energije,

sićušnu vibrirajuću strunu.

I baš kao strune na violini,

one mogu da vibriraju na različite načine

proizvodeći različite muzičke note.

Ove male fundamentalne strune,

kada vibriraju na različite načine,

proizvode različite vrste čestica --

tako se elektroni, kvarkovi, neutrini, fotoni,

sve ostale čestice

ujedinjuju u jedan okvir,

pošto svi proističu iz vibrirajućih struna.

To je zanimljiva slika,

neke vrste kosmičke simfonije,

gde svo bogatstvo

koje vidimo u svetu oko nas

nastaje iz muzike

koje ove sićušne strune mogu da sviraju.

Ali postoji cena

ovog elegantnog ujedinjenja

jer su godine istraživanja

pokazale da matematika teorije struna
ne funkcioniše baš sasvim.

Postoje interne nedoslednosti,

osim ako dopustimo

nešto potpuno nepoznato --

dodatne dimenzije prostora.

Svi znamo za tri standardne dimenzije prostora.

Možete ih zamisliti

kao visinu, širinu i dubinu.

Ali teorija struna kaže da na fantastično maloj skali,

postoje dodatne dimenzije

zgužvane na tako malu veličinu

da ih nismo detektovali.

Ali čak iako su dimenzije skrivene,

one bi uticale na stvari koje možemo primetiti

jer oblik dodatnih dimenzija

ograničava kako strune vibriraju.

A u teoriji struna,

vibracije određuju sve.

Tako bi masa čestica, jačina sila

i najvažnije, količina tamne materije

bila određena

oblikom dodatnih dimenzija.

Zato kada bismo znali oblik dodatnih dimenzija,

mogli bismo da izračunamo te karakteristike,

da izračunamo količinu tamne energije.

Izazov

je u tome što ne znamo

oblik dodatnih dimenzija.

Sve što imamo

je spisak kandidata oblika

koje dopušta matematika.

Kada su ove ideje pri put razvijene,

bilo je samo oko pet različitih kandidata za oblike,

pa možete zamisliti

da ih analizirate jednog po jednog

kako biste utvrdili da li neki daje

fizičke karakteristike koje smo zapazili.

Ali tokom vremena spisak se uvećao

jer su istraživači našli još kandidata za oblike.

Sa pet, broj je porastao na stotine i onda hiljade -

Što je veliki skup, ali koji se ipak može analizirati

jer ipak

i postdiplomci moraju nešto da rade.

A onda je spisak nastavio da raste

na milione i milijarde, do danas.

Spisak kandidata za oblike

je otišao za oko 10 na 500.

I šta sada?

Neki istraživači su se obeshrabrili

i zaključili da sa toliko kandidata
za oblike dodatnih dimenzija,

gde svaki daje različite fizičke karakteristike,

teorija struna nikada neće dati

konačna predviđanja koja se mogu testirati.

Ali drugi su obrnuli ovaj problem naglavačke

i uveli mogućnost multiverzuma.

Evo ideje.

Možda je svaki od ovih oblika jednak svim ostalima.

Svaki je realan kao i svaki drugi,

u smislu

da postoje mnogi univerzumi,

svi različitog oblika, za dodatne dimenzije.

Ovaj radikalni predlog

je imao dubok uticaj na ovu misteriju:

količinu tamne energije koju su otkrili rezultati
za dobijenu Nobelovu nagradu.

Jer vidite,

ako postoje drugi univerzumi

i ako svaki taj univerzum

ima različit oblik za dodatne dimenzije,

onda će fizičke karakteristike
svakog univerzuma biti različite

i konkretno,

količina tamne energije u svakom univerzumu

će se razlikovati.

Što znači da bi misterija

objašnjenja količine tamne energije koju smo sada izmerili

imala potpuno drugačiji karakter.

U ovom kontekstu,

zakoni fizike ne mogu da objasne
jedan broj za tamnu materiju

jer ne postoji samo jedan broj,

ima mnogo brojeva.

To znači

da smo postavljali pogrešno pitanje.

Pravo pitanje koje treba postaviti jeste,

zašto se mi ljudi nalazimo u univerzumu

sa određenom količinom tamne materije koju smo izmerili

umesto bilo koje druge mogućnosti

koja postoji?

To je pitanje sa kojim možemo da napredujemo.

Jer u tim univerzumima

koji imaju mnogo više tamne energije od naše,

kad god materija proba da se grupiše u galaksije,

snaga odbijanja tamne energije je toliko jaka

da razbija tu gomilu

i galaksije se ne formiraju.

U tim univerzumima koji imaju
mnogo manje tamne energije,

dolazi do unutrašnjeg kolapsa tako brzo

da se galaksije opet ne formiraju.

Bez galaksija, nema zvezda, nema planeta

i nema šanse da

naš oblik života

postoji u tim drugim univerzumima.

Zato se nalazimo u univerzumu

sa određenom količinom tamne energije koju smo izmerili

prosto zato što naš univerzum ima uslove

koji su pogodni za naš oblik života.

To bi bilo to.

Misterija rešena,

multiverzum nađen.

Neki nisu zadovoljni ovim objašnjenjem.

Navikli smo da nam fizika

daje konačna objašnjenja odlika koje opažamo.

Ali poenta je u tome,

da ako odlika koju zapažate

može da ima i ima

niz različitih vrednosti

u širokom predelu realnosti,

onda razmišljanje o jednom objašnjenju

za određnu vrednost

je jednostavno neispravno.

Rani primer

dolazi od velikog astronoma Johana Keplera

koji je bio opsednut razumevanjem

jednog drugog broja -

zašto je Sunce udaljeno 150 miliona km od Zemlje.

Decenijama je pokušavao da objasni ovaj broj,

ali nikada nije uspeo i znamo zašto.

Kepler je postavljao

pogrešno pitanje.

Sada znamo da postoje mnoge planete

koje su na različitim rastojanjima
od svojih matičnih zvezda.

Zato je nadanje da će zakoni fizike

objasniti jedan određeni broj, 150 miliona km,

jednostavno pogrešno.

Umesto toga pravo pitanje jeste,

zašto se ljudi nalaze na planeti,

na određenoj udaljenosti,

umesto svih ostalih mogućnosti?

I opet, to je pitanje na koje možemo da odgovorimo.

Sve one planete koje su mnogo bliže zvezdi poput Sunca

bile bi toliko tople

da naš oblik života ne bi postojao.

A one planete koje su mnogo dalje od zvezde,

one su toliko hladne

da naš oblik života ne bi mogao da opstane.

Tako da se nalazimo

na planeti pri ovoj određenoj udaljenosti

prosto jer nam daje uslove

ključne za naš oblik života.

A kada su u pitanju planete i njihova udaljenost,

ovo je očigledno ispravan način razmišljanja.

Poenta je,

da kada su u pitanju univerzumi
i tamna energija koju sadrže,

to takođe može biti ispravan način razmišljanja.

Jedna ključna razlika, naravno,

jeste da znamo da postoji još planeta,

ali do sada smo samo spekulisali o mogućnosti

da postoje drugi univerzumi.

Znači da bismo sve spojili,

potreban nam je mehanizam

koji stvarno generiše druge univerzume.

To me dovodi do mog konačnog dela, trećeg dela.

Jer su takav mehanizam pronašli

kosmolozi koji pokušavaju
da razumeju Veliki prasak.

Vidite, kada govorimo o Velikom prasku,

često imamo sliku

neke kosmičke eksplozije

koja je stvorila univerzum

i izbacila svemir napolje.

Ali postoji mala tajna.

Veliki prasak izostavlja nešto veoma važno,

prasak.

On nam govori o tome kako se univerzum
razvio nakon praska,

ali nam ne daje uvid

u to šta je dalo energiju samom prasku.

A ova rupa je konačno popunjena

boljom verzijom teorije Velikog praska.

Zove se inflatorna kosmologija,

koja je identifikovala određenu vrstu goriva

koje bi prirodno generisalo

izbijanje prostora ka spolja.

Gorivo se zasniva na nečemu nazvanom kvantno polje,

ali jedini podatak koji nam je važan

jeste da je ovo gorivo toliko efikasno

da je praktično nemoguće

da se sve potroši,

što znači da prema inflatornoj teoriji,

Veliki prasak koji je stvorio naš univerzum

verovatno nije jedinstveni događaj.

Umesto toga gorivo je generisalo
ne samo naš Veliki prasak,

već i bezbroj drugih Velikih praskova,

svaki bi stvorio svoj posebni univerzum,

a naš univerzum bi bio samo jedan mehur

u velikoj kosmičkoj peni za kupanje univerzuma.

Sada, kada spojimo ovo sa teorijom struna,

evo slike do koje dolazimo.

Svaki od ovih univerzuma ima dodatne dimenizije.

Ekstra dimenzije imaju niz različitih oblika.

Različiti oblici daju različite fizičke odlike.

I mi smo u jednom univerzumu umesto u drugom,

jednostavno jer su samo u našem univerzumu

fizičke odlike, kao što je količina tamne energije,

pogodne za razvoj našeg oblika života.

Ovo je zanimljiva, ali veoma kontroverzna slika

šireg kosmosa

koju su nas najnovija zapažanja i teorija

naterali da ozbiljno razmotrimo.

Ostaje jedno veliko pitanje, a to je,

da li bismo ikada mogli da potvrdimo

postojanje drugih univerzuma?

Objasniću vam

jedan način na koji bi to moglo da se dogodi.

Inflaciona teorija

već ima jaku podršku iz zapažanja.

Jer teorija predviđa

da bi Veliki prasak bio toliko intenzivan

da bi se dok se svemir brzo širio,

sićušni kvantni titraji mikro sveta

proširli u makro svet,

dajući upadljiv otisak,

raspored blago toplijih tačaka i blago hladnijih tačaka,

širom svemira,

koji su sada zapazili jaki teleskopi.

Ako idemo dalje, ako postoji još univerzuma,

teorija predviđa da se svako malo

ti univerzumi mogu sudariti.

I ako bi naš univerzum udario drugi,

taj sudar

bi stvorio dodatan suptilan raspored

temperaturnih varijacija širom svemira

koje bismo mogli jednog dana

da detektujemo.

I ma koliko ova slika bila egzotična,

jednog dana bi mogla biti zasnovana

na opservacijama,

utvrđujući postojanje drugih univerzuma.

Završiću sa

bitnim implikacijama

svih ovih ideja

za veoma daleku budućnost.

Vidite, naučili smo

da naš univerzum nije statičan,

da se svemir širi,

da se to širenje ubrzava

i da možda postoji još univerzuma

samo pažljivim pregledanjem

slabašnih tačaka zvezdanog svetla

koje dolazi do nas iz udaljenih galaksija.

Pošto se širenje ubrzava,

u veoma dalekoj budućnosti

te galaksije će se udaljiti toliko daleko i toliko brzo

da nećemo moći da ih vidimo -

ne zbog tehnoloških ograničenja,

već zbog zakona fizike.

Svetlost koju te galaksije emituju,

čak i kada putuju pri najbržoj brzini, brzini svetlosti,

neće moći da premosti

sve veći jaz između nas.

Zato astronomi u dalekoj budućnosti

koji gledaju u dalek svemir

neće videti ništa osim beskonačnog prostranstva

statične, mastiljave, crne tišine.

Oni će zaključiti

da je univerzum statičan i nepromenljiv

i nastanjen jednom centralnom oazom materije

koju oni nastanjuju -

slika kosmosa

za koju definitivno znamo da je pogrešna.

Možda će ti budući astronomi imati dokaze

prenete iz ranijeg doba,

poput našeg,

koji potvrđuju da se kosmos širi

prepun galaksija.

Ali da li će ti budući astronomi

verovati u to drevno znanje?

Ili će verovati

u crni, statični prazni univerzum

koji pokazuju njihova najnovija zapažanja?

Nagađam da će biti ovo drugo.

Što znači da živimo

u izuzetno privilegovanom dobu,

u kome su neke suštinske istine o kosmosu

i dalje na dohvat

ljudskog istraživačkog duha.

Izgleda da možda neće uvek biti tako.

Jer današnji astronomi su,

usmeravajući jake teleskope ka nebu,

uhvatili nekolicinu veoma informativnih fotona -

vrstu kosmičkog telegrama

milijardi godina u tranzitu.

Poruka koja odzvanja kroz vekove je jasna.

Nekada priroda štiti svoje tajne

čvrstom rukom

fizičkog zakona.

Nekada nas prava priroda realnosti doziva

negde preko horizonta.

Hvala vam puno.

(Aplauz)

Kris Anderson: Brajane, hvala ti.

Raspon ideja o kojima si nam pričao

je vrtoglav, uzbudljiv, neverovatan.

Gde misliš

da je kosmologija sada,

sa istorijskog aspekta?

Da li smo usred nečega istorijski
neobičnog, prema tebi?

BG: Teško je reći.

Kada saznamo da astronomi u dalekoj budućnosti

možda neće imati dovoljno informacija da saznaju stvari,

postavlja se pitanje, možda smo već u toj poziciji

i neke duboke, ključne odlike univerzuma

su već utekle našoj sposobnosti da ih razumemo

zbog načina na koji se kosmologija razvija.

Iz te perspektive,

možda ćemo uvek postavljati pitanja

i nikada nećemo moći u potpunosti da ih razumemo.

Sa druge strane, sada možemo da razumemo

koliko je star univerzum.

Možemo razumeti

kako da razumemo podatke
mikrotalasnog pozadinskog zračenja

koje je poslato pre 13,72 milijardi godina -

danas možemo da izračunamo
kako da predvidimo kako će izgledati

i poklapa se.

Tako mi svega! To je neverovatno.

Sa jedne strane, potpuno je neverovatno dokle smo stigli,

ali ko zna na kakve prepreke
možemo naići u budućnosti.

KA: Ti ćeš biti tu narednih par dana.

Možda se neki od ovih razgovora mogu nastaviti.

Hvala ti. Hvala ti, Brajane.
(BG: Bilo mi je zadovoljstvo.)

(Aplauz)