Stephenas Hawkingas vedė fiziką iš jos komforto zonos
Dar 1998 m. velionis fizikas Stephenas Hawkingas pradėjo kurti „naują kvantinę Didžiojo sprogimo teoriją“. Galiausiai tai, kas prasidėjo kaip doktorantūros projektas, per maždaug 20 metų peraugo į intensyvų bendradarbiavimą su kitais fizikais, kuris baigėsi tik jam mirus 2018 m. kovo 14 d[1]. Visą šį laikotarpį išliko mįslė, kaip Didysis sprogimas galėjo sukurti tokias palankias sąlygas dabartinei gyvybei.
Akivaizdu, jog klausimai apie galutinę kosmoso arba visatos kilmę išveda fiziką iš jos komforto zonos[2]. Būtent čia S. Hawkingas mėgo rizikuoti, – perspektyva – arba viltis – įminti kosminės konstrukcijos mįslę lėmė daugelį šio fiziko kosmologijos tyrimų.
„Drąsiai žengti ten, kur Žvaigždžių kelias bijo žengti“, – toks buvo jo šūkis, o kartu ir kompiuterio ekrano užsklanda.
Jo kolegos tvirtino dar ir tai, jog bendri moksliniai ieškojimai reiškė gerą atmosferą, mat būdamas šalia jo negalėjai nepajusti ryžto ir optimizmo: S. Hawkingas priversdavo kitus pasijusti taip, tarsi būtų rašoma bendra kūrybos istorija (tam tikra prasme taip ir buvo).
Įdomu tai, jog seniau buvo manoma, kad akivaizdus kosmoso dizainas reiškia, jog turi būti kūrėjas – Dievas. Visgi šiandien mokslininkai nurodo konkrečius fizikos dėsnius, pasižyminčius keliomis stulbinančiomis ir gyvenimo tėkmę skatinančiomis savybėmis: paimkime materijos ir energijos kiekį visatoje, subtilų jėgų santykį arba erdvinių matmenų skaičių ir gausime tai, ką turime. Tuo tarpu šias savybes kiek pakoregavus, anot kai kurių fizikų, visata taps negyva[3]. (Skamba taip, tarsi pastaroji iš tiesų yra „pataisyta“ ir sudėta iš dalių.)
Klystame manydami, kad visatos parametrai visada buvo tokie patys
Dauguma XX a. fizikų, pradedant Albertu Einšteinu ir baigiant S. Hawkingu, ankstesniuose darbuose fizikos dėsnius grindžiančius matematinius ryšius laikė amžinomis tiesomis. Šiuo požiūriu kosmoso „dizainas“ yra matematinės būtinybės dalykas, – visata yra tokia, kokia yra, nes gamta neturėjo pasirinkimo.
XXI a. pradžioje atsirado dar ir kitoks paaiškinimas.
Buvo manyta, kad mes galbūt gyvename daugialypėje visatoje – didžiulėje erdvėje, kurioje gimsta daugybė visatų, kurių kiekviena turi savo Didžiojo sprogimo ir fizikos ypatumus. (Statistiškai būtų logiška, jog kelios iš šių visatų būtų palankios gyvybei.)
Nepaisant to, netrukus tokie daugialypės visatos apmąstymai pateko į paradoksų ir nepatikrinamų prognozių spiralę[4].
Jei mėgintume pažvelgti į kosmosą „iš kitos pusės“, tai, pasak garsaus fiziko, pareikalautų atsisakyti daugialypių visatų idėjos, ir patikėti, kad mūsų fizikinės teorijos neva gali žvelgti iš Dievo perspektyvos, tarsi stovėdamos už viso kosmoso ribų.
„Mes nesame angelai, kurie į visatą žvelgia iš šalies, ir mūsų teorijos niekada nėra atsietos nuo mūsų,“ – tvirtino S. Hawkingas.
Vis tik ilgainiui buvo nuspręsta permąstyti kosmologiją iš stebėtojo perspektyvos, ir tam reikėjo pritaikyti keistas kvantinės mechanikos, kuri valdo dalelių ir atomų mikropasaulį, taisykles.
Pagal kvantinę mechaniką, dalelės vienu metu gali būti keliose galimose vietose – ši savybė vadinama „superpozicija“. Tik tada, kai dalelė yra stebima, ji (atsitiktinai) pasirenka konkrečią padėtį. Kvantinė mechanika taip pat apima atsitiktinius šuolius ir svyravimus, pavyzdžiui, dalelės iššoka iš tuščios erdvės ir vėl išnyksta.
Taigi kvantinėje visatoje apčiuopiama praeitis ir ateitis iškyla iš galimybių miglos nuolatinio stebėjimo proceso metu. Tokiems kvantiniams stebėjimams nebūtina, jog juos atliktų žmonės; „stebėti“ gali aplinka ar net atskira dalelė.
Be kita ko, žvelgiant į ankstyviausius visatos etapus per kvantinę prizmę, pastebimas gilesnis evoliucijos lygis, kuriame net fizikos dėsniai kinta ir vystosi sinchroniškai su besiformuojančia visata: kintamumas atsiranda, nes atsitiktiniai kvantiniai šuoliai sukelia dažnus nukrypimus, kurie gali būti sustiprinami dėl kvantinio stebėjimo. Ir būtent šių dviejų konkuruojančių jėgų – variacijos ir atrankos – sąveika pirmapradėje visatoje sukūrė šakotą fizikinių dėsnių medį.
Dėl to kosmologai paprastai žvalgybą pradeda nuo dėsnių ir pradinių sąlygų, egzistavusių Didžiojo sprogimo metu, o tada svarsto, kaip iš jų išsivystė dabartinė visata, nors vis labiau linkstama prie nuomonės, jog šie dėsniai yra grynai evoliucijos rezultatas. Kaip ir procesas, kurio dėka įvairių dalelių rūšys Didžiojo sprogimo „krosnyje“ smarkiai kito, po milijardų metų atsirandant biologinėms rūšims.
Tam tikra prasme ankstyvoji visata buvo milžiniško skaičiaus galimų pasaulių superpozicija. Tačiau šiandien į visatą žvelgiame tuo metu, kai egzistuoja žmonės, galaktikos ir planetos. Tai reiškia, kad matome istoriją, kuri lėmė mūsų evoliuciją.
Ateityje sužinosime, kaip atrodė visata senais laikais
Samprotaujant, laikas, o kartu su juo ir fizikiniai dėsniai, ima ir išnyksta.
Šį požiūrį patvirtina ir holografinis principas, numatantis, kaip holograma atrodo trijų matmenų, nors iš tikrųjų yra užkoduota tik dviejuose matmenyse, taip kaip ir visos visatos evoliucija yra užkoduota abstrakčiame, laikui nepavaldžiame paviršiuje.
S. Hawkingas laiką ir priežastingumą priskyrė „atsirandančioms savybėms“, kurios neegzistuoja iš anksto, bet atsiranda dėl nesuskaičiuojamų kvantinių dalelių sąveikos. Tai šiek tiek panašu į tai, kaip temperatūra atsiranda dėl daugelio atomų judėjimo, nors nė vienas atomas neturi temperatūros. Taigi, galutinį žodį taria ne patys dėsniai, o jų gebėjimas transformuotis.
Ateityje kosmologinių stebėjimų metu gali būti rasta dar daugiau pokyčius patvirtinančių įrodymų.
Pavyzdžiui, tikslūs gravitacinių bangų stebėjimai gali atskleisti ankstyvosios visatos požymius. Jei tai bus pastebėta, kosmologinį „finalą“ vainikuos žymaus fiziko mokslinis palikimas.
