Alister Vilson - dopisnik za specijalne izveštaje  [ BBC ]

13. 10. 2025. 21:14   >>  21:30

Šta je postojalo pre Velikog praska

Kako je naš Univerzum rođen ni iz čega ili da li je bilo nečega što je postojalo pre njega i dalje ostaje misterija, ali to ne sprečava neke fizičare da pokušaju da je razreše.

Kako je naš Univerzum rođen ni iz čega ili da li je bilo nečega što je postojalo pre njega i dalje ostaje misterija, ali to ne sprečava neke fizičare da pokušaju da je razreše.

„Poslednja zvezda će se polako ohladiti i ugasiti. Sa njenim odlaskom, Univerzum će još jednom potonuti u ništavilo, bez svetla, života ili smisla."

Tako je upozorio fizičar Brajan Koks u BBC-jevom serijalu Univerzum.

Gašenje poslednje zvezde biće samo početak beskrajno duge, mračne epohe.

Svu materiju će na kraju progutati monstruozne crne rupe, koje će i same ispariti u prigušenim odsjajima svetla.

Svemir će se širiti ka spolja sve dok čak i ta prigušena svetlost ne bude bila suviše razvučena da bi mogla da ima interakciju.

Sve aktivnosti će prestati.

Ili da li će?

Da sve bude neobičnije, neki kosmolozi veruju da je upravo prethodni, hladni, mračni, prazni univerzum kao onaj što nas čeka u našoj dalekoj budućnosti mogao da bude izvor našeg vlastitog Velikog praska.

Prva materija

Ali pre nego što stignemo do toga, pogledajmo malo kako je nastajao „materijal" – prva fizička materija.

Ako želimo da objasnimo poreklo stabilne materije sačinjene od atoma ili molekula, tako nešto sasvim sigurno nije postojalo u vreme Velikog praska, niti stotinama hiljada godina posle.

Mi posedujemo, zapravo, prilično detaljno razumevanje toga kako su se prvi atomi formirali iz prostijih čestica, jednom kad se okruženje dovoljno ohladilo da složenija materija postane stabilna, i kako su se ovi atomi kasnije spojili sa težim elementima unutar zvezda.

Ali to razumevanje ne objašnjava pitanje da li je nešto nastalo ni iz čega.

I zato pođimo još malo više unazad.

Prve dugotrajne čestice materije bilo koje vrste bile su protoni i neutroni, koji zajedno čine atomsko jezgro.

Oni su nastali oko jedne desethiljadite sekunde posle Velikog praska.

Pre te tačke, zapravo nije bilo materijala u nama poznatom smislu te reči.

Ali fizika nam omogućuje da nastavimo da pratimo vremenski sled unazad – sve do fizičkih procesa koji prethode bilo kakvoj stabilnoj materiji.

To nas dovodi do takozvane „velike ujedinjene epohe".

Sada smo već uveliko zakoračili u svet spekulativne fizike, jer ne možemo da proizvedemo dovoljno energije u našim eksperimentima da bismo istražili onu vrstu procesa koji su se odigravali u to vreme.

Ali plauzibilna hipoteza je da je fizički svet bio sačinjen od supe kratkotrajnih elementarnih čestica, među njima i kvarkova, građevinskog materijala od kog su sačinjeni protoni i neutroni.

Bilo je tu i materije i „antimaterije" u otprilike istim količinama.

Svaki tip čestice materije, kao što je kvark, ima svoju antimateriju, u vidu družbenika iz „odraza u ogledalu", koji mu je gotovo identičan, ali se razlikuje u samo jednom aspektu.

Međutim, materija i antimaterija se uništavaju u bljesku energije kad god se sretnu, što znači da su ove čestice neprestano nastajale i bile uništavane.

• Šta ako vasiona nema kraj
• Rešavanjem tajne najsjajnije kosmičke eksplozije otkrivene nove misterije
• Naučnici otkrili najveću kosmičku eksploziju do sada

Ali kako su ove čestice uopšte nastale?

Teorija kvantnog polja nam govori da je čak i vakuum, koji navodno korespondira praznom prostor-vremenu, pun fizičke aktivnosti u obliku energetskih fluktuacija.

Ove fluktuacije mogu da dovedu do toga da čestice počnu da iskaču, samo da bi nestale ubrzo nakon toga.

To bi moglo da zvuči kao matematička osobenost umesto kao prava fizika, ali takve čestice su bile primećene u nebrojenim eksperimentima.

Vakumsko stanje prostor-vremena buja od čestica koje neprestano nastaju i nestaju, naizgled „ni iz čega".

Ali možda nam sve ovo govori da je kvantni vakuum (uprkos njegovom imenu) ipak pre nešto nego ništa.

Filozof Dejvid Albert je upečatljivo kritikovao svedočanstva o Velikom prasku koja obećavaju da je na taj način nastalo nešto ni iz čega.

Šta bi bilo kad bismo se zapitali: a odakle je potekao sam prostor-vreme?

Onda bismo morali da vratimo sat još više unazad, sve do istinski drevne „Plankove epohe" – perioda toliko ranog u istoriji Univerzuma da naše najbolje teorije fizike tu padaju u vodu.

Ova era se dogodila u deset milionitom bilionitom bilionitom bilionitom delu sekunde posle Velikog praska.

U ovom trenutku su i prostor i vreme sami postali predmet kvantnih fluktuacija.

Fizičari obično rade odvojeno sa kvantnom mehanikom, koja vlada mikrosvetom čestica, i sa opštom relativnošću, koja važi u velikim, kosmičkim razmerama.

Ali da bi se istinski razumela Plankova epoha, moramo da kompletiramo teoriju kvantne gravitacije, spojivši ove dve.

Još uvek nemamo savršenu teoriju kvantne gravitacije, ali postoje pokušaji za nju – kao što je teorija struna i petlja kvantne gravitacije.

U ovim pokušajima, običan prostor i vreme se uglavnom doživljavaju kao nešto što nadolazi, kao talasi na površini dubokog okeana.

Ono što mi doživljavamo kao prostor i vreme proizvod je kvantnih procesa koji operišu na dubljem, mikroskopskom nivou – procesa koji nemaju mnogo smisla nama stvorenjima ukorenjenim u makroskopskom svetu.

U Plankovoj epohi, naša uobičajeno razumevanje prostora i vremena se raspada, tako da ne možemo više da se oslonimo ni na naše uobičajeno razumevanje uzroka i posledice.

Uprkos tome, sve potencijalne teorije kvantne gravitacije opisuju da se u Plankovoj epohi dešavalo nešto fizičko – nekakva kvantna prethodnica običnom prostoru i vremenu?

Ali odakle je ona potekla?

Čak i ako kauzalnost više ne važi u najobičnijem smislu, još uvek bi mogla da se objasni jedna komponenta univerzuma iz Plankove epohe putem druge.

Nažalost, u ovom trenutku i naša najbolje fizičke teorije u potpunosti ne uspevaju da nam daju odgovore.

Sve dok ne budemo ostvarili dalji napredak ka „teoriji svega", nećemo moći da pružimo nikakav definitivni odgovor.

Najviše što možemo da kažemo sa sigurnošću u ovom stadijumu je da fizika do sada nije uspela da pronađe potvrđene slučajeve nečega što je nastalo ni iz čega.

Ciklus maltene ni iz čega

Da bismo istinski odgovorili na pitanje kako bi nešto moglo da nastane ni iz čega, morali bismo da objasnimo kvantno stanje čitavog Univerzuma na početku Plankove epohe.

Svi pokušaji da se to uradi ostaju krajnje spekulativni.

Neki od njih se pozivaju na natprirodne sile kao što je stvoritelj.

Ali drugi kandidati za objašnjenje ostaju u okvirima sveta fizike – kao što je multiverzum, koji sadrži beskrajan broj paralelnih univerzuma, ili cikličnih modela Univerzuma, koji se rađaju i iznova preporađaju.

Fizičar ovenčan Nobelovom nagradom 2020. godine Rodžer Penrouz predložio je jedan intrigantan ali kontroverzan model za ciklični univerzum nazvan „konformalna ciklična kosmologija".

Penrouz je bio inspirisan zanimljivom matematičkom vezom između veoma vrelog, gustog, malog stanja Univerzuma – kakav je bio u vreme Velikog praska – i ekstremno hladnog, praznog, proširenog stanja Univerzuma – kakav će biti u dalekoj budućnosti.

Njegova radikalna teorija za objašnjenje ove korespondencije je da ta nova stanja postaju matematički identična kad se dovedu do svojih krajnjih granica.

Iako možda može da deluje paradoksalno, potpuno odsustvo materije moglo je da dovede do nastanka sve materije koju vidimo oko sebe u Univerzumu.

Prema ovom viđenju, Veliki prasak nastao je skoro ni iz čega.

To je ono što preostane kad sva materija u univerzumu bude progutana u crnim rupama, koje su se zauzvrat razgradile na fotone – takođe izgubljene u ništavilu.

Čitav univerzum stoga nastaje iz nečega što je – viđeno iz jedne druge fizičke perspektive – onoliko blizu ničemu koliko je to uopšte moguće.

Ali to ništa je na neki način još uvek ipak nešto.

To je i dalje fizički univerzum, koliko god prazan on bio.

Kako jedno te isto stanje može da bude hladan, prazan univerzum iz jedne perspektive i vreli, gusti univerzum iz druge?

Odgovor leži u složenoj matematičkoj proceduri zvanoj „konformalno premeravanje", geometrijskoj transformaciji koja praktično menja veličinu objekta ali ostavlja njegov oblik nepromenjen.

Penrouz je pokazao kako hladno, gusto stanje i vrelo, gusto stanje mogu biti povezani takvim premeravanjem tako da se poklapaju u pogledu oblika njihovih prostor-vremena – mada ne i njihovih veličina.

Očigledno jeste teško shvatiti kako dva objekta mogu biti identična na ovaj način kad su dve različite veličine – ali Penrouz tvrdi da veličina kao koncept prestaje da ima smisla u tako ekstremnim fizičkim okruženjima.

U konformalnoj cikličnoj kosmologiji, pravac objašnjenja se kreće od starog i hladnog do mladog i vrelog: vrelo, gusto stanje postoji zbog hladnog, praznog stanja.

Ali ovo „zbog" nam nije baš poznato – u smislu uzroka kog u vremenu sledi posledica.

I ne prestaje samo veličina da bude relevantna u ovim ekstremnim stanjima: isto se dešava i sa vremenom.

Hladno, gusto stanje i vrelo, gusto stanje zapravo su locirani u različitim vremenskim ravnima.

Hladno, prazno stanje će se nastaviti zauvek iz perspektive posmatrača u njegovoj vlastitoj temporalnoj geometriji, ali vrelo, gusto stanje koje ono omogućuje praktično naseljava novu, vlastitu vremensku ravan.

Moglo bi da pomogne da se razume vrelo, gusto stanje nastalo iz hladnog, praznog stanja ako bi se ono posmatralo na neki nekauzalni način.

Možda bi trebalo da kažemo da vrelo, gusto stanje nastaje iz, ili je utemeljeno u, ili realizovano od hladnog, praznog stanja.

Ovo su izričito metafizičke ideje koje su naširoko proučavali filozofi nauke, naročito u kontekstu kvantne gravitacije, u kojoj izgleda kao da obični uzrok i posledica više ne važe.

Na granici našeg znanja, postaje teško raspetljati fiziku od filozofije.

Eksperimentalni dokazi?

Konformna ciklična kosmologija nudi neke detaljne, doduše spekulativne, odgovore na pitanja odakle je došao naš Veliki prasak.

Ali čak i ako Penrouzova vizija bude potvrđena budućim napretkom kosmologije, pomislili bismo da i dalje nismo dali odgovor na dublje filozofsko pitanje – pitanje o tome odakle je potekla sama fizička realnost.

Kako je nastao čitav sistem ciklusa?

I onda konačno ostajemo sa čistim pitanjem zašto postoji nešto, a ne ništa – jednim od najvećih pitanja metafizike.

Ali naš naglasak ovde je na objašnjenjima koja ostaje u okvirima sveta fizike.

Postoje tri široke opcije za odgovor na dublje pitanje kako su ciklusi započeli.

On možda ni nema fizičko objašnjenje.

Ili bi mogli da postoje ciklusi koji se beskrajno ponavljaju, svaki univerzum za sebe, sa prvobitnim kvantnim stanjem svakog univerzuma objašnjenim nekim svojstvom univerzuma pre njega.

Ili bi mogao da postoji jedan jedini ciklus, i jedan jedini univerzum, koji se stalno ponavlja, sa početkom tog ciklusa objašnjenim nekim svojstvom njegovog vlastitog kraja.

Ova poslednja dva pristupa izbegavaju potrebu za bilo kakvim neizazvanim događajima – i to im daje jasnu privlačnost.

Ništa ne bi ostalo neobjašnjeno fizikom.

Penrouz zamišlja sekvencu beskrajnih novih ciklusa iz razloga delimično povezanih sa njegovom vlastitom preferiranom interpretacijom kvantne teorije.

U kvantnoj mehanici, fizički sistem postoji u superponiranju mnogih različitih stanja istovremeno, i on samo „izabere" jedan nasumično, kad ga izmerimo.

Za Penrouza, svaki ciklus obuhvata nasumične kvantne događaje koji ispadaju drugačije – što znači da će se svaki ciklus razlikovati od onih koji su došli pre i posle njega.

Ovo su zapravo dobre vesti za eksperimentalne fizičare, zato što bi to moglo da nam omogući da zavirimo u stari univerzum iz kog je nastao naš kroz njegove blage tragove ili anomalije, u zaostacima radijacije od Velikog praska koje je video Plankov satelit.

Penrouz i njegovi saradnici veruju da su možda već spazili ove tragove, pripisavši obrasce u Plankovim podacima radijaciji od supermasivnih crnih rupa iz prethodnog univerzuma.

Međutim, opservacije koje oni tvrde da su imali osporili su drugi fizičari i još ne postoji konačna presuda ko je u pravu.

Beskrajni novi ciklusi su ključni za Penrouzovu vlastitu viziju.

Ali postoji prirodan način da se konvertuje konformalna ciklična kosmologija iz forme više ciklusa u samo jedan ciklus.

Tada fizička realnost postoji u jednom jedinom ciklusu od Velikog praska do maksimalno praznog stanja u dalekoj budućnosti – i potom ponovo u potpuno istom Velikom prasku, iz kog nastaje potpuno isti univerzum.

Ova poslednja mogućnost je dosledna sa drugim tumačenjem kvantne mehanike, nazvanim tumačenje mnogih svetova.

Tumačenje mnogih svetova nam govori da svaki put kad izmerimo sistem koji je superponiran, to merenje ne odabira nasumično stanje.

Umesto toga, rezultat merenja koji vidimo samo je jedna mogućnost – koja se manifestuje u našem vlastitom Univerzumu.

Drugi rezultati merenja se svi manifestuju u drugim univerzumima u multiverzumu, praktično odsečenim od našeg.

Dakle, koliko god mala šansa bila da se nešto desi, ako te šanse nisu nula, onda se to dešava u nekom kvantnom paralelnom svetu.

Postoje ljudi baš kao što ste vi tamo u drugim svetovima, koji su dobili na lutriji ili ih je progutao oblak nekog uvrnutog tajfuna ili su se spontano zapalili ili su uradili sva tri istovremeno.

• Prvi put zabeležen trenutak kako zvezda guta planetu
• U fotografijama: Čudesni Univerzum prikazan kao nikada do sada
• Prva fotografija čudovišne crne rupe u našoj galaksiji

Neki ljudi veruju da je moguće takve paralelne univerzume primetiti u kosmološkim podacima, kao otiske koje je napravio drugi univerzum koji se sudario sa našim.

Kvantna teorija mnogih svetova daje novi obrt konformnoj cikličnoj kosmologiji, mada ne onaj sa kojim se Penrouz slaže.

Naš Veliki prasak bi mogao da bude ponovno rađanje jednog jedinog kvantnog multiverzuma, koji sadrži bezbroj mnogih drugih univerzuma koji se svi dešavaju istovremeno.

Sve moguće se dešava – a onda se dešava iznova, i iznova, i iznova.

Drevni mit

Za jednog filozofa nauke, Penrouzova vizija je fascinantna.

Ona otvara nove mogućnosti za objašnjenje Velikog praska, vodeći naša objašnjenja dalje od pukog uzroka i posledice.

Stoga je on veliki test slučaja za istraživanje različitih načina na koje fizika može da objasni naš svet.

On zaslužuje više pažnje od naših filozofa.

Za ljubitelja mitologije, Penrouzova vizija je predivna.

U Penrouzovom multi-cikličnom obliku, on obećava beskrajno mnogo novih svetova rođenih iz pepela njihovih predaka.

U jednom obliku jednog jedinog ciklusa, to je upečatljivo savremeno prizivanje drevne ideje o uroborosu, ili svetu-zmiji.

U nordijskoj mitologiji, zmija Jormungandr je dete Lokija, pametnog varalice, i džinovske Angrbode.

Jormungandr guta vlastiti rep i krug koji nastaje održava ravnotežu sveta.

Ali mit o uroborosu je dokumentovan svud u svetu – čak i u starom Egiptu.

Uroboros jednog cikličnog univerzuma je zaista veličanstven.

U svom stomaku on sadrži naš vlastiti Univerzum, kao i svaki od neobičnih i predivnih alternativnih mogućih univerzuma koje omogućuje kvantna fizika – i u tački u kojoj se njegova glava sreće sa njegovim repom, on je potpuno prazan, a opet kroz njega protiče energija na temperaturama od stotine hiljada miliona milijardi biliona stepeni Celzijusovih.

Čak bi i Loki, neuhvatljivog oblika, bio impresioniran.

Alister Vilson je profesor filozofije na Univerzitetu u Birmingemu

BBC na srpskom je od sada i na Jutjubu, pratite nas OVDE.

Pratite nas na Fejsbuku, Tviteru, Instagramu, Jutjubu i Vajberu. Ako imate predlog teme za nas, javite se na bbcnasrpskom@bbc.co.uk