Idi na sadržaj

Idi na kazalo

DRUGO POGLAVLJE

Kako je nastao naš svemir? — kontroverzno pitanje

Kako je nastao naš svemir? — kontroverzno pitanje

ASTRONAUTI osjećaju uzbuđenje dok fotografiraju Zemlju koja se, gledajući kroz prozor svemirskog broda, doima golemo i impresivno. “To je najbolja strana letenja svemirom”, rekao je jedan od takvih astronauta. No u usporedbi sa Sunčevim sustavom naša Zemlja izgleda vrlo maleno. Sunce je toliko veliko da bi u njega moglo stati milijun Zemalja i još bi ostalo prostora! Međutim, imaju li takve činjenice o svemiru ikakve veze s tvojim životom i njegovim smislom?

Otputujmo u mislima nakratko u svemir kako bismo promotrili našu Zemlju i Sunce u njihovoj stvarnoj veličini. Naše je Sunce samo jedna od zapanjujućeg broja zvijezda u spiralnom kraku galaktike Mliječni put, * koja je i sama tek sićušni dio svemira. Golim se okom može vidjeti nekoliko mrlja svjetlosti, no to su u stvarnosti druge galaktike, poput prekrasne i prostranije Andromede. Mliječni put, Andromeda i 20-ak drugih galaktika gravitacijskom su silom povezane u jato, no sve su one tek mali dio golemog superjata. Svemir sadrži bezbroj superjata, a to još nije kraj priče.

Jata nisu ravnomjerno raspoređena u svemiru. Gledano u velikim razmjerima, ona izgledaju poput tankih ploha i vlakana omotanih oko golemog praznog prostora koji je nalik mjehurićima. Neke od tih galaktičkih struktura toliko su dugačke i široke da nalikuju velikim zidovima. To bi moglo začuditi mnoge koji su mišljenja da je naš svemir nastao sam kozmičkom eksplozijom koja se dogodila slučajno. “Što smo u stanju jasnije vidjeti svemir sa svim njegovim veličanstvenim detaljima”, zaključuje jedan od vodećih pisaca Scientific Americana, “to će nam biti teže nekom jednostavnom teorijom objasniti na koji je način sve to nastalo.”

Dokazi koji ukazuju na početak

Sve pojedine zvijezde koje možeš vidjeti nalaze se u galaktici Mliječni put. Sve do 1920-ih smatralo se da je to jedina galaktika. No, vjerojatno ti je poznato da su promatranja većim teleskopima koja su otada izvršena dokazala nešto sasvim suprotno. U našem svemiru ima najmanje 50 000 000 000 galaktika. Time ne mislimo na 50 milijardi zvijezda — nego na najmanje 50 milijardi galaktika, od kojih svaka ima na milijarde zvijezda nalik našem Suncu. Pa ipak, nije zapanjujuća količina golemih galaktika bila to što je tijekom 1920-ih uzdrmalo znanstvena uvjerenja. Za to je bila odgovorna spoznaja da se sve one gibaju.

Astronomi su otkrili jednu izvanrednu činjenicu: Kada je galaktička svjetlost puštena kroz prizmu, ustanovljeno je da su se valne duljine svjetlosti produljile, što ukazuje na udaljavanje od nas velikom brzinom. Što je veća udaljenost na kojoj se neka galaktika nalazi, to se izgleda većom brzinom udaljava. To ukazuje na širenje svemira! *

Čak i ako se niti profesionalno, a niti amaterski ne bavimo astronomijom, možemo shvatiti da bi činjenica da se svemir širi mogla biti duboko povezana s našom prošlosti — a možda i s našom osobnom budućnosti. Nešto je moralo pokrenuti taj proces — sila koja je dovoljno snažna da može nadvladati golemu gravitaciju čitavog svemira. S dobrim bi razlogom mogao upitati: ‘Što bi mogao biti izvor takve dinamične energije?’

Iako većina znanstvenika nastoji utvrditi nastanak svemira, vraćajući se unatrag sve do početnog stanja kada je bio vrlo malen i gust (stanje singulariteta), ne možemo izbjeći sljedeće temeljno pitanje: “Ukoliko je nekada, u nekom trenutku u prošlosti, svemir bio blizu singularnog stanja beskonačno malog volumena i beskonačne gustoće, nameće nam se pitanje što je bilo prije toga i što se nalazilo izvan svemira. (...) Moramo se suočiti s problemom početka” (Sir Bernard Lovell).

To ne podrazumijeva samo postojanje nekog izvora goleme energije. U to je ujedno uključena i promišljenost te inteligencija, budući da je brzina širenja svemira očito vrlo precizno podešena. “Da je brzina širenja svemira bila za milijunti dio milijuntog dijela brzine veća”, rekao je Lovell, “u tom bi slučaju sva materija u svemiru dosada već nestala. (...) A da je za milijunti dio milijuntog dijela brzine bila manja, tada bi gravitacijske sile prouzročile kolaps svemira unutar otprilike prve tisuće milijuna godina njegovog postojanja. Ni u tom slučaju ne bi postojale zvijezde dugog životnog vijeka te ne bi postojao život.”

Pokušaji da se objasni početak

Mogu li stručnjaci u današnje vrijeme objasniti porijeklo svemira? Mnogi znanstvenici, budući da nisu baš skloni prihvaćanju ideje da je svemir stvorila neka inteligencija višeg stupnja, teoretiziraju o tome kako je svemir izvjesnim procesom nastao sam, ni iz čega. Zvuči li ti to razumnim? Takve pretpostavke obično uključuju neke varijante teorije (modela inflacijskog svemira) * koju je 1979. formulirao fizičar Alan Guth. Pa ipak, nedavno je dr. Guth priznao da njegova teorija “ne pruža objašnjenje o tome kako se svemir pojavio ni iz čega”. Dr. Andrei Linde bio je još jasniji u tom pogledu kada je u jednom članku časopisa Scientific American rekao sljedeće: “Objasniti ovaj inicijalni singularitet — gdje je i kada sve to započelo — predstavlja još uvijek najtvrdokorniji problem suvremene kozmologije.”

Ukoliko stručnjaci nisu u stanju pružiti neosporno objašnjenje bilo porijekla bilo početnog razvoja našeg svemira, ne bismo li trebali negdje drugdje potražiti objašnjenje? Doista, s valjanim bi razlozima mogao razmotriti neke dokaze koje mnogi ljudi previđaju, no koji bi ti mogli pružiti uvid u pravo stanje stvari što se tiče tog pitanja. Ti dokazi uključuju precizno izmjerene podatke o četiri temeljne sile koje su odgovorne za sva svojstva materije u svemiru i promjene koje utječu na nju. Neki bi već pri samom spominjanju temeljnih sila mogli oklijevati, misleći: ‘Ta je tema isključivo za fizičare.’ No, nije tako. Osnovne činjenice isplati se razmotriti jer one utječu na nas.

Precizno podešavanje

Četiri temeljne sile stupaju na scenu kad se radi o golemom prostoru kozmosa, a ujedno i kad se radi o beskrajno malenim atomskim strukturama. Da, to obuhvaća sve što možemo vidjeti oko sebe.

Elementi koji su vitalni za naš život (naročito ugljik, kisik i željezo) ne bi postojali ukoliko četiri sile koje se očituju u svemiru ne bi bile precizno podešene. Jednu od tih sila već smo spomenuli, gravitaciju. Druga je elektromagnetska sila. Ako bi ta sila u nekoj značajnijoj mjeri bila slabija, elektroni se ne bi zadržali oko jezgre atoma. ‘Da li bi to predstavljalo ozbiljan problem?’ mogli bi se neki pitati. Da, bi, zato što se atomi ne bi mogli povezivati kako bi formirali molekule. S druge strane, ako bi ta sila bila u većoj mjeri snažnija, elektroni bi bili zatočeni uz jezgru atoma. Ne bi moglo dolaziti do kemijskih reakcija među atomima — što znači da ne bi postojao život. Već samo kad promatramo s te strane, očito je da naše postojanje i život ovise o preciznoj podešenosti elektromagnetske sile.

A pogledaj kako to izgleda u kozmičkim razmjerima: Sasvim malena razlika u jačini elektromagnetske sile utjecala bi na Sunce i tako izmijenila jačinu svjetlosti koja dolazi na Zemlju, čime bi se otežao ili pak onemogućio proces fotosinteze koji se odvija u biljkama. Ujedno bi i voda izgubila svoja jedinstvena svojstva, koja su od presudne važnosti za život. Stoga ponovno možemo vidjeti da precizna podešenost elektromagnetske sile određuje hoćemo li živjeti ili nećemo.

Jednako je od presudne važnosti i intenzitet elektromagnetske sile u odnosu na ostale tri sile. Naprimjer, prema izračunavanjima nekih fizičara ta je sila 10 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000- 000 (1040) puta jača od gravitacije. Dodati još jednu nulu ovoj brojci (1041) moglo bi izgledati kao mala izmjena. No, to bi značilo da gravitacija postaje proporcionalno slabija, i dr. Reinhard Breuer objašnjava što bi se dogodilo kao posljedica toga: “Uz slabiju gravitaciju zvijezde bi bile manje, te pritisak gravitacije u njihovoj unutrašnjosti ne bi mogao prouzročiti da se temperatura povisi onoliko koliko je potrebno za odvijanje reakcija nuklearne fuzije: Sunce ne bi moglo sjati.” Možeš si samo predstaviti što bi to značilo za nas!

Što bi se dogodilo ako bi gravitacija bila proporcionalno jača, tako da bi ova brojka imala samo 39 nula (1039)? “Zbog samo jedne tako malene preinake”, nastavlja Breuer, “očekivani životni vijek zvijezda kao što je Sunce drastično bi se smanjio.” A neki su drugi znanstvenici mišljenja da je ova precizna podešenost čak još i istančanija.

Doista, dva izvanredna svojstva našeg Sunca i drugih zvijezda jesu dugoročna efikasnost i stabilnost. Razmisli o jednom jednostavnom primjeru. Poznato nam je da je za efikasan rad automobilskog motora potreban precizno određen omjer goriva i zraka; inženjeri konstruiraju složene mehaničke i kompjuterske sisteme kako bi usavršili rad motora. Ako je to slučaj kod običnog motora, što je onda s efikasnim “izgaranjem” u unutrašnjosti zvijezda kao što je naše Sunce? Osnovne sile koje su u to uključene precizno su podešene, usavršene za život. Je li takva preciznost tek stvar slučajnosti? Jobu, čovjeku iz drevnog doba, bilo je postavljeno pitanje: “Jesi li ti obznanio pravila koja upravljaju nebom ili odredio prirodne zakone na zemlji?” (Job 38:33, The New English Bible). Niti jedan čovjek nije zaslužan za to. Ako je tako, odakle onda dolazi takva preciznost?

Dvije nuklearne sile

Struktura svemira obuhvaća daleko više od samo precizno podešene gravitacije i elektromagnetske sile. Druge dvije fizikalne sile također su povezane s našim životom.

Ove dvije sile djeluju u jezgri atoma i pružaju jasan dokaz da su rezultat promišljenosti. Razmotri primjer jake nuklearne sile, koja povezuje protone i neutrone u jezgri atoma. Postojanjem takve veze moguće je formiranje različitih elemenata — lakih (poput helija i kisika) i teških (poput zlata i olova). Izgleda da kad bi ova vezivna sila bila za samo 2 posto slabija, u tom bi slučaju postojao samo vodik. S druge strane, ako bi ova sila bila malo jača, postojali bi samo teži elementi, no ne i vodik. Bi li to utjecalo na naš život? Pa, kad u svemiru ne bi bilo vodika, naše Sunce ne bi raspolagalo gorivom koje mu je potrebno da bi moglo zračiti životodajnu energiju. I, dakako, ne bismo imali niti vode niti hrane, budući da je vodik i za jedno i za drugo presudan sastojak.

Četvrta sila koju ćemo spomenuti, a naziva se slaba nuklearna sila, kontrolira proces radioaktivnog raspadanja. Ona ujedno utječe i na termonuklearne aktivnosti u našem Suncu. ‘Je li ta sila precizno podešena?’ mogao bi upitati. Matematičar i fizičar Freeman Dyson objašnjava: “Slaba [sila] milijunima je puta slabija od nuklearne sile. Ona je upravo dovoljno slaba da bi vodik unutar Sunca mogao izgarati polaganom i stabilnom brzinom. Ako bi slaba [sila] bila mnogo jača ili slabija, u tom bi slučaju ponovno svi životni oblici koji ovise o zvijezdama kao što je Sunce bili u opasnosti.” Da, ova precizna brzina izgaranja čini da je Zemlja topla — no ne i spaljena — te nas održava na životu.

Osim toga, znanstvenici vjeruju da slaba sila igra određenu ulogu u eksplozijama supernova koje prema njihovom mišljenju predstavljaju mehanizam za proizvodnju i rasprostranjivanje većine elemenata. “Ako bi te nuklearne sile u bilo kojem pogledu bile imalo različite od onoga kakve one u stvarnosti jesu, zvijezde ne bi bile u stanju proizvoditi elemente od kojih smo vi i ja sastavljeni”, objašnjava fizičar John Polkinghorne.

Još bi se mnogo toga o tome moglo reći, no vjerojatno si shvatio smisao. Te su četiri temeljne sile u zapanjujućoj mjeri precizno podešene. “Čini se da svuda oko nas možemo vidjeti dokaze da su u prirodi stvari baš onakve kakve i trebaju biti”, napisao je profesor Paul Davies. Da, time što su temeljne sile precizno podešene omogućeno je postojanje i funkcioniranje našeg Sunca, naše prekrasne planete s njenom životodajnom vodom, naše atmosfere koja je toliko presudna za život i golemog spektra dragocjenih kemijskih elemenata na Zemlji. No, pitaj se: ‘Zašto je to tako precizno podešeno i kako je sve to nastalo?’

Zemljina idealna svojstva

Naše postojanje zahtijeva preciznost i u drugim pogledima. Razmisli samo o dimenzijama Zemlje i njenom položaju u odnosu na ostatak našeg Sunčevog sustava. U biblijskoj knjizi o Jobu nalaze se sljedeća pitanja koja čovjeku ulijevaju osjećaj neznatnosti: “Gdje si ti bio kad ja osnivah zemlju? (...) Ko joj je odredio mjere? znaš li?” (Job 38:4, 5). Ova pitanja danas, više nego ikada prije, zahtijevaju odgovore. Zašto? Zato što su otkrivene nevjerojatne stvari o našoj Zemlji — između ostalog i o njezinoj veličini i položaju u Sunčevom sustavu.

Nigdje drugdje u svemiru nije pronađena planeta kao što je Zemlja. Istina, neki znanstvenici ukazuju na indirektne dokaze koji pokazuju da oko izvjesnih zvijezda kruže objekti koji su stotinama puta veći od Zemlje. Međutim, veličina naše Zemlje upravo je prikladna da bismo mi mogli postojati. U kom smislu? Ako bi Zemlja bila malo veća, njezina bi gravitacija bila snažnija te bi se vodik, koji je laki plin, gomilao jer ne bi mogao umaći Zemljinoj gravitaciji. U tom bi slučaju atmosfera bila negostoljubivo područje za život. S druge strane, ako bi Zemlja bila malo manja, nestao bi životno važan kisik te bi voda s površine isparila. U oba slučaja, naš život ne bi bio moguć.

Osim toga, Zemlja se nalazi na idealnoj udaljenosti od Sunca, što je presudan faktor da bi na njoj mogao uspijevati život. Astronom John Barrow i matematičar Frank Tipler proučavali su “omjer Zemljinog polumjera i njene udaljenosti od Sunca”. Došli su do zaključka da ljudski život ne bi postojao “ako bi taj omjer bio imalo drugačiji od onog kakav on prema opažanjima i jest”. Profesor David L. Block zapaža: “Izračunavanja pokazuju da ako bi Zemlja bila samo za 5 posto bliže Suncu, prije oko 4 000 milijuna godina došlo bi do nekontroliranog efekta staklenika [pregrijavanja Zemlje]. Ako bi, s druge strane, Zemlja bila za samo 1 posto dalje od Sunca, prije nekih 2 000 milijuna godina došlo bi do nekontrolirane glacijacije [goleme sante leda prekrile bi veliki dio zemaljske kugle]” (Our Universe: Accident or Design?).

Gore opisanoj preciznosti možeš dodati i činjenicu da se Zemlja jednom dnevno okreće oko svoje osi, što je povoljna brzina za postizanje umjerenih temperatura. Veneri su za rotaciju potrebna 243 dana. Pomisli samo kako bi izgledalo kad bi Zemlji bilo potrebno toliko vremena! Ne bismo mogli preživjeti ekstremne temperature do kojih bi došlo uslijed tako dugačkih dana i noći.

Još jedan vrlo bitan detalj jest Zemljina putanja oko Sunca. Komete imaju široku eliptičnu putanju. Na svu sreću, to nije slučaj i sa Zemljom. Njezina je orbita gotovo kružna oblika. I to ponovno služi kao zaštita da mi ne bismo bili izloženi smrtonosnim ekstremnim temperaturama.

Ne bismo trebali previdjeti niti položaj našeg Sunčevog sustava. Kada bi se nalazio bliže središtu galaktike Mliječni put, gravitacijsko djelovanje obližnjih zvijezda iskrivilo bi Zemljinu orbitu. Nasuprot tome, kad bi se nalazio na samom rubu naše galaktike, nebo bi noću bilo gotovo bez ijedne zvijezde. Zvjezdana svjetlost nije presudna za život, no nije li istina da ona noću uvelike pridonosi ljepoti našeg neba? A na temelju aktualnih koncepcija svemira znanstvenici su izračunali da na rubovima Mliječnog puta ne bi bilo dovoljno potrebnih kemijskih elemenata za formiranje Sunčevog sustava kao što je naš. *

Zakon i red

Vjerojatno ti je iz osobnog iskustva poznato da sve stvari teže prema neredu. Kao što svaki kućevlasnik može zapaziti, kada ih se prepusti da idu svojim tokom, stvari imaju tendenciju prema lomljenju ili raspadanju. Znanstvenici tu tendenciju nazivaju “drugim zakonom termodinamike”. Svakodnevno imamo prilike vidjeti kako taj zakon djeluje. Ako ga se ne dira, novi automobil ili bicikl pretvorit će se u staro željezo. Zgrada ako se napusti, postat će ruševina. A kako je sa svemirom? Ovaj je zakon i tamo primjenjiv. Stoga bi mogao pomisliti da bi red koji vlada svemirom na koncu trebao prerasti u potpuni nered.

Međutim, izgleda da se u svemiru to ne događa, sudeći prema onome što je otkrio profesor matematike Roger Penrose kada je proučavao stanje nereda (ili entropiju) u nama vidljivom svemiru. Logičan način kako objasniti takve pronalaske jest zaključiti da je svemir u početku bio u stanju reda te je još uvijek izuzetno organiziran. Astrofizičar Alan Lightman zapazio je da znanstvenici “smatraju misterioznom činjenicu da je svemir nastao u stanju kojim vlada tako visok stupanj reda”. Dodao je da bi “svaka uspješna kozmološka teorija trebala pružiti konačno objašnjenje ovog entropijskog problema” — zašto se svemir nije pretvorio u kaos.

Ustvari, sama činjenica da mi postojimo stoji u suprotnosti s tim općepriznatim zakonom. Koji je onda razlog tome što smo mi živi ovdje na Zemlji? Kao što je već spomenuto, to je temeljno pitanje na koje bismo trebali dobiti odgovor.

^ odl. 4 Promjer galaktike Mliječni put iznosi nekih trilijun kilometara — da 1 000 000 000 000 000 000 kilometara! Svjetlosti je potrebno 100 000 godina da je prijeđe i samo u toj jednoj galaktici ima preko 100 milijardi zvijezda!

^ odl. 8 Godine 1995. znanstvenici su zamijetili neobično ponašanje najudaljenije zvijezde (SN 1995K) koja je ikada opažena prilikom njene eksplozije u galaktici gdje se nalazi. Ova je zvijezda, kao i supernove iz obližnjih galaktika, postala izrazito sjajna a zatim je polagano gubila sjaj, no to se odvijalo tokom duljeg perioda nego što je to ikada ranije bilo otkriveno. U časopisu New Scientist tu su pojavu ucrtali na grafikon i objasnili: “Krivulja svjetlosti (...) vremenski je dulja za točno onoliko koliko se i očekuje ukoliko se ta galaktika udaljava od nas brzinom od gotovo polovice brzine svjetlosti.” Koji je zaključak? To je “dosada najbolji dokaz da se svemir uistinu širi”.

^ odl. 13 Inflacijska teorija govori o tome što se dogodilo u sićušnom djeliću sekunde nakon početka svemira. Zastupnici inflacije drže da je svemir u početku bio submikroskopskih razmjera, a zatim se inflacijski proširio brzinom većom od brzine svjetlosti, što je tvrdnja koju nije moguće laboratorijski ispitati. Inflacija i dalje ostaje samo teorija o kojoj se raspravlja.

^ odl. 34 Znanstvenici su ustanovili da ti elementi otkrivaju nevjerojatan red i sklad. U dodatku pod naslovom “Građevne jedinice svemira”, na stranici 26, izneseni su zanimljivi dokazi o tome.

[Slika na stranicama 12 i 13]

Naše Sunce (uokvireno) beznačajna je zvijezda u galaktici Mliječni put, kao što je prikazano ovdje sa spiralnom galaktikom NGC 5236

Mliječni put sadrži preko 100 milijardi zvijezda, a to je samo jedna od preko 50 milijardi galaktika u nama poznatom svemiru

[Slike na stranici 14]

Astronom Edwin Hubble (1889-1953) zaključio je da crveni pomak u svjetlosti koja dolazi od udaljenih galaktika pokazuje da se naš svemir širi te da je stoga imao početak

[Slike na stranici 19]

Rezultat precizne podešenosti sila koje upravljaju Suncem jest to što na Zemlji vladaju uvjeti koji su upravo pogodni za naš život