Većina biografa listom zanemaruje poslednjih trideset godina Ajnštajnovog života, smatrajući ih gotovo uvredljivo nedostojnim genija, mrljom u njegovoj blistavoj biografiji. Ipak, razvoj nauke u poslednjih nekoliko decenija omogućio je posve nov pogled na Ajnštajnovu zaostavštinu. Budući da je njegov rad bio tako suštinski važan, te da je menjao same osnove ljudskog saznanja, Ajnštajnov uticaj i dalje je prisutan u fizici. Seme koje je Ajnštajn posejao procvetalo je u 21. veku, pre svega zato što su instrumenti kojima se sada služimo dovoljno moćni i osetljivi da potvrde njegova brojna predviđanja od pre više decenija.
Mrvice koje su se rasule sa Ajnštajnovog tanjira, sada drugim naučnicima donose Nobelove nagrade. Štaviše, uz razvoj teorije superstruna, Ajnštajnov koncept objedinjenja svih sila, koji je nekada bio meta ruganja i omalovažavanja, danas zauzima središnje mesto u teorijskoj fizici.
Ajnštajnov doprinos takođe je naterao kvantne fizičare da iznova promisle o svojoj privrženosti prvobitnom kopenhaškom tumačenju ove teorije. Iako su sada razjašnjena mnoga „laka“ pitanja o materiji, znatno složenija pitanja koja je još Ajnštajn postavio i dalje su bez odgovora. Na brojnim međunarodnim konferencijama po svetu, fizičari i danas proučavaju onaj čuveni misaoni eksperiment s mačkom. Pošto sada eksperimentalni fizičari mogu da manipulišu pojedinačnim atomima, eksperiment s mačkom nije više puko akademsko pitanje. Konačna sudbina računarske tehnologije, na kojoj počiva ogroman deo svetskog bogatstva, možda će zavisiti od rešenja ovog problema jer bi računari budućnosti mogli da koriste tranzistore napravljenje od pojedinačnih atoma.
Premda nije bilo eksperimentalnih odstupanja od Borovog prvobitnog tumačenja, njegova kopenhaška škola danas je najmanje privlačna. Kopenhaška škola pretpostavlja da postoji „zid“ koji razdvaja zdrav razum, makroskopski svet drveća, planina i ljudi koje vidimo oko sebe, od tajanstvenog, neintuitivnog mikroskopskog sveta kvantuma i talasa. U mikroskopskoj sredini, subatomske čestice obitavaju u nižem sloju između postojanja i nepostojanja. Mi živimo s druge strane zida na kome su sve funkcije talasa doživele kolaps, pa nam se čini da je makroskopski kosmos konačan i dobro uređen. Dakle, postoji zid koji razdvaja posmatrača od posmatranog.
Pojedini fizičari, u koje spada i nobelovac Eugen Vigner, otišli su još dalje. Vigner naglašava da je svest ključni element posmatranja. Svestan posmatrač može da opazi i utvrdi stvarno postojanje mačke. Ali, ko posmatra posmatrača? Posmatrač mora isto tako imati svog posmatrača (nazvanog „Vignerov prijatelj“), koji će utvrditi da je posmatrač živ. Ovo navodi na beskonačan lanac posmatrača, od kojih svaki posmatra drugog i svaki utvrđuje da je prethodni živ. Po Vigneru, to je značilo da možda postoji kosmička svest koja određuje prirodu samog kosmosa! Prema njemu: „Samo proučavanje spoljašnjeg sveta vodi do zaključka da je sadržaj svesti konačna stvarnost.“ Stoga su neki tvrdili da takav zaključak dokazuje postojanje Boga – nekakve kosmičke svesti – ili da je sam kosmos na neki način svestan. Kao što je Plank jednom rekao: „Nauka ne može da reši krajnju misteriju Prirode. Zato što smo u poslednjim analizama i mi sami deo misterije koju treba da rešimo.“
Dobitnik Nobelove nagrade Stiven Vajnberg, poredi ovu teoriju sa slušanjem radija. Okretanjem dugmeta na radiju, pronalazimo mnoge radio-stanice. Svaka frekvencija postaje dekoherentna u odnosu na druge, pa između stanica nema mešanja (interferencije). Prostorija se istovremeno puni signalima svih radio-stanica i svaka od njih je svet za sebe, jer nema nikakvog uzajamnog delovanja. Radio-prijemnik se može podesiti da u datom trenutku prima signal samo jedne stanice.
Čudno zvuči, ali to znači da, dok u svojoj sobi čitate ovu knjigu, postoji talasna funkcija paralelnih svetova s nacistima kao pobednicima u Drugom svetskom ratu, s ljudima koji govore čudnim jezicima, dinosaurusima što se bore u vašoj sobi, vanzemaljcima u šetnji po gradskim parkovima ili ima svetova u kojima Zemlja nikada nije ni postojala. Naš „radio“ podešen je samo na poznati svet u kome živimo, ali u ovoj sobi postoje i druge „radio-stanice“ čudnovatih svetova što postoje paralelno s našim. Ne možemo da komuniciramo s dinosaurusima, čudovištima i vanzemaljcima koji šetaju po našoj dnevnoj sobi jer živimo na drugoj „frekvenciji“ koja nije u koherenciji s njihovom. Kako je nobelovac Ričard Fejnmen kazao: „Sasvim opravdano mogu reći da niko ne razume kvantnu mehaniku.“
Od svih Ajnštajnovih ideja, možda je najspektakularnije vaskrsla „tamna energija“. Ranije smo pomenuli da je 1917. godine Ajnštajn uveo kosmološku konstantu (ili energiju vakuuma) da bi eliminisao širenje kosmosa u svojim jednačinama. Kasnije, kada je Edvin Habl dokazao da se kosmos zaista širi, Ajnštajn ju je proglasio svojom najvećom zabludom. Međutim, merenja iz 2000. godine pokazala su da je Ajnštajn lako mogao biti u pravu: kosmološka konstanta ne samo da postoji, već tamna energija verovatno predstavlja najveći izvor materije/energije u čitavom kosmosu. Analizirajući supernove u udaljenim galaksijama, astronomi su uspeli da izračunaju brzinu širenja kosmosa tokom milijardi godina. Rezultati su bili iznenađujući: umesto sve sporije, kosmos se sve brže širi. Naš kosmos je kao begunac koji ne zastaje i verovatno neće prestati da se širi. Zato sada možemo da predvidimo kako će umreti.
Opšta relativnost predvidela je još jednu čudnu stvar – crne rupe. Kada je Švarcšild 1916. godine oživeo koncept tamnih zvezda, crne rupe su smatrane naučnom fantastikom. Međutim, orbitalna opservatorija Hubble Space Telescope i sistem radio-teleskopa Very Large Array Radio Telescope, potvrdili su postojanje preko pedeset crnih rupa, uglavnom ugnežđenih u središtima velikih galaksija. Mnogi astronomi sada veruju da se u srcu možda i polovine svih tih milijardi galaksija na nebu nalaze crne rupe.
Ajnštajn je bio svestan problema u registrovanju tih egzotičnih stvorenja: crne rupe su po definiciji nevidljive, jer im svetlost ne može umaći, tako da ih je vrlo teško videti u prirodi. Hablov svemirski teleskop je zavirio u srca udaljenih kvazara i galaksija i napravio spektakularne fotografije rotirajućih diskova oko crnih rupa lociranih u središtima dalekih galaksija. Nakon godina nagađanja, godine 2002. u našem „dvorištu“, u sâmoj galaksiji Mlečni put, otkrivena je crna rupa dva miliona puta teža od Sunca. I, tako, Mesec se okreće oko Zemlje, Zemlja se vrti oko Sunca, a Sunce oko crne rupe.
Putovanje kroz vreme postalo je živahna oblast fizike o kojoj se objavljuju gomile radova sa opisima različitih vremeplova, redom osmišljenih na temeljima Ajnštajnove teorije. Ipak, to nije zabava za sve fizičare. Na primer, Hokingu se nije svidela ideja o putovanju kroz vreme. Ako bi putovanje kroz vreme bilo moguće, rekao je, bili bismo preplavljeni turistima iz budućnosti. Da se vremeplovi koriste, bilo bi nemoguće napisati istoriju jer bi se menjala kad god neko pokrene motore svog vremeplova. Hoking je objavio da želi svet u kome će istoričari moći da rade svoj posao. Terens H. Vajt u svom serijalu knjiga The Once and Future King opisuje društvo mrava koji žive u skladu s pravilom „što nije zabranjeno, obavezno je“. I fizičari slede tu filozofiju, tako da je Hoking morao da formuliše hipotezu o „zaštiti hronologije“ koja zabranjuje vremeplove. (U međuvremenu, Hoking je odustao od dokazivanja takve hipoteze. Sada je njegov stav da su vremeplovi teoretski mogući, ali nisu praktični.)
Ajnštajnovom srcu bila je najdraža objedinjena teorija polja. On je rekao da će za sto godina fizičari možda shvatiti šta je radio. Pogrešio je. Nije prošlo ni pedeset godina, a objedinjena teorija polja ponovo se uselila u misli fizičara. Potraga za objedinjenjem, nekad smatranim nedostižnim, danas dobija razmere „zlatne groznice“ u svetu fizike. Zvezda je programa skoro svih sastanaka teorijskih fizičara.
Nakon dva milenijuma istraživanja svojstava materije, još otkad su se Demokrit i njegovi zemljaci u antičkoj Grčkoj zapitali od čega je sazdan kosmos, fizika je iznedrila dve sasvim neuskladive teorije. Prva je kvantna teorija, jedinstvena po načinu opisivanja sveta atoma i subatomskih čestica. Druga je Ajnštajnova opšta teorija relativnosti, koja nas je vodila do zapanjujućih teorija o crnim rupama i kosmosu koji se širi. Paradoksalno je da ove dve teorije nemaju ništa zajedničko. Zasnivaju se na različitim pretpostavkama, matematičkim principima i fizičkim slikama. U osnovi kvantne teorije leže diskretni paketi energije zvani kvanti i ples subatomskih čestica. Teorija relativnosti se zasniva na neprekidnim površima.
Posle pedeset godina, vodeći kandidat za teoriju objedinjenja, potencijalni ujedinitelj kvantne teorije i opšte relativnosti jeste „teorija superstruna“. Ona uspeva da apsorbuje sve kvalitete kvantne teorije i opšte teorije relativnosti na iznenađujuće jednostavan način. Iako je Ajnštajn materiju poredio s drvetom zbog njenih zamršenih svojstava i naizgled haotične prirode, teorija superstruna materiju svodi na muziku. (Ajnštajnu, izvrsnom violinisti, to bi se verovatno svidelo.) Teorija superstruna lepo se slaže sa svim Ajnštajnovim radovima o relativnosti. Krećući se kroz prostorvreme, struna prisiljava okolni prostor da se zakrivi, kao što je Ajnštajn pretpostavio 1915. godine.
Treći Ajnštajnov pokušaj da zaokruži veliku objedinjenu teoriju propao je ponajviše zbog toga što mu je nedostajala simetrija koja bi objedinila gravitaciju i svetlost, to jest sjedinila mermer (geometriju) i drvo (materiju). On je, naravno, odmah shvatio da mu treba temeljno načelo koje bi ga vodilo neprohodnim stazama tenzorskog računa. „Verujem da ponovo moramo iznaći opšte prirodno načelo kako bismo zaista napredovali“, napisaće jednom prilikom.
Da li je supersimetrija ona simetrija koja je Ajnštajnu izmicala poslednje tri decenije njegovog života? Osnova Ajnštajnove objedinjene teorije polja je u tome što je ona trebalo da bude spravljena od čistog mermera, to jest od čiste geometrije. Ružno drvo koje je uznemiravalo njegovu izvornu teoriju relativnosti trebalo je da bude obuhvaćeno geometrijom. Supersimetrija možda krije ključ teorije čistog mermera. Po ovoj teoriji, moguće je uvesti takozvani „superprostor“, u kome prostor sam po sebi postaje supersimetričan. Drugim rečima, postoji mogućnost da će konačna objedinjena teorija polja biti sačinjena od „supermermera“ nastalog iz nove „supergeometrije“.
Fizičari sada veruju da su u trenutku Velikog praska sve simetrije sveta bile objedinjene, kao što je i Ajnštajn verovao. Četiri sile u prirodi (gravitacija, elektromagnetizam, slaba i jaka nuklearna sila), bile su objedinjene u jednu supersilu u trenutku postanka kosmosa, a kasnije su se razdvojile dok se kosmos hladio. Ajnštajnova potraga za objedinjenom teorijom polja činila se nemogućom samo zato što su četiri sile danas nepovratno razbijene na četiri dela. Ako bismo mogli da vratimo časovnik 13,7 milijardi godina u prošlost, sve do samog Velikog praska, videli bismo kosmičko jedinstvo u punom sjaju, onako kako ga je Ajnštajn zamišljao.
Ima i prepostavki da bi se tamna materija mogla sastojati od superčestica. Na primer, partner fotona, nazvan „fotino“, električno je neutralan, stabilan je i ima masu. Kada bi kosmos bio ispunjen gasom fotina, ne bismo mogli da ih vidimo, ali bi se oni ponašali na sličan način kao i tamna materija. Ako ikada otkrijemo pravu prirodu tamne materije, ona će možda posredno potvrditi teoriju superstruna.
Paralelni kosmosi bi mogli da pruže još jedno objašnjenje tamne materije. Ako u našem susedstvu postoji paralelni kosmos, ne bismo mogli da ga vidimo ili osetimo (pošto je materija ograničena na membranu našeg kosmosa), ali bismo mogli da osetimo njegovu gravitaciju (koja može da putuje od jednog do drugog kosmosa). To bi izgledalo kao kada bi nevidljivi prostor imao gravitaciju, slično tamnoj materiji. Mnogi teoretičari superstruna su razmatrali ideju da bi se tamna materija možda mogla objasniti kao gravitacija koju proizvodi blizak paralelni kosmos.
Pravi problem dokazivanja tačnosti teorije superstruna nije eksperiment. Ne treba da pravimo džinovske krckalice za atome ili da lansiramo satelite kako bismo proverili ovu teoriju. Problem je čisto teorijski: ako smo dovoljno pametni da potpuno rešimo teoriju, trebalo bi da budemo kadri da iznađemo sva rešenja koja obuhvataju naš kosmos sa svojim zvezdama, galaksijama, planetama i ljudima. Za sada niko na Zemlji nije toliko pametan da bi do kraja rešio ove jednačine. Možda će sutra ili za nekoliko decenija neko obznaniti da je potpuno rešio teoriju. Tada ćemo moći da kažemo je li to teorija svega ili teorija ničega. Jer, teorija struna je do te mere precizna, bez parametara koji bi se mogli doterivati, tako da nema ničeg između.
Da li će teorija superstruna ili M-teorija omogućiti da objedinimo prirodne zakone u jednostavnu, usaglašenu celinu, čemu je Ajnštajn težio? Odgovor za sada nemamo. Prisetimo se Ajnštajnovih reči: „Kreativno načelo obitava u matematici. Smatram kako mora biti istinito da se čistim razmišljanjem može spoznati stvarnost, kao što su maštali drevni mudraci.“¹⁴ Možda će mladi čitalac ove knjige naći inspiraciju u potrazi za objedinjenjem fizičkih sila i dovršiti ovaj posao.
Kako ćemo istinski procenjivati Ajnštajnovu zaostavštinu? Umesto da kažemo kako je posle 1925. godine trebalo da se posveti pecanju, prikladnije bi bilo odati mu sledeću počast: Temelj sveukupne fizike nose dva stuba – opšta relativnost i kvantna teorija. Ajnštajn je bio začetnik prve, kumovao je drugoj i prokrčio put eventualnom objedinjenju dve teorije.
Mičio Kaku
Prevod: Ana Ješić i Katarina Ješić
Iz knjige „Ajnštajnov kosmos“, Heliks, 2005