scurtă istorie a timpului (I)

de la big bang la găurile negre – stephen w hawking / humanitas

~~~
introducere – de carl sagan

ne vedem de viaţa noastră zilnică neînţelegând aproape nimic despre lume
ne gândim prea puţin la mecanismul care generează lumina soarelui ce face posibilă viaţa, la gravitaţia ce ne ţine pe un pământ care altfel ne-ar trimite învârtindu-ne în spaţiu, sau la atomii din care suntem făcuţi şi de a căror stabilitate depindem fundamental
cu excepţia copiilor (care nu ştiu destul pentru a nu pune întrebări importante) puţini dintre noi îşi petrec mult timp întrebându-se de ce natura este aşa cum este: de unde vine cosmosul sau dacă a fost întotdeauna acolo; dacă într-o zi timpul va curge înapoi şi efectul va preceda cauza; sau dacă există limite ultime pentru ceea ce poate cunoaşte omul
există chiar copii, şi eu am întâlnit pe unii dintre ei, care vor să ştie cum arată o gaură neagră; care este cea mai mică particulă de materie; de ce ne amintim trecutul şi nu viitorul; cum se face, dacă la început a fost haos, că acum există, aparent, ordine; şi de ce există un univers

în societatea noastră încă se mai obişnuieşte ca părinţii şi profesorii să răspundă la majoritatea acestor întrebări cu o ridicare din umeri, sau făcând apel la percepte religioase amintite vag
unii sunt incomodaţi de asemenea subiecte, deoarece ele expun atât de viu limitele înţelegerii umane
dar multe din rezultatele filosofiei şi ştiinţei au fost obţinute datorită unor astfel de întrebări
un număr din ce în ce mai mare de adulţi îşi doresc să pună întrebări de acest fel şi uneori obţin nişte răspunsuri surprinzătoare
la distanţă egală faţă de atomi şi stele, noi ne extindem orizonturile de cercetare pentru a le cuprinde pe amândouă: infinitul mic şi infinitul mare

în primăvara lui 1974, cu circa doi ani înainte ca nava spaţială viking să coboare pe marte, am fost în anglia, la o întrunire sponsorizată de societatea regală din londra privind problema modalităţilor de căutare a vieţii extraterestre
într-o pauză am observat că o întrunire mult mai mare avea loc într-o sală alăturată, în care am intrat din curiozitate
curând mi-am dat seama că asistam la un vechi ritual: învestitura de noi membri ai societăţii regale, una dintre cele mai vechi organizaţii ştiinţifice ale planetei
în rândul întâi, un tânăr într-un scaun cu rotile îşi semna, foarte încet, numele într-o carte care purta pe primele pagini semnătura lui isaac newton
când în sfârşit a terminat, au izbucnit ovaţii emoţionante
încă de atunci stephen hawking era o legendă

hawking este acum profesor de matematică la universitatea cambridge, un post deţinut odată de newton şi apoi de dirac, doi cercetători celebri ai infinitului mare şi infinitului mic
el este vrednicul lor succesor
această primă carte pentru nespecialişti a lui hawking cuprinde recompense de multe feluri pentru cititorul nespecializat
tot aşa de interesantă ca şi conţinutul variat al cărţii este imaginea pe care o dă asupra funcţionării gândirii autorului
în această carte există revelaţii lucide asupra frontierelor fizicii, astronomiei, cosmologiei şi curajului
aceasta este, de asemenea, o carte despre dumnezeu sau, poate, despre absenţa lui dumnezeu
cuvântul dumnezeu umple aceste pagini
hawking porneşte în căutarea răspunsului la faimoasa întrebare dacă dumnezeu a avut de ales în crearea universului
hawking încearcă, aşa cum afirmă explicit, să înţeleagă gândirea lui dumnezeu

şi aceasta face cu atât mai neaşteptat rezultatul efortului, cel puţin până acum: un univers fără margini în spaţiu, fără început sau sfârşit în timp, şi nimic de făcut pentru creator

~~~
imaginea noastră despre univers

un savant bine cunoscut (unii spun că a fost bertrand russell) a ţinut odată o conferinţă publică de astronomie
el a arătat cum pământul se învârteşte în jurul soarelui şi cum soarele, la rândul său, se învârteşte în jurul centrului unei colecţii vaste de stele numită galaxia noastră
la sfârşitul conferinţei sale, o bătrânică din fundul sălii s-a ridicat şi a spus:
“ceea ce ne-aţi spus sunt prostii
în realitate, lumea este un disc aşezat pe spatele unei broaşte ţestoase gigantice
savantul a avut un zâmbet de superioritate înainte de a replica: “şi pe ce stă broasca ţestoasă” “eşti foarte deştept tinere, foarte deştept,” a spus bătrâna doamnă – “dar sunt broaşte ţestoase până jos”

majoritatea oamenilor ar găsi ridicolă imaginea universului nostru ca un turn infinit de broaşte ţestoase, dar de ce să credem că noi ştim mai bine?
ce ştim despre univers, şi cum o ştim?
de unde vine universul şi încotro merge?
are universul un început şi dacă da, ce s-a întâmplat înainte de acesta?
care este natura timpului?
va ajunge el la un sfârşit?
progrese recente ale fizicii, posibile în parte datorită unor tehnologii fantastice, sugerează răspunsuri la unele dintre aceste întrebări vechi
poate că într-o zi aceste răspunsuri vor părea tot atât de evidente ca şi mişcarea pământului în jurul soarelui – sau poate tot aşa de ridicole ca un turn de broaşte ţestoase
numai timpul, oricare ar fi acesta, ne va spune

încă din anul 340 îCr, filosoful grec aristotel, în cartea sa despre ceruri, a putut să ofere două argumente în sprijinul credinţei că pământul este o sferă rotundă şi nu un disc
în primul rând, el şi-a dat seama că eclipsele de lună erau produse de pământ, care se afla între soare şi lună
umbra pământului pe lună era întotdeauna rotundă, ceea ce ar fi adevărat numai dacă pământul ar fi sferic
dacă pământul ar fi fost un disc plat, umbra ar fi fost alungită si eliptică, în afară de cazul în care elipsa s-ar fi produs întotdeauna în momentul în care soarele era chiar sub centrul discului
în al doilea rând, grecii ştiau din călătoriile lor că steaua polară apare mai jos pe cer când se vede din sud decât când se vede din regiunile mai nordice (deoarece steaua polară se găseşte despura polului nord, ea îi apare unui observator aflat la polul nord chiar deasupra, dar pentru cineva care priveşte de la ecuator ea pare să se afle chiar la orizont)

aristotel a efectuat chiar, din diferenţa dintre poziţiile aparente ale stelei polare în egipt şi în grecia, o evaluare a distanţei din jurul pământului, de 400,000 de stadii
nu se ştie exact care era lungimea unei stadii, dar probabil a avut circa 200 de yarzi, ceea ce face ca estimarea lui aristotel să fie de două ori mai mare decât cifra acceptată în mod curent
grecii aveau chiar şi un al treilea argument că pământul este rotund, pentru că altfel de ce se văd mai întâi pânzele unei corăbii deasupra orizontului şi numai după aceea se vede copastia?
aristotel credea că pământul era fix, iar sioarele, luna, planetele şi stelele se deplasează pe orbite circulare în jurul lui
el credea astfel deoarece simţea, din motive mistice, că pământul era centrul universului şi că mişcarea circulară era perfectă
această idee a fost elaborată de ptolemeu în secolul al II-lea d Cr într-un model cosmologic complex
pământul stătea în centru, înconjurat de opt sfere care purtau luna, soarele, stelele şi cele cinci planete cunoscute în acel moment: mercur, venus, marte, jupiter şi saturn
la rândul lor planetele se mişcau pe cercuri mai mici ataşate unor sfere, pentru a explica traiectoriile lor mai complicate pe cer

sfera interioară purta aşa numitele stele fixe, care stau în totdeauna în aceleaşi poziţii unele faţă de celelalte, dar care se rotesc împreună pe cer
ceea ce se găsea dincolo de ultima sferă nu a fost niciodată foarte clar, dar în mod sigur nu făcea parte din universul observabil al umanităţii
modelul lui ptolemeu dădea un sistem destul de precis pentru precizarea poziţiilor corpurilor cereşti pe cer
dar, pentru a prezice corect aceste poziţii, ptolemeu a trebuit să facă ipoteza că luna urma o traiectorie care o aducea în unele cazuri la o distanţă de două ori mai aproape de pământ decât în altele
şi aceasta însemna că luna trebuia să fie în unele cazuri de două ori mai mare decât în altele
ptolemeu a recunoscut acest punct slab dar, cu toate acestea, modelul era acceptat în general, deşi nu universal
el a fost recunoscut de biserica creştină ca o imagine a universului care era în conformitate cu scriptura, deoarece avea marele avantaj că lăsa, în afara sferei cu stelele fixe o mulţime de spaţiu pentru rai şi iad

totuşi, în 1514 un preot polonez, nicholas copernic, a propus un model mai simplu (la început, poate de frică să nu fie stigmatizat ca eretic de biserica sa, copernic a pus anonim în circulaţie modelul său)
ideea sa era că soarele era staţionat în centru şi planetele se mişcă pe orbite circulare în jurul soarelui
a trecut aproape un secol înainte ca această idee să fie luată în serios
atunci, doi astronomi – johannes kepler şi galileo galilei – au început să sprijine public teoria lui copernic, în ciuda faptului că orbitele pe care le-a prezis nu se potriveau exact cu cele observate
lovitura de graţie i s-a dat teoriei aristoteliano-ptolemeice în 1609
în acel an, galilei a observat că ea era însoţită de câţiva sateliţi mici, sau luni, care se roteau în jurul ei
aceasta însemna că nu orice corp trebuia să se învârtă în jurul pământului aşa cum credeau aristotel şi ptolemeu (desigur, era încă posibil să se creadă că pământul era fix în centrul universului şi că lunile lui jupiter se mişcau pe traiectorii extrem de complicate în jurul pământului, dând aparenţa că ele se rotesc în jurul lui jupiter / totuşi teoria lui copernic era mult mai simplă)

în acelaşi timp, kepler a modificat teoria lui copernic, sugerând că planetele nu se mişcă pe orbite circulare ci eliptice (o elipsă este un cerc alungit)
acum prezicerile se potriveau în sfârşit cu observaţiile
în ceea ce îl priveşte pe kepler, orbitele eliptice erau doar o ipoteză ad hoc, şi încă una respingătoare, deoarece elipsele erau mai puţin perfecte decât cercurile
descoperind aproape accidental că orbitele eliptice se potrivesc bine observaţiilor, el nu a putut să le împace cu ideea sa că planetele erau determinate de forţe magnetice să se mişte în jurul soarelui