Stiinta moderna a devenit deja suficient de complexa, iar tehnologia moderna atat de complicata incat 10 ani de educatie primara nu mai ajung decat pentru a forma niste idei foarte schematice ale unor principii fundamentale. Poate nu va mai dura mult si in cateva generatii, oamenii de stiinta vor fi priviti ca niste magicieni.
James Randi spunea ca “stiinta este cel mai bine definita ca o cautare atenta, disciplinata, logica, de cunostinte despre absolut toate aspectele Universului, obtinute prin examinarea celor mai bune dovezi disponibile si intotdeauna subiect de corectie si imbunatatire pe baza descoperirii unor dovezi mai bune.”
Adesea dam crezare unor oameni de stiinta care vorbesc despre lucruri pe care nu le putem intelege. Sau uneori suntem sceptici fata de teorii la care s-au adus dovezi. Altii atribuiesc lui Dumnezeu tot ce nu pot intelege, ajungand ca acesta sa fie doar un loc unde se arunca toate misterele lumii, toate ideile care le provoaca inteligenta.
Noi suntem rezultatul stramosilor sau a contemporanilor nostri. Majoritatea ideilor noastre, de fapt, nu sunt ale noastre. Tot ceea ce stim se datoreaza celor de dinaintea noastra, care au cercetat, au descoperit si au scris pe hartie pentru ca roata sa nu fie inventata din nou. Putini dintre noi ajung sa contribuie mai departe la imbogatirea cunostintelor umanitatii. Invatarea prin imitatie a permis civilizatiei umane sa evolueze, insa are si un mare dezavantaj: luam drept adevar idei pe care nu le intelegem sau nu sunt neaparat adevarate, iar asta nu se rezuma numai la stiinta. Evident, este greu de inteles mecanica cuantica, mai ales pentru cineva care nu a terminat o facultate de fizica. Este si mai greu de inteles cum protonii se pot practic… “teleporta”. Chiar si ideea existentei gaurilor negre este greu de digerat pentru oamenii obisnuiti. Pe de alta parte, nu mai vorbesc despre existenta lui Mos Craciun, e absurd ca cineva sa poata asculta toate rugamintile copiilor din toata lumea, nu? Dar cat de absurd este atunci cand oamenii se roaga lui Dumnezeu crezand ca-i asculta pe toti deodata? Raspunsul probabil va fi diferit la cele doua intrebari, doar schimband putin culoarea personajului.
Problema apare atunci cand suntem nevoiti sa discernem informatia, atunci cand nu avem suficiente cunostinte in domeniul respectiv. Astfel ajungem sa credem in acupunctura, astrologie, terapii prin reflexie, in chacre, medicina prin credinta, terapia prin urina sau alte pseudostiinte. Cand vine vorba de credinte, de sentimente personale, avem tendinta sa respingem tot ceea ce nu se potriveste cu sistemul nostru de credinte. Si motivul pentru care o persoana merge la cineva care sustine ca poate vindeca doar prin credinta, este ca vrea sa fie adevarat, isi doreste sa fie adevarat. Uneori, alta speranta nu mai are.
In randul oamenilor simpli, practic nu exista granita intre stiinta si pseudostiinta. In farmacii se vand produse homeopatice, iar la TV se promoveaza produse de slabit fara exercitii fizice. Ideea este aceeasi: se pot face bani din nimic.
Pe langa dezinformare, exista destule probleme la care n-am gasit raspunsul inca. Vom vorbi despre ele, ceva mai tarziu.
Ce stim despre Univers?
Atat stiinta cat si religia incearca sa raspunda la intrebarile referitoare la originea Universului, una dintre putinele batalii pe care stiinta o mai are de castigat in fata religiei. Prin definitie, metoda stiintifica moderna se bazeaza pe prezumtia ca putem testa o ipoteza si putem obtine acelasi rezultat de fiecare data. Insa religia explica lumea in termeni metafizici si nu putem testa prin metode stiintifice existenta zeilor sau daca un anumit Zeu a creat Universul. Insa putem, prin metode stiintifice, sa aflam cum a aparut Universul. In acest punct, cele doua “lumi” se ciocnesc, iar miza este mare: banii. In realitate, nu exista dialog intre stiinta si religie, oricat ar parea la suprafata ca exista niste conventii care delimiteaza bucata de teren a ambelor tabere. Atat religia cat si stiinta calca in jumatatea cealalta de teren si evident, este inevitabil. In trecut, oamenii nu s-au multumit cu ideea ca exista un zeu al fulgerului, un zeul al vantului sau un altul al ploilor ce provoaca aceste fenomene oricand poftesc acestia. Omul a dorit sa inteleaga aceste fenomene naturale, care este cauza lor si cum functioneaza.
Acum cateva mii de ani, raspunsul era intodeauna acelasi: Dumnezeu a creat totul si el dirijeaza tot ce exista. Lumea era un loc infricosator. Chiar si oameni puternici precum vikingii credeau in fiinte supranaturale care provoacau fenomenele naturale, precum fulgerul sau furtunile. Vikingii aveau multi zei, insa cel mai infiorator era Skoll. El era responsabil pentru evenimentul inspaimantator ce astazi il numim “eclipsa Solara”. Skoll era un zeu-varcolac ce manca Soarele, facand ca ziua sa devina noapte. Fara o explicatie stiintifica, imaginati-va cum ar fi sa priviti Soarele cum dispare. Vikingii raspundeau prin singurul mod care avea un sens pentru ei: incercau sa sperie zeul, scotand sabiile si indreptandu-le catre cer. Ei chiar credeau ca actiunile lor faceau ca Soarele sa se reintoarca. Bineinteles, astazi stim ca nu avea nicio legatura, Soarele ar fi aparut oricum. S-a aratat ca Universul nu este atat de supranatural sau misterios precum pare, insa a fost nevoie de mai mult curaj decat au avut vikingii pentru a descoperi cum functioneaza Universul.
In Grecia antica, acum 2300 de ani, a existat un om fascinat de eclipse – in special eclipsele de Luna – pe nume Aristotel. A fost destul de curajos incat sa incerce sa inteleaga cum functioneaza eclipsele si daca este mana vreunui zeu la mijloc. Aristotel a fost un adevarat pionier al stiintei, ajungand la o concluzie remarcabila: eclipsa Lunii este de fapt umbra Pamantului si nu un eveniment supranatural. Mai mult, a dedus ca Pamantul nu se afla in centrul Universului asa cum se credea, ci acesta orbiteaza in jurul Soarelui. Intelegerea acestui mod de aranjare a planetelor, explica atat eclipsa Lunara cat si de Soare. Atunci cand Luna se situeaza intre Soare si Pamant, este o eclipsa de Soare. Atunci cand Pamantul umbreste Luna, este o eclipsa de Luna. Aristotel a mers mai departe: a presupus ca toate stelele ce se observa pe bolta cereasca sunt stele precum Soarele nostru, doar ca se afla la o distanta foarte mare. Aceasta a fost una dintre primele mari realizari ale stiintei; Universul este o masinarie, guvernat de principii si legi, legi ce pot fi intelese de mintea umana.
Cu cat s-au inteles si explicat mai multe fenomene naturale, cu atat intrebarea daca mai avem nevoie de zei pentru a explica natura, era mai evidenta.
In 1277, papa John XXI (Pedro Julião) s-a simtit atat de amenintat de legile naturii, incat le-a declarat erezii. Din fericire, decizia sa nu avea sa schimbe legea ce guverneaza gravitatia. Cateva luni mai tarziu, acoperisul palatului s-a prabusit asupra sa; pontificatul sau a durat doar 8 luni si 5 zile.
Intistutia bisericeasca a gasit indata o solutie: pentru urmatoarele sute de ani, s-a sustinut ca legile naturii reprezinta lucrarea lui Dumnezeu, iar acesta poate sa le incalce daca doreste. Ideea avea sa fie sustinuta de credinta ca Pamantul se afla in centrul Universului si ca toate stelele se invartesc in jurul acestuia. Ideea lui Aristotel avea sa fie uitata. A fost nevoie de peste 1500 de ani pentru ca cineva sa puna la indoiala credintele Bisericii. Galileo Galilei, in 1609, avea sa schimbe pentru totdeauna aceasta idee, insa cu pretul acuzarii de erezie si condamnare la moarte prin executie. A scapat de executie, insa a fost arestat la domiciliu, locul unde si-a petrecut ultimii 9 ani din viata sa.
In urmatoarele sute de ani s-au explicat din ce in ce mai multe mistere ale Universului. De la fulgere si furtuni pana la ceea ce face Soarele sa straluceasca. Cu fiecare descoperire, necesitatea unui zeu pentru a explica acele fenomene se diminua.
Inainte de secolul 20, nu exista ideea ca Universul este intr-o continua expansiune. Era acceptata ideea ca Universul este “static” si ca este la fel ca-n prima secunda dupa creatie. In 1929, Edwin Huble a facut o observatie cruciala, in orice directie ne-am uita, galaxiile situate la o distanta mare se indeparteaza de noi. Cu alte cuvinte, Universul este in expansiune, iar asta insemna ca la inceput, totul ar fi fost situat intr-un punct, infinit de dens.
In 1985 s-a tinut o conferinta despre cosmologie la Vatican, adunand diversi oameni de stiinta impreuna cu Papa Ioan al II-lea. Acesta le-a spus ca este in regula sa cerceteze modul cum functioneaza Universul, insa sa nu isi puna intrebari despre originea sa, caci aceasta este lucrarea lui Dumnezeu. Astazi, la CERN, oamenii de stiinta incearca sa gaseasca raspunsul la una dintre cele mai mari intrebari ale omenirii: cum a luat nastere Universul?
Astronomii din ziua de astazi, descriu Universul cu ajutorul a doua teorii: teoria generala a relativitatii si mecanica cuantica. Cele doua teorii reprezinta poate cele mai mari realizari intelectuale din acest domeniu ale secolului.
In domeniul stiintei, intotdeuna vom avea ceva de invatat. Provocarile viitoare vor fi unele la care in prezent nici nu gandim, dar tocmai de aceea stiinta este un demers atat de pasionant. Poate cea mai mare provocare la ora actuala este unificarea teoriei cuantice cu relativitatea generala.
Ce stim despre mecanica cuantica si teoria relativitatii?
Inainte sa trecem mai departe, trebuie sa clarificam problema unificarii. Care este cel mai mare obstacol in calea unificarii celor patru forte si a particulelor elementare? Ceea ce se doreste, este sa se unifice microcosmosul cu macrocosmosul. Aceste doua domenii ale cosmologiei sunt reprezentate de mecanica cuantica si respectiv, teoria generala a relativitatii. In cazul mecanicii cuantice, avem o lume care opereaza pe probabilitate, complementaritate si incertitudine. La acest nivel, traiectoria oricarui obiect de nivel atomic este extrem de neclara in sensul in care orice masuratoare efectuata cu intentia de a afla pozitia unei particule face ca informatiile despre viteza sa sa devina foarte nesigure si vice-versa.
Un obiect precum un foton sau un electron nu au o locatie precisa sau o traiectorie detectabila intre punctul in care au fost emise si punctul in care au fost detectate. Punctele in care astfel de particule pot fi detectate nu sunt cele la care ne-am astepta in conformitate cu experienta noastra de zi cu zi.
Pe de alta parte, la nivelul macrocosmosului, teoria relativitatii ne-a aratat ca timpul nu se scurge cu aceasi viteza pentru toti observatorii, ca materia poate fi transformata in energie si vice-versa, ca doua obiecte care fiecare se misca cu o viteza mai mare decat jumatate din viteza luminii nu se pot apropia unul de altul cu o viteza egala sau mai mare decat viteza luminii si ca timpul se scurge mult mai incet in apropierea obiectelor masive.
Gravitatea situatiei
Gravitatia se bate cu teoria cuantica. Nu incape in Modelul Standard. De parca n-ar fi suficient, nimeni n-a detectat particula care este responabila.
Se presupune totusi ca ar exista o particula numita graviton. Teoria generala a relativitatii descrie gravitatia ca o curba a spatiu-timpului, insa stim ca nu acesta e raspunsul final, deoarece nu se impaca cu mecanica cuantica.
S-ar putea realiza o fuziune consistenta intre teoria relativitatii si mecanica cuantica, materializata intr-o teorie cuantica a campurilor? Este teoria corzilor aproape de o asemenea fuziune? Cata informatie experimentala am putea extrage pentru fizica de la scala Planck?
Big Bang-ul
Exista cateva probleme ce vor trebui gasite rezolvari.
Problema orizontului: Universul nostru parea a fi de neinchipuit de uniform. Priviti de-a lungul spatiului, de la un capat al Universului vizibil la celalalt si veti remarca ca radiatiile microunde ce se gasesc in intreg cosmosul au aceeasi temperatura peste tot.
Disparitia antimateriei: Big Bang-ul ar trebui sa fi creat materie si antimaterie in parti egale. Atunci Universul ar fi trebuit sa dispara aproape imediat dupa creare, prin autoanihilare. Faptul ca suntem aici, ne spune ca ceva ne scapa.
Problema monopolului magnetic: Exista cumva un purtator al “sarcinii magnetice”?
Unele probleme dintre cele expuse mai sus isi gasesc raspunsul in teoria inflatiei; insa aceasta teorie creaza noi probleme.
Ce stim despre “Universurile paralele”?
Exista vreun argument al fizicii teoretice in favoarea existentei in paralel a altor universuri, cu legi fizice implicand alte consecinte pentru inflatia cosmica? Este justificata utilizarea principiului antropic pentru rezolvarea dilemelor cosmologice globale?
Dimensiuni suplimentare: are Natura mai multe dimensiuni decat cele patru spatio-temporale? Daca da, care este numarul lor? Este acest numar o proprietate independenta a Universului, sau rezulta din alte legi ale fizicii? Putem stabili pe cale experimentala numarul dimensiunilor?
Ce stim totusi despre Univers si lumea care ne inconjoara?
Universul este un loc plin de mister. Inca ne scapa raspunsul la multe intrebari fundamentale despre Univers, originea sa si cum functioneaza acesta. Exista posibilitatea sa existe viata pe alte planete, asa cum exista si posibilitatea ca gaurile negre sa existe. Pana nu demult, stiam ca Universul este alcatuit din atomi. Insa am descoperit ca atomii sunt intr-un procent de doar 15%. S-a presupus ca exista si un altfel de materie, pe care n-o putem vedea, numita… “materia intunecata”. Materia intunecata este o alta “gaura” rusinoasa in cunostintele noastre actuale.
Considerati cea mai buna explicatie a noastra pentru gravitatie, aplicati-o modului in care se rotesc galaxiile si veti descoperi rapid problema: galaxiile ar trebui sa se dezintegreze. Masa totala a galaxiilor pur si simplu nu e de ajuns pentru a explica rotatia.
Astronomul Vera Rubin a observat aceasta anomalie la sfarsitul anilor 70. Cel mai bun raspuns din partea fizicienilor a fost ca trebuie sa existe mai multa materie decat o putem observa. Problema este ca nimeni nu stia ce este aceasta “materie intunecata”, cum a fost numita. Si nici astazi nu stim.
In 1998, astronomii au descoperit ca Universul este in expansiune din ce in ce mai rapida. Insa care este cauza acestui efect? Cosmologii cred ca exista o energie care este responsabila pentru accelerarea expansiunii Universului: energia intunecata. Aceasta ramane inca o necunoscuta pentru noi.
Inca stim prea putine despre lumea inconjuratoare. Din fericire, stiinta este perfectibila si se imbunatateste in permanenta. Uneori anumite teorii se dovedesc a fi false. Altele, se dovedesc a fi adevarate in urma a numeroase experimente; stiinta este intr-un proces continuu de corectare. Teoriile acceptate de lumea stiintifica nu trebuie sa incalce legile fizicii pentru ca nu ar mai fi valide. De exemplu, legea conservarii energiei este o consecinta a simetriei legilor fizicii la transformarile liniare ale timpului, adica, exprima invariatia legilor odata cu trecerea timpului. Asa cum nici o minge de fotbal nu s-ar indrepta intr-o directie cu totul diferita fata de cum am lovit-o. Legile fizicii sunt fixe, nu se pot schimba; noi avem posibilitatea de a intelege aceste legi si aceste mecanisme ale Universului. Ramane doar sa le descoperim.
Bibliografie:
Vezi aici toate articolele din aceasta serie:
