Svemirski brod Zemlja

Nekoliko Hokingovih godina

Sve ono što ste zaista želeli da znate o Stivenu Hokingu, a niste se usuđivali da pitate

Tekst: dr Milan M. Ćirković

Pošto će Hoking uskoro navršiti 73 godine, iako mu je pre skoro pola veka nagovešteno da prognoza njegove bolesti nije dobra i da mu preostaje „još nekoliko godina“, te da i dalje aktivno živi i radi, ovo je izvanredna prilika da se podsetimo velikih Hokingovih rezultata, kako poznatih tako i onih manje znanih, ali ne zbog istinskog manjeg značaja za ljudsko saznanje, već zbog činjenice da su medijski manje pokriveni i zahtevaju nešto više mentalnog napora i pažnje da bi se razumeli

UPOZORENJE: Ovaj tekst nije namenjen naivcima, ponavljačima, kukavicama koje se plaše složenijih reči i rečenica ili nešto matematike i logike. Naravno da većina posetilaca ovog portala ne spada ni u jednu od tih kategorija, ali je ipak potrebno unapred upozoriti, da bi se izbegle moguće docnije frustracije i „duševni bol“ koje bi im kompleksnost ovog teksta mogla naneti. Takođe nije namenjen samozvanim „razbijačima mitova“ koji su, u vremenima krize kao kod nas, ogrezli u paranoju i teorije zavere, na principu gesla agenta Moldera Trust no one! (pri čemu tu u no one spadaju razum, prosvetiteljstvo i racionalni kritički argumenti ozbiljne nauke).

Ne, u ovom tekstu neće biti ničega o pikantnijim detaljima života profesora Stivena Hokinga, poput njegove tendencije da beži svojim bolničarima i „neprijavljeno“ odlazi u bioskop ili na studentske žurke, ili njegovog dramatičnog razvoda od prve supruge, pa ponovnog zbližavanja sa njom nakon drugog razvoda, ili njegovog predloga da igra negativca u nekom od filmova o Džejmsu Bondu – dakle, ništa od uobičajenog medijskog arsenala. Počeću krajnje ličnom notom. Uvek me je posebno nervirala mala, ali prilično glasna grupa ljudi kakva postoji u manje-više svim krajevima sveta i svim oblastima ljudske delatnosti, koja se ponosno smatra „skepticima“, ne veruje u „zvanične verzije“, a zapravo ima premalo znanja da bi argumentovano ocenjivala vrline i mane bilo kog iskaza na teme koje su barem delimično tehničkog, dakle stručnog, karaktera. Ova vrsta bezobalne sumnjičavosti ni izdaleka nije blizu istinskom racionalnom skepticizmu koji karakteriše nauku, barem u onom obliku u kojem ju je definisala Kopernikanska revolucija. Reč je najčešće o iracionalnom skepticizmu koji je motivisan ili ideološkim ili psihološkim razlozima i nema utemeljenje u realnosti i u empirijskom i logičkom načinu mišljenja. Stoga bi se ova pojava mogla nazvati pseudoskepticizmom

O jednoj podgrupi ove vrste pseudoskeptika, i to onim najekstremnijim, čije je delovanje pogubno i kriminalno u vrlo bukvalnom smislu, naime o negatorima globalnih klimatskih promena, već sam pisao u ovoj rubrici. Sad ćemo se posvetiti debati sa drugačijim i znatno benignijim, ali i dalje veoma indikativnim stavom, koji se ne odnosi na opštu pojavu, već na konkretnu ličnost, ali i dalje odlično odslikava tu vrstu pseudoskeptičnog načina razmišljanja. Reč je o, u našoj sredini veoma čestoj, ali i u svetu prisutnoj ideji da je Stiven Hoking, direktor Centra za teorijsku kosmologiju Univerziteta u Kembridžu i doskorašnji profesor matematike i fizike na Lukasovoj katedri u Kembridžu – priznat i poznat u svetu više kao žrtva teške bolesti (amiotrofna lateralna skleroza, odn. ALS) nego po svojim autentičnim naučnim postignućima. Pseudoskeptična tvrdnja, dakle, kaže da je u pitanju prosečan naučnik koji je, eto, zbog senzacionalizma medija i zbog preterivanja u političkoj korektnosti kada su u pitanju osobe sa hendikepom dospeo na prve strane novina, u „Simpsonove“, u brojne filmove, serije i knjige. Ovu zabludu – a veoma ću jasno pokazati da je u pitanju zabluda – najčešće prenose autori (pseudo)naučnih blogova i anonimni komentatori na raznim forumima i medijskim sajtovima, koji se, u najmanju ruku, površno i slabo razumeju u fiziku i nauku u celini; to samo po sebi nije greh, ali je i te kako greh to što se o onome o čemu se ne zna dovoljno donose arbitrarni sudovi, a motivisani velikim delom ili zavišću zbog medijskog pokrivanja Hokingovih aktivnosti ili njegovog uspeha u popularizaciji nauke ili, još gore, nelagodom pri susretu sa osobama sa hendikepom.

Jedan deo pseudoskepticizma proističe iz nerazumevanja istorije nauke, koje je gotovo univerzalno i zastrašujuće. Kao jedan od argumenata protiv Hokinga navodi se da je više puta gubio opklade sa kolegama naučnicima (poslednji put povodom otkrića Higsovog bozona) i priznavao da je bio u krivu, a da je povodom drugih stvari sam često menjao mišljenje. Samo neko ko je apsolutni analfabeta u pogledu istorije nauke može u ovome da vidi nešto loše. Pa danas je dobro poznato da tvorac savremene nauke, Galileo Galilej, nije sasvim razlikovao brzinu od ubrzanja – što je danas elementarno za svakog osnovca – te da je, između ostalog, pogrešno verovao da će lanac okačen o dva kraja formirati parabolu. Greške su suštinski deo nauke, bez njih se nauka ne može zamisliti, one nisu podložne „sudu naroda“, a tek istorija nauke, sa ozbiljne distance, može oceniti i protumačiti njihov značaj. Ko danas zaista mari za to što je Ajnštajn bio u krivu u pogledu kosmološke konstante, pa čak i za to što je, po dostupnim istorijskim svedočanstvima, bio izrazito loš supružnik i roditelj? Istorija nauke jeste značajna za razumevanje savremene nauke, ali je taj značaj daleko, daleko suptilniji od jednostavnog preslikavanja i nalaženja „loših“ i „dobrih momaka”, uzora i antiuzora.  

Pošto će Hoking vrlo uskoro (8. januara 2015) navršiti 73 godine, iako mu je pre skoro pola veka nagovešteno da prognoza njegove bolesti nije dobra i da mu preostaje „još nekoliko godina“, te da i dalje aktivno živi i radi, ovo je izvanredna prilika da se podsetimo velikih Hokingovih rezultata, kako poznatih tako i onih manje znanih, ali ne zbog istinskog manjeg značaja za ljudsko saznanje, nego zbog činjenice da su medijski manje pokriveni i zahtevaju nešto više mentalnog napora i pažnje da bi se razumeli. 

Dakle, šta su Hokingovi glavni doprinosi nauci? Iako detaljna naučna biografija svakako izlazi iz okvira ovog teksta, pokušao sam da razmišljanje na ovu temu organizujem po tačkama: 

1. Klasična gravitacija. Gravitacija se, od 1915. naovamo, opisuje Ajnštajnovom opštom teorijom relativnosti, koja je klasična teorija, dakle ne-kvantna. Ona objašnjava – i to izuzetno dobro – gravitacionu silu na velikim udaljenostima između objekta relativno malih gustina. Gravitaciju na malim prostornim skalama, odnosno ekstremno snažna gravitaciona polja koja nastaju u blizini objekata ogromne gustine, poput neutronskih zvezda, crnih rupa ili u ranim fazama istorije svemira nakon Velikog praska, zahteva novu teoriju, jednu kvantnu teoriju gravitacije, koja još ne postoji, mada se veoma veliki broj fizičara bavi ovim problemom već duže vreme. U okviru klasične teorije, međutim, bilo je jako mnogo otvorenih pitanja i dugo vremena nakon Ajnštajna. Jedno od njih bilo je da li gravitacioni kolaps, sličan onome kod masivnih zvezda, mora da se završi u crnoj rupi, nezavisno od početne raspodele materije. Ovaj problem rešio je Stiven Hoking – i samim tim dao ogroman doprinos razumevanju klasične gravitacije – tako što je, skupa sa Penrouzom, Voldom, Gerohom i još nekolicinom, početkom 1970-tih godina dokazao veoma značajne teoreme o singularnostima. Ovim teoremama je pokazano da, nasuprot do tada prilično popularnoj ideji, anizotropije, rotacije, torzije i drugi nelinearni efekti u gravitacionom kolapsu ne mogu da spreče kolaps u singularnost – dakle „tačku“ ili „oblast“ van normalnog prostorvremena, gde fizički parametri divergiraju i postaju „beskonačni“ (šta god to tačno značilo). Oko ove singularnosti formira se horizont događaja – tako da to spolja izgleda upravo kao crna rupa. Nastanak crne rupe se, ukoliko je početna masa dovoljno velika, dakle ne može izbeći. Naravno, to sve važi u kontekstu klasične teorije. Ovi rezultati Penrouza i Hokinga su inaugurisali potpuno novi pristup celom polju globalne diferencijalne geometrije i imaju veliki odjek i danas. 

Ključna publikacija u ovom domenu: Hawking, S. W. & Penrose, R. (1970). “The Singularities of Gravitational Collapse and Cosmology”, Proceedings of the Royal Society A, vol. 314, str. 529.

2. Kosmologija – nastanak strukture. Materija koja je izašla iz Velikog praska bila je, to danas pouzdano znamo, izuzetno uniformna „kaša“ elementarnih čestica. Kako su onda nastale ogromne neuniformnosti koje danas vidimo – pre svega galaksije u kojima se nalazi 99% sve materije? Hoking je prvi, zajedno sa Kolinsom, pokazao da se formiranje strukture dovoljno male entropije kakvo vidimo, može dobiti samo evolucijom iz malog skupa početnih uslova u ranom svemiru, ili, drugim rečima, da je uobičajena kosmološka metrika (poznata kao Fridman-Robertson-Vokerova metrika) nestabilna na male perturbacije u ranim fazama širenja svemira. Ovo je otvorilo put značajnoj diskusiji o posmatračkim selekcionim efektima („antropičkim principima“) u kosmologiji, između ostalog i omogućilo Vajnbergu da u poznatom radu iz 1987. predvidi postojanje male pozitivne kosmološke konstante, što se 1998. i potvrdilo. 

Ključna publikacija u ovom domenu: Hawking, S. W. & Penrose, R. (1970). “The Singularities of Gravitational Collapse and Cosmology”, Proceedings of the Royal Society Avol. 314, str. 529.

3. Kosmologija – globalne relativističke metode. Hoking je, zajedno sa Džordžom Elisom, napisao epohalnu knjigu o globalnim metodama u opštoj relativnosti i klasičnoj kosmologiji: The Large-Scale Structure of Space-Time (Cambridge University Press, 1973). To je do danas prava Biblija za čitavu tu oblast. U njoj je prvi put jasno dokazan čitav niz teorema koje su relevantne za geometriju svemira na velikim skalama.

4. Termodinamika crnih rupa. Hoking je zasnovao celu oblast termodinamike crnih rupa, a kasnije nezavisno od Jakoba Bekenštajna razvio formulu za entropiju crnih rupa, koja čini „most“ između klasične i kvantne gravitacije, što predstavlja test kojem se podvrgavaju svi savremeni pokušaji da se formuliše korektna teorija kvantne gravitacije. Ovo je, između ostalog, bio izvor velikog uzbuđenja kada su najpre Endru Strominger i Kumrun Vafa, a zatim i drugi teoretičari, uspeli da pokažu da teorija struna (potom i Vitenova M-teorija) može da rekonstruiše Hokingove semiklasične rezultate. 

Ključna publikacija u ovom domenu: Hawking, S. W. (1976) “Black holes and thermodynamics”, Physical Review D 13, str. 191 (i odatle potiče sam koncept Hokingovog zračenja, što je univerzalno prihvaćen naziv)

5. Kosmologija – kosmološki horizonti. Zajedno sa svojim studentom Gerijem Gibonsom, Hoking je pokazao da u svemiru sa pozitivnom kosmološkom konstantom – čije je postojanje dokazano 1998. godine, za šta je između ostalog dodeljena Nobelova nagrada za fiziku za 2011. godinu – i horizontom događaja mora postojati minimalna temperatura, koja odgovara rezervoaru zračenja crnog tela sa talasnom dužinom jednakom veličini horizonta; ovaj rad ne samo što ima nekoliko hiljada citata, već je i jedan od glavnih rezultata za sva istraživanja buduće evolucije astrofizičkih objekata, naročito nakon otkrića pozitivne kosmološke konstante (odnosno „tamne energije“). 

Ključna publikacija u ovom domenu: Gibbons, G. W. & Hawking, S. W. (1977) “Cosmological event horizons, thermodynamics, and particle creation” Physical Review D, vol. 15, str. 2738.

6. Kvantna kosmologija. Zajednom sa Džimom Hartlom, Hoking je praktično 1983. godine zasnovao čitavu oblast kvantne kosmologije; jedna od dve najznačajnije jednačine u celoj disciplini se zove Hartl-Hokingova formula. Ovo je istovremeno prvi ozbiljan pokušaj da se razume šta u domenu kvantne kosmologije logički prethodi onom događaju koji se u klasičnoj kosmologiji naziva Velikim praskom. Naglašavam, logički prethodi, jer se ne može govoriti o hronološkom prethođenju; zapravo vrlina Hokingovog predloga i jeste u tome što on omogućava da se u potpunosti eliminiše pitanje „šta je bilo pre Velikog praska“, a da se zadrži šira pozadina koja predstavlja multiverzum.

Ključna publikacija u ovom domenu: Hartle, J. & Hawking, S. W. (1983), “Wave function of the Universe” Physical Review D, vol. 28, str. 2960 (impresivnih 1705 citata, kaže Astrophysics Data System, a sigurno ih ima i više, pošto ADS ne indeksira baš sve – pri čemu je kosmologija vrlo mala oblast nauke).

7. Kvantna gravitacija – metode. Hoking je jedan od pionira primene putanjskih integrala (engl. path-integral) u kvantnoj gravitaciji i teoriji struna. Ova metoda se sve više koristi, posebno što danas postoje superkompjuteri koji mogu numerički da računaju putanjske integrale, što nije bilo moguće pre 1990-tih godina. 

Ključna publikacija u ovom domenu: Hawking, S. W. & Horowitz, G. (1996) “The gravitational Hamiltonian, action, entropy and surface terms”, Classical and Quantum Gravity vol. 13, str. 1487.

8. Astrofizika – gravitacioni talasi. Hoking je prvi razmatrao mogući astronomski izvor gravitacionih talasa, predviđenih Ajnštajnovom opštom teorijom relativnosti, naime sudare masivnih crnih rupa, kakvi se mogu dešavati prilikom sudara i stapanja galaksija, kao i u zbijenim zvezdanim jatima i veoma masivnim bliskim dvojnim sistemima.

Ključna publikacija u ovom domenu: Hawking, S. (1971) “Gravitational Radiation from Colliding Black Holes”, Physical Review Letters vol. 26, str. 1344.

 

9. Kosmologija – inflacija. Hokingovi rezultati na razvoju inflatorne paradigme su i dalje krajnje aktuelni i citirani. Uticaj inflacije na stvaranje strukture, veza inflacije i kvantne kosmologije, mogućnost da su hipotetične čestice koje se kreću brže od svetlosti („tahioni“) igrale ulogu u kosmološkoj inflaciji – sve su ovo samo neki od aspekata njegovog rada na ovoj značajnoj kosmološkoj temi. On je bio jedan od prvih koji je pokazao da originalna, Gutova inflacija nije podesna za stvaranje strukture na velikoj skali kakvu primećujemo u stvarnom svemiru. Na ovome Hoking intenzivno radi i danas. 

Ključna publikacija u ovom domenu: Hawking, S.W. (1982), “The development of irregularities in a single bubble inflationary universe”, Physics Letters B vol. 115, str. 295.

 

I tu ću se zaustaviti, iz čisto praktičnih razloga obima ovog teksta, mada ću naglasiti i sledeće: Očigledno je da nisam ni pomenuo ono po čemu šira javnost najčešće – pogrešno – poznaje Hokinga, naime, njegove spekulativnije radove o crvotočinama, streli vremena, branskim svetovima, zatvorenim vremenskim petljama/hipotezi o zaštiti hronologije, očuvanju/gubitku informacije u crnim rupama, itd. Ne treba nimalo potcenjivati ni njegov ogroman doprinos matematičkim metodama koje se primenjuju u fizici. Takođe neću govoriti o organizacionim i radovima iz istorije nauke (recimo, uređivanje u 1987. godini fenomenalnog zbornika 300 godina gravitacije povodom tri veka od Njutnove Principie).

I, naravno – tek pri kraju ovog teksta, obratite pažnju koliko smo već prešli i koliko je to skrolovanja zahtevalo!  – pomenuću i njegovu ulogu u popularizaciji nauke, koja uključuje bestselere poput Kratke povesti vremena ili Velikog dizajna (moj kritički prikaz potonjeg se može videti ovde, tri knjige za decu koje je napisao sa svojom kćerkom Lusi, ali i brojne medijske nastupe u najrazličitijim kontekstima. Na ovaj ili onaj način, svi oni su u funkciji promocije i popularizacije nauke, te unapređivanja vrednosti prosvetiteljstva koje, nažalost, isuviše često gubimo iz vida u današnjem svetu. Uz to, potpuno demantujući eksplicitnu ili implicitnu predrasudu o ljudima sa invaliditetom, Hoking se vrlo svesno angažovao na čitavom nizu veoma značajnih društvenih pitanja, izražavajući svoj protest protiv zagađenja i ekološke neodgovornosti, protiv smanjenja budžeta za nauku i obrazovanje, protiv nezavisnosti Škotske od Velike Britanije, te svoju podršku nuklearnom razoružanju, univerzalnosti ljudskih prava, i razvoju astronautike i korišćenju svemirskih resursa. Jedan je od malog broja ljudi koji tokom više poslednjih godina ukazuju na egzistencijalne rizike koje prete dugoročnom opstanku čovečanstva, a naročito one povezane sa zloupotrebom novih i moćnih tehnologija, kao što su biotehnologija, nanotehnologija i veštačka inteligencija.

Ukratko, Stiven Vilijem Hoking je sasvim nesumnjivo jedan od najznačajnijih naučnika i najvećih intelektualaca na prelazu iz 20. u 21. vek, što nikakav besmisleni pseudoskepticizam ne može umanjiti. U njegovom slučaju, koji svakako jeste jedinstven, ali i te kako ima i opštiju poruku, pseudoskepticizam potiče iz nezdravog spoja tri faktora: (1) uobičajene ljudske zavisti prema istaknutim pojedincima koji su nesumnjivo od nas pametniji (naročito izoštrene na prostorima gde je sam individualizam potisnut u drugi plan); (2) njegovog jasnog i artikulisanog ateizma koji očigledno bode oči onoj grupi vernika koji nikako da razumeju da je srednji vek odavno prošao i da je ateizam sasvim legitiman i poštovanja dostojan stav; te (3) manje ili više potisnutog osećaja nelagode, pa i krivice pri susretu sa osobama sa invaliditetom (posebno u sredinama kao što je srpska, gde se našim sugrađanima iz ove grupe posvećuje daleko manje pažnje i razumevanja nego u sredini gde Hoking živi i radi). Od svih ovih razloga treba da se snagom volje i radom na sopstvenom poboljšanju i prosvećenju emancipujemo – i to baš ovde i baš sada

 
 
 
(1) Naravno, ima i bizarnijih razloga – mada budalama po pravilu ne treba davati ikakav dodatni publicitet i “klikove”, gotovo savršen primer sinergije različitih vrsta politički motivisanih, a antinaučnih gluposti se nalazi u tekstu poznatog “antiglobalističkog aktiviste” Ljubodraga Ducija Simonovida, kao i drugim tekstovima na  http://eugenika.webs.com/tekstovi16.htm. Krajnje idiotski primer „iz belog sveta“ je, recimo, http://itsnobody.wordpress.com/2011/09/03/the-top-10-most-overrated-geniuses/ – savršen pokazatelj šta se dešava kad moderna tehnologija omogudi bilo kom kretenu da izrazi svoje „mišljenje“.

(2) Ukazaću, recimo, na veoma zanimljiv rad iz tekude godine: godine: Hartle, J. B., Hawking, S. W., & Hertog, T. (2014)

“Quantum probabilities for inflation from holography”, Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 01, id. 015.

(3)Ili školovanja. Pa sad, u ovom postmodernom dobu može se mirne duše reći: skrolovanje ili školovanje, odlučite sami…

 

Istražite druge tekstove:


Grb Republike Srbije
ecsite nsta eusea astc

CPN
Ulica kralja Petra 46
11000 Beograd
Republika Srbija
+381 11 24 00 260
centar@cpn.rs