Седимо у просторији која је препуна старих научних књига и инструмената, уредно послаганих у елегантне дрвене витрине са стакленом заштитом. Професор Бери Бериш, амерички физичар, добитник Нобелове награде, допутовао је из Лос Анђелеса у Италију где ће одржати неколико научних предавања. Док чекамо фотографа, професор Бериш напомиње како у последње време има малу трему од интервјуа („Сад ме више сликају него раније, а ја на фотографијама увек имам овај оштар поглед.“). Пажљиво испитује антикварни радио-уређај који се налази на једној од полица. Дечачком радозналошћу загледа „Сонеберг“, који на себи има часовник. Ослушкује, као да очекује звук.
„Природу треба увек пажљиво ослушкивати“, каже. „Понекад, чини се да је звук који бисмо желели да чујемо неухватљив за наше жеље и могућности.“
Дуго времена, гравитациони таласи су представљали такав неухватљив сигнал. Професор Бери Бериш добио је Нобелову награду за физику 2017. године као један од тројице људи најзаслужнијих што је наука добила потврду о постојању гравитационих таласа. Нобелов комитет је препознао његов допринос у пионирском подухвату изградње детектора којим је први сигнал забележен. Вредно признање поделио је са својим колегама, Кипом Торном и Рајнером Вајсом.
„Из ове перспективе, имам осећај као да смо изградили велики музички уређај који не емитује музику. Али, тај уређај нас је научио како да чујемо тихе ствари. Ако смем да будем поетичан – научио нас је како да чујемо готово нечујни плес свемира. Детектовали смо неухватљиво!“, рекао је Бериш.
Професор Бери Бериш добио је Нобелову награду за физику 2017. године као један од тројице људи најзаслужнијих што је наука добила потврду о постојању гравитационих таласа. Нобелов комитет је препознао његов допринос у пионирском подухвату изградње детектора којим је први сигнал забележен. Вредно признање поделио је са својим колегама, Кипом Торном и Рајнером Вајсом.
Прича о гравитационим таласима започела је пре нешто више од 100 година. Алберт Ајнштајн је уздрмао научни свет новом теоријом коју је назвао Општа теорија гравитације, у којој је гравитација описана као спрезање простора и времена. Иза компликованих математичких једначина ова идеја давала је опис реалности који је излазио ван оквира ограничене перцепције света какав познајемо на Земљи. По Ајнштајновој теорији, било шта што има масу, неважно да ли је реч о мајушном електрону или супермасивној црној рупи, може да утиче на простор-временски континуум и услови свемир да на такво кретање одговори слањем гравитационог таласа. За оне који више воле романтичарске од математичких описа, могло би се рећи да се у свемиру непрекидно плеше танго. Сваки пут када два масивна објекта заплешу, они брзо прерасту у систем који као траг своје тренутне усхићености емитује талас гравитације. Ипак, свемир је непрегледно велик, а добре плесаче у њему није лако наћи. Један од начина да се до њих ипак дође јесте кроз потрагу за тим слабашним сигналом који је некада давно емитован у тренутку када су се два објекта приближавала један другом. Научници су схватили колико комплексан задатак имају пред собом, и педесетих година 20. века започела је потрага за гравитационим таласима. Требало је, најпре, направити инструмент који би сигнал ниског интензитета могао да детектује, а онда њим учинити оно што се чак и Ајнштајну чинило недостижним: непосредно ослушнути како свемир плеше.
Прва индиректна потврда постојања гравитационих таласа дошла је седамдесетих година када су астрономи Халс и Тејлор открили управо такав један плес назвавши га бинарни пулсар – две неутронске звезде орбитирале су око заједничког центра временом се приближавајући и емитујући зрачење једнако оном за које је Ајнштајн претпоставио да припада гравитационим таласима. Нови прозор у свемир чинио се извесним, остала је још само једна „ситница“ –гравитационе таласе је требало и директно детектовати.
Тада на сцену ступа једна од најважнијих научних колаборација у историји модерне науке. Са циљем да сниме сигнал гравитационих таласа, преко хиљаду научника удружило се у пројекат изградње специјалног система ласерских детектора названог LIGO (Laser Interferometry Gravitational Wave Observatory). Професор Бериш је на чело LIGO тима дошао 1994. Дипломац Универзитета Беркли у Калифорнији, специјализован за физику високоенергетских честица, био јесвестан да амбициозно замишљен план не може бити спроведен без проблема. Током година које су следиле, Бериш је радио све да сачува на окупу тако велики и хетерогени тим који је пролазио кроз тешку фазу након почетних неуспеха. Тог 14. септембра 2015. године, више од две деценије након што је LIGO започео своју мисију „ослушкивања свемира“, први пут је детектован сигнал гравитационих таласа. Пажљивом анализом установљено је да су га емитовале две масивне црне рупе које су „заплесале“ свемиром. Како је детекција била само прва у низу од неколико, научницима није било тешко да схвате како пред собом имају реалан сигнал, а не „артефакт“. Недуго након детекције тог првог сигнала, светска јавност је обавештена о огромном открићу. Данас, свега четири године након објављивања великог резултата, гравитациона астрономија је постала мејнстрим у светским оквирима. Научни институти се утркују у пројектовању још модернијих детектора који ће моћи да сниме и слабије сигнале од оних које је ухватио LIGO.
Дарко Доневски: Завршили сте докторат из физике честица и велики део каријере посветили сте експериментима са честицама, попут неутрина, који су, баш као и гравитациони таласи, дуго сматрани неухватљивим. Шта вас је привукло науци о гравитационим таласима?
Бери Бериш: Увек сам волео нешто да радим рукама. Ваљда сам због тога и отишао у експерименталне, а не у теоретске физичаре. Природа је човеку доступна на разне начине, али човек је тај који ту доступност мора некако да дефинише, да је пренесе другима. Тако су настале две велике и прелепе теорије којима физика описује природу. Једна теорија је у вези са тим како се честице понашају, и она се зове Физика честица. Друга теорија је она која говори о томе како се космос понаша као целина, и она се зове Општа теорија гравитације. Ова друга је позната и као Ајнштајнова општа теорија релативности. Те две теорије су заиста прелепе и комплементарне, али то су две теорије, а човек је такво биће да жели све да уједини у једну слику. Чак је и Ајнштајн стремио ка томе, али без успеха. Помислио сам, а мислим да сам тад већ био на основним студијама на Берклију, зашто не бисмо нешто урадили да приближимо те две ствари теоретичарима. Ушао сам у свет експеримената, и читавог живота мој научни задатак је био да детектујем сигнале. Знате, теоријска наука је често имала тај снисходљив и помало елитистички став према експериментаторима да су они ту само да буду продужена рука теоретичарима. Оно што би ваши млађи читаоци увек могли да имају на уму јесте да не постоји генијална идеја која је непроверива. Зато је дивно видети да су сви увидели колико наука мора да се заснива на интеракцији теорије и експеримената. Један од најлепших примера такве филозофије је ЦЕРН, научна лабораторија где се свет сићушних честица испитује до невиђених детаља, где на хиљаде људи ради са истим ентузијазмом као на почетку те целе приче старе 60 година. Ја сам почео да изучавам честице високих енергија током и након свог доктората, и то ме је заиста много занимало, као што ме и данас занима. Размишљајући о томе како би Ајнштајнова теорија и његово предвиђање гравитационих таласа могло експериментално да се провери, схватио сам да би до изражаја могли да дођу моје знање и искуство из изучавања неутрина, космичког зрачења и других честичних феномена. Знали смо који то објекти у свемиру могу да буду довољно масивни да произведу гравитационе таласе, нпр. црне рупе. Био је то крај седамдесетих година прошлог века, када су Рајнер Вајс и колеге смислили довољно ефикасан експеримент који би имао капацитет да сними гравитациони сигнал под претпоставком да је он емитован од две црне рупе које интерагују. Тада сам од колега сазнао да је у припреми џиновски ласерски интерферометар, и то ме је заинтересовало. Наравно, пре 40 година било је тешко замислити како ће се реализовати тако комплексан експеримент, али мислим да је управо та неизвесност била оно што ме је највише подстакло да кренем ка науци о гравитационим таласима. Пре мање од једног века ми смо о свемиру знали једино из визуелних посматрања. Данас тај исти свемир можемо да проучавамо гравитационим телескопима, а наша нова наука има и име – гравитациона астрономија. Леп је осећај створити нешто ново тих размера.
Медији су много писали о гравитационим таласима. Како бисмо нашим читаоцима објаснили значај овог открића, можете ли нам рећи зашто је детектовање гравитационих таласа један од кључних елемената за наше разумевање природе?
Важно је са неколико различитих аспеката. Прво, ми смо давно, још пре 300 година, добили један од најбољих принципа природе које је ико смислио. Наравно, говорим о Њутновом закону гравитације. Кад сам био студент, сећам се да су многе моје колеге желеле да измисле временску машину и врате се у прошлост како би могле да шпијунирају Њутна и сазнају како је он дошао до свих тих генијалних решења о природи (смех). Дакле, кад говоримо о Њутновом закону, све је деловало сасвим логично и јасно: тела се јаче привлаче ако су ближе и ако имају веће масе. Медији често погрешно пишу да је откриће гравитационих таласа показало да је Њутнов закон о гравитацији сада одбачен. Не, он је само допуњен напретком науке и новим идејама, рецимо Ајнштајновом идејом. Допуњен је на тај начин да сад знамо како у свемиру масивно тело може својом гравитацијом да закриви светлост. Ајнштајн је то предвидео пре 100 година, и срећа је да је један други велики научник, астроном Артур Едингтон, смело одлучио да први испита ту теорију. Ваши читаоци су можда читали о тој експедицији, за коју је он скупио новчана средства и отишао на удаљено острво у Африци како би посматрао помрачење Сунца које се десило 1919. године. Зашто је то његово летовање толико важно за науку, запитаћете се? Он је установио да Сунце својом гравитацијом закривљује светлост која долази са неке још даље звезде. Била је то прва потврда Ајнштајнове идеје о гравитацији. Онда су се десиле друге очекиване ствари – наиме, ако сте теоретичар и поставите неке смеле прогнозе, и ако се прва прогноза испостави као тачна, онда наука жели да провери и остале. И тако су разним експериментима почели да тестирају Ајнштајнову општу теорију релативности. Она је прошла све тестове на које је била стављена, сем једног. Тај неиспуњени тест били су гравитациони таласи. Са открићем гравитационих таласа наше разумевање природе је постало много јасније јер знамо да сад у потпуности можемо да користимо Ајнштајнову теорију као алат за предвиђање других ствари. Међутим, постоји и други разлог зашто су гравитациони таласи важни. Они нису део таласа које обично детектујемо у природи, попут електромагнетних таласа. За њих имамо могућност да их лакше уочимо телескопима, великим радио-антенама итд. Гравитациони таласи су последица пулсације свемира, потпуно апстрактна ствар која излази ван оквира наше интуиције.
Ми смо давно, још пре 300 година, добили један од најбољих принципа природе које је ико смислио. Наравно, говорим о Њутновом закону гравитације. Кад сам био студент, сећам се да су многе моје колеге желеле да измисле временску машину и врате се у прошлост како би могле да шпијунирају Њутна и сазнају како је он дошао до свих тих генијалних решења о природи.
– Бери Бериш
Колико је било тешко наћи почетна средства и започети рад на детектору у време када је чак и један од најпознатијих физичара 20. века, Ричард Фајнман, био скептичан по питању детекције гравитационих таласа?
Увек је тешко наћи новац за посматрање нечег што никад раније није било посматрано. Техничка реализација тог комплексног интерферометра је скупа. Први новац је добијен од војске, и таман када се спремала изградња детектора, пројекат је обустављен. Регуларно финансирање је покренуто седамдесетих, али фондације нису желеле да дају новац након 1989, под образложењем да систем унутар LIGO пројекта не функционише како треба, ни научно, ни организационо. LIGO је био пред гашењем. Ипак, рекао бих да је за гравитационе таласе била срећна околност то што је амерички национални фонд за науку био сачињен од разумних људи који су и сами били одлични научници, дакле не бирократе које би одмах рекле: „Не, никако вам не дамо новац, па да ли ви видите колико ово кошта!“ (смех).
Кип Торн (славни амерички теоретичар, поделио Нобелову награду са Беришом) предложио је људима са Калтеха да ја будем тај који ће доћи на чело LIGO тима, и ја се 1994. године нисам двоумио. Морам напоменути да је Кип Торн био најамбициознији у погледу успеха пројекта, он је и лобирао да се направи велики тим људи. Са техничке стране, ми смо доста рано схватили шта и како мора да буде направљено. Оно где је било проблема јесте сама организација колаборације. То је велики број физичара, различити људски карактери, различит ниво ентузијазма итд. Требало је, стога, проћи један трновит пут: прво убедити научну заједницу да гравитациони таласи заиста постоје, затим да се пронађу средства за прављење детектора који би могао да их детектује, а на крају, требало је бити мудар и помоћи колегама научницима да безболно закораче у јако неизвесну област истраживања. Знате, многи научници који се читав живот успешно баве једном научном тематиком, доживе поприличан стрес на помен могућности да промене домен истраживања.
Гравитациони таласи су детектовани, али, шта даље? Шта је најважнија будућа научна мета нове генерације опсерваторија које правите у сарадњи са другим државама?
Искрено, одговор је: не знам. Али, то није одговор који ваши читаоци желе да чују! Стога, рекао бих да је вероватно најузбудљивији циљ будућих испитивања гравитације повезан са тамном материјом, као и статистиком судара супермасивних црних рупа. Недавно су се појавиле теорије како би такав судар могао бити забележен паралелно и гравитационим телескопима, али и опсерваторијама које снимају х-зраке, и ми желимо да ујединимо ова два приступа и направимо један велики помак у том смеру. Видите, као младић сам доста читао, научнофантастичне приче Лавкрафта, Асимова… Они су маштали о томе како би било да човек може да забележи тренутак рађања целог космоса далеко у прошлости. Са гравитационом астрономијом ми идемо ка томе да ћемо можда ускоро детектовати остатке гравитационог зрачења тог рођења.
Пре ангажовања на пројекту детекције гравитационих таласа већ сте имали искуства са великим експериментима. Које значајно искуство из тих сарадњи сте пренели у пројекат LIGO?
Почетком осамдесетих година 20. века отишао сам са колегама да по тунелима северне Италије трагам за некаквим егзотичним честицама које се зову магнетни монополи. Било је то лепо искуство. Радили смо помало рударски посао. У популарној серији која се снима код нас у Калифорнији, и која се зове The Big Bang Theory, главни јунак такође има опсесију да нађе ту исту честицу. Ето, видите колико је то популарно, имам филмског колегу који ће то можда пронаћи пре мене (смех). Шалу на страну, радећи на том пројекту уочио сам један проблем – колаборација је била толико велика да је њена структура постајала много компликована. Када нешто радите, ви желите да структура буде што је једноставнија могућа. Када имате превише подструктура, онда информације спорије протичу међу сарадницима, и ствара се једна врста пасивности која није добра. Ја сам желео да то променим у LIGO колаборацији, и зато сам почео да убеђујем људе са Калтеха да смање улагање у бирократију, а да уложимо више у стручњаке ван САД. То се показало као потпуни успех, LIGO је достигао број од преко хиљаду научника, али смо успоставили баланс, у смислу да се сваки од њих осећа кao једнако важан члан тима. Можда звучи као тривијалност, али то је од суштинског значаја за успех који смо постигли.
Када имате превише подструктура, онда информације спорије протичу међу сарадницима, и ствара се једна врста пасивности која није добра. Ја сам желео да то променим у LIGO колаборацији, и зато сам почео да убеђујем људе са Калтеха да смање улагање у бирократију, а да уложимо више у стручњаке ван САД. То се показало као потпуни успех…
– Бери Бериш
Подсећа умногоме на организацију градње мостова?
Управо тако! Штавише, ја сам чак читао књиге и чланке о градњи мостова да бих схватио где процедура мора стриктно да се испоштује, а где постоје степени слободе. Научни тим мора да функционише као тим научника, или инжењера, а не као заседање политичког сената. Када сам схватио да је научна колаборација ништа друго до градња моста, и сам сам почео да се осећам као неко ко ужива гледајући како мост расте. Све је као и са мостовима – постоје временски рокови, постоје велики таласи који вам некад засметају, али када гледате како тај мост расте, заједно са осталим људима који мост граде, ви постајете свеснији значаја тога што радите.
Многи студенти понекад имају идеалистичку представу о томе шта је актуелна наука и шта значи бавити се науком. У свету академских истраживања често се чују критике да би научни ментори морали да показују више иницијативе и емпатије како би својим студентима представили како изгледа живот модерног научника. Ви сте у својим студентским данима пре одласка на докторат имали ментора који је такође добио Нобелову награду. Да ли сте од њега већ тад добили неки важан савет и сазнали како ће изгледати научни рад?
Не у потпуности, нажалост. Да кажемо вашим читаоцима да је професор ког сте поменули Овен Чемберлејн, који је добио Нобелову награду за откриће антипротона. Чемберлејн је био диван човек, велики хуманиста и борац за социјалну правду, борио се против рата у Вијетнаму. Задесило се да је он добио Нобелову награду баш кад је требало да ми посвети време, тако да од силне заузетости он није имао много времена за моја питања. Сретали смо се на ходницима, разговарали у паузама за кафу. Ипак, много ми је помогао на један други начин, обезбедивши ми неограничено време за боравак у најмодернијим лабораторијама и акцелераторима (уређаји који убрзавају честице). Од њега сам касније у животу научио како се треба борити за хуманост у науци и, све у свему, мислим да је он једна од најпозитивнијих личности модерне америчке науке. Посао научника је диван и тежак у исто време, и дужност свих нас је да ту реалност рефлектујемо на младе пре него што уплове у свет професионалних истраживања.
Познато је да сте велики љубитељ књижевности и једном сте изјавили како сте у младости читали све књиге Достојевског, Кафке, као и да сте обожавали књигу Моби Дик…
(Oдмахује руком, осмехује се) Не, не, Достојевског сам обожавао, читао сам доста и научну фантастику, али сам Мелвиловог Моби Дика презирао! Мислио сам да је то најдосаднија књига на свету. Колико сам могао са лакоћом да разумем свет подземља и психолошке профиле ликова из романа Достојевског, толико ништа нисам могао да разумем када сам први пут прочитао Моби Дика. Ја сам, иначе, у младости мислио да ћу се бавити књижевношћу. Одрастао сам близу Холивуда, и често сам смишљао кратке приче, бавио сам се storytelling-ом. Знате, тад су у Холивуд долазили разни велики писци како би покушали нешто да зараде. Ја сам себе замишљао као писца који пише сценарије за холивудске филмове и прича фантастичне приче. Уређивао сам и школски часопис, и касније на факултету сам то наставио да радим. Мој наставник књижевности ми је рекао да је Моби Дик класна епопеја, роман написан врхунским језиком, спона између нихилизма и оптимизма, ремек-дело америчке литературе. Помислио сам тада, ако је ово врхунски роман, онда ја заиста не разумем шта је књижевност. Наравно, заволео сам ту књигу јако брзо. Одговор на питање зашто сам је у почетку мрзео није тежак. Као петнаестогодишњак нисам знао шта је то метафора, а као што знате, Моби Дик је једна велика и предивна метафора. По мени је то роман о недодирљивости и освети. Цео један свет који се дешава изнутра, не баш као што се дешава јунацима у књигама Достојевског, али Моби Дик је свет који се отвара, поглавље по поглавље. Слично је и с науком, свако поглавље је књига за себе. Рецимо, чувена борба велике ајкуле и Ахаба, али испричана из угла ајкуле, по мени је вероватно најлепше поглавље у историји америчке књижевности. Читав тај еп о неухватљивости ми је био нејасан све док нисам књигу прочитао поново, када сам напунио тридесет година.
Са открићем гравитационих таласа наше разумевање природе је постало много јасније јер знамо да сад у потпуности можемо да користимо Ајнштајнову теорију као алат за предвиђање других ствари
– Бери Бериш
Можда можемо рећи и да је Моби Дик, у исто време, и прича о вечним људским лутањима у потрази за нечим непознатим, и да се током читаве књиге истиче мотив неухватљивости и узалудности. У време кад је објављена, ова књига није достигла велики публицитет и тек је много деценија након првог издања почела да бива препозната као једно од најзначајнијих дела написаних на енглеском језику. Како сте се осећали када сте кренули у то своје путовање ка нечему неухватљивом попут гравитационих таласа? Да ли сте имали бојазан да нећете успети, или да можда ваш рад и идеје неће бити препознате?
Интригантно питање… рекао бих да је одговор и ДА и НЕ. Најпре, лагао бих када бих рекао да се нисам плашио. Страх је био највећи када сам одлучио да из живота класичног научника који седи у канцеларији и решава проблеме у свемиру помоћу папира и оловке, постанем вођа пројекта који нешто треба да детектује. Аутоматски се јавио страх – шта ако ово није довољно добро?! Шта ако сензитивност уређаја није довољно висока, па пропустимо сигнал који нам је надохват руке? Мислим да сам имао и страх да не будем препознат у овом пољу, поготово што је тешко да добијете заслуге за све што радите ако се, поред науке, бавите и нечим другим, рецимо организацијом научних колаборација. Давно је прошло време научника који могу да открију велике ствари тако што изоловани седе у канцеларији и слушају само сопствене мисли. Моби Дик је у том смислу водиља – то је књига која говори да стално морамо да откривамо ствари, ма колико нам на путу тих открића стајале велике препреке, или ако хоћете – дубине великих мора. Са друге стране, могу да кажем да сам имао велики мотив и креативни импулс да борбу коју човек води да би разумео свемир пребацим у оквир технике. Тако је настао и интерферометар, тј. комбинација антена, којим смо детектовали таласе гравитације. То су те митске димензије борбе са природом, али и борбе са сопственим могућностима. Колико год да сам био уплашен шта све неизвесност доноси, толико сам био охрабрен да је она ништа друго до само један другачији пут. И додао бих: у свемиру имамо црне рупе и остале џинове, али немамо беле ајкуле. Свемир је, ипак, добронамеран.
Важан задатак научнопопуларних часописа попут Елемената је да свет науке учине доступним свима које занимају велика открића и велике научне идеје. Да ли мислите да је вештина научног писања и даље запостављена у природним наукама?
Апсолутно! То је врло изражено последњих година, рецимо у САД, где је очигледан недостатак квалитетних и инспиративних текстова који причају о науци из пера самог научника. Ја заговарам становиште да врхунски научник мора да буде и врхунски писац, не само у домену техничког научног језика, већ и у домену storytelling-а. Ми немамо много таквих људи, самим тим ни много таквих текстова, а још мање је великих новинских компанија које и даље имају сталну научну рубрику. „Њујорк тајмс“ је, чини ми се, једини који и даље негује ту традицију, и труди се да не запостави важне научне вести. Ово је универзална ствар, не само када су у питању САД, већ и када говоримо о државама попут ваше, које економски не могу да парирају водећим научним силама. Као што сам рекао раније, ја сам у младости желео да се активно бавим писањем. Када се догодила детекција гравитационих таласа, рекао сам сарадницима да хоћу да будем тај који ће да напише увод у наш научни рад којим смо презентовали откриће. Увод у тако комплексну тему не можете да одрадите као да одрађујете редовни час теоријске физике, исписивањем бескрајних једначина. То мора да буде прича испричана на једној јединој страници. Читалац мора да буде охрабрен да се чак и открића која померају границе нашег разумевања природе могу представити на једној страници. Можда бих једино Мелвилу (аутору књиге Моби Дик) дозволио да напише рад на 500 страница (смех). Он би то добро урадио.
Професоре Бериш, хвала вам на овом разговору и причама које сте поделили са нама. Надам се да ћемо наредних година бити сведоци још већег продора у истраживању раног свемира.
Хвала на труду који улажете да читаоцима у Србији приређујете овако леп и користан часопис. Податак да ће људи у вашој земљи читати о томе шта се дешава у пољу гравитационе астрономије даје нам мотив да још вредније радимо на будућим пројектима. Можда овај разговор подстакне неког студента да у блиској будућности постане и члан нашег тима.
Дарко Доневски је стипендиста италијанске владе у области космологије, у оквиру пројекта „Прашина у раном свемиру“. Докторирао је 2018. на Универзитету Aix-Marseille, у Француској, са темом „Еволуција далеких галаксија“. Као стипендиста, боравио је на институтима у Лајдену (Холандија) и Тулузу (Француска). Основне студије завршио је на Универзитету у Новом Саду. Стални је сарадник часописа Елементи
Интервју је изворно објављен у 20. броју часописа Елементи.