Šta znamo o beskonačnosti?

Jer ako je kosmos beskonačan, da li čovek uopšte može činjenjem pojedinačnog dobra nešto u njemu da promeni? Upravo zbog ovih svojih posledica astronomija je oduvek imala snažan odjek na razmatranja iz oblasti filozofije, teologije, etike, itd. U starom svetu je izučavanje astronomije prvenstveno imalo praktični značaj.

U Egiptu se, na primer, položaj sunca merio radi izračunavanja vodostaja Nila, što je bilo od ključne važnosti za život ljudi koji su prvenstveno bili vezani za poljoprivredu. Još uvek ne možemo dovoljno da se nadivimo preciznosti vavilonskih i kalendara plemena Maja, do kojih su takođe došli na osnovu svojih znanja iz ove discipline. Prvi narod koji je u starom svetu astronomiju od praktične discipline doveo do nivoa nauke bili su antički Grci. Svoj model Svemira najpre je predstavio Tales iz Mileta. Zemlja je, po njemu, bila ravan disk koji, okružen parom, pluta po ogromnom okeanu.

Nebeska tela, sunce, stajaće zvezde i planete, plutaju u atmosferi i u jednakim intervalima se oko nje okreću. Talesov učenik Anaksimandar je njegov model unapredio tako što je Zemlju, umesto u obliku diska, zamislio kao cilindar i još više time što je nebeska tela postavio u slojeve, tj. na različite udaljenosti od nje. Od tada je ova ideja postala praktično ošteprihvaćena u svakom narednom nastojanju da se osmisli model Svemira.

Filozof koji se u antici donekle, kada je o pitanju beskonačnosti reč, razlikovao od svojih savremenika, bio je Anaksagora. On, naime, u svom spisu O prirodi, od koga je, uglavnom zahvaljujući Simpliciju, sačuvano 22 fragmenta, kaže da je čitav kosmos sastavljen od beskonačnog broja beskonačno malih čestica (Aristotel ih kasnije naziva homeomerijama), koje se spajaju, odnosno razdvajaju posredstvom uma (nousa). Naredni zadatak filozofa i naučnika bio je da se položi račun o principima na kojima jedan ovakav sistem počiva. Uočavane su najrazličitije nebeske pojave koje su zahtevale originalna objašnjenja.

Aristotel je, tako, ponudio model sastavljen od 56 sfera, koje sve pokreće jedna „božanska“, i on se pokazao kao vrlo uspešan kod tumačenja većine fenomena koje su ondašnji astronomi opažali. Ipak, čini se da je starima stalno izmicala stvarna veličina kako naše planete tako i čitavog kosmosa. Heraklit je, na primer, pretpostavljao da je Sunce vatreni disk veličine 0.3 m – što je čak i za ono vreme bila prilično apsurdna pretpostavka. Aristarh je dva veka nakon toga izneo pretpostavku da je ono veličine sedam zemljinih prečnika, što je i dalje malo u odnosu na stvarnih šesnaest.

Još su naivnija bila njihova razmatranja kosmičkih razdaljina. Empedokle je kristalnu sferu, koja obavija Svemir, postavio na razdaljinu tri puta veću od one između Zemlje i Meseca. Neko vreme nakon toga grčki filozofi nisu više posvećivali pažnju ovom pitanju, što je u osnovi bilo dobro, jer se ispostavilo da i njihove najsmelije pretpostavke nisu bile ni blizu stvarnih razmera kosmosa.

foto: sxc.hu

Stari Grci su se prvi približili pojmu beskonačnosti kada su uočili fenomen paralakse – prividnog pomeranja pozicije nekog nebeskog tela do koga dolazi zbog pomeranja pozicije nas kao posmatrača na Zemlji. Iako su ovaj fenomen primećivali u slučaju Meseca, Sunca i planeta, nikako nisu mogli da ga opaze kod stajaćih zvezda (zbog ove činjenice su one i dobile pridev stajaće). Rešenje tog paradoksa je moglo biti dvojako: ili je razdaljina do njih toliko velika da je paralaksa previše mala da bi je primetilo ljudsko oko, ili je Zemlja nepomična i nalazi se u središtu kosmosa.

Za njihov konačni um je, osim u nekim izuzetnim slučajevima, zamišljanje ogromnog prostranstva u kome bi Zemlja imala potpuno beznačajnu ulogu, bilo prilično apsurdno. Pregled svih grčkih modela kosmosa daje u svom čuvenom delu Almagest Ptolomej. Osim nekoliko retkih filozofa koje smo gore naveli, mišljenje da je Zemlja sferičnog oblika zakovana za centar konačnog Svemira, čija je granica nebeski svod za koji su zakovane stajaće zvezde, postalo je opšte mesto.

Ova, geocentrična slika konačnog Svemira, bila je kamen temeljac evropske astronomije u narednih petnaest vekova. Usvojila ju je i katolička crkva, stvarajući tako od ovog pitanja još veći tabu i sprečavajući menjanje te slike za još dug period vremena. Uprkos ovoj činjenici, kosmologija tokom srednjeg veka nije u potpunosti stagnirala. Činjeni su veliki napori da se upotpune astronomske tabele i kalendari, kao i da se prevedu mnoga grčka dela iz ove oblasti, najpre na arapski, a onda i na latinski jezik.

Ipak, prava promena Ptolomejeve geocentrične slike konačnog Svemira morala je da sačeka renesansu i novi vek. Nemački naučnik i teolog, Nikola Kuzanski (1401-1464), bio je novovekovni rodonačelnik shvatanja da bi kosmos mogao biti beskonačan. Kao takav on ne bi imao nikakav centar, već bi se radije svaka njegova tačka morala smatrati središnjom. Treba, međutim, istaći da Kuzanski kosmologiji i pitanju beskonačnosti nije prilazio sa naučne već sa teološke osnove, pa je, tako, beskonačnost kosmosa, po njemu, bila nužna posledica svemoći Tvorca.

Ipak, niko se od astronoma toga doba nije smeo zvanično usprotiviti važećem učenju katoličke crkve, koja je prigrlila Aristotelov sistem. Njegov i najveći doprinos drugih naučnika koji su iz sopstvenih razloga u to vreme razmatrali pitanja kosmosa, ipak nije teološki zasnovana pretpostavka o njegovoj beskonačnosti, već to što su u svoje modele neprestano dodavali nove sfere, priznajući na taj način da je ovaj daleko veći nego što se ranije mislilo. Upravo u ovom svetlu razmatraćemo i delo čuvenog Nikole Kopernika, koji svoj novi pogled na Svemir najpre iznosi u radu pod imenom Commentariolus (Komentari). Daleko od toga da je on u potpunosti odbacivao Ptolomejevo učenje. Obilato se koristio njegovim matematičkim tehnikama, pa i znanjima koja su mu na raspolaganju ostavili Platon, Pitagora, Aristarh, itd.

Kopernik

Od sedam novih pravila koja je Kopernik svojim sistemom uveo, najznačajnija su ona u kojima se redom kaže:

1. da je Sunce a ne Zemlja centar Svemira;
2. da se sve planete okreću oko Sunca i da je rotacija Zemlje oko sopstvene ose odgovorna za smenjivanje dana i noći;
3. da je nebo ogromno u odnosu na orbitu Zemlje, pa je čak i radijus Zemljine orbite oko Sunca ništavan u poređenju sa sferom stajaćih zvezda.

Ove postavke predstavljaju kamen temeljac nove astonomije i najveće naučne revolucije u ljudskoj istoriji do tada, kao i takozvanog heliocentričnog pogleda na svet. Koliko god revolucionaran Kopernikov doprinos nauci bio, moramo, istini za volju, reći da on ipak nije daleko odmakao u utvrđivanju oblika zemljinog kretanja oko sunca (i dalje je mislio da je to kružnica) kao i da nije do krajnjih konsekvenci doveo svoj uvid da nedostatak paralaksi stajaćih zvezda znači da su one veoma udaljene od nas.

Te će dve postavke morati da sačekaju Johana Keplera i Tomasa Digsa. Tomas Digs (154-695) je bio prvi savremeni evropski astronom koji je tvrdio da je Svemir beskonačan. Za kretanje planeta oko Sunca koristio je Kopernikov model, a krajnje sfere, koje su ranije uvođene kao prebivalište Prvog pokretača, Digs je zamenio prostorom beskonačne veličine ispunjenim zvezdama.

Čuvena je njegova ilustracija Svemira u kojoj se kaže: Orbita stajaćih zvezda koja se nalazi u beskonačnosti širi se sferično i otuda je nepokretna, dom je sreće ispunjen stalnim sijanjem veličanstvenog svetla iz bezbroj izvora i daleko nadilazi sjaj našeg sunca kako u kvalitetu tako i u kvantitetu, dvor nebeskih anđela lišenih briga i ispunjenih savršenom i beskrajnom radošću, dom za izabrane.

Digs je bio dovoljno mudar da pretpostavljenu beskonačnost kosmosa veže za teološke razloge, kako na sebe ne bi navukao gnev katoličke crkve. Isto se, međutim, ne može reći za Đordana Bruna (1548-1600), velikog Kopernikovog sledbenika. On je, odbijajući da slepo veruje u doktrinu katoličanstva, našao u Koperniku svoj uzor i smatrao ga za simbol otpora crkvi i njenoj krutoj tradiciji. Proširivši Kopernikov sistem, nastojao je da uspostavi sopstveni u kome bi beskonačni Svemir bio ispunjen zvezdama kao što je naše Sunce, svaka sa svojim sistemom planeta na kojima žive inteligentna stvorenja.

Zbog ovih tvrdnji Bruna možemo smatrati i dalekim pretečom savremene astrobiologije. Te njegove stavove crkva je ocenila krajnje jeretičkim i on je, ne želeći da ih se odrekne, spaljen na lomači na trgu Kampo de Fjori u Rimu, 17. februara 1600. godine. Nepunih deset godina posle ovog događaja, Galileo Galilej je doneo potvrdu Brunovim i tvrdnjama njegovog učitelja Kopernika. Uz pomoć teleskopa otkrio je četiri Jupiterova meseca koji kruže oko njega – dakle čitav jedan Sunčev sistem u malom. Takođe je ustanovio da Venera, kao i Mesec, ima svoje mene, što je bio snažan dokaz da kruži oko Sunca, a ne oko Zemlje. Kao velika kruna celokupnoga njegovog rada bilo je otkriće, takođe uz pomoć teleskopa, da se Mlečni put sastoji od velikog broja zvezda, nevidljivih ljudskom oku.

Činjenica da nije uspeo da približi nijednu od njih bila je dovoljan dokaz da se one nalaze na ogromnoj udaljenosti od nas. Ipak, kako ove ideje nisu odgovarale zvaničnoj doktrini crkve, ona je odlučila da Galileja ućutka, a ovaj je, poučen Brunovim primerom, priznao svoju krivicu i povukao se u samoću. Galileja i Bruna, zbog pretpostavke da Sunce nije jedina zvezda oko koje kruže planete u Mlečnom putu, možemo smatrati i začetnicima novog, galaktocentričnog pogleda na svet.

Ta će se slika zadržati među naučnicima u narednih nekoliko vekova, iako je Kant kasnije pretpostavio postojanje „kosmičkih ostrva“, sličnih našoj galaksiji, što bi značilo da ona i nije toliko posebna. Još jedan veliki proboj ostvario je Johan Kepler, kada je sa svoja tri čuvena zakona o kretanju planeta ustvrdio da se plenete oko Sunca kreću po eliptičnim putanjama.

On je, osim toga, nastojao i da uspostavi planetarne zakone koji su astronomima po prvi put dali preciznu kvantitativnu teoriju na kojoj su mogli da zasnuju svoje proračune. Velikom Isaku Njutnu (1642-1727) je na neki način palo u zadatak da sva nova saznanja ujedini i sistematizuje. Njegov veliki doprinos nauci bio je upravo taj što je bio u stanju da u mnoštvu naizgled nepovezanih fenomena nađe zajednički i ujedinjujući princip – te da sve to matematički izrazi.

Najbolji primer za to je njegov uvid da se jabuka koja pada sa grane i Zemlja koja se okreće oko Sunca pokoravaju istom prirodnom zakonu – zakonu gravitacije. Objavljivanjem ovog zakona u njegovom čuvenom delu Philosophiae Naturalis Principia Mathematica počinje doba savremene astronomije. Univerzalni zakon gravitacije otada, pa sve do smene koja je usledila nakon Ajnštajnovog otkrića principa relativnosti, čini osnovu nebeske mehanike, a i dan danas je značajan kod određivanja orbita satelita i svemirskih letilica.

Ipak, značaj gravitacije daleko prevazilazi nebesku mehaniku, jer ako jedan i isti zakon važi za sve gravitacione fenomene, bilo da se događaju ovde na Zemlji ili u najudaljenijem kutku svemira, on postaje bezgraničan. Njutn je verovao u beskonačnost kosmosa i smatrao da samo takav Svemir može održati gravitacionu ravnotežu i izbeći da se uruši prema svom centru.

Veliki značaj njegovih otkrića ogleda se i u verovanju, koje je sa njima bilo skopčano, da se svi prirodni fenomeni mogu objasniti uz pomoć jednog određenog broja osnovnih principa i matematičkih jednačina. Ovakav deterministički pogled na prirodu će fizikom vladati sve do otkrića kvantne fizike i Hajzenbergovih relacija neodređenosti u XX veku.

Veliki proboj u tretiranju problema beskonačnosti i mnogih drugih kosmoloških fenomena donela je takozvana druga kosmološka revolucija i njeni najvažniji predstavnici Emanuel Kant, Rajt od Darema i Johan Lambert.

Tri su njene glavne postavke:

1) Mlečni put je optički efekat nastao usled gomilanja miliona zvezda u jednoj ravni;

2) te zvezde sačinjavaju ogromnu strukturu oblika diska i

3) mnoge od nebula koje možemo videti na nebu zapravo su galaksije po svojoj veličini i obliku veoma slične Suncu.

Kant je ove i druge svoje ideje izneo u delu Opšta povest prirode i teorija neba iz 1755. godine. Iako, zbog ograničenosti ondašnjih instrumenata za posmatranje, svojim pretpostavkama nije mogao da dâ empirijsku potvrdu, zadivljuje dalekosežnost njegovih otkrića.

Prividno odsustvo paralakse stajaćih zvezda, pravilno je pripisao njihovoj nepreglednoj udaljenosti od nas, što je posredno ukazivalo na prostornu beskonačnost Svemira, koju je Kant i pretpostavljao. Do svoje teorije neba došao je uz pomoć analogija kojima je lokalnu strukturu i red koji vladaju u našem, Sunčevom sistemu, preneo na čitav Svemir.

Ovo je svakako bilo u skladu i sa teološkom pretpostavkom preuzetom od Lajbnica da je Bog odmah stvorio savršen svet koji naknadno ne mora da popravlja. Još jedno od njegovih otkrića, koje će kasnije i eksperimentalno biti potvrđeno, jeste da je naša galaksija po svom ustrojstvu slična Sunčevom sistemu, čime je Kant prvi pogodio tačan oblik Mlečnog puta.

Upravo iz analogija koje postoje između Sunčevog sistema, Mlečnog puta i nebula, i koje se mogu zamisliti kao sve veće elipse koje jedna drugu obuhvataju, Kant je došao do zaključka da širenju ovog makrosistema ne može biti kraja te da je Svemir prostorno beskonačan.

U narednom periodu su brojna nova otkrića dovela do velike euforije u naučnoj zajednici. Ser Vilijam Heršel je otkrio planetu koja kruži oko Sunca na dvostruko većoj udaljenosti od Saturna – Uran. Uz pomoć teleskopa otkriveno je mnoštvo novih asteroida, kometa, satelita, ali i nebeskih tela van Sunčevog sistema. Po prvi put su date i preciznije procene udaljenosti nekih zvezda. Fridrih Vilhelm Besel otkrio je, na osnovu njene paralakse, da je zvezda 61 Cigni udaljena oko 11 svetlosnih godina od nas. Ubrzo nakon toga otkrivena je i nama bliža Alfa Kentauri koja se nalazi na oko 4,3 svetlosne godine udaljenosti. Ovim smo po prvi put mogli saznati nešto i o razdaljinama van Sunčevog sistema.

XX vek

Iako su astronomi i dalje bili zainteresovani za pitanje da li je Svemir beskonačan ili ne, uvideli su da je ono sada bilo vezano za još mnoge druge suptilne nedoumice. Albert Ajnštajn je svojom novom teorijom gravitacije uspeo da Svemir opiše kao celinu. Njegova Opšta teorija relativnosti donela je potpuno novo gledanje na prostor i vreme, kao i na njihov međusobni odnos.

Oba ova pojma neposredno određuje raspodela i kretanje mase, kao i energija koja je sa tim vezana. Tako bi u Svemiru koji bi u sebi sadržao veliku količinu mase, prostor bio zakrivljen i konačan dok bi prazniji prostor mogao da se širi u beskonačnost, postajući sve rasutiji i siromašniji materijom. Astronom koji je svojim empirijskim istraživanjima doneo potvrdu Kantovim smelim pretpostavkama, a i sam otkrio mnoge nove kosmičke fenomene, bio je čuveni Edvin Habl (1889-1953).

On je najpre uz pomoć tri metra dugog teleskopa otkrio sazvežđe Andromeda i u njemu cefeide, zvezde specifične po tome što im se sjaj vremenom menja. Prečnik ovih zvezda, naime, vremenom pulsira, što bismo mogli uporediti sa disanjem kod ljudi (za to su naravno zaslužni nuklearni procesi koji se odigravaju u samim zvezdama).

Pravilni periodi u kojima se događa pulsiranje prečnika neposredno su vezani za sjaj ovih zvezda, što znači da sve cefeide sa istim periodom variranja imaju približno isti apsolutni sjaj. Uporedivši taj apsolutni sa njihovim prividnim sjajem, tj. sjajem koji mi opažamo, Habl je, koristeći 17 zakon obrnutog kvadrata, uspeo da otkrije njihovu udaljenost. Kada je, 1924. u Andromedi oktrio nekoliko cefeida, odmah je uspeo da izračuna udaljenost te galaksije. Ona je, dakako, bila veoma, veoma udaljena od našeg Mlečnog puta (on je tada mislio da je ta razdaljina oko milion svetlosnih godina).

Još značajniji proboj Habl je napravio kada je posmatrajući udaljene galaksije primetio da im je spektar pomeren ka većim talasnim dužinama u odnosu na njihov prirodni položaj. Na osnovu Doplerovog efekta, ustanovio je da taj crveni pomak znači da se galaksije od nas udaljavaju. Takođe, otkrio je i da je brzina udaljavanja upravo srazmerna njihovoj razdaljini. Ako, u skladu sa kopernikanskim načelom, i kasnije usvojenim kosmičkim principom, pretpostavimo da Zemlja nema nikakav privilegovan položaj u kosmosu da bi se galaksije udaljavale samo u odnosu na nju, jedini zaključak koji se nameće jeste da se on u celini širi (što je bila jedna od Kantovih pretpostavki).

Tako bi bilo koji posmatrač koji se nalazi na kom bilo mestu u Svemiru mogao da vidi da se daleke galaksije sve više od njega udaljavaju. Habl je čak uspeo da odredi i konstantu uz pomoć koje se može izračunati koliko se brzo određene galaksije udaljavaju od nas. Trenutno je njena vrednost 50 km/sek na svakih milion svetlosnih godina, što znači da se galaksija udaljena od nas milion svetlosnih godina udaljava brzinom od 50km u sekundi.

Sva ova istraživanja možemo svrstati u takozvani kosmocentrični pogled na svet. Nova otkrića su snažno ukazivala na to da bi kosmos mogao biti beskonačan. Ipak, kao i u staro vreme, mnogi su se naučnici u vezi sa tim osećali prilično nelagodno. Jedan od njih bio je i Albert Ajnštajn, koji je, uzimajući u obzir sva otkrića, došao do zaključka da bi Svemir mogao biti konačan ali neograničen. On je, naime, koristeći neeuklidsku geometriju, uspeo da opiše svojstva prostora u gravitacionom polju. Ona (svojstva), prema njemu, zavise od jačine gravitacionog polja, koje je inače funkcija gustine materije.

foto: sxc.hu

Tako će prostor koji se nalazi u blizini masivnih galaksija imati neeuklidska svojstva – biće zakrivljen, dok će onaj koji u blizini nema velike mase biti isti kao Euklidov i Njutnov. Osim toga, na prostor i vreme treba gledati kao na nerazdvojni kontinuum u kome je svaka tačka događaj. Ajnštajn je smatrao da u kosmosu postoji dovoljna količina materije da se on sam oko sebe zakrivi, čime postaje konačan ali neograničen u smislu da mi u, kom god pravcu da krenemo, nikada nećemo stići do njegovog kraja.

Problem sa konačnim Svemirom je bio u tome što je još Njutn pokazao da ovaj, da bi se održao u stanju gravitacione ravnoteže, to jest da ne bi krenuo da se sažima ka svom centru, mora biti beskonačan, homogen i izotropan. Zbog ove ravnoteže, Ajnštajn je bio prinuđen da uvede još jedan činilac, takozvanu „kosmološku konstantu“. Ona bi delovala nasuprot gravitaciji, ali na velikim razdaljinama. Ipak, osim što se nikako nije mogla detektovati, kosmološka konstanta je kvarila i estetsku stranu Ajnštajnovih jednačina, pa ju je ovaj, kada je Habl otkrio da se Svemir širi, sa radošću odbacio, nazvavši je svojom „najvećom zabludom“.

Ajnštajnov problem je bio taj što je, u skladu sa ondašnjim naučnim nalazima, zamišljao statičan Svemir. Viljem de Siter i Aleksandar Fridman su, takođe na osnovu teorije relativnosti, napravili model Svemira koji se širi, a koji je zahvaljujući Hablovim otkrićima stekao ogromnu slavu. Ukoliko se kosmos širi, mora da je postojalo vreme kada je on bio manji, a idući u daleku prošlost sigurno se može doći to tačke u kojoj je on bio sabijen u veoma malu zapreminu beskonačne gustine, takozvani singularitet. Onda se dogodio Veliki prasak i tako je širenje zapravo i započelo.

Ova teorija je u drugoj polovini XX veka doživela veliku slavu i gotovo opštu prihvaćenost u naučnoj zajednici. Ipak, i ona je imala svoje mane. Njen najznačajniji rival bila je tokom četrdesetih godina XX veka Teorija stabilnog stanja (Steady State Theory). Ona je, naime, tvrdila da je Svemir oduvek postojao u formi u kojoj i danas postoji, a udaljavanje galaksija je objašnjavala činjenicom da se materija neprestano stvara iz ničega. Uprkos očiglednim nedostacima (npr. stvaranje iz ničega protivi se osnovnom zakonu o održanju energije), ova je teorija imala veliki broj pristalica, najviše zbog problema u koje je zapala teorija Velikog praska.

Naime, na osnovu ondašnje vrednosti Hablove konstante procenjeno je da je Svemir star oko 2 milijarde godina. Međutim, uz pomoć metoda radioaktivnog datiranja ustanovljeno je da su neke stene na Zemlji stare oko 3.6 milijardi godina, što bi, pod pretpostavkom dve milijarde godina starog Svemira, značilo da su one starije od njega samog! Teorija stabilnog stanja je tezom da je Svemir beskonačno star ovu neprijatnost izbegla. Vrednost Hablove konstante je, od tada, mnogo puta menjana pa je na osnovu one koju trenutno imamo izračunato da bi Svemir mogao biti star 1218 milijardi godina, što je dovelo do toga da ni Teorija stabilnog stanja danas nije više relevantna.

Što se pitanja o njegovom daljem širenju tiče, ono najviše zavisi od kosmološke gustine, velčine koja se najčešće označava sa Ω, i koja predstavlja odnos između stvarne gustine energije u kosmosu (gde su obuhvaćene sve moguće vrste energije, dakle energija sadržana u materiji, zračenju i drugim egzotičnim formama, kao što je energija vakuuma, odnosno kosmološka konstanta) i jedne “specijalne” vrednosti gustine koja odgovara idealnom slučaju takozvanog kritičnog ili ravnog kosmosa. Ukoliko je Ω<1, za kosmos se kaže da je negativno zakrivljen, i on ima hiperboličku geometriju; obrnuto, za Ω> 1, geometrija kosmosa je eliptička (praktično unutrašnja geometrija sfere) i on je pozitivno zakrivljen.

Zakrivljenost je jedna od osobina geometrije prostora i određena je prisustvom materije i njenog kretanja, onako kako Ajnštajn to opisuje u svojoj teoriji gravitacije. Za razliku od Ajnštajna, Njutn je tvrdio da je prostor pozornica koju materija ni na koji način ne može da naruši. Sve u njemu može biti uništeno, ali prostor i vreme su večni. Ajnštajnova teorija, međutim, otkriva da količina materije upravo određuje zakrivljenost prostora. Ukoliko kriva prostora ide u beskonačnost onda ukupna količina materije 20 mora biti manja od kritične. Kritična gustina o kojoj govorimo je veoma mala po našim standardima – samo šest atoma na kubnom metru prostora, što je daleko praznije od bilo kog vakuma koji možemo da stvorimo u laboratorijama na Zemlji.

Ako bismo uzeli svu materiju u kosmosu koja emituje svetlost ili bilo koje drugo zračenje, došli bismo do vrednosti od jednog atoma u sedam kubnih metara prostora, što je daleko manje od navedene kritične vrednosti. Rešenje naših razmatarnja o beskonačnosti kosmosa je naizgled konačno pronađeno. On je beskonačno velik jer će, zbog male gustine materije, nastaviti beskonačno da se širi.

foto: sxc.hu

Ipak, postoji mogućnost da je veći deo materije u kosmosu nevidljiv za naše instrumente posmatranja, zbog toga što je mračan i hladan. Srećom, ima načina da sondiranjem otkrijemo i postojanje materije koja ne emituje svetlost, jer svaka materija mora svojim gravitacionim poljem da utiče na onu u njenom okruženju.

Tako smo posmatranjem kretanja sjajnih zvezda i galaksija u stanju da otkrijemo količinu gravitacione sile kojoj je izložena. Najčešće se otkrije da su sjajna tela izložena gravitaciji koja potiče sa oko deset puta veće materije nego što mi možemo da opazimo. Ta se materija zove hladna ili tamna materija, i ona se u manjem delu sastoji od običnih atoma i molekula, dok je otkrivanje sastava njenog većeg dela najhitniji zadatak kosmologije i astrofizike danas.

Hladna materija je očigledno odgovorna i za ubrzavanje širenja kosmosa. Naime, u početku se očekivalo da će on, nakon početnog ubrzanja, u jednom trenutku početi da usporava svoje širenje jer će to usloviti sila gravitacije. Ovo ubrzavanje utiče i na nemogućnost da se oforme nove galaksije.

Svemir se, tako, pretvara u večno šireći prostor u kome su svi oblici života, koliko god složeni bili, osuđeni na propast. Suočeni sa ovako turobnom budućnošću, primorani smo da tražimo izlaz, a jedino što bi moglo da nas spase je da tamna materija ima takav oblik da u jednom trenutku počinje da se raspada i pretvara u obično zračenje.

Jedna od pretpostavki je da je ona sastavljena od istog materijala kao i zvezde, s tim što gravitacija u njoj još nije dovoljno jaka da dovoljno sabije njene grumenove kako bi u njima otpočele nuklearne reakcije i ona zasijala. Ipak, posmatranje rasprostranjenosti 4He,3He i D u Svemiru jasno ukazuje na to da je nemoguće da tamna materija učestvuje u nuklearnim reakcijama, jer bi u suprotnom rasprostranjenost deuterijuma bila drastično veća od one koju smo u stanju da detektujemo.

Tamna materija tako nije sastavljena od atoma i molekula. Sledeća je pretpostavka da je sastavljena od neutrina, elementarnih čestica kojih ima u izobilju, a koje ne mogu učestvovati u nuklearnim reakcijama. Njihova gustina se takođe pokazala savršenom za opis rasprostranjenosti tamne materije danas. Nažalost, u poslednjih dvadeset godina pokazalo se da nijedan od tri poznate vrste neutrina ne može činiti tamnu materiju. Oni su, naime veoma laki i brzo se kreću, tako da je praktično nemoguće da oforme grumenje koje će kasnije činiti zvezde i svetlost. Potrebni su nam dakle sporiji i teži neutrini.

Ovakve čestice još nisu opažene, ali su očekivanja u pogledu toga velika. Njihova masa bi mogla biti između one protona i hiljadu puta veće vrednosti. Na nekoliko mesta u svetu postavljeni su veliki podzemni detektori koji bi trebalo da otkriju ove teške čestice. Ako zaista čine sastav tamne materije, one će često ulaziti u našu planetu sa jedne, a izlaziti sa druge strane. Iako su njihove interakcije sa običnom materijom veoma slabe, ipak će izvršiti neki uticaj na atome silokona ili ksenona koje ćemo mi biti u stanju da detektujemo. Sve ovo ukazuje na činjenicu da u Svemiru nema dovoljno materije da bi bio konačan, a čak ni tamna materija to ne može da nadoknadi.

Ovo bi trebalo da znači da će kosmos nastaviti da se širi u beskonačnost, a da li će stvarno tako i biti, ostaje da vidimo. Ipak, postoje neke nedoumice oko ove pretpostavke. Naime, moglo bi da bude da se mi trenutno nalazimo u ređem odeljku, inače veoma gustog predela, koji će u jednom trenutku početi da se sažima. Još jednom dolazimo do zaključka da zbog ograničenog horizonta posmatranja mi nikako ne možemo znati da li živimo u konačnom ili beskonačnom kosmosu.

Beskonačnost na delu

Koliko god velikim zamišljali Svemir, ostaje činjenica da mi, zbog konačne brzine rasprostiranja svetlosti, možemo da vidimo samo jedan njegov deo. Ukoliko je on beskonačan, taj deo, iako za nas nepregledno velik, predstavljao bi samo inifinitezimalno mali deo čitavog kosmosa. Mi bismo time uvek bili osuđeni na posmatranje iščezavajuće malog dela beskonačne celine.

Postavlja se pitanje kakav je Svemir van našeg horizonta posmatranja. Sve do nedavno nije se smatralo pogrešnim da se zaključci o čitavom kosmosu donose na osnovu nama vidljivog njegovog dela. Nema sumnje da je za to zaslužna i pretpostavka da je kosmos homogen i izotropan, a što su prihvatili mnogi kosmolozi.

Ipak, danas najpopularnija kosmološka teorija inflatornog svemira, predviđa da je onaj njegov deo koji se nalazi van našeg horizonta posmatranja potpuno drukčiji od našeg i da su zvezde i galaksije u njemu prilično ravnomerno raspoređene. Ako bismo otišli dovoljno daleko iza tog horizonta (ili sačekali dovoljno dugo da svetlost odande dođe do nas) videli bismo da su tamošnja gustina, temperatura pa čak i broj dimenzija prostora i vremena potpuno različiti od vrednosti koje nas okružuju. Naime, teorija inflatornog svemira kaže da je u prvim trenucima njegovog širenja on bio pod uticajem oblika materije čija je gravitacija bila zapravo odbojna.

U beskonačnom kosmosu koji je prošao kroz haotičnu inflaciju različiti njegovi delovi bi mogli imati svaku moguću vrednost stope širenja, temperature ili gustine. Rezultat koji dobijamo sličan je peni koja se sastoji od velikog broja različito naduvanih balončića. Naš balončić predstavlja samo jedan od njih, a horizont našeg posmatranja verovatno je daleko manji i od toga. Sve što se u njemu nalazi ima isti genetski kod, pokorava se istim prirodnim zakonima. Posmatranja koja su kosmolozi do sada vršili bila su u skladu sa predviđanjima koja je dala ova teorija.

Naš balončić već 14 milijardi godina prolazi kroz proces širenja, dok eho tog širenja opažamo u kosmičkom mikrotalasnom zračenju, koje ispunjava Svemir. Ostaje, ipak, žal usled činjenice da, zbog konačne brzine prostiranja svetlosti, nismo u stanju da pogledom obuhvatimo beskonačnost. Postavlja se, međutim, pitanje da li se beskonačnost negde može javiti u bilo kom njenom obliku? Primera radi, mnogi fizičari su smatrali da je singularitet (singularnost) sa početka stvaranja Svemira u kome su sjedinjeni prostor i vreme upravo jedna takva beskonačnost, jer je njegova gustina bila beskonačno velika. Drugi su, opet, bili skloni da postojanje ove beskonačnosti ospore sa stanovišta da se njome narušavaju fizički zakoni.

Ukoliko čak i odustanemo od razmatranja početnog trenutka stvaranja Svemira, zbog njegove jedinstvenosti (singularitet sa početka stvaranja kosmosa jedinstven je trenutak i danas tek poneka teorija predviđa njegovo ponovno javljanje kroz novo sažimanje kosmosa, posle koga bi usledio veliki prasak – da bi se ovo dogodilo kosmološka gustina bi morala da ima vrednost veću od jedan, a sva dosadašnja merenja pokuzuju da je ona daleko ispod tog broja, sve i da se uzme u obzir i tamna materija), ostaje pitanje da li negde drugde u kosmosu možemo naići na beskonačnost?

Uzmimo za primer oblak mase tri puta veći od Sunca koji se pod uticajem sopstvene gravitacije sažima. Ovo nam izgleda kao jedan od mogućih načina da beskonačnost nastane u konačnom vremenu, jer bi se sažimanjem velika masa sabijala u sve manju zapreminu, što bi za posledicu imalo da gustina teži beskonačnosti. Ipak, treba istaći da će se oblak sažimati sve do određene kritične tačke, kada više nećemo moći da ga posmatramo jer će svetlost koja pređe određenu granicu ostati zarobljena u njemu.

foto: sxc.hu

Na ovom mestu se surećemo sa crnim rupama (ime im je možda neprikladno jer svetlost koja do nas dolazi iz njihove blizine ima, zbog snažne gravitacije kojoj je izložena, crvenu boju). Crne rupe mogu imati ogromnu masu, i vrebati u centrima galaksija sa mogućnošću da ih čak unište. Naime kada crna rupa dovoljno naraste, ona u sebe usisava okolni gas, dok njena ivica isijava svetlost.

Naučnici iz Francuske i Rima su posumnjali da se tokom ovog procesa gas zagreva do velike temperature, što prouzrokuje njegovo izbacivanje iz jezgra galaksija. Uočili su da on izlazi po stopi od 700 sunčevih masa godišnje, ostavljajući na taj način galaksije bez mogućnosti da se u njima formiraju nove zvezde, što na kraju dovodi do njihovog iščezavanja. Problem je u tome što mi ne znamo šta se događa unutar crnih rupa.

Zamislimo na trenutak da se u njima zaista stvara fizička beskonačnost, koja urušava sve zakone prirode. Proces njenog stvaranja bio bi vidljiv svakome ko se kreće ka njenom centru i singularitetu, ali bi ostao nevidljiv bilo kom spoljnom posmatraču. Naime, u teoriji bi posmatrač zarobljen u crnoj rupi bio u stanju da vidi beskonačnost na delu ali to nikako ne bi mogao da prenese onima koji se nalaze izvan njenog horizonta (dakle nama), jer svaki talas koji pređe ovu granicu biva zarobljen. Rodžer Penrouz ovakvo stanje stvari naziva kosmičkom cenzurom.

Prevelika zakrivljenost prostora i vremena koja se javlja zbog ogromnih gustina i njima izazvane gravitacije, sprečava ovu beskonačnost da na bilo koji način utiče na nas. Ipak, nakon saznanja do kojih je došao na osnovu kvantne teorije, Stiven Hoking je pretpostavio da one nisu u potpunosti crne. Naime, njihovo snažno gravitaciono polje će vremenom stvoriti na obodu njihovog horizonta nekoliko čestica i to na račun mase i energije same crne rupe, što postepeno može dovesti do njenog isparenja. U slučaju masivnih crnih rupa ovo je dugotrajan proces ali bi neke manje, koje su na primer nastale pre nekoliko milijardi godina, upravo sada bile u svojoj konačnoj eksplozivnoj fazi isparavanja. Šta ostaje iza njih?

Neki kažu da neće ostati ništa, dok drugi pak tvrde da one za sobom ostavljaju lokalnu fizičku beskonačnost kao u slučaju početka Svemira (singularitet),a treći da isparavanje ne može ići do kraja. Ipak, kada bi beskonačnost bila vidljiva spoljašnjem posmatraču, ona bi na njega mogla imati nesagledive posledice. Upravo su zbog ove njihove nepredvidljivosti kosmolozi skloni da postojanje beskonačnosti pripišu nedovoljno preciznim zakonima, tvrdeći, naime, da svaki put kada se u jednačini pojavi beskonačnost sigurno nešto nije bilo u redu ili sa merenjem ili sa predloženim fizičkim zakonom, te da treba raditi na pronalaženju novog koji će tu beskonačnost učiniti ogromnom ali konačnom veličinom. Sadašnjim teorijama je, tako, potrebna dorada kako bi se proširio njihov opseg dejstva.

Antropički princip i multiverzumi

Jedna od postavki takozvanog “kopernikanskog načela” jeste da Zemlja nema nikakav povlašćen položaj u kosmosu, niti zbog činjenice da na njoj postoji ljudski rod poseduje neka naročita svojstva. U prošlosti ovaj predlog, koji je još mnogo vekova ranije izneo Aristarh, nije bio prihvaćen, verovatno zbog toga što nije bilo moguće opaziti zvezdanu paralaksu, a ne zbog razmatranja vezanih za postojanje čoveka na našoj planeti.

Sledeći korak je napravljen pre otprilike sto godina, kada je Šapli (Shapley) pokazao da ni Sunce ne zauzima središnji položaj u Mlečnom putu. Danas se, na osnovu Ajnštajnove opšte teorije relativiteta, govori o “konačnom ali neograničenom” svemiru, u kome se nijedna tačka ne može smatrati centrom jednog trodimenzionalnog prostora, već je svaka tačka, sa geometrijske tačke gledišta, u istom položaju (nema primat u bilo kom smislu) u odnosu na one druge.

Odatle sledi da nema smisla pitati se gde se tačno nalazimo u jednom svemiru koji se širi i sadrži više od 100 milijardi galaksija. U takvom beskraju sam Mlečni put, naša grandiozna kosmička država, postaje irelevantna stvar. Međutim, od tridesetih godina XX veka naovamo počela je da se javlja jedna zanimljiva reakcija: iznošeni su argumenti sve artikulisaniji i ubedljiviji u prilog shvatanja da mi, kao ljudska bića, postojimo u jednom vremenu i prostoru koji su, sa više aspekata, sasvim atipični, i u izvesnom smislu povlašćeni.

To nas navodi da se zapitamo nije li naše postojanje na poseban način povezano pre svega sa naročitim svojstvima i uslovima u svemiru. Ovo pitanje izgleda posebno značajno kada se, na osnovu zakona fizike, uzmu u razmatranje predvidljive posledice promena – ma i najsitnijih – početnih uslova svemira. Ako je ispravno da se pitamo zašto postoji svemir, moramo se onda pitati i zašto postoji na ovakav način i sa takvim svojstvima da je u njemu moguć razvoj razumnog života.

Ovo je glavni razlog koji stoji iza formulacije takozvanog antropičkog principa, koji predstavlja čoveka kao odlučujući faktor za tumačenje zašto je svemir ovakav a ne drugačiji. Izraz antropički skovao je Brendon Karter i on ima dva svoja vida: slabi antropički princip koji kaže da iz toga što mi ne bismo uopšte postojali da je svemir bio nešto različit proizilazi da naša aktivnost posmatrača zahteva fizički ambijent prilagođen čoveku; jaki antropički princip pak kaže da je svemir, od svog prvog trenutka, morao imati takve karakteristike da se razvije na način koji će, u jednoj određenoj epohi svoje istorije, izroditi razumnki život.

Slabi, dakle, prihvata prirodne zakone kao zadate i princip odabiranja primenjuje na ono kada i gde posmatramo Svemir, dok jaki kaže da postojanje posmatrača nameće ograničenja samim prirodnim zakonima i fizičkim konstantama da budu upravo takve kakve su, jer jedino tako možemo nastati mi kao posmatrači. Na antropičke tvrdnje su mnogi fizičari i onda i sada gledali sa prezirom.

Iako je jasno da je bilo kakvo objašnjenje uočenih finih podešavanja prirodnih uslova bolje od nikakvog, smatralo se da antropički argumenti izlaze iz okvira nauke. Činjenica da su neki teolozi iskoristili ovaj argument kao dokaz za postojanje Stvaraoca, još više je pospešila ove sumnje. U poslednje vreme se situacija, pak, promenila i došlo je do velikog pomaka u epistemološkom statusu ovog principa. To se dogodilo zbog toga što su načunici otkrili brojne kontekste u kojima bi naš svemir mogao biti samo jedan od mnogih. Ukupnost ovih svemira često se naziva multiverzumom.

Pretpostavka multiverzuma došla je najpre otuda što su naučnici nastojali da objasne antropička fina podešavanja prirodnih konstanti, koja su dovela do toga da mi kao posmatrači možemo da postojimo. Do nje su dovela brojna istraživanja koja su nezavisno sprovodili kosmolozi i kvantni fizičari, a nama je danas jasno da su oblasti kojima se oni bave blisko povezane. Još jedan od razloga što je ideja multiverzuma u ovolikoj meri prihvaćena je objašnjenje koje ona pruža o nastanku Svemira. Ipak, kosmolozi se među sobom prilično razlikuju kada o tome govore.

foto: sxc.hu

Neki smatraju da naš svemir prolazi kroz faze širenja i sakupljanja, te da se u njima fizičke konstante neprestano menjaju. Drugi se zalažu za inflatorni scenario u kome je ono što mi posmatramo samo deo jednog balončića, pored kog postoji još bezbroj drugih. Svaki od njih ima različite zakone i fizičke konstante. Varijanta ove pretpostavke je i Lindeova i Vilenkinova večita inflacija, prema kojoj se svaki od svemira samoreprodukuje.

Multiverzum se javlja i kao rešenje interpretacije kvantne mehanike pod imenom „mnogi svetovi“, koju je 1950. predložio Hju Everet. Prema njoj se naš svemir deli prilikom svakog posmatranja, tako da se veoma brzo dolazi do velikog broja paralelenih svetova. Primera radi, u ovom istom trenutku negde u Svemiru postoji isti Sreten Stojanović koji će, pišući ovaj rad, završiti ovu rečenicu drukčije nego ja. Skorašnji razvoj kvantne fizike je doveo do razvoja još jednog oblika multiverzuma.

Naime, najveća težnja fizike danas je da se pronađe Teorija svega (TOE), koja bi ujedinila sve sile koje postoje u prirodi: elektromagnetnu, slabu, jaku i gravitaciju. Do sada su u Velikoj ujedinjenoj 28 teoriji sjedinjene prve tri dok se trenutno traži teorija koja će uspeti da ovde inkorporira i gravitaciju.

Najbolji kandidat za ovo je za sada teorija struna ili Mteorija. Ipak, u poslednje vreme se čini da ovo neće biti moguće, već da bi ukupan broj teorija koji bi bio potreban za predviđanje svih konstanti prirode mogao biti i do 10500, i ovo se najčešće zove pejzažom struna!

Pejzaž struna ima i tu odliku da se u njemu ponovo javlja kosmološka konstanta. Nju je naime u svoje jednačine uveo još Ajnštajn kao osnovu za postavljanje statičkog kosmološkog modela, ali ju je odbacio kada je Habl otkrio da se kosmos širi.

Međutim, danas se ona ponovo pojavljuje, i kako svedoče najnovija posmatranja supernova na visokim crvenim pomacima, verovatno i dominira ukupnom gustinom energije u kosmosu. Ona, naime, igra ulogu antigravitacije, dakle odbijanja među masama (galaksijama, jatima galaksija, itd.).

Njena veličina je, međutim, toliko mala, da mi ovo odbijanje ne opažamo u svakodnevnom životu (inače predmeti ne bi padali ka tlu kada ih pustimo), a ni u planetarnoj i zvezdanoj astronomiji, već samo u kosmologiji, tj. na veoma velikim skalama rastojanja. Postavlja se pitanje šta bi se desilo kada bi ona bila jača. Jednostavno nas ne bi bilo, jer je Sunčev sistem zasnovan na kondenzaciji materije unutar gravitacione potencijalne jame Sunca.

Isto se odnosi i na galaksije – naime, one ne bi mogle da se kondenzuju iz međugalaktičke materije pre oko 14 milijardi godina i da zatim stvore čitavu komplikovanu podstrukturu: galaktičke komponente, zvezdane populacije, oblake gasa iz kojih nastaju zvezde, manje objekte kao što su planete, komete, itd. Ovde vidimo tipičan primer kako naše postojanje postavlja a posteriori ograničenje na prirodu kosmosa. Upravo to je jedan od primera koji daje za pravo antropičkom argumentu.

Naime, mi smo a posteriori, iz činjenice našeg postojanja, nametnuli ograničenja prirodi kosmosa, to jest ustvrdili smo da kosmološka konstanta mora da bude upravo tolika kolika je. Za ovaj kosmološki parametar tako možemo da kažemo da je fino podešen za naše postojanje. Još jedan primer nalazimo u najočiglednijoj manifestaciji kosmološke konstante, a to je parametar koji kosmolozi nazivaju kosmološkom gustinom (Ω).

Kao što smo već rekli, ona predstavlja odnos između stvarne gustine energije u kosmosu i jedne granične vrednosti. Ukoliko bi Ω bilo mnogo manje od jedinice, kosmos bi se širio znatno većom brzinom nego što opažamo, i u njemu ne bi mogle da nastanu kondenzacije neophodne za stvaranje galaksija i galaktičkih jata – osnovnih formi organizacije materije kakve danas zapažamo, i bez kojih bi postojanje zvezda, planeta, pa i života kakav poznajemo bilo sasvim izvesno nemoguće. Ukoliko bi, sa druge strane, Ω bilo znatno veće od 1, tada bi kosmos prestao da se širi i ponovno bi kolabirao u singularitet mnogo pre nego što bi hemijska i biološka evolucija mogle da dosegnu nivo složenosti neophodan za pojavu inteligentnih posmatrača.

Stoga se i za ovaj kosmološki parametar može reći da je “fino podešen”. Fizičari su često iznosili prigovore da je antropički princip u stvari tautologija, jer nijedna druga situacija, pošto mi već postojimo, nije moguća. Ipak, radi se o tome da ovaj stav, iako je nužno istinit, nije očigledan, pa je time sposoban da nam donese mnoštvo novih saznanja. To što su te informacije na izvestan način ugrađene u samo naše postojanje, ne menja ništa na činjenici da ih prethodno nismo bili svesni. Jedan od najboljih primera predviđanja do kojih se dolazi uz pomoć antropičkog principa je i trostruka alfa reakcija koja se događa u krajnjim stadijumima zvezdane evolucije. Naime, razmatranje hemijskog sastava vasione veoma je staro i dugo je o njemu vladalo apsolutno neznanje.

Vremenom je postalo jasno da zvezde sijaju zahvaljujući nuklearnim fuzijama koje se u njima odigravaju, tokom kojih se lakši elementi pretvaraju u teže, uz oslobađanje velike količine energije. Gorivo je u početku vodonik i iz njega se stvara helijum. Kada se zalihe vodonika istroše, u njima se nagomilava helijum i očekivalo se da će zbog kontrahovanja zvezda helijum početi da se fuzijom pretvara u teže elemente. Prvi naučnik koji je preciznije razmatrao ovaj problem bio je Edvin Salpeter, koji je otkrio alfa reakciju tokom koje se tri 4He jezgra pretvaraju u 12C.

Ipak, trostruki sudari su čak i unutar zvezda veoma retki, pa je dodat i međukorak koji uključuje izotop berlijum (Be) 8. Međutim, i on je veoma nestabilan i raspada se za 10^-17 sekundi. Sve ove pretpostavke ostavile su malo mogućnosti da se iz helijuma ugljenik stvara u većim količinama, što je inače neophodno za nastanak života na planetama. Zagonetku je rešio Fred Hojl, polazeći od, kako je sam tvrdio, antropičkog rezonovanja. Naime bez stvaranja ugljenika u trostrukim alfa reakcijama život ne bi bio moguć.

One se dakle moraju odigravati, a ako je već tako, zasigurno postoji neki način da se značajno uveća njihova verovatnoća. Tako je otkrio rezonancu u jezgru 12C i to na energiji bliskoj 7,7 MeV. Nuklearni fizičari su kasnije izvršili potrebna ispitivanja i pronašli rezonantni nivo na energiji od E = 7,656 ± 0,008 MeV, dakle, veoma blizu predviđene rezonance. Odličan primer konkretne primene antropičkog načina razmišljanja! Još, međutim, nismo ukazali na vezu između antropičkog načela i beskonačnosti o kojoj ovde govorimo.

Do nje ćemo doći posredstvom kvantne kosmologije, fizičke grane koja se bavi primenom teorija o ponašanju mikrosveta (kvantne mehanike i kvantne teorije polja) na onaj period u razvitku kosmosa u kome je on bio mikrosistem – dakle na vreme neposredno posle Velikog praska. Najveći problem u razumevanju ovih pojava je nepostojanje teorije kvantne gravitacije, to jest ponašanja gravitacione sile na ekstremno malim razdaljinama i pri velikim energijama. Pronalaženje ove teorije jedan je od najhitnijih zadataka fizičara danas.

Ipak, za nas je u ovom trenutku najznačajnije to što nam kvantna kosmologija ukazuje na vrlo uverljiv mehanizam uz pomoć kojeg se može realizovati ideja o „mnoštvu svetova“. Naime, izlaženje kosmosa iz epohe u kojoj dominira kvantna gravitacija može se predstaviti kao nastanak prostorno vremenske pene, sastavljene iz, ranije već razmatranih, mehurića koji, svaki zasebno, predstavljaju po jedan svemir sa sopstvenim zakonima i konstantama prirode.

Svaki od njih se zasebno širi, čime pitanje selekcije svemirâ koji će se razviti na taj način da je u njima moguć nastanak inteligentnih posmatača (antropičko načelo) dobija sasvim konkretno značenje. Kao što smo gore već pokazali, alternativni pristup istoj slici dobija se kroz danas u teorijskoj fizici dominantnu teoriju struna, takozvanu Mteoriju. Iako ona još ne postoji kao izgrađena fizička teorija (za sada je u suštini skup teorija), jedna njena dobro razrađena posledica je duboko uznemirujuća za mnoge istraživače: naime ona ne kreira jedno, već veoma veliki broj stanja niske energije od kojih svako odgovara po jednom različitom skupu zakona prirode niskoenergetskog sveta – drugim rečima: sveta oko nas.

Sva ova vakuumska stanja su podjednako verovatna sa stanovišta same Mteorije, a koliko ih ima [u] suštini je kombinatorički problem koji u svim proračunima daje ogromne – skoro beskonačne brojeve.

Etički problemi beskonačnosti kosmosa

Ukoliko bi kosmos bio beskonačan, i ukoliko bi u njemu mogućnost nastanka života bila veća od nule, neizbežna je posledica da će taj kosmos biti takav da u njemu ništa neće biti originalno, ništa nikada neće biti urađeno po prvi put niti će biti novih ideja i nastojanja.

Sve što ima verovatnoću da se dogodi veću od nule, dogodiće se beskonačno mnogo puta. Ovo se događa zbog osobenosti razlike koja postoji između beskonačnosti i bilo kog konačnog broja, bez obzira koliko veliki on bio. Naime koliko god bila mala verovatnoća da se neki događaj odigra, ona će pomnožena sa beskonačnošću dati takođe beskonačnost.

A upravo to je broj ponavljanja tog događaja u beskonačnom Svemiru. Slično je u svome delu Volja za moć tvrdio i Fridrih Niče: ...onda otuda sledi da svet ima da prođe kroz određen, izračunljiv broj kombinacija tokom ogromne igre bacanja kockica, koja čini njegovu egzistenciju. U beskrajnom vremenu do stigla bi se jednom u budućnosti svaka mogućna kombinacija; još više: ona bi se dostigla bezbroj puta.

Prema tome, u svakom trenutku vremena postoji beskonačno mnogo kopija nas samih koji rade isto što i mi, ali i beskonačno mnogo onih koji rade beskonačno mnogo radnji koje bi mi u ovom trenutku mogli da radimo. Jedna od zanimljivih odlika ove teorije je i to da ona nije originalna, jer bi u slučaju da važi, ona već beskonačno mnogo puta morala biti predstavljena.

Posledice ovakvog stanja stvari bile bi po etiku uopšte nesagledive. Ako je ukupna količina dobra (ili zla) u kosmosu beskonačna, onda ništa što mi uradimo (ili ne uradimo) tu činjenicu ne može da promeni: beskonačnost plus još nešto je i dalje beskonačnost. Takođe u beskonačno velikom kosmosu, kao što smo rekli, svaki događaj sa verovatnoćom većom od nule, događa se beskonačno mnogo puta.

U tom smislu bi u svakom trenutku postojalo beskonačno mnogo naših kopija, koje bi činile isto što i mi, ali i beskonačno mnogo onih koje čine beskonačno mnogo stvari koje bismo mi mogli da činimo. Zašto bismo mi onda sprečavali zlo ili činili dobro kada ima beskonačno mnogo naših klonova koji to ne rade? Ista se matrica može primeniti i na bilo koji drugi etički imperativ.

Izlaz iz ove situacije možemo pronaći u činjenici da etika sav teret moralnog delovanja stavlja na pleća pojedinca, a ne na ishode tog delovanja u perspektivi beskonačnog kosmosa. U protivnom bi svako od nas bio aboliran za činjenje bilo kog zlodela. Osim toga, mi smo u praksi zaštićeni od svih ovih posledica konačnom brzinom prostiranja svetlosti, jer ona ograničava naše područje delovanja na vidljivi horizont događaja. Na nas i naše etičko delovanje, tako, ne bi trebalo da utiču događaji koje mi ne možemo opaziti niti za njih znati.

Još jedno rešenje bi moglo biti da poreknemo da se svi mogući događaji mogu odigrati u istom trenutku, jer je u Svemiru moguć samo konačan broj istorija. U evolutivnom procesu možda postoji sticaj okolnosti koji vodi samo određenom broju istorija koje imaju razdoblja u kojima se javlja svesnost i etika.

Ako u sveukupnosti svetova možemo da pronađemo sve moguće kombinacije konstanti prirode, nije nemoguće da mi naseljavamo jedan od malog broja onih u kojima konstante prirode imaju vrednosti koje omogućavaju složenim živim bićima da nastanu i održavaju se. Evo još jednog primera u kome antropičko rezonovanje razrešava jednu nedoumicu.

Još jedna potencijalna situacija koju bismo mogli da zamislimo jeste da u beskonačnosti multiverzuma postoje napredne civilizacije koje uz pomoć svojih superračunara mogu da simuliraju nastanak galaksija, zvezda i planetarnih sistema. Ubacivanjem biohemije u ovaj proces u stanju su da uživo prate evoluciju života i nastanak svesti.

Dakle, zamislimo da sve ono što mi uz pomoć naših računara virtuelno simuliramo, neko može da zaista i ostvari. Ukoliko postoji neka napredna civilizacija koja je u stanju da tako nešto uradi, ona će to i uraditi. Najpre zbog onoga što smo gore već rekli, a to je da ukoliko postoji bilo koja verovatnoća veća od nule da se nešto dogodi, to će se u beskonačnom kosmosu i dogoditi. S druge strane, ako ovo i zanemarimo, moramo pretpostaviti da je ta napredna civilizacija barem isto toliko radoznala koliko i mi.

Uz pomoć ovih simulacija mogli bi da saznaju mnogo toga o svojoj istoriji i sebi samima. Jedna od najfrapantnijih posledica ovakve pretpostavke je da je moguće da mi ovog trenutka živimo u jednom takvom simuliranom svetu, što i nije toliko neobično koliko na prvi pogled izgleda. Slična je religijama koje boga smatraju velikim programerom koji u svakom trenutku može da se umeša u događaje u svetu.

Jedina razlika je u tome što sada imamo beskonačno mnogo bogova, prerušenih u simulatore koji imaju moć da, u realnostima koje su sami stvorili, utiču na život i smrt, a da pritom nemaju grižu savesti zbog toga što povređuju druge, jer to je za njih samo igra. Osim toga, problem se može javiti i otuda što simulatori, koliko god napredna njihova tehnika bila, teško mogu do kraja poznavati sve zakone prirode. Iako bi greške u poznavanju prirodnih uslova najverovatnije bile veoma male, one bi vremenom sve više dobijale na značaju i u konačnom bi mogle da utiču i na urušavanje čitavog sistema.