sâmbătă, 17 septembrie 2016

Carte: Un1v3r2ul n02tru m4t3m4t1c - Max Tegmark (I)

De la Steve Jobs nu mi s-a mai întâmplat să scriu despre o carte pe parcursul lecturii. Universul matematic, de Max Tegmark, a stat în lista mea din telefon, de cărți posibile mai bine de un an, dar am simțit mereu că vreau să ajung la ea. Mi-am imaginat, încă dinainte de a o deschide, că este genul de carte care te poate face să pari mai deștept și mai pregătit în ochii copiilor care te întreabă: De ce e cerul albastru? Cât de departe sunt stelele? Ce se întâmplă când pică o stea? Doamne, Doamne locuiește în cer? Cum de nu pică luna de pe cer peste noi? Bunicul locuiește în cer acum? Ne vede?

Am văzut zeci, dacă nu sute de documentării despre Univers. Așa cum am mai spus, mereu am fost uimit de două lucruri: de imensitatea și complexitatea Universului, pe de o parte și de faptul că nu am înțeles nimic, pe cealaltă parte. Dacă la finalul unui documentar mă puneai să răspund unui chestionar, cred că bifam maxim 5% din răspunsuri. Noroc cu Max Tegmark care a scos pe piață o carte suficient de comercială/ușoară încât să fie înțeleasă și de oameni ca mine, dar totuși suficient de complexă încât să aprofundeze subiecte complexe.


În Universul nostru matematic, Max Tegmark își propune să răspundă la următoarele întrebări (voi cita lista): 
1.Cum se poate ca spațiul să nu fie infinit? 
2. Cum poate un spațiu infinit să fie creat într-un timp finit? 
3. Spre ce evoluează Universul extinzându-se? 
4. În ce loc al spațiului a avut loc explozia Big Bang-ului? 
5. Big Bang-ul a avut loc într-un singur punct? 
6. Dacă universul nostru are doar 14 miliarde de ani, cum putem vedea obiectele care se află la 30 de miliarde de ani lumina distanță? 
7. Galaxiile care se îndepărtează mai repede decât viteză luminii nu încalcă teoria relativității? 
8. Se îndepărtează într-adevăr galaxiile de noi sau este spațiul cel care se extinde? 
9. Calea Lactee se extinde? 
10. Avem dovezi ale singularității Big Bang-ului? 
11. Crearea materiei care ne înconjoară din aproape nimic prin inflație nu încalcă legea conservării energiei? 
12. Ce a cauzat Big Bang-ul? 
13. Ce a fost înainte de Big Bang? 
14. Care este soarta finală a Universului nostru? 
15. Ce sunt materia întunecată și energia întunecată? 
16. Suntem noi insignifianți? 

Eu zic că dacă te pui la punct cu răspunsurile la aceste întrebări, nu numai că faci față întrebărilor unei întregi grupe de grădiniță, dar poți chiar să scoți și o blondă la cafea și să ai șanse teoretice să o impresionezi.


Să purcedem. Mereu m-a fascinat expresia "universul este infinit și în continuă expansiune". Cum vine asta? Adică dacă iau suficientă viteză și ajung ca capătul lui cad? Unde cad? Ce este la capătul Universului și după univers? Vreun indicator cu "Atenție se sfârșește Universul! Va rugăm nu pășiți mai departe?". Logica întrebărilor mele de mai sus se bazează pe o limitare de gândire întâlnită la majoritaea oamenilor și de la care Mihalca, din păcate, nu a făcut excepție. În mod natural ne închipuim Universul că fiind plat. Caz în care are sens să te întrebi ce dracu se întâmplă când ajungi la marginea lui (asta presupunând că are o margine). Unii, spre deosebire de mine, și-au imaginat Universul sub forma unei sfere. O sferă (ca o minge) în care pompezi aer are o suprafață finită, întrucât plecând din orice punct al ei, după un număr de păși, mergând pe calea unui meridian, ajungi în același punct, iar pentru faptul că bagi "aer" în sferă, dimensiunea (respectiv suprafața) este într-o continuă expansiune. Cu alte cuvinte, o minge pe care o umfli cu pompa de bicicletă respectă definită de suprafață "finită și în continuă expansiune". Universul ar putea fi și un cilindru. Sau un trunchi de piramidă curbat. Deși subiectul Universului poate părea abordabil doar cu înalta tehnologie, în ochi unor oameni simpli ca noi, în realitate până acum câteva zeci de ani, totul s-a măsurat cu principii geometrice valabile de pe vremea lui Pitagora. Exemplu: cum au încercat cosmologii să verifice care este forma universului? Răspuns: măsurând suma unghiurilor unui triunghi în spațiu. De ce? Pentru că pe o sfară suma unghiurilor unui triunghi este de 360 grade. Pe un cilindru este 180 grade. Pe un con curbat (concav) suma unghiurilor unui triunghi este mai mică de 180 grade. Pare simplu, nu? 

În același timp dacă ies în fața blocului și m-apuc de măsurători, pot jura pe cruce că pământul este plat. Un cosmonaut de pe stația orbitală internațională ar avea un alt răspuns, la aceeași întrebare. Când te afli pe o sferă ale cărei dimensiuni sunt foarte mari, ai nevoie de altfel de măsurători ca să determini forma mediului în care te afli. Iar aici, au intrat în ecuație computerele și puterea lor de calcul.

Niște băieți au descoperit întâmplator un semnal care acum poartă numele de radiație cosmică de fond. Ulterior o armată de oameni în halate albe s-a apucat să o măsoare și să vadă de unde vine. Gen poate dăm de ET. Nu intru în detalii, întrucât mi-ar fi aproape imposibil să explic pe înțelesul cuiva, dar prin măsurători din ce în ce mai precise (dat fiind faptul că vorbim de rezultate obținute prin 2006-2013) știm acum că Universul nostru măsurabil (care este o bucățică mică din Univers) este înconjurat de un zid de plasmă la 400.000 de ani lumină de la punctul de Big Bang. Măsurătorile dau aceleași rezultate în toate direcțiile, ceea ce înseamnă că sunt șanse mari să ne aflăm într-o sferă care și-a format o "coajă" la 400.000 de ani lumina de la Big Bang și ne conține pe noi. Cu alte cuvinte, nimic din ce avem noi disponibil astăzi pe Pamând nu ne permite să vedem dincolo de zidul de plasmă. Ori a în viață, abia peste gardul nostru începe distracția (după cum vom vedea mai târziu). Dacă am înțeles bine, noi putem vedea Universul între 14 miliarde de ani lumina (13.7-13.8 sunt ultimele măsurători) și 400.00 ani lumina.

În interiorul acestei sfere, gravitația și-a spus cuvântul și a adunat materia sub formă de galaxii, stele, planete, etc. La început nu au existat decât atomi de hidrogen și ulterior heliu. La moartea primei stele, se formează primii atomi de carbon, oxigen și siliciu. Restul elementelor apar mai târziu și nu fac subiectul discuției. Interesant este că oamenii sunt 65% Oxigen, 18% Carbon, 10% Hidrogen. Deci, chiar suntem praf de stele.

Cum rămâne cu faptul că noi vedem galaxii aflate la 30 miliarde de ani lumină în condițiile în care Universul nostru are 14 miliarde de ani lumină? Când a avut lumina timp să ajungă la noi? Asta în condițiile în care unele dintre aceste galaxii se deplasează cu viteze mai mare decât viteză luminii. Răspunsul este că noi nu vedem galaxiile unde se află ele acum, ci unde se aflau acum 14 miliarde de ani lumină. E ca și cum ai privi în trecut. Restul sunt calcule matematice.  

Nu cred că mai există cineva care nu a auzit de teoria Big Bang, care teoretic reprezintă începutul Universului nostru. Nu vreau să par arogant, dar asta e ca și cum ai asculta astăzi în căști Modern Talking - You're my heart, you're my soul. Ca să ajungi să asculți Carla's Dreams cu Imperfect (piesă lansată pe 6 Septembrie 2016), atunci ar trebui să iei contact cu teoria inflației.

Inflația este o teorie care aduce răspunsuri la foarte multe întrebări, dar generează și o serie ce consecințe care îți fac părul mai creț că un permanent cu peroxid. Când spun că inflația cosmică este o teorie, vreau să spun ca are în spate un concept teoretic și că acesta urmează să fie validat sau nu prin măsurători concrete. Așa funcționează fizica. Mai întâi oameni scot concepte teoretice, rezultate din ecuații matematice, iar mai încolo (uneori după zeci sau sute de ani) apar și dovezile concrete din măsurători. 

Inflația presupune că a fost odată ca niciodată un grăunte minuscul (poate chiar mai mic în dimensiune ca un atom) format dintr-o substanță greu diluabilă. Prin substanță greu diluabilă se înțelege o substanță căreia dacă i-am dubla volumul, densitatea ei (masă ei pe unitatea de volum) ar rămâne în principiu neschimbată, așa încât am avea două grame de materie. (Spre deosebire de aer, spre exemplu, care pe măsură ca își mărește volumul, scade în densitate ).

În momentul acesta eu (și nu autorul cărții) cred ca Einstein și Isus au fost frați. Unul a revoluționat sistemele raționale, concrete, logice, iar celălalt s-a preocupat de revoluționarea celor spirituale. Surpriza mea în acesta perioadă este să observ tot mai des că acești doi băieți aveau un scop comun, pe care nu sunt sigur că l-am dibuit, deși lucrez intens la asta. 

M-am întrebat uneori cum funcționează o bombă atomică. Când nu știu ceva primul lucru este să îmi imaginez cum ar putea funcționa și abia apoi caut răspunsuri concrete. Ca o bombă care are  vreo 200 kg să radă un oraș de câteva zeci de mii de kilometri pătrați, m-am gândit că pe undeva are loc o reacție recursivă. Practic ar putea avea loc o explozie, care are că rezultat generarea de substanțe identice sau foarte asemănătoare cu cele inițiale, poate într-o cantitate ușor mai mică, ceea ce ar duce la o nouă explozie. Nu știu nici astăzi dacă acesta este principiu bombei atomice, dar am fost surprins să aflu că acest model funcționează în inflația cosmică. 

Potrivit teoriei gravitației a lui Einstein, o asemenea bulă minusculă supusă forței de gravitație poate suferi explozii la intervale regulate. Practic bucățica asta cât un atom, având proprietatea de a fi greu diluabilă, a început să își dubleze masa la intervale regulate. Cum a fost posibil asta? Păi tot de la Einstein ne vine răspunsul: E = mc². Dublarea masei s-a făcut cu adăugare de energie.  Da! Poți mari masa a ceva adăugându-i energie. Spre exemplu (și spre surprinderea mea) un elastic intins este mai greu (infinitezimal) decât același elastic aflat într-o stare de repaos. De ce? Pentru că energia intră în elastic și îi mărește masa.

Până acum ne-am șocat cu faptul că inflația refuză în general să se oprească și creează substanță (spațiu) la nesfârșit. Ce mai știm este că nici inflația nu este perfectă și, în urma unei explozii, nu toată materia rezultată este de tip greu diluabil. O parte din materie se descompune în materie non-inflaționară, care continuă apoi să se aglomereze și să formeze  în cele din urmă galaxii, stele, planete, etc. Ai învățat la fizică (sau chimie) despre substanțele radioactive și perioada lor de înjumătățire. Știm sigur astăzi că o substanță radioactivă se transformă inevitabil în plumb, după o perioadă de timp care poare dura între câteva fracțiuni de secundă (Berilu: perioadă de înjumătățire =  9 * 10 (la -17) secunde) și până la câteva sute de milioane de ani (Telur: perioadă de înjumătățire = 7 * 10 (la 24) ani). Cam așa este și cu substanță inflaţionară. Doar ca inflația nu pare să aibă sfarşit.

Cu alte cuvinte ceea ce numim noi Big Bang, nu este începutul, ci este sfârșitul inflației în zona noastră. Inflația continua la marginea Universului nostru și creează noi universuri chiar în clipa în care tu citești aceste rânduri. Universul nostru (denumit și Universul observabil) este o sferă cât un atom sau o boabă de mazăre care a rezultat în urma unui proces de inflație. În jurul nostru, presupunând că am putea călători cu mai mult de viteza luminii și am putea depăși bariera de plasmă, am vedea mai departe o mare de bobițe, fiecare reprezentând un Univers paralel (asemănător într-o oarecare măsură cu al nostru). Cool! 

Ce am aflat până acum:

 1. Big Bang-ul nu s-a produs într-un singur punt, ci pretutindeni și continuă să se producă în alte zone ale Universului. (întrebările 4, 10, 13). Ce a fost înainte, ecuațiile matematice nu ne spun.
 2. Big Bang nu este începutul, ci este sfârșitul inflației pentru Universul nostru observabil. 
 3. Oamenii chiar sunt praf de stele. 
 4. Teoria relativității restrânse și teoria relativității generalizate reprezintă un conținut la fel de important precum vechiul și noul testament.  
 5. Totul, dar absolut totul, este energie, sub diverse forme.
 6. Cum poate Big Bang-ul să creeze un spațiu infinit într-un timp finit? "Inflația produce un număr infinit de galaxii continuând la nesfârșit. Potrivit relativității generale, un observator aflat într-una dintre aceste galaxii va vedea spațiul și timpul diferit, percepând spațiul ca fiind infinit deja când inflația a luat sfârșit." (întrebarea 2)

O singură femeie a reușit să mă fascineze, până acum, mai mult decât această carte. Cartea însă cred că am reușit să o înțeleg. Pentru cine își propune să citească lucrarea,  Universul matematic, o poate cumpăra de aici

Niciun comentariu:

Trimiteți un comentariu

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...

Share This