— Published on 01/06/2015 / Čovjek i svemir 1 (2015. – 2016.).
Ideja stvaranja svijeta fascinira ljude od davnina. Sve mitologije i religije sadrže priče o postanku. Najstariji poznati mit o kreaciji zapisali su Sumerani prije više od tri i pol tisućljeća. Postoji i zajednički naziv za sve prikaze rađanja svijeta – kozmogonija. Hrvatska istovrijednica, koja nije zaživjela, jest svjetorođe. Kao sinonim za kozmogoniju katkad se koristi riječ kozmologija, premda kozmologija ima šire značenje. U najopćenitijem smislu, kozmologija je tumačenje postanka i razvoja svijeta. Doslovno znači nauk o svijetu, a zaboravljena hrvatska istovrijednica je svjetoslovlje. Kao filozofijsko učenje o cjelini materijalnog svijeta svjetoslovlje postoji još od antike, no sam naziv kozmologija u upotrebu je uveo, tek u 18. stoljeću, njemački filozof Christian Wolff. Njegova knjiga, objavljena 1731. godine, nosila je naslov Cosmologia generalis. Prema grubim procjenama, mitologijska ili religijska kozmologija postoji već nekih 5000 godina. Tek zadnjih 50 godina, što je samo jedan posto od 5000 godina, postoji fizička kozmologija – znanost o podrijetlu, razvoju, strukturi i dinamici svemira.
Ova knjiga opisuje tih zadnjih pola stoljeća, opisuje kozmologiju kao prirodnu znanost. S obzirom da je napredak fizičke kozmologije dosad bio više eksponencijalan nego linearan, većina se spoznaja pojavila zadnjih godina. Tako da je autor zapravo pisao o otkrićima koja su se događala praktički pred njegovim očima. Od objavljivanja izvornika, u siječnju 2011. godine, do objavljivanja hrvatskog prijevoda, u srpnju 2015. godine, fizička kozmologija nastavila je napredovati ubrzavajućim tempom. Slično vrijedi i za popratna događanja vezana uz fizičku kozmologiju. Jedno od takvih događanja, koje se izravno nadovezuje na pogovor knjige i dolazi kao autorovo proročanstvo, bila je dodjela Nobelove nagrade za fiziku, u listopadu 2011. godine, trojici istaknutih junaka Panekove priče: Saulu Perlmutteru, Brianu Schmidtu i Adamu Riessu, "za otkriće ubrzanog širenja svemira kroz opažanja dalekih supernova".
Osim Perlmuttera, Schmidta i Riessa, knjiga opisuje cijelu galeriju likova – znanstvenica i znanstvenika koji su dali svoje teorijske, eksperimentalne ili opažačke doprinose razvoju kozmologije. Živopisne priče o povijesnim i živućim osobama majstorski su isprepletene s objašnjenjima zamršenih fizičkih koncepata koji su daleko od svakodnevnog iskustva. Ta objašnjenja koja autor daje redovito su jasna i znanstveno korektna, što je zadivljujuće s obzirom da sam autor nije znanstvenik nego novinar. Stoga ne iznenađuje da je Panek za ovu knjigu osvojio nagradu za znanstvenu komunikaciju Američkog instituta za fiziku, 2012. godine. Time se svrstao u red malobrojnih nagrađivanih i profesionalnih autora neznanstvenika koji izvrsno pišu o znanstvenim temama. Neki od takvih pisaca, čije su knjige prevedene na hrvatski, su recimo: Bill Bryson (Kratka povijest gotovo svega) i Natalie Angier (Kanon: Vrtoglavo putovanje kroz predivne osnove znanosti).
Panekova priča počinje 1965. godine, prije točno pola stoljeća, sa slavnim otkrićem kozmičkog mikrovalnog pozadinskog zračenja. Bio je to onaj prijelomni događaj koji je kozmologiju iz obične spekulacije pretvorio u prirodnu znanost. Tome je, naravno, prethodio razvoj određenih znanstvenih teorija. Inače spomenuto otkriće nitko ne bi ni prepoznao kao relevantno.
I znanstvena teorija i mit su ljudske ideje koje nude neko objašnjenje, u našem kontekstu objašnjenje nastanka i razvoja svemira. Postoji, naravno, nekoliko bitnih razlika između tih vrsta ideja. Mit je priča koja traži, ili je to nekad u prošlosti tražila, prihvaćanje činom vjere, a svoju utemeljenost izvodi iz autoriteta ili tradicije. Znanstvena teorija je potpuna suprotnost tome. Ona se nikad ne poziva na autoritet, ni na tradiciju. Zapravo, neprekidno poziva na rušenje "autoriteta" i "tradicije" (preciznije bi bilo reći: obaranje ili proširivanje prethodnih teorija). Umjesto vjere, vapi za sumnjom. Što znači da inzistira na provjeri ili testiranju. A provjera znanstvene teorije je eksperiment ili, u astronomiji, opažanje. Eksperiment može teoriju potvrditi ili opovrgnuti. Jedno jedino opovrgavanje znači kraj za teoriju, zahtijeva njezino odbacivanje ili eventualno modificiranje pa ponovno testiranje. Potvrda ne znači dokaz. Ni nebrojeno potvrda ne znači dokaz. Znanstvena teorija je uvijek otvorena za ponovno propitivanje, što je nužno svaki put kad se pojave nove činjenice, te za potencijalno obaranje. Ukratko, znanstvena teorija mora biti provjerljiva, mora se moći potvrditi ili opovrgnuti. Nužno svojstvo je zapravo ovo drugo – opovrgljivost. Nadalje, testiranje se mora moći ponoviti. Dakle, drugo važno svojstvo je ponovljivost. I konačno, dobra znanstvena teorija mora dati predviđanja. Treće ključno svojstvo je, stoga, predvidljivost. Dakle: opovrgljivost, ponovljivost i predvidljivost!
Znanstvena teorija znači nikad nije “samo teorija” ili gola priča, kao što je to mit. Znanstvena teorija je priča čija se predviđanja moraju moći testirati i uvijek ponovo testirati i potencijalno oboriti. Osim toga ta priča mora biti ispričana posebnim jezikom, kojega je još Galileo Galilei bio nazvao jezikom prirode – matematikom.
Matematičko polazište za kozmološke teorije pojavilo se prije točno 100 godina u vidu Einsteinove opće teorije relativnosti. Opća teorija relativnosti je zapravo teorija gravitacije, jednog od četiri temeljna međudjelovanja u prirodi. U usporedbi s ostala tri temeljna međudjelovanja (elektromagnetskim, jakim nuklearnim i slabim nuklearnim), gravitacijsko je međudjelovanje daleko najslabije. No, ono postaje ključno na velikim skalama. Gravitacija na okupu drži zvijezde, galaksije, skupove galaksija i superskupove. Općenito, za razumijevanje nastanka i dinamike velikih kozmičkih objekata nužna je gravitacija. No, opća teorija relativnosti proširila je Newtonovu teoriju gravitacije na puno više od pukog opisa privlačenja masivnih objekata. Einsteinova opća teorija povezala je masu (i 2 energiju) s prostorom (i vremenom). Najkraćim riječima: masa i energija zakrivljuju prostor i vrijeme, a zakrivljeni prostor i vrijeme određuju gibanje masa i protok energije. Jedna od najčudnijih posljedica jednadžbi opće teorije relativnosti, koja je bila iznenadila i samog Einsteina, bila je – širenje svemira.
Bilo je to, naravno, prije Hubbleovog slavnog otkrića međusobnog udaljavanja dalekih galaksija brzinom koja je razmjerna s njihovom udaljenošću. Općepoznata priča je Einsteinova intervencija u jednadžbe opće teorije relativnosti – dodavanje kozmološkog člana, poznatog kao lambda – radi opisa svemira koji se ne širi. I nastavak te priče, nakon Hubbleovog otkrića širenja svemira – Einsteinovo odbacivanje kozmološkog člana i njegova izjava o najvećoj pogrešci u karijeri (“the biggest blunder of my career”). Malo je manje poznato da je kozmologija relativno nedavno ponovo posegnula za kozmološkim članom, ali ne da bi opisala statični svemir, nego da bi opisala svemir koji se širi ubrzano. O tome Panek detaljno govori u osmom poglavlju knjige koje nosi naslov: “Dobrodošla, lambdo”.
Ono o čemu Richard Panek ne govori, jer se dogodilo tek nakon objavljivanja izvornika, a što je još neophodno reći vezano uz razvoj fizičke kozmologije, rezultati su misije Planck. Svemirsku letjelicu Planck zajednički su ostvarili NASA i ESA. Lansirana je u svibnju 2009. godine, a podatke je prikupljala do listopada 2013. Za cilj je imala dosad najpreciznije opažanje anizotropije kozmičkog mikrovalnog pozadinskog zračenja. Preliminarni rezultati, koje je kolaboracija Planck objavila u ožujku 2013. godine, i konačni rezultati, objavljeni u veljači 2015. godine, napravili su temeljitu reviziju fizičke kozmologije. Između ostaloga, pokazali su da najvjerojatnije postoje samo tri vrste neutrina, potvrdili su jedan od modela inflacije – onaj najjednostavniji, opovrgli su detekciju primordijalnih gravitacijskih valova koju je kolaboracija BICEP2 bila objavila u proljeće 2014. I naravno, iz opažanja koje je načinio Planck korigirani su mnogi kozmološki parametri. Trenutno najtočnija vrijednost Hubbleovog parametra je (67,74 ± 0,46) km s–1 (Mpc)–1 , a iz njega izvedena starost svemira (13,799 ± 0,021) milijardi godina. Možda najzanimljivija korekcija, u kontekstu ove knjige, tiče se omjera tamne energije, tamne tvari i obične (barionske) tvari u svemiru. Pokazalo se da tamne energije ima nešto manje nego što se ranije mislilo: ne 72,8% nego 68,3%. Tamne tvari zato ima nešto više: 26,8%, a ne 22,7%. A udio obične tvari u svemiru nije 4,5%, kao što se ranije procjenjivalo, nego 4,9%. Dakle, praktički pet posto. Izvorni naslov, The 4 Percent Universe, zastario je u samo dvije godine i trebalo bi ga zapravo prevesti kao Pet posto svemira.
Tekst je objavljen i kao predgovor knjige Richard Panek, Tamna materija, tamna energija: 4% svemira i potraga za ostatkom stvarnosti, Izvori, 2015.