Hawking. .Visata.riesuto.kevale.2006 Krantai

Stephen Hawking T h e Universe in a Nutshell

UDK 524.8 Ha476

New York, B a n t a m B o o k s , 2 0 0 1

V e r t i m ą r e c e n z a v o d o c . dr. K ę s t u t i s S v i r s k a s

Copyright © 2 0 0 1 by S t e p h e n Hawking O r i g i n a l illustrations © 2 0 0 1 by Moonrunner Design Ltd UK a n d T h e B o o k Laboratory™ I n c . © V e r t i m a s į lietuvių k a l b ą Alina ISBN 9955-527-38-2

Momkauskaitė,

2002

© UAB "Jotema", 2006

TURINYS

PRATARMĖ

5

1 SKYRIUS

9

T r u m p a reliatyvumo teorijos istorija Kaip

Einšteinas sukūrė

bendrosios

reliatyvumo

dviejų fundamentinių ir

kvantinės

dvidešimtojo

amžiaus

teorijų

—

— pagrindus.

2 SKYRIUS

35

Laiko forma Einšteino

bendroji reliatyvumo teorija suteikia laikui formą.

Kaip tai derinasi su kvantine teorija?

3 SKYRIUS

73

Visata riešuto kevale Galimos įvairios

Visatos istorijos,

ir kiekvieną jų lemia mažas riešutėlis.

4 SKYRIUS

107

Ateities n u m a t y m a s Kaip

informacijos juodosiose

skylėse praradimas

gali

sumažinti

mūsų

galimybes

numatyti

ateitį.

5 SKYRIUS

137

Praeities apsauga Ar yra galima kelionė laike? Ar galėtų toli pažengusi civilizacija grįžti atgal ir pakeisti praeitį?

6 SKYRIUS

101

Mūsų ateitis — kaip "Žvaigždžių kelyje"? Kaip biologinė ir elektroninė gyvybė vystysis tapdama vis sudėtingesne,

7 SKYRIUS

o to proceso sparta didės.

179

Naujas b r a n ų pasaulis Ar mes gyvename ant branos, ar esame tik hologramos? BEGALINIŲ ERDVIŲ KARALIUS IR JO B E S T S E L E R I A I

208

T e r m i n ų žodynėlis

211

Rodvklė

217

PRATARMĖ

V I S A T A

К

I

E

Š

U

T

O

K E V A L E

1 9 8 8 m e t a i s , kai " T r u m p a laikei i s t o r i j a " buvo išleista p i r m a kartą

g a l u t i n ė Visko

Teorija a t r o d ė vos į ž v e l g i a m a ties h o r i z o n ­

tu. Kas p a s i k e i t ė n u o to laiko? K a i p r a š o m a šioje k n y g o j e , po to m e s n u ė j o m e ilgą kelią. T a č i a u kelionė tęsiasi, ir jos p a b a i g o s d a r n e m a t y t i . Anot s e n o s p a t a r l ė s . g e r i a u keliauti n e p r a r a n d a n t vil­ ties n e g u atvykti. A t r a d i m o viltis s k a t i n a ne tik m o k s l o , bet ir kitų sričių k ū r y b i n i u s i e š k o j i m u s . Jei m e s p a s i e k t u m e kelio galą. ž m o ­ gaus p r o t a s s u s t i n g t ų i r a p m i r t ų . T a č i a u a š n e m a n a u , kad mes k a d a n o r s s u s t o s i m e : p a s a u l i o p a ž i n i m a s j e i g u n e gilės, tai bent plėsis, ir m e s visada b ū s i m e b e s i p l e č i a n č i o g a l i m y b i ų h o r i z o n t o centras. Aš n o r ė č i a u p e r t e i k t i skaitytojui savo susižavėjimą padary­ tais a t r a d i m a i s ir a t s i v e r i a n č i u realybės vaizdu. Idant pasakoji­ m a s būtų tikrai b e t a r p i š k a s , d a u g i a u s i a d ė m e s i o skyriau s r i t i m s , kurias m a n p a č i a m t e k o t y r i n ė t i . M o k s l i n i o d a r b o d e t a l e s g a n a sunku s u p r a s t i , t a č i a u aš tikiu, kad e s m i n e s i d ė j o s gali būti per­ t e i k t o s be s u d ė t i n g ų m a t e m a t i n i ų f o r m u l i ų . Aš viliuosi, k a d m a n pasisekė. R a š y d a m a s šią knygą, s u l a u k i a u v i s o k e r i o p o s p a g a l b o s . Visų p i r m a n o r i u p a m i n ė t i T o m ą H e r t o g ą ( T h o m a s H e r t o g ) i r Nilą Š i e r e r ą ( N e e l S h e a r e r ) , kurie p a d ė j o p a r e n g t i p a v e i k s l ė l i u s , užra­ šus po jais ir i n t a r p u s . Aną H a r i s (Amt H a i t i s ) ir Kiti Ferguson (Kitty F e r g u s o n ) , r e d a g a v u s i a s r a n k r a š t į (tiksliau, k o m p i u t e r i o fai­ lus, nes aš viską rašau e l e k t r o n i n i u b ū d u ) . Filipą D a n ą ( P h i l i p D u n n ) i š " B o o k L a b o r a t o r y " i r " M o o n r u n n e r D e s i g n " , sukūrusi iliustracijas. Be to, n o r i u p a d ė k o t i visiems, kurie m a n s u t e i k ė ga­ l i m y b e gyventi visiškai n o r m a l ų g y v e n i m ą ir vykdyti m o k s l o tyri­ m u s . Be jų ši knyga n e b ū t ų p a r a š y t a . Stivenas Hokingas Kembridžas, 2001

m. gegužės 2 d.

P R A T A R M Ė

Kvantinė mechanika

I

bertas Elllbertas Einšteinas (Albert Einstein), specialiosios ir ben­ drosios reliatyvumo teorijų kūrėjas, gimė Vokietijoje, Ul­ i n e , 1 8 7 9 m., b e t k i t a i s m e t a i s š e i m a p e r s i k ė l ė į M i u n c h e ­ ną, k u r j o tėvas H e r m a n a s i r d ė d ė J a k o b a s p r a d ė j o n e d i d e l į i r n e itin s ė k m i n g a e l e k t r o s p r i e m o n i ų verslą. A l b e r t a s n e b u v o vun­ derkindas, tačiau pasakojimas, kad j a m blogai sekėsi mokykloje, a t r o d o , yra p e r d ė t a s . 1 8 9 4 m . j o tėvo v e r s l a s ž l u g o i r š e i m a išsi­ k r a u s t ė j M i l a n ą . T ė v a i n u t a r ė , k a d A l b e r t a s t u r ė t ų likti M i u n ­ c h e n e , kol b a i g s m o k y k l ą , t a č i a u jis n e m ė g o g r i e ž t o s m o k v k l o s t v a r k o s ir po k e l i ų m ė n e s i ų išvyko p a s savuosius į I t a l i j ą . V ė l i a u j i s tęsė mokslą C i u r i c h e ir 1 9 0 0 m. baigė prestižinę Federalinę p o l i t e c h n i k o s mokyklą, sutrumpintai vadintą E T H . J o p o m ė g i s ginčytis ir nesiskaitymas su autoritetais nepatiko E T H profeso­ riams, todėl nė vienas iš jų n e p a s i ū l ė E i n š t e i n u i a s i s t e n t o p a r e i g ų — t o Į p r a s t i n i o k e l i o a k a d e m i n e i k a r j e r a i p r a d ė t i , l i k p o dvejų m e ­ t ų j a m pavyko g a u t i j a u n e s n i o j o e k s p e r t o vietą Š v e i c a r i j o s p a t e n ­ t ų b i u r e B e r n e . D i r b d a m a s t e n , E i n š t e i n a s 1 9 0 5 m . p a r a š ė tris mokslinius straipsnius, kurie iškėlė jį į pasaulio mokslo lyderius ir sukėlė k o n c e p t u a l i a s revoliucijas, pakeitusias laiko, erdvės bei pačios realybės sampratą. D e v y n i o l i k t o j o a m ž i a u s p a b a i g o j e m o k s l i n i n k a i m a n ė esą be­ v e i k s u v o k ę e s m i n i u s V i s a t o s b r u o ž u s . J i e įsivaizdavo, k a d e r d v ė yra pripildyta tolydžios terpės, v a d i n a m o s eteriu. Šviesos spindu­ liai i r r a d i j o b a n g o s b u v o l a i k o m i šio e t e r i o b a n g o m i s , k a i p gar­ sas — o r o s l ė g i o b a n g o m i s . T e o r i j a i u ž b a i g t i t r ū k o tik tikslių e t e ­ r i o t a m p r u m o m a t a v i m ų . I š tikrųjų, r u o š i a n t i s t o k i e m s matavi­ mams, Džefersono (Jefferson) laboratorija Harvardo universitete b u v o į r e n g t a n e n a u d o j a n t g e l e ž i e s vinių, i d a n t j o s n e t r i k d y t ų j a u t ­ rių m a g n e t i n i ų m a t a v i m ų . T a č i a u p r o j e k t u o t o j a i užmiršo, kad rausvai r u d o s plytos, iš k u r i ų b u v o p a s t a t y t a l a b o r a t o r i j a ir dau­ g u m a H a r v a r d o u n i v e r s i t e t o p a s t a t ų , turi savyje d a u g g e l e ž i e s rū­ d o s . P a s t a t a s yra n a u d o j a m a s i r š i a n d i e n , n o r s H a r v a r d o p r o f e s o -

T R U M P A

R E L I A T Y V U M O

Albertas

Einšteinas

T E O R I J O S

1920

m.

I S T O R I J A

1 .1 pav. (viršuje) N E J U D A N Č I O E T E R I O TEORIJA Jei šviesa yra bangos, sklindančios tampria medžiaga, vadinama ete­ riu, tai šviesos greitis stebėtojui, ju­ dančiam erdvėlaiviu priešinga švie­ sai kryptimi (a), turėtu atrodyti di­ desnis, o judančiam ta pačia kryp­ timi kaip šviesa (b) — mažesnis.

r i a i n ė r a t i k r i , k o k į svorį g a l i išlaikyti b i b l i o t e k o s p e r d a n g o s , n e ­ sutvirtintos geležies vinimis. D e v y n i o l i k t o j o š i m t m e č i o p a b a i g o j e ė m ė r y š k ė t i visą e r d v ę u ž p i l d a n č i o e t e r i o i d ė j o s t r ū k u m a i . M a n y t a , kad šviesa t u r ė t u sklis­ ti eteriu tam tikru baigtiniu greičiu, tačiau j e i j ū s j u d a t e e t e r i o a t ž v i l g i u t a p a č i a k r y p t i m i k a i p šviesa, j o s g r e i t i s t u r ė t ų a t r o d y t i m a ž e s n i s , o j e i p r i e š i n g a šviesai k r y p t i m i — d i d e s n i s ( 1 . 1 pav.). Vis d ė l t o serija e k s p e r i m e n t ų šios idėjos n e p a t v i r t i n o . Kruopš­ čiausius ir tiksliausius b a n d y m u s atliko Albertas M a i k e l s o n a s (Albert

1.2 pav. (kitame puslapyje] Nebuvo pastebėta jokio skirtumo tarp šviesos greičio Žemės orbitos ir jai statmena kryptimis.

M i c h e l s o n ) i r E c h a r d a s M o r l i s (Edward M o r l e v ) 1 8 8 7 m . T a i k o m ų j ų m o k s l ų m o k v k l o j e K l i v l a n d e , O h a j o valstijoje. J i e p a l y g i n o dviejų šviesos pluoštelių, s k l i n d a n č i ų s t a t m e n a i v i e n a s k i t a m , greitį. Ž e m e i sukantis a p i e savo ašį ir a p i e S a u l ę , p r i e t a i s o j u d ė j i m o e t e r i o atžvil­ giu greitis ir kryptis k i n t a ( 1 . 2 pav.). T a č i a u M a i k e l s o n a s ir M o r l i s n e a p t i k o , k a d dviejų šviesos p l u o š t e l i ų u ž s i k l o j i m o vaizdas p e r parą ar m e t u s pasikeistų. R e z u l t a t a i liudijo, k a d šviesa visada sklinda tuo p a č i u greičiu, nesvarbu k i e n o atžvilgiu tas greitis yra n u s t a t o m a s , k i e k greitai ir kuria k r y p t i m i yra j u d a m a (žr. p. 1 4 , 1.3 pav.). R e m d a m i e s i M a i k e l s o n o i r M o r l i o e k s p e r i m e n t u , a i r i ų fizi­ kas D ž o r d ž a s F i c d ž e r a l d a s ( G e o r g e F i t z G e r a l d ) i r o l a n d ų fizikas H e n d r i k a s L o r e n c a s ( H e n d r i k L o r e n t z ) iškėlė idėją, kad kūnai, j u d ė d a m i e t e r i o atžvilgiu, turi s u t r u m p ė t i , o l a i k r o d ž i a i eiti lė­ čiau,

I2

l a s s u t r u m p ė j i m a s i r l a i k r o d ž i ų e i g o s s u l ė t ė j i m a s t u r ė t ų bū-

T R U M P A

R E L I A T Y V U M O

T E O R I J O S

I S T O R I J A

V I S A T A

R I E Š U T O

K E V A L E

1 .3 pav. Š V I E S O S G R E I Č I O M A T A V I M A S Maikelsono ir M o r l i o interferometre šviesos šaltinio spin­ duliai pusiau skaidriu pasidabruotu veidrodžiu yra suskai­ domi į du pluoštelius. Jie sklinda statmenai vienas kitam ir vėl susijungia j bendrą pluoštelį, krisdami j tą patį pusiau skaidrų veidrodį. Jeigu šviesos, sklindančios abiem kryp­ timis, greičiai būtų skirtingi, vienos bangos keteros galė­ tų susidėti su kitos bangos įdubomis ir vienos kitas panai­ kinti. Dešinėje — eksperimento schema,

atkurta

skelbto "Scientific American" 1 8 8 7 m.

14

iš

brėžinio,

t i toks, k a d s t e b ė t o j a i m a t u o t ų t ą p a t į šviesos g r e i t į , n e s v a r b u k a i p j i e j u d ė t ų e t e r i o atžvilgiu. ( F i c d ž e r a l d a s i r L o r e n c a s e t e r į d a r lai­ k ė r e a l i a m e d ž i a g a . ) T a č i a u E i n š t e i n a s savo s t r a i p s n y j e , p a r a š y t a ­ m e 1 9 0 5 m . birželio m ė n . , p a b r ė ž ė , j o g , n e s a n t galimybės nusta­ tyti, j u d a m a e t e r i o atžvilgiu a r n e , e t e r i o sąvoka t a m p a n e r e i k a ­ linga. Vietoj to j i s kaip pradinį teiginį p r i ė m ė postulatą, pagal k u r į m o k s l o d ė s n i a i turi būti v i e n o d i v i s i e m s laisvai j u d a n t i e m s s t e b ė t o j a m s . Atskiru atveju visi j i e turi m a t u o t i tą patį šviesos greitį, n e s v a r b u k o k i u g r e i č i u j u d ė t ų patvs. Š v i e s o s g r e i t i s n e p r i k l a u s o n u o s t e b ė t o j o j u d ė j i m o i r vra v i e n o d a s v i s o m i s k r y p t i m i s . Dėl to teko atsisakyti idėjos, kad yra universalus dydis, vadina­ m a s laiku, kurį m a t u o j a visi laikrodžiai. Vietoj to — kiekvienas turi savąjį laiką. Dviejų ž m o n i ų laikai s u t a m p a , j e i tie ž m o n ė s n e j u d a vienas kito atžvilgiu, tačiau skiriasi, j i e m s tolstant a r b a a r t ė j a n t . Tai buvo p a t v i r t i n t a d a u g e l i u e k s p e r i m e n t ų : v i e n o i š j ų m e ­ t u d u tikslūs l a i k r o d ž i a i b u v o s k r a i d i n a m i p r i e š i n g o m i s k r y p t i m i s a p l i n k Ž e m ę i r g r į ž o a t g a l , r o d y d a m i šiek t i e k s k i r t i n g ą l a i k ą ( 1 . 4 pav.). T a d ž m o g u s , n o r i n t i s gyventi i l g i a u , t u r ė t ų vis skristi į ry­ tus, kad l ė k t u v o g r e i t i s s u s i d ė t ų s u Ž e m ė s s u k i m o s i g r e i č i u . D e j a ,

15

16

T R U M P A

R E L I A T Y V U M O

T E O R I J O S

I S T O R I J A

1 .5 pav. (kairėje) DVYNIŲ PARADOKSAS Reliatyvumo teorija teigia, kad kiekvienas stebėtojas turi savą laiko matą. Tai sukelia vadina­ mąjį dvynių paradoksą. Vienas iš dvynių (a) išvyksta į kosminę kelionę greičiu, artimu šviesos greičiui (c), o jo brolis (b) lieka Žemėje. Broliui (a) judant, erdvėlaivy­ je laikas eina lėčiau negu Ž e ­ mėje. Taigi g r i ž ę s kosminis ke­ liautojas (a2) ras brolį (b2) vy­ resnį už save. N o r s tai, rodos, prieštarauja sveikam protui, daugelis eksperimentg įrodė, kad keliaujantis dvynys iš tikryju turėtų grįžti jau­ nesnis.

1.6 pav. (dešinėje) Erdvėlaivis pralekia pro Žemę iš kairės į dešinę greičiu, lygiu keturiems penktadaliams švie­ s o s greičio. Š v i e s o s b l y k s n i s žybteli viename kabinos gale ir atsispindi nuo kito galo (a). Š v i e s o s blyksnį stebi du žmo­ nės: vienas — esantis Žemėje, kitas — skrendantis erdvėlaiviu. Stebėtoju nuomonės, kokį atstu­ mą šviesa nusklis prieš atsispin­ dėdama atgal (b), s k i r s i s dėl erdvėlaivio judėjimo. Jie taip pat nesutars, kiek lai­ ko šviesos blyksnis s k l i s tarp dvieJŲ erdvėlaivio galy, nes Einšteino postulatas teigia, kad šviesos greitis yra vienodas vi­ siems laisvai judantiems stebėtojams.

t o k i u b ū d u l a i m ė t a m a ž a s e k u n d ė s dalis n e k o m p e n s u o t ų gyveni­ m o s u t r u m p ė j i m o m a i t i n a n t i s n e i t i n kokybišku a v i a k o m p a n i j ų maistu. E i n š t e i n o p o s t u l a t a s , k a d g a m t o s d ė s n i a i turi b ū t i t i e patys v i s i e m s laisvai j u d a n t i e m s s t e b ė t o j a m s , s u d a r ė r e l i a t y v u m o t e o r i ­ j o s p a g r i n d ą . J o s p a v a d i n i m e p a b r ė ž t a , j o g tik j u d ė j i m a s v i e n a s k i t o a t ž v i l g i u , a r b a reliatyvus j u d ė j i m a s , y r a s v a r b u s . Š i o s t e o r i j o s grožis i r p a p r a s t u m a s į t i k i n o d a u g e l į m ą s t a n č i ų ž m o n i ų , b e t liko nemažai ir abejojančių j a . Einšteinas paneigė du devynioliktojo

a m ž i a u s m o k s l o a b s o l i u t u s : a b s o l i u č i ą rimtį, priskiriamą eteriui, i r a b s o l i u t ų , a r b a u n i v e r s a l ų , l a i k ą , k u r į t u r ė t ų m a t u o t i visi laik­ rodžiai. Daugeliui ž m o n i ų to pastovumo atsisakymas kėlė neri­ m ą . "Ar tai r e i š k i a , — k l a u s ė j i e , — j o g viskas y r a r e l i a t y v u , j o g n e b ė r a ir absoliučių m o r a l ė s s t a n d a r t ų ? " T i e nuogąstavimai tęsė­ s i t r e č i ą j į i r ketvirtąjį d v i d e š i m t o j o a m ž i a u s d e š i m t m e t į . 1 9 2 1 m . E i n š t e i n u i b u v o s u t e i k t a N o b e l i o fizikos p r e m i j a u ž k i t ą svarbų, b e t ( t a i k a n t j o s t a n d a r t u s ) m a ž e s n ė s r e i k š m ė s d a r b ą , irgi a t l i k t ą

I7

1 9 0 5 m . R e l i a t y v u m o t e o r i j a n e b u v o p a m i n ė t ą j į d a r a t r o d ė disku­ t u o t i n a . (Aš kas savaitę g a u n u du ar tris laiškus, t e i g i a n č i u s , kad E i n š t e i n a s klydo.) Vis d ė l t o m o k s l o v i s u o m e n ė d a b a r n e a b e j o j a re­ liatyvumo t e o r i j a , o j o s išvados buvo p a t i k r i n t o s d a u g e l i u taikymų. L a b a i svarbi r e l i a t y v u m o t e o r i j o s išvada yra m a s ė s ir e n e r g i ­ j o s sąryšis. Iš E i n š t e i n o p o s t u l a t o , p a g a l kurį šviesos greitis turi bū­ t i v i e n o d a s visiems s t e b ė t o j a m s , išplaukia, kad n e į m a n o m a s j u d ė ­ j i m a s g r e i č i u , d i d e s n i u u ž šviesos. S u t e i k i a n t k a m n o r s — d a l e l e i a r erdvėlaiviui — e n e r g i j ą j o greičiui d i d i n t i , k ū n o m a s ė a u g a i r t a m p a vis s u n k i a u j į d a r l a b i a u p a g r e i t i n t i . P a g r e i t i n t i d a l e l ę tiek, kad j i j u d ė t ų šviesos g r e i č i u , b ū t ų n e į m a n o m a , n e s t a m reikėtų be­ g a l i n ė s e n e r g i j o s . M a s ė ir e n e r g i j a yra e k v i v a l e n č i o s . Šį t e i g i n į api­ b e n d r i n a garsioji E i n š t e i n o lygtis

E=mc2 ( 1 . 7 pav.). Tai g a l b ū t yra

v i e n i n t e l ė fizikos lygtis, ž i n o m a k i e k v i e n a m gatvėje s u t i k t a m ž m o ­ gui. B ū t e n t ji į g a l i n o suprasti, kad, u r a n o b r a n d u o l i u i d a l i j a n t i s į d u b r a n d u o l i u s , t u r i n č i u s šiek tiek m a ž e s n ę b e n d r ą m a s ę , išsiskirs m i l ž i n i š k a s e n e r g i j o s kiekis (žr. p. 2 0 , 1.8 pav.).

1

s

T R U M P A

R E L I A T Y V U M O

T E O R I J O S

I S T O R I J A

1 9 3 9 m. gresiant II pasauliniam karui, grupė mokslininkų, suvokusių b r a n d u o l i n ė s e n e r g i j o s k e l i a m u s p a v o j u s , į t i k i n o E i n š ­ t e i n ą įveikti savo pacifistinius s k r u p u l u s ir, k a i p d i d ž i a u s i a m m o k s ­ l o a u t o r i t e t u i , p a s i r a š y t i laišką p r e z i d e n t u i R u z v e l t u i ( R o o s v c l t ) , raginantį JAV pradėti branduolinių tyrimų programą. Šio laiško padarinys buvo M a n h a t a n o projektas ir galop ato­ m i n ė s b o m b o s , s u s p r o g d i n t o s 1 9 4 5 m . virš H i r o s i m o s i r N a g a s a ­ k i o . K a i kas d ė l šių b o m b ų k a l t i n o E i n š t e i n ą , k a d a n g i j i s a t r a d o m a s ė s i r e n e r g i j o s sąryšį; t a č i a u t a i p p a t g a l i m a k a l t i n t i I . N i u t o ­ n ą ( I . N e w t o n ) d ė l l ė k t u v ų avarijų, n e s j i s a t r a d o v i s u o t i n ę t r a u ­ ka. Pats E i n š t e i n a s n e p r i s i d ė j o p r i e M a n h a t a n o p r o j e k t o įgyven­ d i n i m o ir buvo pasibaisėjęs a t o m i n i ų b o m b ų sprogdinimais. P o 1 9 0 5 m . p a k e l b t ų , fizikos p a g r i n d u s s u d r e b i n u s i ų straips­ nių E i n š t e i n o m o k s l i n ė kvalifikacija n e k ė l ė a b e j o n i ų . T a č i a u tik 1 9 0 9 m . j i s gavo v i e t ą C i u r i c h o u n i v e r s i t e t e i r g a l ė j o p a l i k t i Švei­ carijos p a t e n t ų biurą. Po dvejų m e t ų j i s p e r s i k ė l ė dirbti į Vokiečių u n i v e r s i t e t ą P r a h o j e , o 1 9 1 2 m. grįžo į C i u r i c h ą , šį k a r t ą — į E T H . 19

N e p a i s a n t d i d e l ė j e E u r o p o s dalyje, n e t g i u n i v e r s i t e t u o s e , p a p l i ­ tusio a n t i s e m i t i z m o , d a b a r Einšteinas tapo geidžiama a k a d e m i n e v e r t y b e . J a m s i ū l ė vykti į V i e n ą i r U t r e c h t ą , t a č i a u j i s p a s i r i n k o Prūsijos mokslų a k a d e m i j o s siūlomą j o s n a r i o ir kartu universite­ t o p r o f e s o r i a u s v i e t ą B e r l y n e , n e s E i n š t e i n ą v i l i o j o č i a j a m sutei­ k i a m a t e i s ė n e s k a i t y t i p a s k a i t ų . J i s išvažiavo į B e r l y n ą 1 9 1 4 m . b a l a n d ž i o m ė n e s į . N e t r u k u s į k a n d i n atvyko i r ž m o n a s u d v i e m s ū n u m i s . T a č i a u t u o m e t u j o s a n t u o k a j a u iro, taigi š e i m a g r e i t a i sugrįžo į Ciurichą. Nors Einšteinas kartkartėmis j u o s aplankyda­ vo, s u ž m o n a j i s g a l i a u s i a i išsiskyrė. V ė l i a u E i n š t e i n a s v e d ė savo p u s s e s e r ę E l z ę , kuri g y v e n o B e r l y n e . V i e n g u n g i š k a i , b e š e i m y n i ­ nių į s i p a r e i g o j i m ų p r a g y v e n t i k a r o m e t a i gal buvo v i e n a i š j o m o k s ­ linio produktyvumo tuo laikotarpiu priežasčių. R e l i a t y v u m o t e o r i j a g e r a i d e r a s u e l e k t r o s i r m a g n e t i z m o dės­ n i a i s , t a č i a u t o n e g a l i m a pasakyti a p i e N i u t o n o v i s u o t i n ė s trau­ kos d ė s n į . Š i s d ė s n i s t e i g i a , k a d , p a k i t u s m e d ž i a g o s pasiskirsty­ m u i v i e n o j e e r d v ė s dalyje, g r a v i t a c i j o s l a u k o pokytis t u o p a č i u m e ­ t u b u s j u n t a m a s b e t kur V i s a t o j e . T a i r e i k š t ų , j o g g r a v i t a c i j a g a l i sklisti g r e i č i a u n e g u šviesa (ką d r a u d ž i a r e l i a t y v u m o t e o r i j a ) , b e

20

V I S A T A

22

R I E Š U T O

K E V A L E

t a d E i n š t e i n a s į s i v a i z d u o d a v o s t e b ė t o j ą , e s a n t į lifte, o n e e r d v ė ­ laivyje). T a č i a u lifto n e g a l i m a i l g a i g r e i t i n t i a r leisti j a m laisvai kristi ž e m y n , k a d n e a t s i t i k t ų n e l a i m ė ( 1 . 9 pav.). J e i Ž e m ė b ū t ų p l o k š č i a , t e i g i n i a i , k a d obuolys n u k r i t o N i u t o ­ n u i a n t galvos d ė l gravitacijos a r b a dėl Ž e m ė s j u d ė j i m o s u p a g r e i č i u aukštyn, būtų v i e n o d a i teisingi ( 1 . 1 0 pav.). Tas p a g r e i č i o ir gravitaci­ jos e k v i v a l e n t u m a s , r o d o s , n e g a l i o j a rutulio pavidalo Ž e m e i — ž m o ­ n ė s p r i e š i n g o s e p l a n e t o s p u s ė s e t u r ė t ų būti g r e i t i n a m i p r i e š i n g o m i s kryptimis, bet išlikti v i e n o d u a t s t u m u vienas n u o kito ( 1 . 1 1 pav.).

Jei Žemė būtų plokščia ( 1 . 1 0 pav.), galėtume sakyti dvejopai: arba kad obuolys nukrito Niutonui ant gal­ vos, arba kad Žemė ir Niutonas judėjo su pagreičiu aukštyn. Rutu­ lio pavidalo Žemei ( 1 . 1 1 pav.) tas ekvivalentumas negalioja, nes žmo­ nės priešingose jos pusėse turėtu tolti vieni nuo kitu. Einšteinas įvei­ kė šį sunkumą, padaręs prielaidą, kad erdvė ir laikas yra iškreivinti.

- 3

1 . 1 2 pav. I Š K R E I V I N T A S ERDVĖLAIKIS Pagreitis ir gravitacija gali būti ek­ vivalentus, tik jeigu masyvūs kūnai iškreivina erdvėlaikį, taip savo ap­ linkoje iškreivindami objektŲ trajek­ torijas.

1 9 1 2 m . g r į ž u s i a m į C i u r i c h ą E i n š t e i n u i k i l o puiki m i n t i s : ekv i v a l e n t u m a s t u r ė t ų g a l i o t i , j e i e r d v ė l a i k i s (erdvės i r laiko v i s u m a ) b ū t ų iškreivintas, o n e p l o k š č i a s , k a i p m a n y t a ligi tol. J i s ė m ė p u o selėti idėją, k a d m a s ė i r e n e r g i j a g a l ė t ų iškreivinti e r d v ė l a i k į t a m tikru, d a r n e ž i n o m u b ū d u . T o k i e o b j e k t a i , k a i p o b u o l i a i a r p l a n e ­ tos, t u r ė t ų s t e n g t i s j u d ė t i erdvėlaikyje tiesia linija, b e t j ų t r a j e k t o r i ­ j o s dėl erdvėlaikio kreivumo atrodytų išlenktos gravitacijos lauko. P a d e d a m a s savo d r a u g o M a r s e l i o C r a s m a n o ( M a r c e i G r o s s m a n n ) , E i n š t e i n a s ė m ė s t u d i j u o t i kreivųjų p a v i r š i ų i r e r d v i ų te­ oriją, kurią anksčiau buvo išplėtojęs G e o r g a s Fridrikas R y m a n a s ( G e o r g e F r i e d r i c h R i e m a n n ) . T a č i a u R v m a n a s įsivaizdavo tik iš­ kreivintą erdvę.

24

E i n š t e i n a s s u p r a t o , k a d i š k r e i v i n t a s yra b ū t e n t

T R U M P A

R E L I A T Y V U M O

T E O R I J O S

I S T O R I J A

erdvėlaikis. 1 9 1 3 m . E i n š t e i n a s i r G r o s m a n a s p a r a š ė b e n d r ą straips­ nį, k u r i a m e p a g r i n d ė gravitacijos, k a i p e r d v ė l a i k i o k r e i v u m o pa­ d a r i n i o , idėją, b e t d ė l E i n š t e i n o k l a i d o s (jis t u r ė j o ž m o g i š k ų sil­ p n y b i ų ir klysdavo) n e s u g e b ė j o išvesti lygčių, kurios susietų erdvės kreivumą s u j o j ę esančia energija ir mase. Einšteinas toliau nagri­ nėjo problemą Berlyne, netrikdomas šeimos rūpesčių ir beveik ne­ k r e i p d a m a s d ė m e s i o į vykstantį k a r ą , kol g a l i a u s i a i 1 9 1 5 m . lap­ k r i č i o m ė n e s į u ž r a š ė t e i s i n g a s lygtis. T ų m e t ų vasarą, l a n k y d a m a ­ sis G e t i n g e n o u n i v e r s i t e t e , j i s a p t a r ė savo idėjas su m a t e m a t i k u D a ­ vidu H i l b e r t u ( D a v i d H i l b e r t ) , ir šis išvedė tas p a č i a s lygtis kelio­ m i s d i e n o m i s a n k s č i a u n e g u E i n š t e i n a s . Vis d ė l t o p a t s H i l b e r t a s pripažino, kad naujos teorijos garbė priklauso Einšteinui. Būtent j a m k i l o m i n t i s susieti gravitaciją s u e r d v ė l a i k i o k r e i v u m u . R e i k i a d e r a m a i įvertinti, k a d t u o m e t u V o k i e t i j o j e , n e t vykstant karui, bu­ vo į m a n o m o s m i n ė t o s diskusijos ir m o k s l i n i a i ryšiai. Po dvidešim­ ties m e t ų , v a l d a n t n a c i a m s , tai p a s i d a r ė visiškai n e į m a n o m a . I š k r e i v i n t o e r d v ė l a i k i o t e o r i j a b u v o p a v a d i n t a b e n d r ą j a re­ liatyvumo teorija, n o r i n t ją atskirti nuo anksčiau sukurtos specia­ liosios, kuri n a g r i n ė j o k ū n ų j u d ė j i m ą , n e s a n t g r a v i t a c i j o s . Į s p ū ­ d i n g a s n a u j o s i o s t e o r i j o s p a t v i r t i n i m a s b u v o g a u t a s 1 9 1 9 m., kai

25

26

R E L I A T Y V U M O

T E O R I J O S

I S T O R I J A

1.13 pciv. N U K R Y P Ę Š V I E S O S S P I N D U L I A I Ž v a i g ž d ė s spindulys, eidamas arti Saulės, nukrypsta, nes Saulės masė iškrei­ vina erdvėlaikį (a). Dėl tos priežasties, žiūrint iš Žemės, regimoji žvaigždės padėtis truputį pasislenka (b). Tai galima stebėti Saulės užtemimo metu. a n g l ų e k s p e d i c i j a į V a k a r ų Afriką p a s t e b ė j o m a ž y t į arti S a u l ė s j o s u ž t e m i m o m e t u s k l i n d a n č i o žvaigždės spindulio nukrypimą ( 1 . 1 3 pav.). T a i b u v o t i e s i o g i n i s e r d v ė s i r l a i k o i š k r e i v i n i m o į r o d y m a s , daugiausia pakeitęs mūsų Visatos suvokimą nuo to laiko, kai apie 3 0 0 m . pr. Kr. E u k l i d a s ( E u k l i d e s ) p a r a š ė savo " P r a d m e n i s " . E i n š t e i n u i s u k ū r u s b e n d r ą j ą r e l i a t y v u m o t e o r i j ą , e r d v ė i r lai­ kas, iki t o l b u v ę pasyvia t e r p e , k u r i o j e vyksta įvykiai, t a p o akty­ viais V i s a t o s d i n a m i k o s v e i k ė j a i s . T a i i š k ė l ė d i d ž i u l ę p r o b l e m ą , kuri l i e k a v i e n a i š s v a r b i a u s i ų f i z i k o s p r o b l e m ų d v i d e š i m t p i r m a ­ j a m e a m ž i u j e . V i s a t a yra p i l n a m e d ž i a g o s , o š i i š k r e i v i n a e r d v ė ­ l a i k į t a i p , k a d k ū n a i k r i n t a v i e n a s į kitą. E i n š t e i n a s į r o d ė , k a d j o lygtys n e t u r i s p r e n d i n i o , kuris a p r a š y t ų s t a t i n ę , i l g a i n i u i n e k i n ­ t a n č i ą Visatą. U ž u o t a t s i s a k ę s t o k i o s a m ž i n o s V i s a t o s m o d e l i o , ku­ riuo j i s ir daugelis kitų ž m o n i ų tikėjo, E i n š t e i n a s dirbtinai pakei­ t ė lygtis, p r i d ė d a m a s n a r į , v a d i n a m ą k o s m o l o g i n e k o n s t a n t a . Sis n a r y s k r e i v i n o e r d v ė l a i k į p r i e š i n g u b ū d u , v e r s d a m a s k ū n u s tolti v i e n u s n u o kitų. K o s m o l o g i n ė s k o n s t a n t o s s t ū m a g a l i a t s v e r t i m e ­ džiagos gravitaciją, ir statinė Visata t a m p a galima. Taip buvo pra­ l e i s t a v i e n a i š didžiųjų p r o g ų p a d a r y t i t e o r i n ė s fizikos a t r a d i m ą . J e i g u E i n š t e i n a s būtų pasikliovęs g a u t o m i s lygtimis, j i s būtų galė­ j ę s numatyti, kad Visata gali a r b a plėstis, a r b a trauktis. K i n t a n ­ č i o s V i s a t o s g a l i m y b ė n e b u v o r i m t a i n a g r i n ė t a iki X X a . t r e č i o j o d e š i m t m e č i o , kol b u v o a t l i k t i s t e b ė j i m a i 1 0 0 c o l i ų M a u n t V i l s o n o observatorijos

teleskopu.

T i e s t e b ė j i m a i p a r o d ė , kad kuo toliau n u o mūsų yra kitos galaktikos, tuo greičiau j o s tolsta. Visata plečiasi ir atstumas tarp b e t k u r i ų dviejų g a l a k t i k ų n u o l a t d i d ė j a (žr. p . 2 8 , 1.14 pav.). P o šio a t r a d i m o k o s m o l o g i n ė k o n s t a n t a , g e l b s t i n t i s t a t i n į V i s a t o s m o ­ delį, t a p o n e b e r e i k a l i n g a . Vėliau Einšteinas sakė, kad kosmologi­ n ė k o s t a n t a b u v o d i d ž i a u s i a j o g y v e n i m o k l a i d a . T a č i a u d a b a r at­ rodo, k a d j i s n e p a d a r ė j o k i o s klaidos: neseniai atlikti stebėjimai, a p i e k u r i u o s b u s r a š o m a 3 skyriuje, l i u d i j a , k a d i š tikrųjų n e d i d e ­ l ė k o s m o l o g i n ė k o n s t a n t a gali b ū t i r e i k a l i n g a .

2 7

V I S A T A

R I E Š U T O

K E V A L E

B e n d r o j i r e l i a t y v u m o t e o r i j a i š e s m ė s p a k e i t ė diskusiją a p i e Visatos kilmę ir likimą. Statinė Visata būtų galėjusi egzistuoti am­ žinai arba būtų galėjusi būti sukurta dabartiniu pavidalu kažkada p r a e i t y j e . T a č i a u j e i šiuo m e t u g a l a k t i k o s t o l s t a v i e n o s n u o kitų, vadinasi,

praeityje j o s tikriausiai buvo susitelkusios glaudžiau.

M a ž d a u g prieš 15 milijardų m e t ų jos turėjo būti vienoje vietoje, o Visatos tankis turėjo būti milžiniškas. Katalikų dvasininkas Žoržas L e m e t r a s ( G e o r g e L e m a i t r e ) p a v a d i n o t ą b ū s e n ą " p i r m a p r a ­ džiu a t o m u " ; b ū t e n t j i s p i r m a s i s ė m ė s i n a g r i n ė t i V i s a t o s p r a d ž i ą , kurią mes d a b a r v a d i n a m e Didžiuoju sprogimu. A t r o d o , E i n š t e i n a s n i e k a d a r i m t a i n e v e r t i n o D i d ž i o j o spro­ g i m o . J i s tikriausiai m a n ė , kad paprastas tolygiai b e s i p l e č i a n č i o s Visatos modelis nebegalios nagrinėjant galaktikų judėjimą prie­ šinga laiko kryptimi ir kad nedideli šalutiniai galaktikų greičiai p r i v e r s j a s išsiskirti. E i n š t e i n a s l a i k ė g a l i m u a n k s t e s n į V i s a t o s trau­ kimosi laikotarpį, po kurio, esant g a n a vidutiniškam tankiui, pra-

2S

T R U M P A

R

E

L

I

A

T

Y

V

U

M

O

T E O R I J O S

sidėjo dabartinis plėtimasis. Tačiau dabar mes žinome, j o g ankstyvosios V i s a t o s l a i k o t a r p i u b r a n d u o l i n ė s r e a k c i j o s g a l ė j o sukurti d a b a r a p l i n k m u s s t e b i m u s l e n g v ų j ų e l e m e n t ų k i e k i u s , tik e s a n t

I S T O R I J A

100 colių Hukerio (Hooker) teleskopas Maunt Vilsono observatorijoje

tankiui, ne m a ž e s n i a m kaip dešimt tonų kubiniame colyje, ir tem­ p e r a t ū r a i , lygiai d e š i m č i a i m i l i j a r d ų l a i p s n i ų . O f o n i n ė s m i k r o ­ b a n g ų s p i n d u l i u o t ė s s t e b ė j i m a i liudija, k a d t a n k i s k a ž k a d a tik­ r i a u s i a i b u v o t r i l i j o n a s t r i l i j o n a s t r i l i j o n a s t r i l i j o n a s t r i l i j o n a s tri­ lijonų (vienetas su 72 nuliais po j o ) tonų k u b i n i a m e colyje. Be to, m e s ž i n o m e , kad E i n š t e i n o bendroji reliatyvumo teorija draudžia Visatai p e r e i t i iš t r a u k i m o s i į d a b a r t i n i o p l ė t i m o s i stadiją. K a i p bus r a š o m a 2 skyriuje, R o d ž e r i s P e n r o u z a s ( R o g e r P e n r o s e ) ir aš suge­ b ė j o m e įrodyti, j o g b e n d r o j i r e l i a t y v u m o t e o r i j a n u m a t o Didįjį Vi­ satos s p r o g i m ą . T a i g i iš E i n š t e i n o t e o r i j o s išplaukia, kad laikas tu­ r ė j o pradžią, n o r s p a t i e s E i n š t e i n o š i i d ė j a n i e k a d a n e d ž i u g i n o . E i n š t e i n a s n e t g i n e n o r ė j o sutikti s u išvada, i š p l a u k i a n č i a i š b e n d r o s i o s r e l i a t y v u m o t e o r i j o s : m a s y v i o m s ž v a i g ž d ė m s laikas bai-

29

V I S A T A

R I E Š U T O

K E V A L E

giasi j ų e v o l i u c i j o s p a b a i g o j e , kai j o s n e b e i š s k i r i a p a k a n k a m a i ši­ l u m o s , g a l i n č i o s a t s v e r t i savo p a č i ų g r a v i t a c i j o s j ė g ą , kuri v e r č i a j a s trauktis. Einšteinas m a n ė , kad tokios žvaigždės pereis į t a m t i k r ą g a l i n ę b ū s e n ą , b e t d a b a r m e s ž i n o m e , j o g žvaigždės, kurių m a s ė d i d e s n ė u ž dvi S a u l ė s m a s e s , n e t u r i j o k i o s g a l i n ė s b ū s e n o s . T o k i o s ž v a i g ž d ė s t o l i a u t r a u k i a s i , kol g a l i a u s i a i v i r s t a j u o d o s i o ­ m i s skvlėmis — e r d v ė l a i k i o s r i t i m i s , i š k r e i v i n t o m i s tiek, k a d i š j ų n e g a l i ištrūkti n e t šviesa ( 1 . 1 5 pav.). P e n r o u z a s i r aš, r e m d a m i e s i b e n d r ą j a r e l i a t y v u m o t e o r i j a , į r o d ė m e , k a d l a i k a s j u o d o s i o s skylės v i d u j e b a i g i a s i i r ž v a i g ž d e i , i r n e l a i m i n g a m a s t r o n a u t u i , k u r i a m p a s i t a i k y t ų t e n įkristi, r a č i a u t i e k l a i k o p r a d ž i a , t i e k p a b a i g a n ė r a a p r a š o m i b e n d r o s i o s reliaty­ v u m o t e o r i j o s l y g t i m i s . T a d j i n e g a l i n u m a t y t i , kas s u s i d a r o p o D i d ž i o j o s p r o g i m o . K a i kas įžvelgia č i a slypinčią laisvę Dievui p r a ­ d ė t i kurti V i s a t ą b e t k o k i u j o n o r i m u b ū d u , b e t kiti ( t a r p j ų i r aš) yra į s i t i k i n ę , k a d Visatos p r a d ž i ą , k a i p i r t o l e s n ę j o s r a i d ą , turi l e m t i tie patvs d ė s n i a i . 3 skvriuje bus r a š o m a , k a d m e s š i e k t i e k n u v e i k ė m e s p r ę s d a m i šią p r o b l e m ą , t a č i a u d a r n e visiškai s u p r a n ­ t a m e Visatos pradžią. Priežastis, k o d ė l b e n d r o j i reliatyvumo t e o r i j a n e g a l i o j a pradi­ n i a m D i d ž i o j o s p r o g i m o m o m e n t u i , yra jos n e s u d e r i n a m u m a s s u k v a n t i n e t e o r i j a — kita didžiąja d v i d e š i m t o j o a m ž i a u s p r a d ž i o s kon­ c e p t u a l i ą j a revoliucija. Pirmasis žingsnis kvantinės teorijos link bu­ v o ž e n g t a s 1 9 0 0 m., kai B e r l y n e Maksas P l a n k a s ( M a x P l a n c k ) nu­ statė, kad iki r a u d o n u m o įkaitinto k ū n o s p i n d u l i u o t e g a l i m a paaiš­ kinti, j e i šviesa yra s p i n d u l i u o j a m a ir s u g e r i a m a tik t a m t i k r o m i s d i s k r e č i o m i s p o r c i j o m i s , p a v a d i n t o m i s kvantais. V i e n a m e iš straips­ nių, sudrebinusių fizikos p a g r i n d u s , E i n š t e i n o parašytų 1 9 0 5 m., kai jis d i r b o p a t e n t ų biure, buvo įrodyta, j o g P l a n k o kvantų h i p o t e z ė gali paaiškinti vadinamąjį fotoefektą — e l e k t r o n ų s p i n d u l i a v i m ą iš kai kurių m e t a l ų , paveiktų šviesa. T u o remiasi šiuolaikinių šviesos d e t e k t o r i ų b e i televizijos k a m e r ų veikimas, ir b ū t e n t už f o t o e f e k t o p a a i š k i n i m ą E i n š t e i n u i buvo paskirta N o b e l i o fizikos p r e m i j a . Dvidešimtojo amžiaus trečiajame dešimtmetyje Einšteinas t o ­ l i a u p l ė t o j o k v a n t ų idėją, t a č i a u b u v o l a b a i n e p a t e n k i n t a s V e r n e rio I I e i / e n b e r g o ( W e r n e r H e i s e n b e r g ) K o p e n h a g o j e , P o l i o Dira­ k o (Paul D i r a c ) K e m b r i d ž e i r E r v i n o Š r ė d i n g e r i o ( E r w i n S c h r ö d i n -

30

T R U M P A

R E L I A T Y V U M O

T E O R I J O S

I S T O R I J A

31

32

33

36

L A I K O

F O R M A

as y r a l a i k a s ? Ar tai — a m ž i n a i v i l n i j a n t i srovė, kuri nusi­ n e š a visas m ū s ų svajas, k a i p s a k o m a s e n o j e g i e s m ė j e ? O «,gal tai — b ė g i ų k e l i a s ? G a l b ū t j i s turi k i l p ų ir a t s i š a k o j i ­ m ų , taigi, k e l i a u d a m i į p r i e k į , g a l i m e sugrįžti į j a u b u v u s i ą s t o t į ( 2 . 1 pav.). Devynioliktojo amžiaus rašytojas Carlsas L a m a s (Charles L a m b ) r a š ė : " N i e k a s m a n n ė r a toks m į s l i n g a s , k a i p laikas i r erdvė. I r vis d ė l t o n i e k a s m a n ę s m a ž i a u n e t r i k d o n e g u laikas i r erdvė, n e s aš n i e k a d a apie j u o s negalvoju". Didžiąją laiko dalį d a u g u m a mū­ s ų n e s u k a galvos d ė l l a i k o i r e r d v ė s , k a d i r k o k i e j i e b ū t ų , b e t m e s visi k a r t a i s savęs k l a u s i a m e , kas y r a l a i k a s , k a i p j i s p r a s i d ė j o i r kur m u s v e d a . K i e k v i e n a r i m t a m o k s l i n ė t e o r i j a , a r tai l a i k o , a r k o k i a k i t a koncepcija, m a n o n u o m o n e , turėtų būti pagrįsta veiksmingiausia m o k s l o filosofija — p o z i t y v i s t i n i u p o ž i ū r i u , p a s i ū l y t u K a r l o Pop e r i o (Kari P o p p e r ) ir kitų. Pagal šį požiūrį, m o k s l i n ė teorija yra m a t e m a t i n i s m o d e l i s , kuris a p r a š o i r s i s t e m i n a m ū s ų a t l i e k a m u s s t e b ė j i m u s . G e r a t e o r i j a turi a p i b ū d i n t i d a u g y b ę r e i š k i n i ų , r e m ­ d a m a s i k e l e t u p a p r a s t ų p o s t u l a t ų , i r p a t e i k t i tikslias išvadas, ku­ r i a s b ū t ų g a l i m a p a t i k r i n t i . J e i g u išvados s u t a m p a s u s t e b ė j i m a i s , teorija lieka galioti, n e t j e i g u n i e k a d a n e g a l ė s būti įrodyta, kad y r a t e i s i n g a . A n t r a v e r t u s , j e i g u s t e b ė j i m a i n e s u t a m p a s u išvado­ mis, teoriją reikia arba atmesti, arba patikslinti. ( B e n t j a u taip p r i v a l ė t ų b ū t i . I š tikrųjų n e r e t a i ž m o n ė s k e l i a k l a u s i m ą a p i e ste­ b ė j i m ų t i k s l u m ą i r p a t i k i m u m ą b e i m o r a l i n e s s t e b i n č i ų j ų savy­ b e s . ) J e i g u l a i k o m a s i p o z i t y v i s t i n i o p o ž i ū r i o , k a i p e l g i u o s i aš, n e ­ g a l i m a pasakyti, kas i š tikrųjų y r a l a i k a s . Į m a n o m a tik a p r a š y t i l a i k ą l a b a i g e r u m a t e m a t i n i u m o d e l i u i r n u r o d y t i , k o k i o s išvados iš jo išplaukia.

37

Pirmąjį m a t e m a t i n į laiko ir erdvės m o d e l į pasiūlė Izaokas N i u t o n a s savo " G a m t o s f i l o s o f i j o s m a t e m a t i n i u o s e p a g r i n d u o s e " ( " P h i l o s o p h i a e n a t u r a l i s p r i n c i p i a m a t h e m a t i c a " ) , išleistuose 1 6 8 7 m e t a i s . I . N i u t o n a s gavo L u k a s o k a t e d r ą K e m b r i d ž e , k u r i o s va­ d o v o k ė d ė j e d a b a r sėdžiu aš, tik m a n o j i yra v a l d o m a e l e k t r a . A n o t N i u t o n o m o d e l i o , l a i k a s i r e r d v ė yra pasyvi t e r p ė , k u r i o j e įvvkiai vyksta, b e t patys n e v e i k i a tos t e r p ė s . L a i k a s b u v o a t s k i r t a s n u o e r d v ė s i r į s i v a i z d u o j a m a s k a i p a t s k i r a l i n i j a a r b a b ė g i ų kelias, ku­ ris tęsiasi b e g a l o ( 2 . 2 pav.). M a n y t a , k a d l a i k a s y r a a m ž i n a s t a p r a s m e , j o g jis e g z i s t a v o i r e g z i s t u o s a m ž i n a i . P r i e š i n g a i t a m p o ­ žiūriui, d a u g u m a ž m o n i ų g a l v o j o , k a d f i z i n ė V i s a t a b u v o s u k u r t a b e v e i k d a b a r t i n i u j o s p a v i d a l u tik p r i e š k e l e t ą t ū k s t a n t m e č i ų . T a i trikdė filosofus, kaip antai vokiečių mąstytoją I m a n u e l į Kantą ( I m ­ m a n u e l K a n t ) . J e i g u Visata iš tikro buvo sukurta, kodėl be galo ilgai d e l s t ą j ą s u k u r t i ? A n t r a vertus, j e i g u V i s a t a e g z i s t a v o a m ž i ­ n a i , k o d ė l viskas, kas t u r ė j o įvykti, d a r n ė r a įvykę, o tai r e i k š t ų , k a d i s t o r i j a j a u y r a p a s i b a i g u s i ? Pavyzdžiui, k o d ė l V i s a t a n e p a s i e ­ kė š i l u m i n ė s p u s i a u s v y r o s b ū s e n o s , kuriai e s a n t viskas įgvja tą pa­ čią t e m p e r a t ū r ą ? 38

L A I K O

F O R M A

39

V I S A T A

R I E Š U T O

2 . 4 pav. G U M I N E S PLĖVELES A N A L O G I J A Didelis rutulys centre vaizduoja ma­ syvu kūną, pavyzdžiui, žvaigždę. Rutulio svoris išlenkia plėvelę ar­ ti jo. Tai verčia plėvele riedančius mažus rutuliukus pakeisti savo ju­ dėjimo kryptį ir suktis aplink didįjį rutulį. Taip pat ir ž v a i g ž d ė s gravi­ tacijos laukas verčia planetas skrie­ ti aplink ją.

K E V A L E

K a n t a s p a v a d i n o šią p r o b l e m ą " g r y n o j o p r o t o p a r a d o k s u " , nes ji atrodė logiškai prieštaringa ir n e t u r ė j o s p r e n d i m o . B e t prieš­ t a r a v i m a s kilo tik n a u d o j a n t i s N i u t o n o m a t e m a t i n i u m o d e l i u , p a g a l kurį l a i k a s y r a b e g a l i n ė l i n i j a , n e p r i k l a u s a n t i n u o V i s a t o s r a i d o s . T a č i a u , k a i p m e s s u ž i n o j o m e 1 skyriuje, 1 9 1 5 m . A . E i n š ­ t e i n a s p a s i ū l ė visiškai n a u j ą m a t e m a t i n į m o d e l į — b e n d r ą j ą re­ l i a t y v u m o t e o r i j ą . Per l a i k o t a r p i , p r a ė j u s i p o E i n š t e i n o s t r a i p s n i o p a s i r o d y m o , m e s p a p i l d ė m e j o t e o r i j ą tik k e l e t u d e k o r a t y v i u de­ t a l i ų ; m ū s ų l a i k o i r e r d v ė s m o d e l i s vis d a r r e m i a s i E i n š t e i n o su­ k u r t a i s p a g r i n d a i s . Sis i r t o l e s n i skyriai s u p a ž i n d i n s s u m ū s ų idė­ j o m i s , kurios buvo išplėtotos išspausdinus E i n š t e i n o revoliucinį s t r a i p s n į . Tai p a s a k o j i m a s a p i e s ė k m i n g ą d a u g e l i o ž m o n i ų d a r b ą , i r a š d i d ž i u o j u o s i į n e š ę s i r savo n e d i d e l į i n d ė l į .

40

B e n d r o j i r e l i a t y v u m o t e o r i j a s u j u n g ė l a i k o m a t m e n į s u tri­ m i s e r d v ė s m a t m e n i m i s , j ų v i s u m a b u v o p a v a d i n t a e r d v ė l a i k i u (žr. p . 3 9 , 2 . 3 pav.). T e o r i j a a p r a š ė i r g r a v i t a c i j o s r e i š k i n į , t e i g d a m a , kad medžiagos bei energijos pasiskirstymas Visatoje iškreivina ir d e f o r m u o j a e r d v ė l a i k į , t a i g i j i s n ė r a p l o k š č i a s . S i a m e erdvėlaiky­ j e k ū n a i s t e n g i a s i išlaikyti t i e s i a e i g į j u d ė j i m ą , b e t d ė l e r d v ė l a i k i o k r e i v u m o j ų t r a j e k t o r i j o s a t r o d o i š l e n k t o s . J i e j u d a lyg b ū t ų vei­ kiami gravitacijos lauko. Kaip apytikrę analogiją, kurios nereikia suprasti pernelyg tiesiogiai, įsivaizduokime g u m i n ę plėvelę. Ant j o s galima padėti didelį rutulį, vaizduojantį S a u l ę . Rutulys slegia plėvelę ir priver­ č i a j ą į d u b t i p o S a u l e . J e i g u d a b a r a n t tos p l ė v e l ė s p a r i d e n s i m e m a ž u s r u t u l i u k u s , j i e n e r i e d ė s t i e s i a i į k i t ą k r a š t ą , b e t suksis a p ­ l i n k masyvų r u t u l į k a i p p l a n e t o s a p l i n k S a u l ę ( 2 . 4 pav.). A n a l o g i j a n ė r a tiksli, n e s pavyzdyje i š k r e i v i n t i tik d u e r d v ė s m a t m e n y s ( g u m i n ė s plėvelės paviršius), o laikas lieka nepriklau­ s o m a s , k a i p i r N i u t o n o t e o r i j o j e . T a č i a u r e l i a t y v u m o t e o r i j a , pa­ tvirtinta daugeliu e k s p e r i m e n t ų , teigia, kad laikas ir erdvė yra n e a t s i e j a m i . N e g a l i m a iškreivinti erdvės, kartu n e k e i č i a n t laiko. Vadinasi, laikas turi formą. Į v e s d a m a iškreivintą erdvėlaikį, ben­ d r o j i r e l i a t y v u m o t e o r i j a j u o s i š pasyvios t e r p ė s , k u r i o j e vyksta įvykiai, p a v e r č i a d i n a m i š k a i s įvykių dalyviais. P a g a l N i u t o n o te­ o r i j ą , l a i k a s n e p r i k l a u s o n u o n i e k o , t a d kyla k l a u s i m a s : k ą D i e v a s v e i k ė p r i e š s u k u r d a m a s V i s a t ą ? A n o t š v e n t o j o A u g u s t i n o , į tai n e ­ g a l i m a atsakyti j u o k a i s , k a i p išsisuko v i e n a s ž m o g u s p a s a k ę s : " J i s įrenginėjo pragarą tiems, kurie pernelyg uoliai meldžiasi". Tai y r a r i m t a s k l a u s i m a s , kurį ž m o n ė s s v a r s t ė a m ž i a i s . Š v e n t a s i s Au­ gustinas teigė, kad Dievas, prieš sukurdamas d a n g ų ir žemę, iš viso n i e k o n e v e i k ė . T i e s ą s a k a n t , tai l a b a i a r t i m a š i u o l a i k i n ė m s idėjoms. Antra vertus, b e n d r o j o j e reliatyvumo teorijoje laikas ir erd­ vė nustoja būti nepriklausomi nuo Visatos ar vienas nuo kito. J i e y r a m a t u o j a m i k v a r c o k r i s t a l o v i r p e s i ų s k a i č i u m i a r l i n i u o t ė s il­ g i u . G a l i b ū t i , k a d t o k i u b ū d u n u s t a t y t a s l a i k a s įgyja m i n i m a l i ą a r m a k s i m a l i ą vertę, kitaip tariant, pradžią ar pabaigą. N ė r a pras­ m ė s k l a u s t i , kas vyko p r i e š l a i k o p r a d ž i ą a r p o j o p a b a i g o s , n e s tokie laikai n e m a t u o j a m i .

V I S A T A

R I E Š U T O

K E V A L E

B u v o l a b a i svarbu n u s p r ę s t i , a r b e n d r o s i o s r e l i a t y v u m o t e ­ orijos m a t e m a t i n i s modelis n u m a t o Visatos ir paties laiko pra­ d ž i ą a r p a b a i g ą . Fizikai t e o r e t i k a i , t a r p j ų i r E i n š t e i n a s , l a i k ė s i b e n d r o s išankstinės n u o m o n ė s , kad laikas turėtų būti begalinis į abi puses. Priešingu atveju atsirastų keblių klausimų apie Visatos s u k ū r i m ą , kas, a t r o d ė , n e p r i k l a u s o m o k s l o s r i č i a i . B u v o ž i n o m i E i n š t e i n o lygčių s p r e n d i n i a i , n u s a k a n t y s l a i k o p r a d ž i ą i r p a b a i ­ gą, b e t tai y r a l a b a i s p e c i a l ū s s p r e n d i n i a i , g a u t i e s a n t d i d e l e i si­ metrijai. Buvo galvojama, kad, realiam kūnui traukiantis dėl jo p a t i e s t r a u k o s j ė g o s p o v e i k i o , slėgis a r š o n i n i a i g r e i č i a i n e l e i s vi­ sai m e d ž i a g a i sukristi į v i e n ą tašką, k u r i a m e m e d ž i a g o s t a n k i s b ū t ų begalinis. Panašiai, Visatos plėtimąsi atsukdami laike atgal, ne­ b ū t i n a i n u s t a t y t u m e , k a d visa V i s a t o s m e d ž i a g a a t s i r a d o i š v i e n o taško. Toks b e g a l i n i o t a n k i o taškas buvo pavadintas singuliarum u ; j i s ir būtų laiko pradžia arba pabaiga. 1 9 6 3 m. du rusų m o k s l i n i n k a i J e v g e n i j u s Lilsicas ir įsakas C h a l a t n i k o v a s p a s k e l b ė , j o g visi E i n š t e i n o lygčių s p r e n d i n i a i s u s i n g u l i a r u m u a t i t i n k a t a m t i k r ą m e d ž i a g o s i r g r e i č i ų pasiskirsty­ m ą . T i k i m y b ė , k a d s p r e n d i n y s , a p i b ū d i n a n t i s e s a m ą Visatą, t e n ­ k i n t ų šią sąlygą, y r a p r a k t i š k a i lygi n u l i u i . B e v e i k visi V i s a t ą a p r a ­ šantys s p r e n d i n i a i n e n u m a t o b e g a l i n i o t a n k i o s i n g u l i a r u m o . P r i e š Visatos p l ė t i m o s i erą tikriausiai buvo ankstesnis traukimosi laiko­ t a r p i s , kai visa m e d ž i a g a t r a u k ė s i , b e t j o s dalvs n e s u s i j u n g ė , o vėl atsistūmė ir prasidėjo d a b a r t i n ė p l ė t i m o s i stadija. Tokiu atveju l a i k a s tęstųsi a m ž i n a i i š b e g a l i n ė s p r a e i t i e s į b e g a l i n ę a t e i t į . L i f s i c o i r C h a l a t n i k o v o a r g u m e n t a i į t i k i n o n e visus. R o d ž e ­ ris P e n r o u z a s i r a š p a s i r i n k o m e kitą m e t o d ą , p a g r į s t ą n e i š s a m i u s p r e n d i n i ų n a g r i n ė j i m u , o b e n d r a erdvėlaikio struktūra. Pagal b e n d r ą j ą r e l i a t y v u m o t e o r i j ą , e r d v ė l a i k į i š k r e i v i n a n e tik j a m e e s a n t y s masyvūs o b j e k t a i , b e t i r e n e r g i j a . J i v i s a d a y r a t e i g i a m a , t a d t a i p i š k r e i v i n a e r d v ė l a i k į , k a d j a m e s k l i n d a n t y s šviesos spin­ duliai suartėja. D a b a r p a n a g r i n ė k i m e m ū s ų p r a e i t i e s šviesos k ū g į ( 2 . 5 pav.). J į n u b r ė ž i a e r d v ė l a i k y j e t o l i m ų g a l a k t i k ų šviesos s p i n d u l i a i , k u r i e m u s p a s i e k i a šiuo m e t u . V e r t i k a l i o j e ašyje a t i d e d a m i laiką, o šo­ n i n ė s e ašyse — e r d v ė s k o o r d i n a t e s , t u r ė s i m e k ū g į , k u r i o v i r š ū n ė , arba smaigalys, sutaps su mumis. J u d ė d a m i žemyn kūgiu n u o jo

42

-I 3

44

L A I K O

šaldytai p i c a i atšildyti, t a č i a u tikslus s p e k t r o s u t a p i m a s su 2,7 laips­ n i o t e m p e r a t ū r o s k ū n o s p i n d u l i u o t e l i u d i j a , k a d j i t i k r i a u s i a i at­ e i n a i š s r i č i ų , n e s k a i d r i ų m i k r o b a n g o m s ( 2 . 6 pav.). V a d i n a s i , m e s g a l i m e d a r y t i išvadą, k a d m ū s ų p r a e i t i e s švie­ sos k ū g i s , j u o g r į ž t a n t į p r a e i t į , p r a e i s p r o t a m t i k r ą k i e k į m e ­

F O R M A

2 . 7 pav. I Š K R E I V I N T A S ERDVĖLAIKIS Gravitacija yra traukos jėga, todėl masyvus kūnas iškreivina jį supantį erdvėlaikį ir arti kūno sklindantys šviesos spinduliai suartėja.

d ž i a g o s . Š i o k i e k i o p a k a n k a e r d v ė l a i k i u i i š k r e i v i n t i , t a i g i šviesos s p i n d u l i a i , s k l i n d a n t y s m ū s ų p r a e i t i e s šviesos k ū g i u , y r a u ž l e n ­ k i a m i a t g a l v i e n a s k i t o l i n k ( 2 . 7 pav.). G r į ž t a n t l a i k e a t g a l , m ū s ų p r a e i t i e s šviesos k ū g i o s k e r s p j ū v i s p a s i e k i a m a k s i m a l ų dydį ir vėl p r a d e d a m a ž ė t i . M ū s ų praeitis yra k r i a u š ė s f o r m o s ( 2 . 8 pav.).

4 5

4'i

L A I K O

J e i g r į š i m e m ū s ų p r a e i t i e s šviesos k ū g i u d a r t o l i a u į p r a e i t į , tai t e i g i a m a s m e d ž i a g o s i r e n e r g i j o s t a n k i s p r i v e r s šviesos spin­ d u l i u s d a r l a b i a u s u a r t ė t i . Per b a i g t i n į l a i k o t a r p ą šviesos k ū g i o s k e r s p j ū v i s s u m a ž ė s iki n u l i o . V a d i n a s i , visa m e d ž i a g a , e s a n t i m ū ­ s ų p r a e i t i e s šviesos k ū g y j e , j a m s i a u r ė j a n t t a n k ė j a . T a i g i n e n u o s ­ t a b u , k a d P e n r o u z a s i r aš, r e m d a m i e s i b e n d r o s i o s r e l i a t y v u m o te­ o r i j o s m a t e m a t i n i u m o d e l i u , g a l ė j o m e įrodyti, j o g l a i k a s t u r ė j o p r a d ž i ą , v a d i n a m ą D i d ž i u o j u s p r o g i m u . P a n a š ū s a r g u m e n t a i liu­ dija, k a d l a i k a s t u r ė s i r p a b a i g ą , k a i ž v a i g ž d ė s a r g a l a k t i k o s , vei­ k i a m o s j ų p a č i ų t r a u k o s ? s u s i s p a u s į j u o d ą s i a s skyles. M e s išven­ g ė m e K a n t o grynojo p r o t o paradokso, atsisakydami j o laiko ne­ priklausomos tėkmės Visatoje prielaidos. Mūsų darbas, įrodantis, j o g laikas t u r ė j o pradžią, 1 9 6 8 m . l a i m ė j o antrąją premiją Gravi­ t a c i j o s t y r i m ų f o n d o k o n k u r s e : R o d ž e r i s i r a š p a s i d a l i j o m e apva­ lią 3 0 0 J A V d o l e r i ų s u m e l ę . N e m a n a u , k a d kiti tais m e t a i s p e l n ę apdovanojimus darbai pasirodė turintys labiau išliekančią vertę. Į m ū s ų d a r b ą b u v o r e a g u o t a įvairiai. J i s n u l i ū d i n o d a u g u m ą fizikų, u ž t a t p r a d ž i u g i n o r e l i g i j ų v a d o v u s , t i k i n č i u s p a s a u l i o su­ k ū r i m o aktu, kadangi atsirado mokslinis j o įrodymas. T u o tarpu J . Lifšicas i r I . Chalatnikovas atsidūrė keblioje padėtyje. J i e nesu­ g e b ė j o p a n e i g t i m ū s ų į r o d y t ų m a t e m a t i n i ų t e o r e m ų , b e t , gyven­ dami sovietų sistemoje, n e g a l ė j o pasisakyti klydę ir pripažinti Vakarų m o k s l o l a i m ė j i m ą . T a č i a u j i e r a d o išeitį, g a u d a m i b e n d ­ resnius, turinčius singuliarumą sprendinius, kurie nebuvo tokie specialūs, kaip anksčiau j ų surasti s p r e n d i n i a i . Tai suteikė j i e m s galimybę paskelbti singuliarumus ir laiko pradžią bei pabaigą sovietų m o k s l o a t r a d i m u . D a u g u m a fizikų vis d ė l t o i n t u i t y v i a i v e n g ė i d ė j o s , k a d l a i k a s t u r i p r a d ž i ą a r p a b a i g ą . T o d ė l j i e a t k r e i p ė d ė m e s į į tai, k a d b e n ­ d r o s i o s r e l i a t y v u m o t e o r i j o s m a t e m a t i n i s m o d e l i s , g a l i m a s daik-

2 . 8 pav. LAIKAS YRA K R I A U Š E S F O R M O S Jei grįšime mūsų praeities šviesos kūgiu laike atgal, matysime, kad spindulius užlenkė ankstyvosios Visatos medžiaga. Visa mūsų stebima Visata yra kūgy­ je, kurio pagrindo taškas atitinka D i d ž i o j o sprogimo pradžią. Tai turėty būti singuliarumas — taškas, kuriame medžiagos tankis buvo begalinis. Jam ap­ rašyti klasikinė bendroji reliatyvumo teorija nebetinka.

F O R M A

48

L A I K O

F O R M A

tas, n ė r a visai t i n k a m a s e r d v ė l a i k i u i n a g r i n ė t i a r t i s i n g u l i a r u m o . Priežastis tokia: bendroji reliatyvumo teorija, aprašanti gravitaci­ j o s j ė g ą , y r a k l a s i k i n ė t e o r i j a (tai b u v o p a ž y m ė t a 1 skyriuje) i r n e a t s i ž v e l g i a į k v a n t i n į n e a p i b r ė ž t u m ą , kuris p r i i m a m a s d ė m e ­ sin, n a g r i n ė j a n t visas k i t a s m u m s ž i n o m a s j ė g a s . Sis b e n d r o s i o s reliatyvumo teorijos ir kvantinės teorijos n e s u d e r i n a m u m a s nėra svarbus d i d ž i a j a i V i s a t o s d a l i a i didžiąją l a i k o d a l į , n e s e r d v ė l a i k i s y r a i š k r e i v i n t a s d i d e l i a i s a t s t u m a i s , o k v a n t i n i a i e f e k t a i svarbūs l a b a i m a ž a i s a t s t u m a i s . B e t arti s i n g u l i a r u m o šie d u m a s t e l i a i su­ silygina i r k v a n t i n i a i g r a v i t a c i j o s e f e k t a i p a s i d a r o svarbūs. T a i g i R . P e n r o u z o i r m a n o s i n g u l i a r u m o t e o r e m o s i š tikrųjų į r o d o tik tai, k a d m ū s ų k l a s i k i n ė e r d v ė l a i k i o sritis yra susieta su p r a e i t i m i ir g a l b ū t su a t e i t i m i sritimis, k u r i o s e k v a n t i n ė gravitacija y r a svarbi. Visatos p r a d ž i a i i r j o s a t e i č i a i s u p r a s t i r e i k a l i n g a k v a n t i n ė s gravi­ tacijos t e o r i j a , i r j i bus a p t a r i a m a d i d ž i o j o j e šios k n y g o s dalyje. Atomų bei kitų sistemų, turinčių baigtinį skaičių dalelių, kvantinę teoriją suformulavo V. Heizenbergas, E. S r ė d i n g e r i s ir P. Dirakas trečiajame XX amžiaus dešimtmetyje. (Dirakas taip pat k a ž k a d a u ž ė m ė m a n o k ė d ę K e m b r i d ž o u n i v e r s i t e t e , tik t a d a j i n e ­ turėjo variklio.) Tačiau, b a n d a n t pritaikyti kvantų idėjas Maksvel o l a u k a m s , a p r a š a n t i e m s e l e k t r ą , m a g n e t i z m ą i r šviesą, b u v o su­ s i d u r t a su s u n k u m a i s . 49

50

5 1

V I S A T A

R I E Š U T O

K E V A L E

č i a u d v i d e š i m t o j o a m ž i a u s p e n k t a j a m e d e š i m t m e t y j e fizikai R i ­ čardas Feinmanas (Richard Feynman), Džulianas Švingeris (Ju­ lian Schwinger) ir Šiničiras T o m o n a g a (Shin I c h i r o T o m o n a g a ) išplėtojo nuoseklų būdą šioms begalybėms pašalinti, arba "atim­ ti", ir n a g r i n ė t i tiktai b a i g t i n e s masės bei krūvio vertes. Neatsi­ ž v e l g i a n t j tai, p a g r i n d i n i ų b ū s e n ų f l i u k t u a c i j o s s ą l y g o j a m a ž u s efektus, k u r i e gali būti i š m a t u o t i , i r j ų s k a i č i a v i m o r e z u l t a t a i g e r a i sutampa su e k s p e r i m e n t u . Panašios atimties s c h e m o s begalybėms pašalinti buvo veiksmingos ir aprašant J a n g o ir Milso (Yang-Mills) laukus; j ų teoriją pasiūlė C e n N i n g J a n g a s ( C h e n N i n g Yang) i r R o b e r t a s Milsas ( R o b e r t M i l l s ) . J a n g o i r M i l s o t e o r i j a išplečia M a k s velo

t e o r i j ą , p r i t a i k y d a m a j ą k i t o m s d v i e m s ą v e i k o m s , k u r i o s va­

d i n a m o s silpnąja b e i stipriąja. T a č i a u k v a n t i n ė j e gravitacijos teori­ joje

pagrindinių būsenų fliuktuacijos yra daug svarbesnės. Be to,

k i e k v i e n o ilgio b a n g o s turi k i t o k i ą p a g r i n d i n ė s b ū s e n o s e n e r g i j ą . K a d a n g i e l e k t r o m a g n e t i n i ų b a n g ų ilgis n e t u r i m a ž u m o r i b o s , tai k i e k v i e n o j e e r d v ė l a i k i o srityje y r a b e g a l i n i s s k a i č i u s s k i r t i n g o ilgio b a n g ų ir b e g a l i n ė pagrindinių būsenų energija. Energija, kaip ir m e d ž i a g a , s u k e l i a g r a v i t a c i j ą , t o d ė l šis b e g a l i n i s e n e r g i j o s t a n k i s turėtų reikšti, kad Visatoje yra p a k a n k a m a i gravitacinės traukos e r d v ė l a i v i u i k o m p a k t i f i k u o t i į v i e n ą tašką, b e t a k i v a i z d u , k a d t a i p nėra atsitikę. Š į t a r i a m ą s t e b ė j i m o i r t e o r i j o s p r i e š t a r a v i m ą g a l i m a tikėtis išspręsti t e i g i a n t , k a d p a g r i n d i n i ų b ū s e n ų f l i u k t u a c i j o s n e s u k e l i a gravitacijos, t a č i a u tai n e p a s i t v i r t i n a . P a g r i n d i n i ų b ū s e n ų f l i u k t u a ­ cijų e n e r g i j ą g a l i m a a p t i k t i m a t u o j a n t K a z i m i r o ( C a s i m i r ) efektą. J e i g u j ū s įtaisysite dvi m e t a l i n e s p l o k š t e s l y g i a g r e č i a i labai arti vie­ n a kitos, tai e l e k t r o m a g n e t i n i o l a u k o i n t e n s y v u m a s t a r p p l o k š č i ų b u s t r u p u t į m a ž e s n i s n e g u j ų i š o r ė j e ( 2 . 1 1 pav.). Šis e n e r g i j o s tan­ kių s k i r t u m a s sukelia j ė g ą , t r a u k i a n č i ą p l o k š t e s v i e n ą p r i e kitos, i r š i j ė g a b u v o a p t i k t a e k s p e r i m e n t a i s . Pagal b e n d r ą j ą r e l i a t y v u m o teoriją, j ė g o s , k a i p i r m e d ž i a g a , yra gravitacijos šaltinis, taigi b ū t ų n e n u o s e k l u i g n o r u o t i šio e n e r g i j ų s k i r t u m o g r a v i t a c i n į v e i k i m ą . P r o b l e m ą g a l i m a išspręsti kitu b ū d u , įvedus k o s m o l o g i n ę kon­ s t a n t ą , k a i p tai p a d a r ė E i n š t e i n a s , s i e k d a m a s g a u t i s t a t i n į V i s a t o s m o d e l į . J e i g u š i k o n s t a n t a b ū t ų lvgi m i n u s b e g a l v b e i , j i g a l ė t ų visiškai k o m p e n s u o t i p a g r i n d i n i ų b ū s e n ų e n e r g i j o s l a i s v o j o j e e r d -

52

53

V I S A T A

54

R I E Š U T O

K E V A L E

L A I K O

F O R M A

v ė j e v e r t ę , k u r i lygi p l i u s b e g a l y b e i . T a č i a u t o k i a k o n s t a n t a a t r o ­ dytų p a v a r t o t a d i r b t i n a i , tik š i a m t i k s l u i t u r ė t ų b ū t i l a b a i t i k s l i a i parinkta. L a i m ė , dvidešimtojo amžiaus aštuntajame dešimtmetyje bu­ v o a t r a s t a visai n a u j a s i m e t r i j o s rūšis, kuri n u m a t o p a p r a s t ą fizi­ k i n į m e t o d ą b e g a l y b ė m s , k y l a n č i o m s d ė l p a g r i n d i n i ų b ū s e n ų fliuk­ tuacijų, k o m p e n s u o t i . Tai — supersimetrija, b ū d i n g a daugeliui š i u o l a i k i n i ų m a t e m a t i n i ų m o d e l i ų . J i a p r a š o m a įvairiais b ū d a i s . L a u k o t e o r i j o j e s u p e r s i m e t r i j a gali atsirasti d a r a n t prielaidą, kad erdvėlaikis, be m a t m e n ų , kuriuos m e s ž i n o m e iš p a t y r i m o , turi papildomų m a t m e n ų . J i e vadinami G r a s m a n o (Grassmann) mat­ m e n i m i s , nes išreiškiami ne įprastiniais realiaisiais skaičiais, o G r a s m a n o kintamaisiais. Įprastiniai skaičiai yra komutatyvūs, t. y. j u o s g a l i m a d a u g i n t i b e t k o k i a t v a r k a : 6 p a d a u g i n u s iš 4, gau­ n a m a s tas p a t s r e z u l t a t a s , k a i p i r 4 p a d a u g i n u s i š 6 . T u o t a r p u G r a s m a n o k i n t a m i e j i a n t k o m u t a t y v ū s : x p a d a u g i n u s iš y, gauna­ ma t i e k p a t , k i e k ir -y p a d a u g i n u s iš x. S u p e r s i m e t r i j a p i r m ą k a r t ą b u v o p a n a u d o t a b e g a l y b ė m s pa­ šalinti n a g r i n ė j a n t m a t e r i j o s b e i J a n g o ir Milso laukus, kai erd­ vėlaikio matmenys, išreiškiami tiek įprastiniais skaičiais, tiek G r a s m a n o kintamaisiais, yra plokšti, neiškreivinti. T a č i a u buvo natūralu ją išplėsti, kad tiktų ir iškreivintiems įprastiniams ar G r a s m a n o m a t m e n i m s . Taip atsirado keletas teorijų, vadinamų supergravitacija, ir įvedančių skirtingas supersimetrijas. Viena s u p e r s i m e t r i j o s t e o r i j o s i š v a d ų t o k i a : k i e k v i e n a s l a u k a s a r b a da­ lelė turi " s u p e r p a r t n e r į " , kurio sukinys yra a r b a

1/2 d i d e s n i s ,

a r b a 1/2 m a ž e s n i s u ž j ų p a č i ų s u k i n į ( 2 . 1 2 pav.).

55

i

SUPERPARTNERIAI

Fermionai, turintys pusinį sukinį (pvz., 1 / 2 ) , sudaro įprastinę medžiagą. JŲ pagrindiniŲ būsenŲ energijos yra neigiamos.

56

L A I K O

F O R M A

57

V I S A T A

2 . 1 4 pav. (kitame S T Y G Ų VIRPESIAI

R I E Š U T O

puslapyje)

Pagrindiniai stygy teorijos objektai yra ne taškinės dalelės, bet vien­ matės stygos. Jos turi galus, kuriais gali jungtis vienos su kitomis, su­ darydamos uždaras kilpas. Kaip ir smuiko stygos, mikropa­ saulio stygos turi savuosius, arba rezonansinius, virpesiy dažnius — sveikasis skaičius juos atitinkančiy bangy ilgiu tiksliai lygus stygos il­ giui. Kaip smuiko stygy skirtingi rezo­ nansiniai dažniai atitinka skirtingas m u z i k i n e s gaidas, taip stygomis sklindantys skirtingo dažnio suža­ dinimai — skirtingas fundamentaliyjy daleliy mases bei krūvius, t. y. gali būti interpretuojami kaip tam tikros dalelės. Apytikriai kalbant, kuo trumpesnis stygos virpesiy ban­ gos ilgis, tuo didesnė dalelės masė.

K E V A L E

B o z o n ų , k u r i ų s u k i n y s y r a sveikasis s k a i č i u s ( 0 , 1 , 2 i r t . t . ) , p a g r i n d i n i ų b ū s e n ų e n e r g i j o s yra t e i g i a m o s . A n t r a v e r t u s , f e r m i o n ų , t u r i n č i ų p u s i n į s u k i n į ( 1 / 2 , 3/2 i r t . t . ) , p a g r i n d i n i ų b ū s e n ų e n e r g i j o s yra n e i g i a m o s . K a d a n g i b o z o n ų i r f e r m i o n ų s k a i č i u s y r a vienodas,

tai

didžiausios begalybės

supergravitacijos

teorijose

k o m p e n s u o j a s i (žr. p . 5 6 , 2 . 1 3 pav.). T a č i a u t a i p e l g i a n t i s m a ž i a u r e i k š m i n g i , b e t vis d ė l t o b e g a l i ­ n i a i d y d ž i a i g a l ė j o b ū t i p r a l e i s t i . N i e k a s n e t u r ė j o k a n t r y b ė s skai­ č i u o t i i r t i k r i n t i , a r šios t e o r i j o s visiškai n u o s e k l i o s . B u v o m a n o ­ ma, kad geras studentas tikrindamas užtruktų du šimtus metų, be to, n e ž i n i a , a r j i s n e p a d a r y t ų k l a i d o s a n t r a j a m e p u s l a p y j e . Vis d ė l t o iki p a t 1 9 8 5 m e t ų d a u g u m a m o k s l i n i n k ų t i k ė j o , k a d b e g a l y b ė s supersimetrijos teorijose neturėtų pasirodyti. Paskui m a d a s t a i g a p a s i k e i t ė . M o k s l i n i n k a i ė m ė g a l v o t i , j o g s u p e r g r a v i t a c i j o s t e o r i j o s e b e g a l y b ė s y r a g a l i m o s , tos t e o r i j o s p r a ­ d ė t o s laikyti p o t e n c i a l i a i k l a i d i n g o m i s . B u v o t v i r t i n a m a , k a d vie­ nintelis būdas bendrajai reliatyvumo teorijai ir kvantinei teorijai suvienyti y r a v a d i n a m o j i s u p e r s i m e t r i n ė stygų t e o r i j a . T o s stygos, k a i p i r į p r a s t o s k a s d i e n i a m e g y v e n i m e , y r a ištęsti v i e n m a č i a i o b ­ j e k t a i — j o s t u r i tik ilgį. T o k i o s stygos j u d a b a z i n i a m e e r d v ė l a i k y ­ j e , o j o m i s sklindantys sužadinimai interpretuojami kaip e l e m e n ­ t a r i o s i o s d a l e l ė s ( 2 . 1 4 pav.). J e i g u stygos t u r i i r G r a s m a n o , i r į p r a s t i n i u s m a t m e n i s , tai j o m i s sklindantys sužadinimai atitiks bozonus ir fermionus. Šiuo atveju t e i g i a m o s ir n e i g i a m o s p a g r i n d i n i ų b ū s e n ų energijos komp e n s u o s i s t a i p tiksliai, k a d n e l i k s n i e k o p a n a š a u s į b e g a l y b e s . B u ­ vo teigiama, kad superstygos yra Visko T e o r i j a ( V T ) . A t e i t y j e m o k s l o i s t o r i k a m s bus į d o m u v a i z d u o t i fizikų t e o r e ­ tikų n u o m o n i ų p o t v y n i u s i r a t o s l ū g i u s . K e l e t ą m e t ų stygos k a r a ­ liavo, o s u p e r g r a v i t a c i j a b u v o laikyta t i k a p y t i k r e t e o r i j a , t e i s i n g a e s a n t m a ž o m s e n e r g i j o m s . A p r i b o j i m a s " m a ž a e n e r g i j a " b u v o lai­ komas ypač nepageidautinu, net jeigu mažos energijos reikštų energijas, milijardą milijardų kartų mažesnes už dalelių energijas s p r o g u s t r o t i l o b o m b a i . J e i g u s u p e r g r a v i t a c i j a b ū t ų tik m a ž ų e n e r ­ gijų a r t i n y s , j i n e g a l ė t ų p r e t e n d u o t i į f u n d a m e n t i n ę V i s a t o s t e ­ oriją. Vietoj j o s p a g r i n d i n e teorija turėjo tapti viena iš p e n k i ų siūlytų s u p e r s t y g ų t e o r i j ų . B e t kuri i š šių p e n k i ų t e o r i j ų a p r a š o

58

L A I K O

F O R M A

m ū s ų V i s a t ą ? I r k a i p stygų t e o r i j a g a l ė t ų b ū t i p r a t ę s t a u ž r i b ų a r t i n i o , v a i z d u o j a n č i o stygas k a i p paviršius, t u r i n č i u s v i e n ą e r d ­ vės i r v i e n ą l a i k o m a t m e n į b e i j u d a n č i u s p l o k š č i a m e b a z i n i a m e e r d v ė l a i k y j e ? A r n e t u r ė t ų stygos i š k r e i v i n t i t o e r d v ė l a i k i o ? P o 1 9 8 5 m e t ų ė m ė a i š k ė t i , k a d stygų t e o r i j a n e p a t e i k i a išsa­ m a u s v a i z d o . Visų p i r m a b u v o s u p r a s t a , k a d stygos y r a tik v i e n a s a t s t o v a s d i d e l ė s k l a s ė s o b j e k t ų , k u r i e gali t u r ė t i d a u g i a u n e i vie­ n ą m a t m e n į . Polis T a u n s e n d a s ( P a u l Tovvnsend), kuris, k a i p i r aš, yra Kembridžo universiteto Taikomosios matematikos ir teorinės fizikos skyriaus n a r y s i r kuris a t l i k o d a u g svarbių d a r b ų , n a g r i n ė 59

V I S A T A

M

60

R I E Š U T O

K E V A L E

L A I K O

MŪSŲ

F O R M A

Visatos erdvė gali turėti nusitęsiančius į begalybę ir

Susukta (kompak-

2 brana, susukta

kompaktifikuotus matmenis. Membranos matomos geriau, jeigu yra susuktos (kompaktifikuotos).

tifikuota) 1 brana, arba styga

(kompaktifikuota) j torą

61

V I S A T A

R I E Š U T O

K E V A L E

. 1 6 pav. V I E N I N G A T E O R I N E S I S T E M A ?

IIB tipo

,-'"7\

1 1-matė supergravitacija

Atrastas rinkinys s ą r y š i u , vadinamų dualumais, kurie susieja v i s a s penkias stygų teorijas ir vienuolikamatės supergravitacljos teoriją j vieningą visumą. Dualumų egzistavimas reiškia, kad skirtingos stygų teorijos yra tos pačios pagrindinės teorijos, vadinamos M teorija, įvairios i š r a i š k o s .

e i n a m e t e i s i n g u keliu, e l g t u m ė m ė s tarsi ž m o g u s , m a n a n t i s , k a d Dievas į t e r p ė fosilijas į u o l i e n a s v i e n n o r ė d a m a s sutrukdyti C. D a r ­ v i n u i ( C h . D a r w i n ) s u p r a s t i gyvūnijos e v o l i u c i j ą . Š i e d u a l u m a i l i u d i j a , k a d visos p e n k i o s s u p e r s t y g ų t e o r i j o s a p i b ū d i n a t u o s p a č i u s fizinius r e i š k i n i u s i r k a d , s u p e r g r a v i t a c i j o s t e o r i j o s p o ž i ū r i u , j o s y r a visiškai e k v i v a l e n č i o s ( 2 . 1 6 pav.). N e g a ­ l i m a teigti, j o g superstygos yra f u n d a m e n t a l e s n ė s už supergravit a c i j ą a r a t v i r k š č i a i . I š tikrųjų tai t o s p a č i o s p a g r i n d i n ė s t e o r i j o s formos, kiekviena naudinga kitokio pobūdžio skaičiavimams. Ka­ d a n g i stygų t e o r i j o s e b e g a l y b ė s n e p a s i r o d o , tos t e o r i j o s t i n k a di­ delės energijos dalelių susidūrimams ir sklaidai skaičiuoti. Tačiau j o s n ė r a labai naudingos, j e i n o r i m e aprašyti, kaip labai didelio s k a i č i a u s d a l e l i ų e n e r g i j a i š k r e i v i n a V i s a t ą a r b a s u k u r i a t o k i ą su­ rištąją b ū s e n ą , k a i p j u o d o j i skylė. Š i e m s a t v e j a m s r e i k a l i n g a su­ p e r g r a v i t a c i j o s t e o r i j a , kuri i š e s m ė s y r a i š k r e i v i n t o e r d v ė l a i k i o E i n š t e i n o teorija, atsižvelgianti į t a m tikras p a p i l d o m a s materi­ j o s rūšis. T o k s y r a b e n d r a s v a i z d a s , k u r i u o r e m s i s t o l e s n i s m a n o nagrinėjimas. N o r i n t aprašyti, kaip kvantinė teorija keičia laiko ir erdvės s u p r a t i m ą , n a u d i n g a įvesti m e n a m o j o l a i k o sąvoką. M e n a m a s i s laikas skamba kaip mokslinės fantastikos idėja, bet m a t e m a t i n ė j o s a m p r a t a yra tiksliai a p i b r ė ž t a : laikas, išreiškiamas v a d i n a m a i ­ siais m e n a m a i s i a i s s k a i č i a i s . L e n g v a į s i v a i z d u o t i į p r a s t i n i u s r e a ­ li.S

V I S A T A

R I E Š U T O

K E V A L E

2 . 1 7 pav. Galima sugalvoti teorinį modelį, tu­ rintį dvi laiko a š i s : horizontalią — realaus laiko ir jai statmeną — me­ namo laiko. S i s modelis nustato tai­ s y k l e s , pagal kurias realaus laiko istorija

atvaizduojama

jame laike, ir atvirkščiai.

64

menama­

L A I K O

l i u o s i u s s k a i č i u s , k a i p a n t a i 1 , 2 , - 3 , 5 — j i e a t i t i n k a l i n i j o s , kuri t ę s i a s i iš k a i r ė s į d e š i n ę , t a š k u s : v i d u r y j e — n u l i s , d e š i n ė j e — tei­ giamieji realieji skaičiai, kairėje — neigiamieji realieji skaičiai ( 2 . 1 7 pav.).

F O R M A

2 . 1 8 pav. Menamieji skaičiai yra matemati­ nis vaizdinys. Neegzistuoja kredi­ tinė kortelė, kurioje būtg įrašomos menamos pinigu sumos.

M e n a m u o s i u s s k a i č i u s g a l i m a v a i z d u o t i k a i p v e r t i k a l i o j e tie­ s ė j e ž y m i m u s t a š k u s : v i d u r y j e vėl y r a n u l i s , į viršų n u o j o a t i d e d a ­ mi teigiamieji m e n a m i e j i skaičiai, į apačią — n e i g i a m i e j i m e n a ­ m i e j i s k a i č i a i . T a i g i m e n a m u o s i u s s k a i č i u s g a l i m e įsivaizduoti k a i p n a u j ą rūšį s k a i č i ų , a t i d e d a m ų s t a t m e n a i į p r a s t i n i a m s r e a l i e s i e m s s k a i č i a m s . K a d a n g i šie s k a i č i a i y r a m a t e m a t i n i s vaizdinys, tai j i e m s nereikia fizinio įkūnijimo: n e g a l i m a turėti m e n a m ą skaičių apel­ sinų ar m e n a m ą sumą pinigų kreditinės kortelės sąskaitoje ( 2 . 1 8 pav.). G a l i m a pagalvoti, kad m e n a m i e j i skaičiai yra tik m a t e m a t i ­ nis žaidimas, neturintis n i e k o b e n d r a su realiu pasauliu. Tačiau, p o z i t y v i s t i n ė s f i l o s o f i j o s p o ž i ū r i u , n e g a l i m a n u s t a t y t i , kas y r a r e ­ a l u . Į m a n o m a tik i š s i a i š k i n t i , kuris m a t e m a t i n i s m o d e l i s a p r a š o mūsų Visatą. Pasirodo, m a t e m a t i n i s modelis, turintis m e n a m ą j į laiką, n u m a t o n e tik m ū s ų s t e b i m u s , b e t i r n e s t e b i m u s r e i š k i n i u s , kurių egzistavimu t i k i m e dėl kitų priežasčių, Taigi kas yra realu ir kas — m e n a m a ? G a l s k i r t u m ą s u k e l i a tik m ū s ų p r o t a s ? E i n š t e i n o k l a s i k i n ė (t. y . n e k v a n t i n ė ) b e n d r o j i r e l i a t y v u m o t e o r i j a s u j u n g i a r e a l ų j į l a i k ą i r tris e r d v ė s m a t m e n i s į k e t u r m a t į e r d v ė l a i k į . B e t r e a l a u s l a i k o k r y p t i s s k i r i a s i n u o t r i j ų e r d v ė s kryp-

65

V I S A T A

R I E Š U T O

Laiko kryptis

2 . 1 9 pav. Klasikinė bendroji reliatyvumo te­ orija vartoja erdvėlaikį su realiu lai­ ku, kuris skiriasi nuo erdvės kryp­ čių, nes jo vertė stebėtojo istorijos raidoje tik didėja, tuo tarpu erdvi­ niai kintamieji gali ir didėti, ir ma­ žėti. Antra vertus, kvantinės teori­ jos vartojama menamo laiko kryp­ tis yra panaši į erdvės kryptis, tad tokio laiko vertės gali ir didėti, ir mažėti.

K E V A L E

Stebėtojo istorija

Š v i e s o s kūgiai

čių; pasaulinė linija, arba stebėtojo istorija, visada didėja realaus l a i k o k r y p t i m i ( l a i k a s v i s a d a t e k a i š p r a e i t i e s į a t e i t į ) , t a č i a u gali didėti a r b a m a ž ė t i bet kuria erdvės kryptimi. K i t a i p tariant, kiek­ v i e n ą kryptį g a l i m a pakeisti j a i p r i e š i n g a e r d v ė j e , b e t n e laike ( 2 . 1 9 pav.). A n t r a v e r t u s , k a d a n g i m e n a m o j o l a i k o t i e s ė v r a s t a t m e n a re­ aliojo laiko tiesei, m e n a m a s i s laikas t a m p a t a r t u m ketvirtąja erd­ vės k r y p t i m i . D ė l t o j i s įgyja d a u g i a u g a l i m y b i ų n e g u r e a l a u s lai­ k o b ė g i ų kelias, kuris g a l i t u r ė t i tik p r a d ž i ą a r p a b a i g ą a r b a suktis u ž d a r o m i s k i l p o m i s . B ū t e n t įvedus m e n a m o j o l a i k o sąvoką, lai­ kas įgyja f o r m ą .

66

L A I K O

F O R M A

2 . 2 0 pav. M E N A M A S I S LAIKAS jvedus

menamąjį sferos

pavidalo

erdvėlaikį, menamasis laikas gali būti matuojamas atstumais nuo Pie­ tų ašigalio. Judant į šiaurę, platu­ mos apskritimai, nubrėžti vienodais atstumais nuo Piety ašigalio, vis di­ dėja. Tai atitinka Visatos plėtimąsi menamajame laike. Visata labiau­ siai išsiplečia ties laiko pusiauju, paskui,

menamajam

laikui

didė­

jant, vėl ima trauktis ir virsta tašku Siaurės ašigalyje. N o r s Visata me­ namojo laiko ašigaliuose susitrau­ kia iki nulinio d y d ž i o , šie taškai nėra s i n g u l i a r ū s — juk ir Ž e m ė s paviršiaus taškai abiejuose ašiga­ liuose yra visai normalūs taškai. Tai liudija, kad Visatos pradžia mena­ majame laike gali

būti

S

normalus

erdvėlaikio taškas.

Menamasis laikas matuojamas platumos laipsniais.

N

2 . 2 1 pav. Menamasis laikas sferos pavidalo erdvėlaikyje gali būti matuojamas ne tik platumos, bet ir ilgumos laips­ niais. Kadangi v i s o s ilgumos lini­ jos sueina į S i a u r ė s ir Piety ašiga­ lius, laikas šiuose taškuose tarsi su­ stoja: didėjant menamajam laikui, taško padėtis nesikeičia, panašiai kaip eidami iš S i a u r ė s ašigalio į vakarus liekame stovėti šiame aši­ galyje.

M e n a m a s i s laikas matuojamas ilgumos laipsniais, kurių vertės Šiaurės ir Pietų aši­ galių taškuose tampa neapibrėžtos.

67

V I S A T A

(i S

R I E Š U T O

K E V A L E

L A I K O

F O R M A

N o r ė d a m i p a n a g r i n ė t i kai k u r i a s e r d v ė l a i k i o savybes, laiky­ k i m e , k a d m e n a m o j o l a i k o e r d v ė l a i k i s y r a sferos p a v i d a l o , k a i p i r Ž e m ė s paviršius. T a r k i m e , kad m e n a m ą j į laiką n u r o d o p l a t u m o s l a i p s n i a i (žr. p . 6 7 , 2 . 2 0 pav.). T a d a V i s a t o s i s t o r i j a m e n a m a j a m e laike p r a s i d ė t ų P i e t ų a š i g a l y j e . N e b ū t ų p r a s m ė s k l a u s t i : " K a s at­ sitiko p r i e š p r a d ž i ą ? " T o k i e l a i k a i t i e s i o g n ė r a a p i b r ė ž t i , k a i p i r n ė r a t a š k ų į p i e t u s n u o P i e t ų a š i g a l i o . P i e t ų a š i g a l i s y r a visai n o r ­ m a l u s Ž e m ė s p a v i r š i a u s taškas, č i a g a l i o j a t i e patys d ė s n i a i , k a i p ir kituose taškuose. T a i kelia mintį, kad Visatos pradžia m e n a m a ­ j a m e laike g a l i b ū t i n o r m a l u s e r d v ė l a i k i o t a š k a s i r t i e p a t y s dės­ niai galios Visatos pradžiai, kaip ir bet kuriam vėlesniam j o s m o ­ mentui. (Kvantinę Visatos kilmę bei evoliuciją aptarsime kitame skyriuje.) Kitokią interpretaciją galime gauti tardami, kad menamąjį laiką r o d o Ž e m ė s paviršiaus ilgumos laipsniai. Visos ilgumos lini­ j o s s u s i k e r t a S i a u r ė s i r P i e t ų a š i g a l i u o s e (žr. p . 6 7 , 2 . 2 1 pav.). Va­ d i n a s i , l a i k a s t e n sustos t a p r a s m e , k a d , d i d ė j a n t m e n a m o j o l a i k o ilgumos laipsniams, j i s pats nesikeis. Tai labai panašu į įprastinį laiką, s u s t o j a n t į ties j u o d o s i o s skylės įvykių h o r i z o n t u . M e s p r a ­ d e d a m e suvokti, j o g šis r e a l a u s i r m e n a m o j o l a i k o s u s t o j i m a s (ar­ b a tai b ū d i n g a a b i e m , a r b a n ė v i e n a m ) r e i š k i a , k a d e r d v ė l a i k i s t u r i t e m p e r a t ū r ą , k ą a š esu n u s t a t ę s t i r d a m a s j u o d ą s i a s skyles. J u o d o j i skylė t u r i n e tik t e m p e r a t ū r ą , j o s savybes a p i b ū d i n a d a r v i e n a s dydis, v a d i n a m a s e n t r o p i j a . E n t r o p i j a y r a m a t a s s k a i č i a u s v i d i n i ų b ū s e n ų ( b ū d ų , k a i p o b j e k t a s gali b ū t i s u d a r y t a s n e k e i č i a n t j o s u d ė t i e s ) , k u r i a s j u o d o j i skylė g a l i įgyti n e s i k e i s d a m a i š o r i n i o s t e b ė t o j o , m a t u o j a n č i o tik j o s m a s ę , s u k i m ą s i i r krūvį, p o ž i ū r i u . J u o d o s i o s skylės e n t r o p i j ą a p i b ū d i n a l a b a i p a p r a s t a f o r m u l ė , kurią a š a t r a d a u 1 9 7 4 m . E n t r o p i j a lygi j u o d o s i o s skylės įvykių h o r i z o n t o paviršiaus plotui: kiekvienam p a g r i n d i n i a m h o r i z o n t o paviršiaus p l o t o vienetui t e n k a vienas bitas informacijos apie j u o ­ d o s i o s skylės v i d i n ę b ū s e n ą . T a i r o d o , j o g t a r p k v a n t i n ė s g r a v i t a ­ c i j o s ir t e r m o d i n a m i k o s , t. y. š i l u m o s m o k s l o ( n a g r i n ė j a n č i o ir e n t r o p i j o s k i t i m u s ) , yra g l a u d u s ryšys. F o r m u l ė t a i p p a t kelia m i n t į , 69

V I S A T A

70

R I E Š U T O

K E V A L E

L A I K O

F O R M A

7 1

74

V I S A T A

R I E Š U T O

K E V A L E

75

V I S A T A

3.1

R I E Š U T O

K E V A L E

pav.

Didelės s k i r i a m o s i o s gebos teleskopais žvelgdami į Visatą, matome milijardus galaktikų. Jos yra įvairaus pavidalo ir dydžio, gali būti ir elipsinės, ir spiralines, kaip mūsų Paukščių Takas.

76

V I S A T A

R I E Š U T O

K E V A L E

g e l i s j ų — p l a n e t ų . M e s g y v e n a m e p l a n e t o j e , kuri sukasi a p l i n k ž v a i g ž d ę , e s a n č i ą P a u k š č i ų T a k o s p i r a l i n ė s g a l a k t i k o s i š o r i n ė j e vi­ j o j e . S p i r a l i n ė s e vijose s k l a n d a n č i o s k o s m i n ė s d u l k ė s t r u k d o m u m s žvalgyti V i s a t ą G a l a k t i k o s p l o k š t u m o s k r y p t i m i s , t a č i a u g a l i m e j ą laisvai t y r i n ė t i dviejų kūgių, s t a t m e n ų G a l a k t i k o s p l o k š t u m a i , kryp­ t i m i s i r g a u t i t o l i m ų g a l a k t i k ų i š s i d ė s t y m o v a i z d ą ( 3 . 2 pav.). B u v o nustatyta, k a d g a l a k t i k o s y r a p a s i s k i r s č i u s i o s m a ž d a u g tolygiai erd­ vėje, su tam tikrais lokaliais jų sambūriais ar tuščiomis erdvėmis. Didėjant galaktikų atstumui nuo mūsų, jų tankis, atrodo, mažėja, tačiau galbūt labai tolimų ir silpnų galaktikų m e s tiesiog neišskir i a m e . K i e k siekia mūsų prietaisai, Visata tęsiasi erdvėje be galo (žr. p. 7 8 , 3 . 3 pav.). N o r s V i s a t a a t r o d o e s a n t i t o k i a p a t i k i e k v i e n o j e e r d v ė s vie­ t o j e , j i , b e a b e j o , i l g a i n i u i k e i č i a s i . T a i b u v o s u p r a s t a tik X X a . p r a d ž i o j e . Iki tol m a n y t a , k a d V i s a t a n e k i n t a . J i a t r o d ė e g z i s t u o ­ j a n t i a m ž i n a i , n e p a i s a n t g a u n a m ų i š t o a b s u r d i š k ų išvadų. J e i ž v a i g ž d ė s s p i n d u l i u o j a b e g a l o ilgai, j o s t u r ė j o į k a i t i n t i V i s a t ą iki 77

savo t e m p e r a t ū r o s . N e t g i n a k t į visas d a n g u s t u r ė t ų šviesti k a i p saulė, nes kiekviena kryptimi būtų arba žvaigždė, arba dulkių de­ b e s i s , irgi į k a i t ę s iki žvaigždžių t e m p e r a t ū r o s ( 3 . 4 pav.). T u o t a r p u n a k t į m e s m a t o m e t a m s ų d a n g ų , i r tai į g a l i n a m u s p a d a r y t i svarbią išvadą, k a d V i s a t a n e g a l ė j o e g z i s t u o t i v i s a d a t o ­ kia, kokią ją m a t o m e dabar. Praeityje t u r ė j o kažkas nutikti — ž v a i g ž d ė s t u r ė j o įsižiebti k a ž k a d a p r i e š b a i g t i n į l a i k ą i r d ė l t o la­ b a i t o l i m ų žvaigždžių šviesa d a r n e s p ė j o m ū s ų p a s i e k t i . T a i p a a i š ­ k i n t ų , k o d ė l d a n g u s n a k t į nešvyti v i s o m i s k r y p t i m i s .

7cS

J e i g u žvaigždės buvo tose pačiose vietose amžinai, kodėl j o s staiga įsidegė prieš keletą milijardų m e t ų ? Koks laikrodis n u r o d ė j o m s p r a d ė t i šviesti? K a i p m a t ė m e , tai g l u m i n o f i l o s o f u s , pavyz­ džiui, I . K a n t ą , k u r i e t i k ė j o , k a d p a s a u l i s g y v u o j a a m ž i n a i . T a č i a u

3 . 4 pav. Jei Visata būtu statiška ir begalinė visomis kryptimis, kiekviename jos taške matytume žvaigždę ir nakties dangus turėtu šviesti kaip saulė.

d a u g e l i u i ž m o n i ų tai d e r i n o s i s u i d ė j a , k a d p a s a u l i s b u v o sukur­ tas b e v e i k d a b a r t i n i u j o p a v i d a l u t i k p r i e š k e l e t ą t ū k s t a n č i ų m e t ų . Si idėja pasirodė prieštaraujanti stebėjimams, kuriuos XX a. a n t r a j a m e d e š i m t m e t y j e a t l i k o Vestas S l a i f e r i s (Vesto S l i p h e r ) i r Edvinas Hablas (Edwin H u b b l e ) . 1 9 2 3 m. E. Hablas nustatė, kad

7 9

V I S A T A

80

R I E Š U T O

K E V A L E

SI

V I S A T A

R I E Š U T O

K E V A L E

viena galaktika tolsta n u o bet kurios kitos galaktikos. Taigi Visata p l e č i a s i ( 3 . 6 pav.). V i s a t o s p l ė t i m o s i a t r a d i m a s — v i e n a iš didžiųjų d v i d e š i m t o ­ j o amžiaus intelektualinių revoliucijų. J i sukėlė visuotinę nuosta­ b ą i r visiškai p a k e i t ė diskusijas d ė l V i s a t o s k i l m ė s . J e i g a l a k t i k o s t o l s t a v i e n o s n u o kitų, v a d i n a s i , p r a e i t y j e j o s t u r ė j o b ū t i a r č i a u vienos kitų. Ž i n o d a m i d a b a r t i n į plėtimosi greitį, g a l i m e įvertinti, k a d p r i e š 1 0 a r 1 5 m i l i j a r d ų m e t ų g a l a k t i k o s i š tikrųjų s u d a r ė l a b a i t a n k ų s a m b ū r į . Š i o s k n y g o s p a s k u t i n i a m e skyriuje r a š o m a , k a d R o d ž e r i s P e n r o u z a s i r aš, r e m d a m i e s i b e n d r ą j a r e l i a t y v u m o t e o r i j a , s u g e b ė j o m e įrodyti, j o g V i s a t a i r l a i k a s p r a s i d ė j o įvykus g i g a n t i š k a m s p r o g i m u i . T a i p a a i š k i n o , k o d ė l d a n g u s n a k t į yra t a m -

82

sus: n ė v i e n a žvaigždė n e g a l ė j o šviesti i l g i a u n e g u d e š i m t a r p e n ­ kiolika milijardų metų, praėjusių po Didžiojo sprogimo. M e s e s a m e į p r a t ę m a n y t i , k a d įvykius sukelia a n k s t e s n i įvy­ kiai, o šiuos — d a r a n k s t e s n i . T a i g i e g z i s t u o j a p r i e ž a s t i n g u m o g r a n d i n ė , n u s i t ę s u s i į p r a e i t į . T a č i a u t a r k i m e , k a d ši g r a n d i n ė tu­ r i p r a d ž i ą . S a k y k i m e , b u v o p i r m a s i s įvykis. K a s j į s u k ė l ė ? D a u g e ­ liui m o k s l i n i n k ų šis k l a u s i m a s n e p a t i n k a . J i e s t e n g i a s i j o i š v e n g t i t e i g d a m i , k a d V i s a t a n e t u r ė j o p r a d ž i o s ( k a i p tai n e s e n i a i d a r ė ru­ sai) a r b a k a d V i s a t o s p r a d ž i a y r a n e m o k s l o , o m e t a f i z i k o s a r reli­ gijos p r o b l e m a . M a n o n u o m o n e , tai n e g a l i b ū t i t i k r o m o k s l i n i n ­ ko požiūris. J e i m o k s l o dėsniai nustoja galioję Visatos pradžioje, tai k o d ė l j i e g a l i o j a v ė l e s n i u laiku? D ė s n i s n ė r a d ė s n i s , j e i j i s ga­ l i o j a tik k a r t a i s . Mes turime suprasti Visatos pradžią, remdamiesi mokslu. Sis uždavinys gali būti ne pagal mūsų jėgas,

bet turėtume bent pabandy­

ti jį spręsti. N o r s i š P e n r o u z o i r m a n o įrodytų t e o r e m ų i š p l a u k i a , k a d Vi­ sata t u r ė j o p r a d ž i ą , t a č i a u j o s n e s u t e i k i a d a u g i n f o r m a c i j o s , ko­ k i a b u v o t a p r a d ž i a . T e o r e m o s tik n u r o d o , k a d V i s a t a a t s i r a d o įvykus D i d ž i a j a m s p r o g i m u i , o p r i e š tai ji su visa savo m e d ž i a g a b u v o s u t e l k t a v i e n a m e b e g a l i n i o t a n k i o t a š k e . Š i a m taškui E i n š ­ t e i n o b e n d r o j i r e l i a t y v u m o t e o r i j a n e t i n k a , t a d j o s n e g a l i m a pa­ n a u d o t i p a č i a i V i s a t o s p r a d ž i a i a p r a š y t i . A t r o d o , vėl p e r š a s i n u o ­ m o n ė , k a d V i s a t o s p r a d ž i a y r a u ž m o k s l o srities r i b ų . T o k i a išvada n e g a l i d ž i u g i n t i m o k s l i n i n k ų . K a i p b u v o n u r o ­ dyta 1 ir 2 skyriuje, b e n d r o j i r e l i a t y v u m o t e o r i j a D i d ž i o j o s p r o g i ­ mo pradžiai n e t i n k a dėl to, kad neatsižvelgia į n e a p i b r ė ž t u m o p r i n c i p ą , t. y. į k v a n t i n ė j e t e o r i j o j e slypintį a t s i t i k t i n u m o e l e m e n ­ tą, kurį E i n š t e i n a s n e i g ė s a k y d a m a s , j o g D i e v a s n e ž a i d ž i a kauliu­ k a i s . T a č i a u y r a r i m t a s p a g r i n d a s m a n y t i , k a d i š tiesų D i e v a s y r a l o š ė j a s . Visatą g a l i m a įsivaizduoti k a i p g i g a n t i š k ą k a z i n o , k u r n u o 85

V I S A T A

R I E Š U T O

K E V A L E

lat m e t a m a s k a u l i u k a s a r sukasi r u l e t ė ( 3 . 7 pav.). J u m s g a l i a t r o ­ dyti, j o g k a z i n o s a v i n i n k a i l a b a i r i z i k u o j a , n e s k i e k v i e n ą k a r t ą , k a i m e t a m a s k a u l i u k a s a r sukasi r u l e t ė , j i e m s kyla p a v o j u s n e t e k t i p i n i g ų . T a č i a u , s t a t a n t d a u g k a r t ų , l a i m ė j i m ų i r p r a l a i m ė j i m ų vi­ d u r k i s s u s i l y g i n a s u n u m a t o m u r e z u l t a t u , n o r s a t s k i r o l o š i m o re­ z u l t a t o a t s p ė t i n e g a l i m a ( 3 . 8 pav.). K a z i n o s a v i n i n k a i y r a tikri, k a d i š l o š i m ų b e i p r a l o š i m ų v i d u r k i s j i e m s bus n a u d i n g a s . Š t a i ko­ dėl j i e tokie turtingi. V i e n i n t e l i s šansas j u m s l a i m ė t i prieš j u o s — p a s t a t y t i visus j ū s ų p i n i g u s k e l e t u i k a u l i u k o m e t i m ų a r r u l e t ė s sukimųsi. T a s p a t s vyksta i r V i s a t o j e . M i l ž i n i š k o j e š i u o l a i k i n ė j e V i s a t o ­ je n u o l a t r i e d a kauliukas ir rezultatų vidurkis įgalina kažką nu­ matyti. Štai kodėl didelės sistemos paklūsta klasikiniams dėsniams. T a č i a u , kai V i s a t a b u v o m a ž y t ė , k a i p a n t a i tuoj p o D i d ž i o j o spro­ g i m o , kauliukas buvo m e t a m a s retai ir tada n e a p i b r ė ž t u m o prin­ c i p a s b u v o l a b a i svarbus. K a d a n g i V i s a t o j e n u o l a t m e t a m a s k a u l i u k a s , n o r i n t nustaty­ ti, k o k s b u s t o l e s n i s įvykis, tai V i s a t o s i s t o r i j a n ė r a v i e n i n t e l ė gali­ m a , k a i p k a r t a i s m a n o m a . I š tikrųjų g a l i m o s įvairios V i s a t o s isto­ r i j o s , tik d a u g i a u a r m a ž i a u t i k ė t i n o s . T u r ė t ų b ū t i i r t o k i a V i s a t o s i s t o r i j a , p a g a l k u r i ą B e l i z a s l a i m i visus O l i m p i n i ų ž a i d y n i ų a u k s o medalius, nors j o s tikimybė nepaprastai maža. Įvairių Visatos istorijų galimybės idėja s k a m b a kaip moksli­ n ė f a n t a s t i k a , t a č i a u tai d a b a r y r a p r i p a ž i n t a s m o k s l o faktas. J į n u s t a t ė žymus fizikas i r o r i g i n a l i a s m e n y b ė R i č a r d a s F e i n m a n a s . D a b a r m e s b a n d o m e suvienyti E i n š t e i n o b e n d r ą j ą reliatyvu­ mo teoriją ir F e i n m a n o daugelio istorijų idėją į išsamią vieningą t e o r i j ą , kuri a p r a š y t ų viską, kas vyksta V i s a t o j e . Š i v i e n i n g a t e o r i ­ ja įgalintų mus numatyti tolesnę Visatos raidą, j e i g u ž i n o m a j o s istorijų pradžia. Tačiau vieningoji teorija n e p a d ė t ų nustatyti, kaip Visata prasidėjo ir kokia buvo p r a d i n ė j o s būsena. Tai į m a n o m a tik ž i n a n t k r a š t i n e s sąlygas, n u r o d a n č i a s , kas vyksta V i s a t o s kraš­ t u o s e , kai l a i k a s i r e r d v ė įgyja r i b i n e s v e r t e s . J e i V i s a t o s r i b a b u v o n o r m a l u s l a i k o i r e r d v ė s taškas, m e s i š p r i n c i p o g a l i m e s u ž i n o t i , kas b u v o d a r p r i e š p r a d ž i ą , i r t ą erdvė­ l a i k i o sritį u ž V i s a t o s r i b o s t a i p p a t p r i s k i r t i V i s a t a i . A n t r a v e r t u s , j e i V i s a t o s r i b a b u v o y p a t i n g a s taškas, k u r i a m e e r d v ė i r l a i k a s bu-

86

V I S A T A

R I E Š U T O

K E V A L E

8 7

Jei Visatos riba būtų paprastas erd­ vėlaikio taškas, savo tyrimus galė­ tume plėsti ir už to taško (už Visa­ tos ribos).

vo s u s p a u s t i , o t a n k i s — b e g a l i n i s , b u s l a b a i s u n k u n u s t a t y t i tu­ r i n č i a s p r a s m ę k r a š t i n e s sąlvgas. Tačiau m a n o kolega Džimas Hartlis ( J i m H a r t l e ) ir aš įrodė­ me, kad egzistuoja trečioji galimybė. Galbūt Visata neturi ribos e r d v ė j e i r l a i k e ? I š p i r m o ž v i l g s n i o tai a i š k i a i p r i e š t a r a u j a P e n r o u z o i r m a n o į r o d y t o m s t e o r e m o m s , k u r i o s t e i g i a , k a d V i s a t a tu­ r ė j o p r a d ž i ą , t. y. l a i k o r i b ą . T a č i a u , k a i p b u v o a i š k i n t a 2 skyriuje, yra kitos r ū š i e s l a i k a s — m e n a m a s i s l a i k a s , b r ė ž i n y j e a t i d e d a m a s s t a t m e n a i į p r a s t i n i a m r e a l i a m m ū s ų s u v o k i a m a m laikui. V i s a t o s istorija r e a l i a j a m e laike vienareikšmiškai a p i b r ė ž i a j o istoriją m e ­ n a m a j a m e l a i k e i r a t v i r k š č i a i , t a č i a u a b i i s t o r i j o s gali l a b a i s k i r t i s .

88

V I S A T A

R I E Š U T O

K E V A L E

A n t a i m e n a m a j a m e l a i k e V i s a t a g a l i n e t u r ė t i p r a d ž i o s a r b a pa­ b a i g o s . T a d Visatos istorijas m e n a m a j a m e laike g a l i m a įsivaizduoti k a i p kreivus paviršius — sferą a r p l o k š t u m ą , a r b a l n ą , t u r i n č i u s n e du, o k e t u r i s m a t m e n i s (žr. p . 9 0 , 3 . 9 pav.). J e i Visatos istorijos tęsiasi į b e g a l y b ę kaip balnas ar plokš­ t u m a , s u n k u s u k o n k r e t i n t i j o s k r a š t i n e s sąlvgas b e g a l v b ė j e . T a ­ čiau j e i Visatos istorija m e n a m a j a m e laike yra uždaras paviršius, p r i m e n a n t i s Ž e m ė s p a v i r š i ų , t a i i š viso n e r e i k i a n u s t a t i n ė t i k r a š ­ t i n i ų sąlygų. J u k Ž e m ė s p a v i r š i u s irgi n e t u r i j o k i ų r i b ų a r k r a š ­ tų. B e n t j a u n ė r a p a t i k i m ų p r a n e š i m ų a p i e n u k r i t u s i u s ž e m y n žmones.

89

V I S A T A

R I E Š U T O

K E V A L E

3 . 9 pav. V I S A T O S I S T O R I J O S Jei Visatos istorijos tęstųsi j begalybę, kaip balno paviršius, būtu sunku nustatyti kraštines sąlygas begalybėje. Jei visos Visatos istorijos menamajame laike sudaro už-

90

darus paviršius, panašius j Žemės, kraštiniu sąlygų iš viso nereikia nurodyti.

'.) 1

V I S A T A

9 2

R I E Š U T O

K E V A L E

V I S A T A

R I E Š U T O

K E V A L E

m a t ė ? Kodėl ji ne dvimatė, keturmatė ar kitokio skaičiaus mat­ menų, kaip mokslinės fantastikos kūriniuose? M teorija teigia, k a d e r d v ė t u r i d e v y n i s a r d e š i m t m a t m e n ų , t a č i a u šeši a r s e p t y n i i š j ų y r a k o m p a k t i f i k u o t i iki m a ž ų dvdžių, taigi l i e k a tik trys, t o l i n u s i t ę s i a n t y s , b e v e i k p l o k š t i m a t m e n y s ( 3 . 1 1 pav.). Kodėl mūsų istorijoje nėra kompaktifikuoti aštuoni m a t m e ­ nys ir l i k ę tik du — m ū s ų s u v o k i a m i ? D v i m a č i a m gyvūnui b ū t ų sunku virškinti maistą. Virškinamasis traktas, einantis jo kūnu, p a d a l y t ų gyvūną į dvi d a l i s ir v a r g š a s p a d a r a s t u r ė t ų s u i r t i . T a i g i dviejų m a t m e n ų p e r m a ž a t o k i a m s u d ė t i n g a m r e i š k i n i u i , k a i p p r o ­ t i n g a gyvybė. A n t r a v e r t u s , j e i b ū t ų k e t u r i o s a r d a u g i a u b e v e i k plokščių krypčių, gravitacijos j ė g a tarp dviejų a r t ė j a n č i ų vienas p r i e k i t o k ū n ų d i d ė t ų g r e i č i a u n e g u m ū s ų p a s a u l y j e . T o d ė l pla­ 3 . 1 1 pav. Šiaudelis sultims gerti iš tam tikro at­ stumo atrodo kaip vienmatė linija.

9 1

netų j u d ė j i m o aplink j ų saules orbitos būtų nestabilios. P l a n e t o s a r b a k r i s t ų į s a u l ę ( 3 . 1 2 pav., a ) , a r b a n u k l y s t ų į t a m s i ą ir š a l t ą t a r p ž v a i g ž d i n ę e r d v ę ( 3 . 1 2 pav., b ) .

95

V I S A T A

96

R I E Š U T O

K E V A L E

3 . 1 4 pav.

MEDŽIAGOS ENERGIJA

GRAVITACINĖ

ENERGIJA

K a i n ų i n f l i a c i j a d a ž n i a u s i a i l a i k o m a b l o g u dalyku, t u o t a r p u Visatos infliacija yra n a u d i n g a s reiškinys. Sparti infliacija išlygina visus d e f e k t u s , k u r i e g a l ė j o b ū t i a n k s t y v o j e V i s a t o j e . J a i p l e č i a n ­ tis, i š g r a v i t a c i j o s l a u k o a t i m a m a e n e r g i j a i r s u s i k u r i a d a u g i a u m e ­ džiagos. T e i g i a m ą m e d ž i a g o s energiją tiksliai atsveria n e i g i a m a g r a v i t a c i n ė e n e r g i j a , t a i g i visa e n e r g i j a y r a lygi n u l i u i . V i s a t o s tū­ riui p a d v i g u b ė j u s , i r m e d ž i a g a , i r g r a v i t a c i n ė e n e r g i j a p a d v i g u ­ b ė j a , t a i g i d u k a r t n u l i s vis t i e k y r a n u l i s . O , k a d t o k s p a p r a s t a s b ū t ų b a n k ų p a s a u l i s ( 3 . 1 4 pav.)! J e i V i s a t o s i s t o r i j a m e n a m a j a m e laike b ū t ų i d e a l i a i a p v a l i sfe­ ra, a t i t i n k a m a i s t o r i j a r e a l i a j a m e laike b ū t ų i n f l i a c i n i u b ū d u a m ž i ­ nai b e s i p l e č i a n t i Visata. O tokiu atveju m e d ž i a g a negali sutankėti i r sudaryti g a l a k t i k ų b e i žvaigždžių, t a d gyvybė, n e k a l b a n t j a u a p i e protingą, panašią į mūsiškę, n e g a l ė t ų išsirutulioti. T a d nors, dau-

97

V I S A T A

98

R I E Š U T O

K E V A L E

99

V I S A T A

100

R I E Š U T O

K E V A L E

V I S A T A

R I E Š U T O

K E V A L E

101

V I S A T A

102

R I E Š U T O

K E V A L E

d r o s i o s r e l i a t y v u m o t e o r i j o s lygtyse, s u p r a t ę s , k a d j o s n e t u r i s p r e n ­ d i n i o , a p i b ū d i n a n č i o s t a t i n ę Visatą. P o t o , k a i E . H a b l a s a t r a d o V i s a t o s p l ė t i m ą s i , tas lygčių narys t a p o n e b e r e i k a l i n g a s i r E i n š t e i ­ nas atsisakė kosmologinės konstantos, kaip klaidingos idėjos. T a č i a u , k o g e r o , tai n e b u v o k l a i d a . K a i p r a š y t a 2 skyriuje, d a b a r m e s s u p r a n t a m e , k a d e r d v ė l a i k y j e n u o l a t vyksta k v a n t i n ė s f l i u k t u a c i j o s , kurias n u m a t o k v a n t i n ė t e o r i j a . P a g a l s u p e r s i m e t r i j o s teoriją, dalelių, turinčių skirtingą sukinį, p a g r i n d i n i ų būsenų f l i u k t u a c i j ų e n e r g i j o s y r a p r i e š i n g o ž e n k l o i r k o m p e n s u o j a s i tar­ pusavyje. T a č i a u m a ž a i t i k ė t i n a , k a d t e i g i a m o s i r n e i g i a m o s e n e r ­ gijos k o m p e n s u o j a s i visiškai, t a d gali likti n e d i d e l i s b a i g t i n i s k i e ­ kis v a k u u m o e n e r g i j o s , n e s V i s a t o s b ū s e n a n ė r a s u p e r s i m e t r i n ė . 103

V I S A T A

R I E Š U T O

K E V A L E

0,2

0,4

0,6

0,8

MEDŽIAGOS TANKIS

S t e b i n a tik tai, k a d v a k u u m o e n e r g i j a y r a t o k i a a r t i m a n u l i u i — t o d ė l j i n e b u v o a p t i k t a a n k s č i a u . G a l b ū t tai y r a k i t a s a n t r o p i n i o p r i n c i p o v e i k i m o pavyzdys. I s t o r i j o j e s u d i d e l e v a k u u m o e n e r g i j a nebūtų susidariusios galaktikos, tad neegzistuotų būtybės, kurios k e l t ų k l a u s i m ą " K o d ė l v a k u u m o e n e r g i j a turi s t e b i m ą v e r t ę ? " M e s g a l i m e p a b a n d y t i , r e m d a m i e s i įvairiais s t e b ė j i m a i s , įver­ tinti m e d ž i a g o s ir vakuumo energijos kiekius Visatoje. Rezultatai p a v a i z d u o t i b r ė ž i n y j e , k u r i o h o r i z o n t a l i o j e ašyje a t i d ė t a s m e d ž i a ­ g o s k i e k i s , o v e r t i k a l i o j e ašyje — v a k u u m o e n e r g i j a . P u n k t y r i n ė l i n i j a žymi r i b ą s r i t i e s , k u r i o j e gali i š s i r u t u l i o t i p r o t i n g a gyvybė ( 3 . 2 0 pav.).

104

V I S A T A

R I E Š U T O

K E V A L E

Supernovų bei klasterių susidarymo ir foninės mikrobangų s p i n d u l i u o t ė s s t e b ė j i m a i l e i d ž i a n u s t a t y t i sritis, k u r i o s e šie reiški­ n i a i y r a g a l i m i . L a i m ė , visos trys sritys t u r i s a n k i r t ą . J e i V i s a t o s medžiagos tankio ir vakuumo energijos vertės atitinka tą sankir­ tą, tai V i s a t o s p l ė t i m a s i s , i l g ą l a i k ą l ė t ė j ę s , vėl p r a d ė s g r e i t ė t i . At­ rodo, kad infliacija yra g a m t o s dėsnis. Š i a m e skyriuje s u ž i n o j o m e , k a i p g a l i m a s u p r a s t i m i l ž i n i š k o s V i s a t o s r a i d ą , a t s i ž v e l g u s į j o s i s t o r i j ą m e n a m a j a m e l a i k e , k u r i tu­ r i m a ž o s , t r u p u t į s u p l o t o s sferos p a v i d a l ą . T a i p r i m e n a H a m l e t o r i e š u t ą , b e t t a m e r i e š u t e u ž r a š o m a viskas, kas vyksta r e a l i a m e lai­ ke. T a i g i H a m l e t a s b u v o visiškai t e i s u s . I r r i e š u t o k e v a l e u ž d a r y t i , m e s vis v i e n l a i k y t u m e , save b e g a l i n i ų e r d v i ų k a r a l i a i s . 105

108

A T E I T I E S

N U M A T Y M A S

4 . 1 pa v. Žemėje esantis stebėtojas (mėlyna spalva], skriedamas aplink Saulę, žvaigždynu fone stebi M a r s ą (rau­ dona spalva). Sudėtingas regimasis planetų ju­ dėjimas danguje gali būti paaiš­ kintas remiantis Niutono dėsniais ir neturi įtakos žmonių likimams.

Ž

m o n ė s visada n o r ė j o kontroliuoti ateitį, b e n t j a u j ą numa­ tyti. T a i v i e n a i š a s t r o l o g i j o s p o p u l i a r u m o p r i e ž a s č i ų . Ast­ r o l o g i j a t e i g i a , k a d įvykiai Ž e m ė j e y r a susiję s u p l a n e t ų j u ­

d ė j i m u d a n g u j e . Š i h i p o t e z ė g a l ė t ų b ū t i m o k s l o į v e r t i n t a , j e i ast­

rologai išdrįstų paskelbti konkrečias p r o g n o z e s , kurias būtų įma­ n o m a p a t i k r i n t i . T a č i a u j i e m s u ž t e n k a p r o t o savo s p ė l i o n e s for­ m u l u o t i t a i p n e a p i b r ė ž t a i , k a d j o s t i n k a b e t k o k i a i įvykių e i g a i . Pavyzdžiui, t e i g i n i a i " A s m e n i n i a i s a n t y k i a i p a g e r ė s " a r " J u m s pa­ sitaikys f i n a n s i n i u p o ž i ū r i u p a l a n k i p r o g a " n e g a l i b ū t i įrodyti e s ą klaidingi. Vis d ė l t o t i k r o j i d a u g u m o s m o k s l i n i n k ų n e t i k ė j i m o a s t r o l o ­ gija p r i e ž a s t i s y r a n e m o k s l i n i ų į r o d y m ų s t o k a , b e t j o s n e s u d e r i ­ n a m u m a s su kitomis, eksperimentais patikrintomis teorijomis. Kai Mikalojus Kopernikas (Nicolaus Copernicus) ir Galilėjas Galilė­ j u s įrodė, kad planetos skrieja aplink Saulę, o ne aplink Žemę, ir Izaokas N i u t o n a s a t r a d o dėsnius, kurie valdo tą j u d ė j i m ą , astro­ l o g i j a t a p o visai n e į t i k i m a . K o d ė l k i t ų p l a n e t ų p a d ė t y s d a n g a u s s f e r o j e , m a t o m o s ž v e l g i a n t i š Ž e m ė s , t u r i sietis s u p a p r a s č i a u s i o j e p l a n e t o j e e g z i s t u o j a n č i o m i s m a k r o m o l e k u l ė m i s , k u r i o s l a i k o sa­ v e p r o t i n g a gyvybe ( 4 . 1 pav.)? O b ū t e n t t u o m u s n o r i į t i k i n t i ast­ r o l o g i j a . K a i k u r i o s t e o r i j o s , a p r a š y t o s š i o j e k n y g o j e , y r a n e la­ b i a u n e g u a s t r o l o g i j a p a t v i r t i n t o s e k s p e r i m e n t a i s , t a č i a u m e s ti-

109

V I S A T A

R

I E Š U T O

K E V A L E

k i m e j o m i s , n e s j o s y r a s u d e r i n t o s s u k i t o m i s t e o r i j o m i s , išlaikiu­ siomis tokį patikrinimą. N i u t o n o d ė s n i ų ir kitų fizikos t e o r i j ų s ė k m ė s u b r a n d i n o m o k s l i n i o d e t e r m i n i z m o idėją, kurią p i r m ą kartą devynioliktojo amžiaus pradžioje suformulavo prancūzų mokslininkas markizas Pjeras de Laplasas (Pierre de L a p l a c e ) . J i s teigė: j e i mes žinotu­ m e visų p a s a u l į s u d a r a n č i ų d a l e l i ų p a d ė t i s i r g r e i č i u s , tai, r e m d a ­ m i e s i f i z i k o s d ė s n i a i s , g a l ė t u m e n u m a t y t i p a s a u l i o b ū s e n ą b e t ka­ d a p r a e i t y j e a r a t e i t y j e ( 4 . 2 pav.). Kitaip tariant, j e i galiotų mokslinis determinizmas, iš prin­ cipo galėtume numatyti ateitį ir mums nereikėtų astrologijos. Be abejo, netgi tokios paprastos teorijos, kaip N i u t o n o gravitacijos t e o r i j a , lygtys n ė r a tiksliai i š s p r e n d ž i a m o s i m a n t d a u g i a u n e i dvi d a l e l e s . B e t o , l y g t i m s d a ž n a i b ū d i n g a savybė, v a d i n a m a c h a o t i š ­ kumu. Tai rodo, kad nedidelis padėties ar greičio pasikeitimas t a m t i k r u laiku gali n u l e m t i visiškai s k i r t i n g ą e i g ą v ė l e s n i u laiku. T i e , kas m a t ė f i l m ą " J u r o s p e r i o d o p a r k a s " ( " J u r a s s i c p a r k " ) , ži­ n o , k a d m a ž a s t r i k d i s v i e n o j e v i e t o j e gali sukelti d i d e l į p a s i k e i t i ­ 4 . 3 pav.

110

m ą k i t o j e . D r u g e l i s , m o s t e l ė j ę s s p a r n a i s T o k i j u j e , gali b ū t i l i e t a u s

A T E I T I E S

N

U

M

A

T

Y

M

V I S A T A

R I E Š U T O

K E V A L E

tiksliai ž i n o t i i r d a l e l i ų p a d ė č i ų , i r g r e i č i ų t u o p a č i u l a i k o m o m e n ­ tu? K a d i r koks g e r a s b ū t ų m ū s ų k o m p i u t e r i s , j e i g u m e s j a m n u r o ­ d y s i m e apytikslius d u o m e n i s , j i s p a t e i k s tik apytiksles p r o g n o z e s . P a k e i s t a f o r m a d e t e r m i n i z m ą a t g a i v i n o n a u j a t e o r i j a , vadi­ n a m a kvantine m e c h a n i k a , į kurią įeina ir n e a p i b r ė ž t u m o princi­ pas. A p y t i k r i a i i m a n t , k v a n t i n ė m e c h a n i k a į g a l i n a n u m a t y t i p u s ę t o , k ą b ū t ų į m a n o m a n u m a t y t i r e m i a n t i s k l a s i k i n i u L a p l a s o bū­ d u . K v a n t i n ė j e m e c h a n i k o j e d a l e l ė n e t u r i tiksliai a p i b r ė ž t ų p a d ė ­ ties i r g r e i č i o , b e t j o s b ū s e n ą g a l i m a nusakyti v a d i n a m ą j a b a n g i n e f u n k c i j a ( 4 . 4 pav.). B a n g i n ė f u n k c i j a k i e k v i e n a m e e r d v ė s taške a p i b r ė ž i a tikimy­ b ę , k a d d a l e l ė b u s a p t i k t a t o j e v i e t o j e . O b a n g i n ė s f u n k c i j o s kiti­ mo sparta, keičiantis dalelės padėčiai, n u r o d o , kiek yra tikėtini įvairūs j o s g r e i č i a i . K a i k u r i o s b a n g i n ė s f u n k c i j o s y r a l o k a l i z u o t o s vieno erdvės taško a p l i n k o j e . Tais atvejais dalelės p a d ė t i e s ne-

112

apibrėžtumas mažas. Tačiau, kaip m a t o m e p a t e i k t a m e brėžinyje, d a l e l ė s b a n g i n ė funkcija t o l a š k o a p l i n k o j e s p a r č i a i k i n t a : d i d ė j a į vieną pusę ir m a ž ė j a į kitą pusę. Tai r o d o , kad greičio tikimybė pasiskirsto plačiame intervale. Kitaip tariant, greičio neapibrėž­ t u m a s y r a d i d e l i s . A n t r a v e r t u s , p a n a g r i n ė k i m e b e v e i k taisyklin­ gą b a n g ų virtinę. Š i u o atveju p a d ė t i e s n e a p i b r ė ž t u m a s bus dide­ lis, o g r e i č i o — m a ž a s . T a i g i a p r a š a n t d a l e l ę b a n g i n e f u n k c i j a , n e į m a n o m a tiksliai nustatyti j o s p a d ė t i e s i r greičio. J ų n e a p i b r ė ž ­ t u m a i turi t e n k i n t i n e a p i b r ė ž t u m o p r i n c i p ą . M e s d a b a r s u p r a n ­ t a m e , k a d tiksliai a p i b r ė ž t a g a l i b ū t i tik p a t i b a n g i n ė f u n k c i j a . Mes n e g a l i m e darvti n e t p r i e l a i d o s , k a d d a l e l ė s p a d ė t i s i r g r e i t i s yra žinomi Dievui, bet užslaptinti m u m s . Tokios "paslėptų kinta­ mųjų" teorijos rezultatai prieštarauja s t e b ė j i m a m s . Netgi Dievas y r a suvaržytas n e a p i b r ė ž t u m o p r i n c i p o i r n e g a l i ž i n o t i p a d ė t i e s b e i g r e i č i o . J i s g a l i ž i n o t i tik b a n g i n ę f u n k c i j ą .

113

V I S A T A

R I E Š U T O

K E V A L E

B a n g i n ė s funkcijos k i t i m ą laikui b ė g a n t a p i b ū d i n a v a d i n a m o j i S r ė d i n g e r i o lygtis ( 4 . 5 pav.). J e i m e s ž i n o m e b a n g i n ę funkciją t a m t i k r u l a i k o m o m e n t u , tai, r e m d a m i e s i S r ė d i n g e r i o l y g t i m i , gali­ m e a p s k a i č i u o t i t ą f u n k c i j ą b e t k u r i u o kitu m o m e n t u , p r a e i t y j e a r ateityje. Taigi kvantinėje teorijoje d e t e r m i n i z m a s išlieka, tačiau j i s yra a p r i b o t a s . Vietoj galimybės numatyti liek padėtį, tiek grei­ tį, t u r i m e g a l i m y b ę n u m a t y t i tik b a n g i n ę f u n k c i j ą . T a i l e i d ž i a m u m s s u ž i n o t i p a d ė t į i r g r e i t į , b e t l a b a i tiksliai — tik v i e n ą i š j ų . T a i g i k v a n t i n ė s t e o r i j o s g a l i m y b ė n u m a t y t i tiksliai y r a p e r p u s m a ­ ž e s n ė n e g u k l a s i k i n i o L a p l a s o d e t e r m i n i z m o . Vis d ė l t o g a l i m a teig­ ti, k a d d e t e r m i n i z m a s s i a u r e s n e p r a s m e i š l i e k a . T a č i a u , n a u d o d a m i S r ė d i n g e r i o lygtį b a n g i n ė s f u n k c i j o s ki­ t i m u i laikui b ė g a n t s k a i č i u o t i (t. y. tai f u n k c i j a i n u m a t y t i a t e i t y j e ) , d a r o m e p r i e l a i d ą , k a d l a i k a s visur t e k a t o l y g i a i . B e a b e j o , tai bu­ v o t e i s i n g a N i u t o n o fizikos p o ž i ū r i u . J i t e i g ė , k a d l a i k a s y r a a b s o ­ liutus, v a d i n a s i , k i e k v i e n a s V i s a t o s i s t o r i j o s įvykis y r a p a ž y m ė t a s s k a i č i u m i , lygiu l a i k o v e r t e i , i r l a i k a s k i n t a t o l y g i a i i š b e g a l i n ė s p r a e i t i e s į b e g a l i n ę a t e i t į . T a i gali b ū t i p a v a d i n t a sveiko p r o t o p o ­ žiūriu į l a i k ą . Š i t a i p j į į s i v a i z d u o j a d a u g u m a ž m o n i ų , o savo pa­ s ą m o n ė j e — n e t g i d a u g u m a fizikų. T a č i a u , k a i p į s i t i k i n o m e , 1 9 0 5 m. specialioji reliatyvumo teorija a t m e t ė absoliutaus laiko k o n c e p c i j ą . J o s p o ž i ū r i u , l a i k a s y r a n e visiškai n e p r i k l a u s o m a s dy­ dis, o tik v i e n a k e t u r m a č i o k o n t i n u u m o , v a d i n a m o e r d v ė l a i k i u ,

1 14

115

V I S A T A

R I E Š U T O

K E V A L E

4 . 9 pa v.

Išilgai ritinio ašies kiekvieno s t e b ė t o j o laikas didėtų n u o m i n u s b e g a l y b ė s iki plius b e g a l y b ė s . T a č i a u į s i v a i z d u o k i m e , kad erdvėlaikis yra panašus į ritinį su r a n k e n a (arba " k u r m i o u r v u " ) , kuri a t s i s k i r i a n u o likusio e r d v ė l a i k i o i r vėl s u j u o susi­ j u n g i a . T a d a , m a t u o d a m i l a i k ą b e t k o k i u b ū d u , t a š k u o s e , ku­ riuose r a n k e n a j u n g i a s i su pagrindiniu ritiniu, susiduriame su rimties taškais; šiuose taškuose laikas sustoja — nė vieno stebėto­ j o laikas n e d i d ė j a . N a g r i n ė d a m i b a n g i n ė s funkcijos deterministinį kitimą t o k i a m e erdvėlaikyje, n e g a l i m e naudotis S r ė d i n g e r i o l y g t i m i . S a u g o k i t ė s " k u r m i o u r v ų " : n e ž i n i a , kas g a l i i š j ų p a s i r o ­ dyti. Laiko, sustojusio visiems stebėtojams, idėja kilo n a g r i n ė j a n t j u o d ą s i a s skyles. P i r m o j i m i n t i s a p i e t o k i ų o b j e k t ų g a l i m y b ę b u v o iškelta 1 7 8 3 m e t a i s . K e m b r i d ž o u n i v e r s i t e t o d ė s t y t o j a s D ž o n a s Mitčelas ( J o h n Michell) samprotavo taip. Iššauto vertikaliai aukštyn p a t r a n k o s s v i e d i n i o k i l i m ą l ė t i n s g r a v i t a c i j a , kol g a l i a u s i a i sviedi­ nys n u s t o s kilti a u k š t y n i r p r a d ė s k r i s t i ž e m y n ( 4 . 8 pav.). T a č i a u j e i p r a d i n i s s v i e d i n i o g r e i t i s y r a d i d e s n i s u ž t a m t i k r ą k r i t i n į grei­ tį, v a d i n a m ą p a b ė g i m o g r e i č i u , g r a v i t a c i j a n e p a j ė g s s u s t a b d y t i s v i e d i n i o i r j i s p a b ė g s i š Ž e m ė s . T a s p a b ė g i m o g r e i t i s lygus a p i e 1 2 km/s Ž e m ė j e i r a p i e 6 1 8 km/s S a u l ė j e .

116

A T E I T I E S

N U M A T Y M A S

Abu šie g r e i č i a i y r a d a u g d i d e s n i u ž r e a l ų s v i e d i n i o g r e i t į , b e t m a ž i , p a l y g i n t i s u šviesos g r e i č i u , lygiu 3 0 0 0 0 0 km/s. T a i g i šviesa g a l i l e n g v a i i š t r ū k t i i š Ž e m ė s a r S a u l ė s t r a u k o s l a u k o . B e t , a n o t M i t č e l o , gali e g z i s t u o t i d a u g m a s y v e s n ė s u ž S a u l ę žvaigždės, k u r i o s e p a b ė g i m o g r e i t i s d i d e s n i s u ž šviesos g r e i t į ( 4 . 9 pav.). Š i ų ž v a i g ž d ž i ų m e s n e g a l ė t u m e m a t y t i , n e s j ų i š s p i n d u l i u o t ą šviesą g r a v i t a c i j a g r ą ž i n t ų a t g a l į ž v a i g ž d ę . T o k i u s o b j e k t u s M i t č e l a s pa­ vadino tamsiosiomis žvaigždėmis, o m e s dabar j u o s v a d i n a m e j u o ­ dosiomis skylėmis. M i t č e l o tamsiųjų žvaigždžių i d ė j a r ė m ė s i N i u t o n o fizika, ku­ r i o j e laikas b u v o a b s o l i u t u s , o j o t ė k m ė — n e p r i k l a u s o m a n u o n i e ­ k o k i t o . T a i g i r e m i a n t i s k l a s i k i n i u n i u t o n i n i u p a s a u l i o vaizdu, t o ­ k i e o b j e k t a i n e r i b o j o m ū s ų g a l i m y b ė s n u m a t y t i a t e i t į . B e t situacija pasikeitė, kai bendroji reliatyvumo teorija nustatė naują e s m i n ę tokių masyvių k ū n ų savybę — j i e s t i p r i a i i š k r e i v i n a e r d v ė l a i k į . 1 9 1 6 m e t a i s , n e t r u k u s p o šios t e o r i j o s s u f o r m u l a v i m o , K a r ­ las Š v a r c š i l d a s ( K a r i Schvvarzschild) (kuris n e t r u k u s m i r ė n u o li­ gos, g a u t o s r u s ų f r o n t e p e r I p a s a u l i n į k a r ą ) r a d o b e n d r o s i o s re­ l i a t y v u m o t e o r i j o s s p r e n d i n į , a p i b ū d i n a n t į j u o d ą j ą skylę. Svarc­ šildo a t r a d i m a s n e b u v o s u p r a s t a s , i r j o s v a r b a d a u g e l į m e t ų n e ­ b u v o p r i p a ž i n t a . Pats A . E i n š t e i n a s n i e k a d a n e t i k ė j o j u o d o s i o m i s 1I7

4 . 1 0 pav. Kvazaras 3 C 2 7 3 , pirmasis atras­ tas kvazižvaigždinis radijo šaltinis, m a ž o j e s r i t y j e generuoja d i d e l į energijos kiekį. Atrodo, kad tik me­ džiaga, krintanti į juodąją skylę, gali sukurti tokį nepaprastą šviesį.

118

A T E I T I E S

N U M A T Y M A S

skylėmis, o jo požiūriui p r i t a r ė d a u g u m a senosios kartos b e n d r o ­ sios r e l i a t y v u m o t e o r i j o s s p e c i a l i s t ų . Aš p r i s i m e n u savo k e l i o n ę į Paryžių, k u r s e m i n a r e t u r ė j a u dėstyti savo t e o r i j ą , k a d j u o d o s i o s skylės n ė r a visiškai j u o d o s . S e m i n a r a s p r a ė j o g a n a v a n g i a i , n e s t u o m e t u n ė v i e n a s Paryžiaus m o k s l i n i n k a s n e t i k ė j o j u o d o s i o m i s skylėmis. Be to, p r a n c ū z a m s atrodė, kad į p r a n c ū z ų kalbą pažo­ džiui išverstas a n g l i š k a s p a v a d i n i m a s black hole — trou noir — turi į t a r t i n ą s e k s u a l i n į atspalvį, ir b u v o s i ū l o m ą j į p a k e i s t i astre occulte — n e r e g i m ą j a ž v a i g ž d e . T a č i a u n e i šis, n e i k i t i siūlyti p a v a d i n i ­ m a i t a i p n e s u ž a d i n o v i s u o m e n ė s v a i z d u o t ė s , k a i p juodoji skyle, ku­ r į p i r m ą k a r t ą p a s i ū l ė a m e r i k i e č i ų fizikas D ž o n a s A r č i b a l d a s Vyleris (jo i d ė j o s i n i c i j a v o d a u g e l į š i u o l a i k i n i ų t o s s r i t i e s d a r b ų ) . Kvazarų a t r a d i m a s 1 9 6 3 m e t a i s sukėlė t e o r i n i ų d a r b ų a p i e j u o ­ dąsias skyles i r s t e b ė t o j ų b a n d y m ų aptikti j a s p r o t r ū k į ( 4 . 1 0 pav.). T r u m p a i a p i b ū d i n s i m e d a b a r t i n į požiūrį. P a n a g r i n ė k i m e , kokia, mū­ sų m a n y m u , t u r ė t ų būti istorija žvaigždės, kurios m a s ė dvidešimt kartų d i d e s n ė n e i Saulės. T o k i o s žvaigždės susidaro iš dujų d e b e s ų , p a n a š i ų į O r i o n o ū k ą ( 4 . 1 1 pav.). Dujų debesis, v e i k i a m a s j o paties gravitacijos, traukiasi, dujos kaista ir p a g a l i a u p a s i e k i a m a tokia t e m ­ p e r a t ū r a , k a d gali p r a s i d ė t i a t o m ų b r a n d u o l i ų sintezės reakcija, ku­ rios m e t u v a n d e n i l i s virsta heliu. Š i o p r o c e s o m e t u išsiskirianti šilu­ ma sukuria slėgį, kuris priešinasi žvaigždės dalių gravitacinei trau­ kai ir sustabdo tolesnį j o s traukimąsi. T o k i a žvaigždė egzistuos ilgą laiką, d e g i n d a m a v a n d e n i l į ir s k l e i s d a m a šviesą į k o s m i n ę erdvę. Žvaigždės g r a v i t a c i j o s l a u k a s veikia i š j o s s k l i n d a n č i ų s p i n d u ­ lių t r a j e k t o r i j a s . T a i g a l i m a p a r o d y t i b r ė ž i n y j e , k u r i o v e r t i k a l i o j e ašyje a t i d ė t a s laikas, o h o r i z o n t a l i o j e ašyje — a t s t u m a s n u o žvaigž­ d ė s c e n t r o (žr. p . 1 2 0 , 4 . 1 2 pav.). Š i a m e b r ė ž i n y j e žvaigždės pavir­ šių v a i z d u o j a dvi v e r t i k a l i o s linijos, po v i e n ą k i e k v i e n o j e p u s ė j e n u o c e n t r o . G a l i m e p a r i n k t i , k a d laikas b ū t ų m a t u o j a m a s sekun­ d ė m i s , o a t s t u m a s — šviesos s e k u n d ė m i s , t. y. a t s t u m u , kurį šviesa n u s k l i n d a p e r s e k u n d ę . M a t u o j a n t šiais v i e n e t a i s , šviesos g r e i t i s lygus 1, t. y. v i e n a i šviesos s e k u n d e i p e r s e k u n d ę . T a d a p a k a n k a ­ m a i toli n u o žvaigždės j o s s p i n d u l i o trajektorija brėžinyje bus tiesė, s u d a r a n t i s u v e r t i k a l e 4 5 ° k a m p ą . T a č i a u , a r t ė j a n t p r i e žvaigždės, j o s m a s ė s iškreivintas e r d v ė l a i k i s pakeis šviesos s p i n d u l i ų t r a j e k t o ­ rijas — j o s sudarys su v e r t i k a l e m a ž e s n į k a m p ą . 119

V I S A T A

120

R I E Š U T O

K E V A L E

121

V I S A T A

R I E Š U T O

K E V A L E

123

n e g a l i taikyti Š r ė d i n g e r i o lygties p r i e š i n g a laiko k r y p t i m i i r skai­ č i u o t i b a n g i n ę funkciją a n k s t e s n i a i s laiko m o m e n t a i s . N o r ė d a m a s t a i p daryti, j i s t u r ė t ų ž i n o t i b a n g i n ė s f u n k c i j o s dalį, e s a n č i ą j u o ­ d o j o j e skylėje. T o j e b a n g i n ė s f u n k c i j o s dalyje slypi i n f o r m a c i j a a p i e tai, kas k r i t o į j u o d ą j ą skylę. P o t e n c i a l i a i tai l a b a i d i d e l i s kie­ kis i n f o r m a c i j o s , n e s j u o d o j i skylė, t u r i n t i t a m t i k r ą m a s ę i r su­ kimosi greitį, gali būti sudaryta iš n e p a p r a s t a i d i d e l i o skaičiaus įvairių d a l e l i ų r i n k i n i ų ; j u o d o j i skylė n e p r i k l a u s o n u o k o l a p s a v u sio į j ą k ū n o p r i g i m t i e s . D ž o n a s A r č i b a l d a s Vyleris a p i b ū d i n o š į r e z u l t a t ą ž o d ž i a i s " j u o d o j i skylė n e t u r i p l a u k ų " . T a i tik p a t v i r t i n o prancūzų įtarinėjimus. D e t e r m i n i z m o g a l i o j i m o p r o b l e m a iškilo m a n a t r a d u s , k a d j u o d o s i o s skylės n ė r a visiškai j u o d o s . K a i p b u v o r a š y t a 2 skyriuje, k v a n t i n ė t e o r i j a t e i g i a , j o g l a u k a i n e g a l i visiškai išnykti n e t g i va­ k u u m e . J e i g u j i e išnyktų, tai t u r ė t ų tikslią, lygią n u l i u i p a d ė t į i r tikslų, lygų n u l i u i g r e i t į . V a d i n a s i , b ū t ų p a ž e i s t a s n e a p i b r ė ž t u m o p r i n c i p a s , p a g a l kurį a b u dydžiai — p a d ė t i s ir g r e i t i s — v i e n u m e t u n e g a l i b ū t i tiksliai n u s t a t y t i . T a d visi l a u k a i t u r i t u r ė t i t a m t i k r ą k i e k į v a d i n a m ų j ų v a k u u m o fliuktuacijų ( p a n a š i a i k a i p 2 sky­ riuje aprašyta svyruoklė — fliuktuoti žemiausioje b ū s e n o j e ) . Ga­ l i m o s k e l i o s v a k u u m o fliuktuacijų i n t e r p r e t a c i j o s , k u r i o s a t r o d o s k i r t i n g o s , b e t i š tikrųjų y r a m a t e m a t i š k a i e k v i v a l e n č i o s . Pozity­ v i s t i n i u p o ž i ū r i u , g a l i m e laisvai p a s i r i n k t i , kuris a p r a š y m a s y r a l a b i a u t i n k a m a s n a g r i n ė j a m a i p r o b l e m a i s p r ę s t i . S i a m e skyriuje v a k u u m o fliuktuacijas p a t o g u įsivaizduoti k a i p virtualiųjų d a l e l i ų p o r a s , k u r i o s a t s i r a n d a k a r t u t a m e p a č i a m e e r d v ė l a i k i o taške, iš­ siskiria, b e t p a s k u i vėl s u s i t i n k a i r a n i h i l i u o j a t a r p u s a v y j e . Ž o d i s " v i r t u a l i o j i " r e i š k i a , k a d šių d a l e l i ų n e g a l i m a s t e b ė t i t i e s i o g i a i , t a č i a u j ų n e t i e s i o g i n i a i e f e k t a i gali b ū t i i š m a t u o t i i r n e p a p r a s t u t i k s l u m u s u t a m p a s u t e o r i n i a i s s k a i č i a v i m a i s ( 4 . 1 6 pav.). J e i p o r o s s u s i d a r o šalia j u o d o s i o s skylės, v i e n a p o r o s d a l e l ė gali įkristi į j u o d ą j ą skylę, o k i t a — n u t o l t i į b e g a l y b ę ( 4 . 1 7 pav.). S t e b ė t o j u i , n u t o l u s i a m n u o j u o d o s i o s skylės, a t r o d y s , k a d j u o d o j i skylė s p i n d u l i u o j a d a l e l e s . J o s s p e k t r a s tiksliai s u t a m p a s u įkaitu­ sio k ū n o , k u r i o t e m p e r a t ū r a p r o p o r c i n g a g r a v i t a c i j o s l a u k u i ties įvykių h o r i z o n t u ( j u o d o s i o s skylės r i b a ) , s p e k t r u . K i t a i p t a r i a n t , j u o d o s i o s skylės t e m p e r a t ū r a p r i k l a u s o n u o j o s d y d ž i o .

124

A T E I T I E S

N U M A T Y M A S

125

V I S A T A

R I E Š U T O

K E V A L E

Įvykiai, kuriu niekada negalės stebėti stebėtojas

Stebėtojo įvykiu horizontas 4 . 1 8 pav. Bendrosios reliatyvumo teorijos lyg­ čių sprendinys, gautas de Šiferio (de Sitter), aprašo Visatą, kuri ple­ čiasi infliaciniu būdu. Brėžinyje lai­ kas atidėtas į viršų, o Visatos dy­ dis — horizontalia kryptimi. Atstu­ mai erdvėje didėja taip greitai, kad nutolusių galaktikų šviesa niekada nepasieks mūsų, tad, kaip ir juo­ dosios skyles atveju, egzistuoja įvy­ kių horizontas — riba srities, ku­ rios negalime matyti.

Stebėtojo istorija Stebėtojo įvykių horizontas Vienodo laiko paviršius

K e l i ų S a u l ė s m a s i ų j u o d o s i o s skylės t e m p e r a t ū r a b ū t ų m a ž ­ d a u g m i l i j o n o j i d a l i s l a i p s n i o virš a b s o l i u č i o j o n u l i o , o d i d e s n ė j u o d o j i skylė t u r ė t ų d a r ž e m e s n ę t e m p e r a t ū r ą . T a i g i t o k i ų j u o d ų ­ j ų skvlių k v a n t i n ė s s p i n d u l i u o t ė s b ū t ų n e į m a n o m a a t s k i r t i n u o 2 , 7 K s p i n d u l i u o t ė s , l i k u s i o s po D i d ž i o j o s p r o g i m o , — k o s m i n ė s foninės spinduliuotės, aprašytos 2 skyriuje. B ū t ų g a l i m a aptikti d a u g m a ž e s n i ų i r k a r š t e s n i ų j u o d ų j ų skylių s p i n d u l i u o t e , t a č i a u vargu ar daug tokių o b j e k t ų yra netoli mūsų. O gaila. J e i g u b e n t v i e n a s b ū t ų a t r a s t a s , a š p e l n y č i a u N o b e l i o p r e m i j ą . T a č i a u , ste­ b i n t ankstyvąją Visatą, g a u t a n e t i e s i o g i n i ų šios s p i n d u l i u o t ė s įro­ d y m ų . K a i p r a š y t a 3 skyriuje, m a n o m a , k a d V i s a t a p a č i o j e j o s p r a -

126

d ž i o j e p a t y r ė i n f l i a c i j ą — p l ė t ė s i vis d i d ė j a n č i a s p a r t a . P l ė t i m a s i s t u r ė j o b ū t i t o k s staigus, j o g k a i k u r i e o b j e k t a i g a l ė j o n u t o l t i t i e k , k a d j ų šviesa n i e k a d a m ū s ų n e p a s i e k s — V i s a t a i š s i p l ė t ė p e r d a u g i r p e r g r e i t a i , šviesai s k l i n d a n t m ū s ų l i n k . T a d V i s a t a , k a i p i r j u o ­ d o j i skylė, t u r ė t ų t u r ė t i h o r i z o n t ą , s k i r i a n t į sritis, i š k u r i ų šviesa g a l i m u s p a s i e k t i , i r i š k u r i ų n e g a l i ( 4 . 1 8 pav.). P a n a š ū s a r g u m e n t a i liudija, k a d n u o šio h o r i z o n t o , k a i p i r n u o j u o d o s i o s skylės h o r i z o n t o , t u r i sklisti š i l u m i n ė s p i n d u l i u o t e . M e s ž i n o m e , k a d š i l u m i n ė j e s p i n d u l i u o t ė j e g a l i m a t i k ė t i s įžvelgti c h a r a k t e r i n g ą j į t a n k i o f l i u k t u a c i j ų s p e k t r ą . P a n a š i o s t a n k i o fliuk­ tuacijos Visatoje turėtų plėstis kartu su Visata. J e i jų m a t m e n y s b ū t ų d i d e s n i u ž įvykių h o r i z o n t o dydį, f l i u k t u a c i j o s t u r ė t ų "užšal­ ti" — būtent j a s stebime kaip kosminės foninės spinduliuotės tem­ p e r a t ū r o s v a r i a c i j a s , išlikusias i š a n k s t y v o s i o s V i s a t o s l a i k o t a r p i o . Šių šiluminių variacijų stebėjimai puikiai sutampa su teoriniais skaičiavimais. N e t j e i g u s t e b i m a s i s j u o d ų j ų skylių s p i n d u l i u o t ė s r e g i s t r a v i ­ m a s n ė r a a k i v a i z d u s , k i e k v i e n a s , kuris d o m ė j o s i šia p r o b l e m a , su­ tiks, k a d j i t u r ė t ų d e r i n t i s s u k i t o m i s , s t e b ė j i m a i s p a t v i r t i n t o m i s t e o r i j o m i s . I š č i a i š p l a u k i a svarbios, s u d e t e r m i n i z m u susijusios išvados. J u o d o s i o s skylės s p i n d u l i u o t e m a ž i n s j o s e n e r g i j ą , t o d ė l j u o d o j i skylė n e t e k s m a s ė s i r m a ž ė s . T a i p a d i d i n s t e m p e r a t ū r ą i r s u s t i p r i n s r a d i a c i j ą . G a l i a u s i a i j u o d o s i o s skylės m a s ė pasidarys lygi n u l i u i . M e s n e m o k a m e a p s k a i č i u o t i , k a s a t s i t i k s t a m e taške, ta­ č i a u v i e n i n t e l i s n a t ū r a l u s p r i i m t i n a s r e z u l t a t a s — j u o d o j i skylė visiškai išnyks. K a s t a d a n u t i k s d a l i a i b a n g i n ė s f u n k c i j o s , buvu­ sios j u o d o s i o s skylės v i d u j e , i r kur d i n g s f u n k c i j o j e s l y p i n t i i n f o r ­ m a c i j a a p i e t a i , k a s į k r i t o į j u o d ą j ą skylę? G a l i m a s p ė t i , k a d š i b a n g i n ė s funkcijos dalis ir j o s t u r i m a i n f o r m a c i j a bus išslap­ t i n t a , j u o d a j a i skylei g a l u t i n a i i š n y k s t a n t . T a č i a u i n f o r ­ macija negali būti p e r d u o d a m a veltui. Tai m e s supran­ t a m e gavę t e l e f o n o sąskaitą. Informacijai perduoti reikalinga energija, o j u o d o j i skylė g a l u t i n ė j e s t a d i j o j e j o s t u r i l a b a i m a ­ žai. V i e n i n t e l i s p a t i k i m a s b ū d a s i n f o r m a c i j a i i š skylės p a t e k t i į i š o r ę y r a p a s t o v u s j o s s k l i d i m a s kartu su spinduliuote, nelaukiant paskutinės ob-

j e k t o stadijos. T a č i a u h i p o t e z ė , kad vienas virtualiųjų dalelių po­ ros narys k r i n t a į skylę, o k i t a s i š j o s p a b ė g a , n e n u m a t o , j o g p a b ė ­ g a n t i d a l e l ė b ū t ų susijusi su t u o , kas k r i n t a j skylę, ar n e š t ų i n f o r ­ maciją apie tai. T a d peršasi vienintelis atsakymas: informacija, s l y p i n t i b a n g i n ė s f u n k c i j o s dalyje, kuri y r a j u o d o s i o s skylės vidu­ j e , p r a d i n g s t a ( 4 . 1 9 pav.). T o k s i n f o r m a c i j o s p r a r a d i m a s t u r ė t ų svarbių p a s e k m i ų de­ t e r m i n i z m u i . P r a d ė d a m i n a g r i n ė t i s u j u o susijusias p r o b l e m a s , p a b r ė ž ė m e , kad, netgi ž i n o d a m i b a n g i n ę funkciją p o j u o d o s i o s skylės i š n y k i m o , j ū s n e g a l ė s i t e s p r ę s t i S r ė d i n g e r i o lygties a n k s ­ t e s n i a i s l a i k o m o m e n t a i s i r s k a i č i u o t i b a n g i n ė s f u n k c i j o s p r i e š su­ s i d a r a n t j u o d a j a i skylei. K o k i a j i b u v o , š i e k t i e k p r i k l a u s y s n u o b a n g i n ė s f u n k c i j o s d a l i e s , p r a r a s t o s j u o d o j o j e skylėje. M e s e s a m e į p r a t ę g a l v o t i , k a d p r a e i t į ž i n o m e tiksliai. T a č i a u tai n e g a l i o j a , k a i i n f o r m a c i j a y r a p r a r a n d a m a j u o d o s i o s e skylėse. J o s e g a l i nu­ tikti b e t k a s .

128

Tiesą sakant, astrologai ir j a i s pasikliaujantys žmonės labiau domisi ateities numatymu negu praeities atstatymu. Iš p i r m o žvilgsnio gali atrodyti, kad dalies b a n g i n ė s funkcijos p r a r a d i m a s j u o d o j o j e skylėje n e k l i u d o m u m s n u m a t y t i b a n g i n ę f u n k c i j ą šio o b j e k t o i š o r ė j e . T a č i a u , p a s i r o d o , tai susiję d a l y k a i — t u o m e s įsitikinsime n a g r i n ė d a m i įsivaizduojamą eksperimentą, 1 9 3 0 m. pasiūlytą Alberto E i n š t e i n o , B o r i s o Podolskio ( B o r i s Podolsky) ir Natano Rozeno (Nathan Rosen). Į s i v a i z d u o k i m e , k a d r a d i o a k t y v u s a t o m a s skyla i r i š j o p r i e ­ š i n g o m i s k r y p t i m i s i š l e k i a dvi d a l e l ė s , t u r i n č i o s p r i e š i n g o s kryp­ ties s u k i n i u s . S t e b ė t o j a s , kuris r e g i s t r u o j a tik v i e n ą d a l e l ę , n e g a l i n u m a t y t i , a r j i suksis į d e š i n ę , a r į k a i r ę . T a č i a u j e i s t e b ė t o j a s n u ­ statys, k a d j i sukasi į d e š i n ę , t a d a j i s g a l ė s p a t i k i m a i t v i r t i n t i , k a d k i t a d a l e l ė sukasi į k a i r ę , i r a t v i r k š č i a i ( 4 . 2 0 pav.). E i n š t e i n a s m a ­ n ė , k a d šis b a n d y m a s į r o d o k v a n t i n ė s m e c h a n i k o s n e p a g r į s t u m ą : t u o m e t u a n t r o j i d a l e l ė j a u gali b ū t i k i t o j e g a l a k t i k o s p u s ė j e , t a d 129

V I S A T A

130

R I E Š U T O

K E V A L E

A T E I T I E S

N U M A T Y M A S

n u s t a t y t i , t o d ė l n e į m a n o m a n u m a t y t i i r n u l e k i a n č i o s d a l e l ė s su­ k i n i o b e i b a n g i n ė s f u n k c i j o s . J i g a l i t u r ė t i įvairius s u k i n i u s i r b a n ­ g i n e s funkcijas s u s k i r t i n g o m i s t i k i m y b ė m i s , t a č i a u n e t u r i a p i b r ė ž ­ t o s u k i n i o i r v i e n i n t e l ė s b a n g i n ė s funkcijos. T a i g i a t r o d o , k a d m ū s ų galimybė numatyti ateitį yra dar labiau apribota. Klasikinę L a p ­ laso idėją, kad g a l i m a sužinoti ir dalelės padėtį, ir j o s greitį, p a k e i t ė n e a p i b r ė ž t u m o p r i n c i p a s , kuris į r o d ė , k a d a b u dydžius g a l i m a m a t u o t i tik t a m t i k r u t i k s l u m u . T a č i a u d a r liko g a l i m y b ė m a t u o t i b a n g i n ę f u n k c i j ą ir, n a u d o j a n t i s Š r ė d i n g e r i o l y g t i m i , n u ­ matyti, kokia ji bus ateityje. Tai leistų tiksliai apskaičiuoti a r b a p a d ė t į , a r b a g r e i t į , t . y . p u s ę t o , kas į m a n o m a l a i k a n t i s L a p l a s o idėjos. M e s g a l i m e tiksliai numatyti, kad dalelės turės priešingus s u k i n i u s ; t a č i a u j e i v i e n a d a l e l ė k r i n t a į j u o d ą j ą skylę, tai tikslus kitos d a l e l ė s p r o g n o z a v i m a s t a m p a n e į m a n o m a s , taigi n e į m a n o m i j o k i e m a t a v i m a i j u o d o s i o s skylės i š o r ė j e , k u r i e s u t e i k t ų tikslų ži131

V I S A T A

132

R I E Š U T O

K E V A L E

(3) m i s , s u s i t i n k a t a m t i k r a m e taške, j o s gali sukurti t o k į d i d e l į m a k s i ­ m u m ą , kad dalis p b r a n o s atsiskirs ir nulėks kaip dalelė. Taigi p b r a n a gali a b s o r b u o t i i r s p i n d u l i u o t i d a l e l e s k a i p j u o d o j i skylė ( 4 . 2 3 pav.). p b r a n ų t e o r i j ą g a l i m a laikyti efektyvia; n o r s m u m s n e b ū t i n a t i k ė t i , k a d j o s i š tikrųjų y r a m a ž o s p l ė v e l ė s , j u d a n č i o s p l o k š č i a m e erdvėlaikyje — tiesiog mažų plėvelių modelis tinka j u o d o s i o m s skylėms aprašyti. Tai p r i m e n a v a n d e n į , sudarytą iš milijardų H , O m o l e k u l i ų , t a r p k u r i ų v e i k i a s u d ė t i n g o s sąveikos, t a č i a u t o l y d u s skystis y r a l a b a i g e r a s , efektyvus m o d e l i s . I š p b r a n ų s u d a r y t ų j u o ­ dųjų skylių m a t e m a t i n i s m o d e l i s į g a l i n a g a u t i p a n a š i u s r e z u l t a ­ tus, k a i p i r a n k s č i a u a p r a š y t a s virtualiųjų d a l e l i ų p o r ų m o d e l i s . T a d p o z i t y v i s t i n i u p o ž i ū r i u , tai — v i e n o d a i g e r i m o d e l i a i , b e n t j a u t a m t i k r o m s j u o d ų j ų skylių k l a s ė m s . J o m s p b r a n ų m o d e l i s n u m a t o tiksliai t ą p a č i ą s p i n d u l i a v i m o s p a r t ą , k a i p i r virtualiųjų d a l e l i ų p o r ų m o d e l i s . T a č i a u y r a v i e n a s svarbus s k i r t u m a s : p b r a ­ n ų m o d e l y j e i n f o r m a c i j a a p i e tai, kas k r i n t a į j u o d ą j ą skylę, slypi bangų, sklindančių p branomis, banginėje funkcijoje, p branos

134

J* y r a a p i b ū d i n a m o s k a i p p l ė v e l ė s plokščiame e r d v ė l a i k y j e . D ė l t o s p r i e ž a s t i e s l a i k a s t e k ė s j a t e i t į t o l y g i a i , šviesos s p i n d u l i ų t r a j e k t o ­ rijos n e b u s iškreivintos ir i n f o r m a c i j a a p i e b a n g a s nebus praras­ t a . I n f o r m a c i j ą i š j u o d o s i o s skylės p e r d u o s s p i n d u l i u o t e , sklin­ danti iš p branų. Taigi p a g a l y b r a n ų modelį, mes galime naudoti Š r ė d i n g e r i o lygtį b a n g i n e i funkcijai v ė l e s n i u laiku s k a i č i u o t i . N i e ­ kas n ė r a p r a r a n d a m a i r l a i k a s t e k a t o l y g i a i . T u r i m e g r i e ž t ą d e ­ terminizmą kvantine prasme. K u r i s i š t ų a p r a š y m ų y r a t e i s i n g a s ? A r dalis b a n g i n ė s funkci­ j o s p r a r a n d a m a j u o d o j o j e skylėje, a r visa i n f o r m a c i j a i š l i e k a , k a i p siūlo p b r a n ų m o d e l i s ? T a i v i e n a s n e i š s p r ę s t ų š i u o l a i k i n ė s t e o r i ­ n ė s fizikos k l a u s i m ų . D a u g e l i s s p e c i a l i s t ų tiki, k a d n e s e n i a i a t l i k t i d a r b a i l i u d i j a i n f o r m a c i j o s i š l i k i m o n a u d a i . Pasaulis y r a s a u g u s b e i n u m a t o m a s i r kas n o r s n e t i k ė t a n e g a l i a t s i t i k t i . T a č i a u n e a i š ­ k u m a s i š l i e k a . P a s i k l i a u d a m i E i n š t e i n o b e n d r ą j a r e l i a t y v u m o te­ o r i j a , t u r i m e atsižvelgti į g a l i m y b ę , k a d e r d v ė l a i k i s p a t s s u s i m e g s į m a z g ą i r i n f o r m a c i j a bus p r a r a s t a l i n k i u o s e . Žvaigždėlaiviui " E n ­ t e r p r i s e " j u d a n t " k u r m i o u r v u " , a t s i t i k o k a ž k a s n e t i k ė t a . A š tai ž i n a u , n e s t a d a b u v a u erdvėlaivyje, k u r ž a i d ž i a u p o k e r į s u N i u t o ­ n u , E i n š t e i n u i r k o m a n d o r u D a t a . M a n n u t i k o keistas d a l y k a s . T i k p a ž i ū r ė k i t e , kas a t s i r a d o a n t m a n o kelių.

135

T e k s t o v e r t i m ą žr. p . 2 1 6

138

Kipas

Tornas

139

140

P R A E I T I E S

A P S A U G A

Visos š i u o l a i k i n ė s diskusijos a p i e k e l i o n ę l a i k e r e m i a s i E i n š ­ teino bendrąja reliatyvumo teorija. Kaip buvo pasakota ankstes­ n i u o s e k n y g o s skyriuose, E i n š t e i n o lygtys, a p r a š a n č i o s , k a i p Visa­ t o j e e s a n t i m e d ž i a g a b e i e n e r g i j a i š k r e i p i a e r d v ę i r laiką, s u t e i k i a šiems dydžiams dinamikos. Pagal bendrąją reliatyvumo teoriją, s t e b ė t o j o savasis laikas, m a t u o j a m a s j o r a n k i n i u l a i k r o d ž i u , visada d i d ė j a , k a i p i r l a i k a s N i u t o n o t e o r i j o s a r b a s p e c i a l i o s i o s reliaty­ v u m o t e o r i j o s p l o k š č i a j a m e e r d v ė l a i k y j e . T a č i a u b e n d r o j i reliaty­ vumo teorija leidžia egzistuoti ir sudėtingos formos erdvėlaikiui, i š k r e i v i n t a m t a i p , k a d į m a n o m a išvykti e r d v ė l a i v i u i r vėl sugrįžti a t g a l į t a m t i k r ą v i e t ą a n k s č i a u , n e g u i š t e n i š k e l i a u t a ( 5 . 1 pav.). V i e n a s iš b ū d ų p a t e k t i į savo p r a e i t į y r a t o k s . 4 skyriuje b u v o a p r a š y t i " k u r m i o u r v a i " i r t u n e l i a i e r d v ė l a i k y j e , j u n g i a n t y s įvai­ r i a s e r d v ė s i r l a i k o sritis. T a i g i j ū s g a l i t e įskristi savo e r d v ė l a i v i u p r o v i e n ą " k u r m i o a n g ą " i r išlįsti p r o a n t r ą a n g ą k i t o j e v i e t o j e i r k i t u laiku (žr. p . 1 4 2 , 5 . 2 pav.). J e i g u egzistuoja " k u r m i o urvai", j i e išspręstų g r e i č i o ribos p r o b l e m ą : p a g a l r e l i a t y v u m o t e o r i j ą , e r d v ė l a i v i s n e g a l i įgyti švie-

141

V I S A T A

R I E Š U T O

K E V A L E

sos g r e i č i o , t a d j u o b ū t ų į m a n o m a p e r s k r i s t i G a l a k t i k ą t i k p e r d e š i m t i s t ū k s t a n č i ų m e t ų . T u o t a r p u , p a s i n a u d o j u s " k u r m i o ur­ vu", b ū t ų į m a n o m a n u v y k t i į k i t ą G a l a k t i k o s p u s ę i r grįžti a t g a l iki p i e t ų . D a r d a u g i a u , g a l i m a įrodyti, k a d , p a s i n a u d o j u s " k u r ­ m i o u r v a i s " , į m a n o m a grįžti a t g a l a n k s č i a u , n e g u i š tos v i e t o s iš­ vykta. T a i g i g a l i t e į s i v a i z d u o t i , k a d j u m s , pavyzdžiui, p a v y k t ų su­ s p r o g d i n t i savo r a k e t ą p a l e i d i m o a i k š t e l ė j e a n k s č i a u , n e g u j ū s iš­ v y k o t e " k u r m i o u r v u " a t l i k t i tos d i v e r s i j o s . T a i s e n e l i o p a r a d o k s o v a r i a n t a s : kas b ū t ų , j e i g r į ž t u m ė t e l a i k e a t g a l i r n u ž u d y t u m ė t e savo s e n e l į a n k s č i a u , n e g u b u v o p r a d ė t a s j ū s ų tėvas (žr. p . 1 4 4 , 5 . 3 pav.). B e a b e j o , p a r a d o k s a s a t s i r a n d a tik p a d a r i u s prielaidą, kad a t g a l į p r a e i t į grįžusio ž m o g a u s laisva v a l i a l i e k a n e s u v a r ž y t a . Š i o j e

142

143

V I S A T A

R I E Š U T O

K E V A L E

k n y g o j e m e s n e s i l e i s i m e į f i l o s o f i n e s diskusijas, kas y r a laisva va­ lia. V i e t o j j ų p a n a g r i n ė s i m e , a r f i z i k o s d ė s n i a i l e i d ž i a e g z i s t u o t i t a i p i š k r e i v i n t a m e r d v ė l a i k i u i , k a d m a k r o s k o p i n i s o b j e k t a s — erd­ vėlaivis — g a l ė t ų grįžti į savo p r a e i t į . E i n š t e i n o t e o r i j a t e i g i a , k a d e r d v ė l a i v i s b ū t i n a i t u r i s k r i e t i l ė č i a u u ž šviesą i r k e t u r m a t ė j e e r d ­ vėje j u d ė t i vadinamąja laikiškąja pasauline linija. Taigi klausimą g a l i m e suformuluoti v a r t o d a m i specialius t e r m i n u s : ar erdvėlai­ kyje yra į m a n o m o s u ž d a r o s l a i k i š k o s i o s p a s a u l i n ė s l i n i j o s , k u r i o s g a l ė t ų n u o l a t grįžti į p r a d i n į t a š k ą ? T o k i a s p a s a u l i n e s linijas a š vadinsiu "laiko kilpomis". Į šį k l a u s i m ą g a l i m e b a n d y t i atsakyti t r i m i s l y g m e n i m i s . Pir­ mąjį atsakymą pateikia paprasta E i n š t e i n o bendroji reliatyvumo t e o r i j a , p o s t u l u o j a n t i , j o g Visatos i s t o r i j a y r a g r i e ž t a i d e t e r m i n u o t a i r j o j e n e g a l i m i n e a p i b r ė ž t u m a i . Š i k l a s i k i n ė t e o r i j a l e i d ž i a susi­ daryti p a k a n k a m a i i š s a m ų vaizdą. T a č i a u , k a i p s u ž i n o j o m e , b e n ­ d r o j i r e l i a t y v u m o t e o r i j a n ė r a visiškai t e i s i n g a , n e s e k s p e r i m e n ­ tais n u s t a t y t a , k a d m e d ž i a g a i y r a b ū d i n g a s n e a p i b r ė ž t u m a s i r kvantinės fliuktuacijos. Į u ž d u o t ą k l a u s i m ą g a l i m e atsakyti i r r e m d a m i e s i p u s i a u kla­ s i k i n e t e o r i j a . J o s p o ž i ū r i u , m e d ž i a g ą a p r a š o k v a n t i n ė t e o r i j a , at­ sižvelgianti į n e a p i b r ė ž t u m u s ir kvantines fliuktuacijas, b e t erd­ v ė l a i k i s t u r i b ū t i l a i k o m a s k l a s i k i n i u o b j e k t u . Vaizdas n e t o k s iš­ s a m u s , b e t vis d ė l t o t u r i m e idėją, k a i p p r a d ė t i s p r ę s t i p r o b l e m ą .

144

kiškosios uždaros kilpos, kurios kaskart grįžta j savo pradžią? G a l ų g a l e y r a a r t u r ė t ų b ū t i k v a n t i n ė g r a v i t a c i j o s t e o r i j a . Pa­ g a l j ą , n e tik m e d ž i a g a , b e t i r l a i k a s b e i e r d v ė n ė r a g r i e ž t a i a p i ­ b r ė ž t i , j i e f l i u k t u o j a — n e t g i n ė r a aišku, k a i p kelti k l a u s i m ą , a r kelionė laike yra galima. Daugiausia, ką mes, matyt, g a l i m e pa­ d a r y t i , tai p a k l a u s t i ž m o n i ų , g y v e n a n č i ų srityje, k u r e r d v ė l a i k i s y r a b e v e i k k l a s i k i n i s i r a p i b r ė ž t a s , k a i p j i e a i š k i n a savo m a t a v i ­ m u s . A r j i e m a n o , kad j u d ė j i m a s laike yra į m a n o m a s stiprios gra­ v i t a c i j o s srityse, e s a n t d i d e l ė m s k v a n t i n ė m s f l i u k t u a c i j o m s ? Grįžkime prie klasikinės teorijos: nei plokščiajame specia­ liosios reliatyvumo teorijos erdvėlaikyje (reliatyvumas be gravita­ cijos), nei seniau žinomuose kreivuosiuose erdvėlaikiuose kelionė l a i k e n e į m a n o m a . T a d E i n š t e i n a s b u v o s u k r ė s t a s , kai 1 9 4 9 m . Kur­ tas G i o d e l i s ( K u r t G o d e l ) , j o v a r d u v a d i n a m o s t e o r e m o s (žr. in­ t a r p ą ) autorius, įrodė, k a d g a l i m a s erdvėlaikis (Visata, k u p i n a be­ sisukančios medžiagos), k u r i a m e p e r kiekvieną tašką e i n a laiko k i l p o s ( 5 . 4 pav.). G i o d e l i s s p r e n d ė b e n d r o s i o s r e l i a t y v u m o t e o r i j o s lygtis s u k o s m o l o g i n e k o n s t a n t a , kurios b ū t i n u m a s n ė r a įrodytas, tačiau v ė l i a u b u v o s u r a s t i kiti p a n a š ū s s p r e n d i n i a i b e k o s m o l o g i n ė s k o n ­ s t a n t o s . Y p a č į d o m u s dviejų k o s m i n i ų stygų, j u d a n č i ų d i d e l i u grei­ č i u v i e n a p r o kitą, a t v e j i s . K o s m i n ė s stygos n e t u r ė t ų b ū t i p a i n i o j a m o s s u s t y g o m i s , ku­ r i a s a p r a š o k l a s i k i n ė stygų t e o r i j a , n o r s t i e o b j e k t a i š i e k t i e k gi-

.... 145

m i n i n g i . K o s m i n ė s stygos i l g o s , b e t j ų s k e r s m u o — l a b a i m a ž a s . Š i ų stygų e g z i s t a v i m ą n u m a t o kai k u r i o s e l e m e n t a r i ų j ų d a l e l i ų t e o r i j o s . E r d v ė l a i k i s šalia k o s m i n ė s stygos y r a p l o k š č i a s , t a č i a u t u r i p l e i š t o p a v i d a l o išpjovą, k u r i o s s m a i l u m o j e yra styga. T a i p r i ­ m e n a k ū g į : i š k i r p k i t e iš p o p i e r i a u s d i d e l į s k r i t u l į , o iš jo — seg­ m e n t ą , k a i p p y r a g o skiltį, s u s m a i l u m a s k r i t u l i o c e n t r e . T a d a pa­ š a l i n k i t e i š k i r p t ą s e g m e n t ą , o likusią p a g r i n d i n ę d a l į s u s u k i t e į k ū g į i r j o k r a š t u s s u k l i j u o k i t e . G a u s i t e e r d v ė l a i k i o s u k o s m i n e sty­ g a m o d e l į ( 5 . 5 pav.). K a d a n g i k ū g i o p a v i r š i ų s u d a r o tas p a t s p l o k š č i a s p o p i e r i a u s l a p a s , kurį t u r ė j o t e i š p r a d ž i ų (išskyrus p l e i š t o p a v i d a l o i š p j o v ą ) , j ū s vis t i e k g a l i t e j į v a d i n t i p l o k š č i u , išskyrus k ū g i o v i r š ū n ę . E r d ­ vės p r i e v i r š ū n ė s k r e i v u m ą į r o d o tas faktas, k a d a p s k r i t i m o a p ­ l i n k v i r š ū n ę ilgis y r a m a ž e s n i s n e g u a p s k r i t i m o , n u b r ė ž t o t u o pa­ čiu atstumu aplink plokščio skritulio c e n t r ą . Kitaip tariant, dėl išmestosios dalies apskritimas aplink kūgio viršūnę yra trumpes­ nis n e g u t o p a t i e s s p i n d u l i o a p s k r i t i m a s p l o k š č i o j o j e e r d v ė j e ( 5 . 6 pav.). P a n a š i a i a t s i t i n k a i r s u k o s m i n e styga: p a š a l i n t a p l o k š č i o j o e r d v ė l a i k i o d a l i s s u t r u m p i n a a p s k r i t i m u s a p l i n k stygą, t a č i a u n e ­ k e i č i a l a i k o a r a t s t u m ų išilgai stygos. T a i r o d o , k a d e r d v ė l a i k i s a p l i n k k o s m i n ę stygą n e t u r i j o k i ų l a i k o k i l p ų , v a d i n a s i , k e l i o n ė į p r a e i t į n e į m a n o m a . T a č i a u j e i g u y r a a n t r o j i k o s m i n ė styga, j u ­ d a n t i p i r m o s i o s atžvilgiu, tai j o s l a i k o k r y p t i s b u s p i r m o s i o s sty­ g o s l a i k o i r e r d v ė s k r y p č i ų d e r i n y s . T o d ė l e r d v ė l a i k i o sritis, p a š a ­ l i n t a a n t r a j a i stygai, t r u m p i n s t i e k a t s t u m u s e r d v ė j e , t i e k l a i k o t a r p u s k a ž k a m , j u d a n č i a m s u p i r m ą j a styga ( 5 . 7 pav.). J e i k o s m i ­ n ė s stygos v i e n a k i t o s a t ž v i l g i u s k r i e j a b e v e i k šviesos g r e i č i u , tai, j u d ė d a m i a p l i n k abi stygas, g a l i m e l a i m ė t i t i e k d a u g l a i k o , k a d grįšime atgal anksčiau negu išvykome. Kitaip tariant, egzistuoja laiko kilpos, leidžiančios keliauti į praeitį. K o s m i n ė s stygos a p l i n k o j e e s a n č i o s m e d ž i a g o s e n e r g i j o s t a n ­ kis y r a t e i g i a m a s , t a d a p r a š y t a s atvejis s u d e r i n a m a s s u m u m s ži­ n o m a fizika. T a č i a u d e f o r m a c i j a , kuri s u k u r i a l a i k o k i l p a s , t ę s i a s i į begalybę erdvėje ir į be galo nutolusią praeitį laike. T a d tokiuo­ se erdvėlaikiuose yra galima kelionė laike. Mes n e t u r i m e pagrin­ do tikėti, kad mūsų pačių Visata buvo sukurta panašios deforma-

P R A E I T I E S

A P S A U G A

147

V I S A T A

R I E Š U T O

K E V A L E

BAIGTINAI SUKURTAS KELIONĖS LAIKE HORIZONTAS

S

cijos būdu, ir n e t u r i m e p a t i k i m ų įrodymų, kad yra buvę ateivių iš a t e i t i e s . (Aš n e t i k i u s l a p t o s u s i t a r i m o t e o r i j a , k a d N S O — n e a t ­ p a ž i n t i s k r a i d a n t y s o b j e k t a i — a t l e k i a iš a t e i t i e s ir k a d vyriausy­ bės žino ir slepia tai. Žinios apie tiesos slėpimą n ė r a patikimos.) T a d aš darau prielaidą, kad laiko kilpų t o l i m o j e praeityje arba, t i k s l i a u s a k a n t , p r a e i t y j e t a m t i k r o e r d v ė l a i k i o p a v i r š i a u s , kurį pa­ žymėsiu S, n e b u v o . T a d a klausimas f o r m u l u o j a m a s taip: ar gali p a ž a n g i v i s u o m e n ė s u k u r t i l a i k o m a š i n ą , t. y. p a k e i s t i S e r d v ė l a i k į ( b r ė ž i n y j e e s a n t į virš S p a v i r š i a u s ) t a i p , k a d b a i g t i n ė j e srityje atsi­ rastų laiko kilpos? Aš p a b r ė ž i u srities b a i g t i n u m ą , nes kad ir kiek b ū t ų p a ž e n g u s i v i s u o m e n ė , j i , m a t y t , g a l ė t ų k o n t r o l i u o t i tik b a i g ­ tinę Visatos dalį. M o k s l e tiksli p r o b l e m o s f o r m u l u o t ė d a ž n a i s u t e i k i a j o s s p r e n ­ d i m o raktą. T a i p yra ir n a g r i n ė j a m u atveju. A p i b r ė ž d a m a s baigti­ n ę l a i k o m a š i n ą , a š r e m i u o s i savo s e n i a i a t l i k t u d a r b u . K e l i o n ė l a i k e y r a g a l i m a e r d v ė l a i k i o srityje, k u r i o j e y r a l a i k o k i l p ų — pa­ s a u l i n i ų linijų, j u d a n č i ų l ė č i a u u ž šviesą, t a č i a u , n e p a i s a n t to, grįž­ tančių atgal į p r a d i n ę vietą ir laiką dėl erdvėlaikio iškreivinimo. K a d a n g i aš padariau prielaidą, kad laiko kilpų t o l i m o j e praeityje

148

P R A E I T I E S

A P S A U G A

nebuvo, tad turėtų egzistuoti k e l i o n ė s laike h o r i z o n t a s — ri­ b a , s k i r i a n t i sritis su l a i k o kil­ p o m i s , n u o sričių, j ų n e t u r i n ­ č i ų ( 5 . 8 pav.). K e l i o n ė s laike h o r i z o n ­ tas y r a šiek t i e k p a n a š u s į j u o ­ d o s i o s skylės h o r i z o n t ą . J u o ­ dosios

skylės h o r i z o n t ą žymi

šviesos s p i n d u l i a i , k u r i e d a r suge­ ba a t s i s p i r t i tos skylės t r a u k a i , o k e l i o ­ nės laike h o r i z o n t ą sudaro spinduliai, kurie j a u g a l i s u t i k t i p a č i u s save. T a d a š p a s i r e n k u l a i k o m a š i n o s k r i t e r i j u ­ m i h o r i z o n t ą , kurį vadinu baigtinai sukurtu h o r i z o n t u : j į sudaro i š r i b o t o s s r i t i e s s k l i n d a n t y s šviesos s p i n d u l i a i . K i t a i p t a r i a n t , j i e ateina ne iš begalybės ar singuliarumo, bet atsiranda baigtinėje e r d v ė j e s u l a i k o k i l p o m i s — p a n a š i ą e r d v ę g a l b ū t sukurs m ū s ų pažangi visuomenė. P r i i m d a m i šį a p i b r ė ž i m ą kaip laiko mašinos "pirštų atspau­ dą", m e s į g y j a m e g a l i m y b ę p a s i n a u d o t i m a t e m a t i n i u a p a r a t u , kurį Rodžeris Penrouzas ir aš išplėtojome singuliarumams bei j u o d o ­ s i o m s s k y l ė m s n a g r i n ė t i . N e t g i n e n a u d o d a m a s E i n š t e i n o lygčių, a š g a l i u įrodyti, k a d b a i g t i n ė j e srityje s u k u r t ą h o r i z o n t ą sudarys šviesos s p i n d u l i a i , k u r i e s u s i t i n k a p a t y s save — j i e n u o l a t g r į ž t a į t ą p a t į tašką. K a s k a r t , šviesai a p s i s u k a n t u ž d a r a t r a j e k t o r i j a , j o s b a n g o s ilgis t r u m p ė j a , t a d v a i z d a i t a m p a vis m ė l y n e s n i . Š v i e s o s i m p u l s o b a n g ų k e t e r o s s u a r t ė j a i r šviesos a p s i s u k i m o t r u k m ė vis t r u m p ė j a . I š tikrųjų, n e t j e i g u s p i n d u l y s sukasi b a i g t i n ė j e srityje i r n e s u s i d u r i a s u k r e i v u m o s i n g u l i a r u m u , šviesa gyvuos b a i g t i n į laiko tarpą, nustatytą j o s pačios laiko matu. N e s u k i m e sau galvos, a r šviesos s p i n d u l y s a p s k r i e s visą i s t o ­ r i j ą p e r b a i g t i n į l a i k ą . T a č i a u a š d a r g a l i u įrodyti, k a d b u s p a š a u 149

V I S A T A

R I E Š U T O

K E V A L E

l i n ė s l i n i j o s , a t i t i n k a n č i o s j u d ė j i m ą m a ž e s n i u u ž šviesą g r e i č i u i r t u r i n č i o s t a i p p a t b a i g t i n ę g y v a v i m o t r u k m ę . T a i g a l ė t ų b ū t i isto­ rijos s t e b ė t o j ų , p a t e k u s i ų į b a i g t i n ę e r d v ę virš h o r i z o n t o i r besi­ s u k a n č i ų vis g r e i č i a u i r g r e i č i a u , kol p e r b a i g t i n į l a i k o t a r p ą pa­ sieks šviesos g r e i t į . T a i g i j e i g r a ž u o l ė a t e i v ė , išlipusi i š s k r a i d a n ­ č i o s l ė k š t ė s , p a k v i e s j u s į savo l a i k o m a š i n ą , n e s k u b ė k i t e p r i i m t i k v i e t i m o . J ū s g a l i t e p a k l i ū t i į v i e n ą i š šių p a s i k a r t o j a n č i ų b a i g t i ­ n ė s t r u k m ė s i s t o r i j ų ( 5 . 9 pav.). Š i e r e z u l t a t a i p r i k l a u s o n e n u o E i n š t e i n o lygčių, o tik n u o erdvėlaikio iškreivinimo būdo, sukuriant laiko kilpas b a i g t i n ė j e e r d v ė j e . T a č i a u m e s g a l i m e pasvarstyti, k u r i o s r ū š i e s m e d ž i a g a s n a u d o d a m a p a ž a n g i v i s u o m e n ė gali iškreipti erdvėlaikį taip, kad s u k u r t ų b a i g t i n i o d y d ž i o l a i k o m a š i n ą . A r v i s o j e j o s srityje e n e r g i ­ j o s t a n k i s b u s t e i g i a m a s , k a i p a n k s č i a u a p r a š y t a m e k o s m i n ė s sty­ g o s erdvėlaikyje? Pastarasis n e t e n k i n a m a n o r e i k a l a v i m o , k a d laiko k i l p o s a t s i r a s t ų b a i g t i n ė j e srityje. T a č i a u g a l i m a m a n y t i , k a d šiuo a t v e j u srities b e g a l y b ė y r a susijusi s u b e g a l i n i u k o s m i n i ų stygų i l g i u . B ū t ų g a l i m a įsivaizduoti, k a d į m a n o m a s u k u r t i b a i g t i n ę lai­ k o m a š i n ą , n a u d o j a n t i s k o s m i n ė s stygos b a i g t i n i o d y d ž i o k i l p o ­ m i s i r e s a n t t e i g i a m a m e n e r g i j o s t a n k i u i v i s o j e srityje. G a i l a n u ­ vilti t o k i u s ž m o n e s , k a i p K i p a s , k u r i e n o r i grįžti į p r a e i t į , t a č i a u laiko m a š i n a negali būti sukurta esant t e i g i a m a m energijos tan­ kiui v i s o j e srityje. A š g a l i u įrodyti, k a d b a i g t i n i o d y d ž i o l a i k o m a ­ š i n a i sukurti r e i k a l i n g a n e i g i a m a e n e r g i j a . Klasikinėje teorijoje energijos tankis visada yra teigiamas, t a d b a i g t i n i o d y d ž i o l a i k o m a š i n a , šios t e o r i j o s p o ž i ū r i u , y r a n e ­ į m a n o m a . Situacija keičiasi perėjus p r i e pusiau klasikinės teori­ j o s , kuri m e d ž i a g ą n a g r i n ė j a k a i p k v a n t i n į o b j e k t ą , o e r d v ė l a i k į — kaip griežtai apibrėžtą ir klasikinį. R e m d a m i e s i kvantinės teorijos n e a p i b r ė ž t u m o p r i n c i p u , i š s i a i š k i n o m e , k a d l a u k a i turi b e p a l i o ­ vos svyruoti, n e t g i e r d v ė j e , kuri a t r o d o e s a n t i tuščia, o j ų e n e r g i j o s tankis yra begalinis. T a d n o r i n t gauti baigtinį energijos tankį, rei­ kia iš b e g a l i n i o t a n k i o atimti kitą b e g a l i n į energijos tankį. Atlikę t o k i ą o p e r a c i j ą , b e n t j a u kai k u r i o s e v i e t o s e e n e r g i j o s t a n k į gausi­ me n e i g i a m ą . N e t plokščioje erdvėje g a l i m e rasti kvantinių būse­ n ų s u n e i g i a m u kai k u r i o s e v i e t o s e e n e r g i j o s t a n k i u , n o r s p i l n u t i ­ n ė b ū s e n o s e n e r g i j a t e i g i a m a . Kyla k l a u s i m a s : a r b ū t e n t d ė l šių

150

P R A E I T I E S

pav.

n e i g i a m ų reikšmių egzistavimo erdvėlaikis yra iškreivinamas t a m tikru būdu ir sudaro baigtinio dydžio laiko mašiną? Atrodo, kad t a i p i r y r a . K a i p b u v o r a š o m a 4 skyriuje, k v a n t i n ė s f l i u k t u a c i j o s r e i š k i a , k a d n e t e r d v ė j e , kuri a t r o d o e s a n t i t u š č i a , y r a d a u g y b ė v i r t u a l i ų j ų d a l e l i ų , k u r i o s a t s i r a n d a p o r o m i s , n u t o l s t a i r vėl suar­ t ė j a a n i h i l i u o d a m o s v i e n a s u k i t a ( 5 . 1 0 pav.). V i e n a v i r t u a l i o s i o s p o r o s d a l e l ė turi t e i g i a m ą e n e r g i j ą , k i t a — n e i g i a m ą . J e i tai vyks­ ta šalia j u o d o s i o s skylės, d a l e l ė su n e i g i a m a e n e r g i j a g a l i įkristi į j ą , o turinti teigiamą energiją — pabėgti į begalybę, p e r n e š d a m a t e i g i a m ą e n e r g i j ą i š j u o d o s i o s skylės. Į j ą k r i n t a n č i o s n e i g i a m o s e n e r g i j o s d a l e l ė s m a ž i n a j o s m a s ę i r v e r č i a skylę l ė t a i " g a r u o t i " , o j o s h o r i z o n t ą — t r a u k t i s ( 5 . 1 1 pav.). Į p r a s t i n ė m e d ž i a g a , kurios e n e r g i j o s tankis t e i g i a m a s , t r a u k i a kitą m e d ž i a g ą ir iškreipia erdvėlaikį taip, kad j a m e sklindantys šviesos s p i n d u l i a i s u a r t ė j a — p a n a š i a i rutulys, p a d ė t a s a n t g u m i ­ n ė s p l ė v e l ė s , v i s a d a v e r č i a kitus m a ž e s n i u s r u t u l i u k u s a r t ė t i , o n e t o l t i (2 skyrius).

A P S A U G A

6

V I S A T A

R I E Š U T O

K E V A L E

T a i r o d o , k a d j u o d o s i o s skylės h o r i z o n t a s i l g a i n i u i p l e č i a s i , o n e t r a u k i a s i . K a d j i s t r a u k t ų s i , e n e r g i j o s t a n k i s ties h o r i z o n t u t u r ė t ų būti n e i g i a m a s ir iškreivinti e r d v ė l a i k į taip, kad šviesos spin­ d u l i a i t o l t ų v i e n i n u o kitų. P i r m ą k a r t ą tai a š s u p r a t a u v a k a r e p r i e š u ž m i g d a m a s . M a n d a b a r s u n k u pasakyti, k a d a a t ė j o t a m i n t i s , tik prisimenu, kad neseniai buvo gimusi m a n o duktė, o dabar aš j a u turiu vaikaitį. J u o d ų j ų skylių " g a r a v i m a s " liudija, k a d , k v a n t i n ė s t e o r i j o s požiūriu, energijos tankis kartais gali būti n e i g i a m a s ir iškreivinti e r d v ė l a i k į p a n a š i a i , k a i p t o r e i k i a l a i k o m a š i n a i sukurti. T a i g i m e s g a l i m e įsivaizduoti, k a d l a b a i toli p a ž e n g u s i v i s u o m e n ė s u g e b ė t ų sukurti p a k a n k a m a i n e i g i a m ą e n e r g i j o s t a n k į i r p a s i d a r y t ų į m a ­ n o m a sukonstruoti laiko mašiną, kuria galėtų naudotis tokie makr o s k o p i n i a i o b j e k t a i , k a i p e r d v ė l a i v i a i . T a č i a u y r a e s m i n i s skirtu­ m a s t a r p j u o d o s i o s skylės h o r i z o n t o , k u r į s u d a r o šviesos s p i n d u ­ liai, d a r s u g e b a n t y s a t s i s p i r t i j o s t r a u k o s laukui, i r l a i k o m a š i n o s h o r i z o n t o , kurį s u d a r o r a t u b e s i s u k a n t y s s p i n d u l i a i . V i r t u a l i o j i da­ l e l ė , j u d a n t i t o k i a u ž d a r a p a s a u l i n e l i n i j a , d a u g k a r t ų grįš į t ą p a t į tašką, t u r ė d a m a t ą p a č i ą m a ž i a u s i ą e n e r g i j ą . T o d ė l g a l i m a t i k ė t i s , k a d e n e r g i j o s t a n k i s b u s b e g a l i n i s ties h o r i z o n t u — r i b a srities ( l a i k o m a š i n o s ) , k u r i o j e g a l i m a k e l i a u t i į p r a e i t į . T a i išplau­ kia iš detalių skaičiavimų, pagrįstų keletu p a k a n k a m a i paprastų p r i e l a i d ų , k u r i a s p a d a r i u s į m a n o m a a t l i k t i tikslius s k a i č i a v i m u s . Š i i š v a d a r o d o , k a d ž m o g u s a r e r d v ė s z o n d a s , kuris p a b a n d y t ų p e r s k r i s t i h o r i z o n t ą i r p a t e k t i į l a i k o m a š i n ą , b ū t ų n u b l o k š t a s at­ g a l s p i n d u l i u o t ė s s m ū g i o ( 5 . 1 2 pav.). T a i g i k e l i o n ė s l a i k e a t e i t i s , a t r o d o , y r a t a m s i , t i k s l i a u — a k i n a m a i šviesi. Medžiagos energijos tankis priklauso n u o j o s būsenos, tad g a l b ū t p a ž a n g i v i s u o m e n ė s u g e b ė s sukurti b a i g t i n į e n e r g i j o s t a n k į ties l a i k o m a š i n o s r i b a , " u ž s a l d y d a m a " a r b a p a š a l i n d a m a v i r t u a ­ liąsias daleles, kurios visą laiką sukasi u ž d a r a kilpa. T a č i a u neaišku, a r t o k i a l a i k o m a š i n a b ū t ų s t a b i l i : m a ž i a u s i a s t r i k d i s , pavyzdžiui, k i e n o n o r s skrydis p e r h o r i z o n t ą į l a i k o m a š i n ą , g a l ė t ų s u k u r t i virtualiųjų d a l e l i ų sroves i r sukelti s p i n d u l i u o t ė s s m ū g į . Fizikai t u r i t u r ė t i t e i s ę laisvai d i s k u t u o t i a p i e l a i k o m a š i n ą , n e s u l a u k d a ­ mi pajuokos. N e t j e i paaiškės, kad k e l i o n ė laike yra n e į m a n o m a , m u m s svarbu s u p r a s t i , k o d ė l j i y r a n e g a l i m a .

152

N o r ė d a m i g a l u t i n a i atsakyti š į k l a u s i m ą , t u r i m e n a g r i n ė t i n e tik m a t e r i j o s l a u k ų , b e t i r p a t i e s e r d v ė l a i k i o f l i u k t u a c i j a s . G a l i m a t i k ė t i s , k a d j o s sukels t a m t i k r ą šviesos s p i n d u l i ų t r a j e k t o r i j ų i r įvykių i š r i k i a v i m o laike n e a p i b r ė ž t u m ą . I š tikrųjų l a i k y d a m i , k a d j u o d o s i o s skylės h o r i z o n t a s n ė r a g r i e ž t a i a p i b r ė ž t a s , j o s s p i n d u ­ liavimą g a l i m e n a g r i n ė t i kaip erdvėlaikio kvantinių fliuktuacijų rezultatą. K a d a n g i kvantinės gravitacijos išsami teorija dar nesu­ k u r t a , s u n k u p a s a k y t i , k o k i u s r e i š k i n i u s g a l i sukelti e r d v ė l a i k i o f l i u k t u a c i j o s . Vis d ė l t o kai k u r i a s n u o r o d a s m u m s s u t e i k i a F e i n m a n o s u m o s p a g a l i s t o r i j a s , a p r a š y t o s 3 skyriuje. K i e k v i e n a i s t o r i j a — tai i š k r e i v i n t a s e r d v ė l a i k i s su m e d ž i a ­ g o s l a u k a i s j o v i d u j e . K a d a n g i t u r i m e s u m u o t i p a g a l visas gali­ m a s i s t o r i j a s , o ne tik p a g a l t e n k i n a n č i a s t a m t i k r a s lygtis, tai į sumą reikia įtraukti ir iškreivintus erdvėlaikius, kuriuose į m a n o ­ m a k e l i o n ė į p r a e i t į ( 5 . 1 3 pav.). Kyla k l a u s i m a s , k o d ė l k e l i o n ė lai­ ke į m a n o m a ne bet kurioje vietoje? Atsakymas galėtų būti toks: 153

V I S A T A

154

R I E Š U T O

K E V A L E

P R A E I T I E S

A P S A U G A

to, kad istorijų su uždaromis kilpomis yra truputį mažiau tarp p l o k š č i ų n e g u j ų i š o r ė j e (tai k i t a s lygiavertis K a z i m i r o e f e k t o aiš­ k i n i m a s ) . T a i g i e k s p e r i m e n t a i p a t v i r t i n a istorijų s u u ž d a r o m i s kil­ p o m i s e g z i s t a v i m ą ( 5 . 1 5 pav.). G a l i m a ginčytis, ar tokios istorijos turi ką n o r s b e n d r a su erd­ vėlaikio iškreivinimu, nes j o s g a l i m o s n e t g i t o k i u o s e b a z i n i u o s e erdvėlaikiuose, kaip, pavyzdžiui, plokščioji erdvė. T a č i a u pastaraisiais m e t a i s m e s s u p r a t o m e , kad fizikiniai reiškiniai dažnai gali būti ap­ rašyti d v i e m v i e n o d a i teisingais būdais. G a l i m a sakyti, kad d a l e l ė j u d a u ž d a r a kilpa b a z i n i a m e erdvėlaikyje a r b a k a d d a l e l ė n e j u d a , o erdvė ir laikas fliuktuoja a p l i n k ją — abu požiūriai yra lygiaverčiai. V i e n u atveju j ū s iš pradžių s u m u o j a t e pagal dalelių trajektorijas, pas­ kui — p a g a l iškreivintus erdvėlaikius, kitu atveju d a r o t e atvirkščiai.

155

V I S A T A

R I E Š U T O

K E V A L E

Taigi a t r o d o , kad kvantinė teorija leidžia k e l i o n ę laike mik­ ropasaulyje. T a č i a u iš to mažai n a u d o s m o k s l i n e i fantastikai — j a i r e i k i a g a l i m y b ė s grįžti a t g a l i r u ž m u š t i savo s e n e l į . T a d t e n ­ ka spręsti klausimą: ar sumoje pagal erdvėlaikius pagrindinis i n d ė l i s į t i k i m y b ę yra erdvėlaikiu, t u r i n č i ų m a k r o s k o p i n e s lai­ ko kilpas? Š į k l a u s i m ą g a l i m e tirti n a g r i n ė d a m i m e d ž i a g o s l a u k ų isto­ rijų s u m a s a i b ė j e e r d v ė l a i k i u , k u r i e vis a r t i m e s n i e r d v ė l a i k i a m s , t u r i n t i e m s l a i k o k i l p a s . T i k ė t i n a , k a d p i r m ą k a r t ą p a s i r o d a n t lai­ k o k i l p o m s , t u r i įvykti k a ž k a s d r a m a t i š k a , i r b ū t e n t tai aš, n a g r i ­ n ė d a m a s p a p r a s t ą pavyzdį k a r t u s u savo s t u d e n t u M a i k l u K a s i d u ( M i c h a e l Cassidy), patvirtinau. M ū s ų tirti b a z i n i a i e r d v ė l a i k i a i b u v o g l a u d ž i a i susiję su vadi­ n a m ą j a E i n š t e i n o v i s a t a — e r d v ė l a i k i u , kurį p a s i ū l ė E i n š t e i n a s , t i k ė d a m a s , k a d V i s a t a y r a s t a t i n ė ir i l g a i n i u i n e s i k e i č i a , t. y. n e i p l e č i a s i , n e i t r a u k i a s i (žr. 1 skyrių). E i n š t e i n o v i s a t o j e l a i k a s t e k a iš b e g a l i n ė s praeities į b e g a l i n ę ateitį. Tačiau erdvė yra b a i g t i n ė i r u ž d a r a , p a n a š i a i k a i p Ž e m ė s p a v i r š i u s , tik s u v i e n u p a p i l d o m u m a t m e n i u . Šį erdvėlaikį g a l i m e vaizduoti kaip ritinį, kurio ilgoji ašis y r a l a i k o ašis, o pjūvis a t i t i n k a tris e r d v ė s k r y p t i s ( 5 . 1 6 pav.). E i n š t e i n o visata nesiplečia, tad j i nevaizduoja mūsų Visatos. T a č i a u j i gali b ū t i p a s i r i n k t a k a i p k e l i o n ė s laike n a g r i n ė j i m o o b ­ j e k t a s , nes yra p a k a n k a m a i paprasta, kad būtų galima sumuoti p a g a l i s t o r i j a s . A k i m i r k a i u ž m i r š k i m e a p i e k e l i o n e s laike i r n a g r i n ė k i m e m e d ž i a g ą E i n š t e i n o v i s a t o j e , kuri sukasi a p l i n k k a ž k o ­ kią ašį. J e i t a ašis e i n a p e r j u s , tai g a l i t e likti t a m e p a č i a m e e r d v ė s t a š k e , k a i p b ū n a s t o v i n t v a i k i š k o s k a r u s e l ė s c e n t r e . T a č i a u j e i esa­ t e šalia ašies, tai t u r i t e j u d ė t i e r d v ė j e , n e s s u k a t ė s a p i e t ą ašį. K u o t o l i a u n u o a š i e s e s a t e , t u o g r e i č i a u j u m s t e n k a j u d ė t i ( 5 . 1 7 pav.). Taigi j e i Visata yra b e g a l i n i o dydžio, taškai, esantys p a k a n k a m a i t o l i n u o ašies, t u r ė t ų suktis g r e i č i u , d i d e s n i u u ž šviesos g r e i t į . T a ­ č i a u E i n š t e i n o v i s a t a y r a b a i g t i n ė e r d v ė s k r y p t i m i s , t o d ė l egzis­ tuoja kritinis sukimosi greitis, kurio neviršijus, j o k i a Visatos dalis n e s i s u k a g r e i č i a u n e i šviesa. D a b a r p a n a g r i n ė k i m e sumą pagal dalelių istorijas besisukan­ čioje E i n š t e i n o visatoje. Kai sukimasis yra lėtas, egzistuoja daug p a s a u l i n i ų linijų, k u r i o m i s d a l e l ė , t u r ė d a m a t a m t i k r ą e n e r g i j ą ,

156

P R A E I T I E S

A P S A U G A

PLOKŠČIOSIOS ERDVĖS S U K I M A S I S

Sukimasis greičiu, mažesniu

Sukimosi a š i s

157

162

M Ū S Ų

A T E I T I S

—

K A I P

" Ž V A I G Ž D Ž I Ų

K E L Y J E " ?

Niutonas, Einšteinas, komandoras Data ir aš pats, žaidžiantys pokerį filmo "Žvaigždžių kelias" epizode

"ŽVAIGŽDŽIŲ

KELIAS:

BŪSIMOJI

KARTA" Copyright © 2 0 0 1 by P a r a m o u n t Pictures.

1 ilmas "Žvaigždžių kelias" ("Star T r e k " ) susilaukė didžiulio p o p u l i a r u m o , matyt, dėl to, kad j a m e sukurta saugios ir p a t o g i o s a t e i t i e s vizija. M a n šis Fdmas t a i p p a t p a t i k o , t a d m a n e l e n g v a i į t i k i n o s u v a i d i n t i e p i z o d ą , k u r i a m e a š žaidžiu p o ­ kerį su Niutonu, E i n š t e i n u ir filmo h e r o j u m i k o m a n d o r u Data. Aš laimėjau, bet, deja, tuo m e t u pasigirdo pavojaus signalas, ir m a n nepavyko pasiimti išloštos sumos. "Žvaigždžių kelias" vaizduoja visuomenę, kurios mokslas, t e c h n i k a i r p o l i t i n ė s t r u k t ū r a toli p r a l e n k ė m ū s ų l a i m ė j i m u s . (Aiš­ ku, p r a l e n k t i m u s p o l i t i k o j e n e b u v o sunku.) T a r p d a b a r t i e s i r vaiz­ d u o j a m o l a i k o , b e a b e j o , t u r ė j o vykti d i d e l i ų p o k y č i ų , n e š u s i ų n e ­ sutarimų ir nusivylimų, tačiau mokslas, t e c h n i k a ir v i s u o m e n ė s santvarka tapo beveik tobuli. A š n o r i u s u a b e j o t i šiuo filmu i r p a k l a u s t i , a r m e s k a d a n o r s pasieksime n e k i n t a n č i o m o k s l o ir technikos b ū s e n ą ? Per maždaug dešimt tūkstančių metų, praėjusių po paskutiniojo ledynmečio, ž m o n i j o s ž i n i o s visą l a i k ą k i t o . Ž i n o m e k e l e t ą n u o s m u k i ų , k a i p antai Tamsieji amžiai po R o m o s imperijos žlugimo. Tačiau žmo­ n i ų skaičius p a s a u l y j e , kuris y r a m ū s ų t e c h n o l o g i n i ų g e b ė j i m ų iš­ s a u g o t i gyvybę i r a p s i r ū p i n t i m a i s t u r o d i k l i s , n u o l a t d i d ė j o , n e 163

V I S A T A

R I E Š U T O

K E V A L E

s k a i č i u o j a n t kelių l a i k i n ų s u m a ž ė j i m ų , sukeltų m a r o i r kitų p r i e ­ ž a s č i ų (žr. p. 1 6 2 , 6.1 pav.). Paskutiniuosius du šimtmečius ž m o n i ų skaičius augo ekspo­ n e n t i š k a i , t . y . p o tiek p a t p r o c e n t ų k a s m e t . D a b a r p r i e a u g i s y r a m a ž d a u g 1,9% p e r m e t u s . Tai n e a t r o d o labai daug, tačiau iš tikrųjų reiškia ž m o n i j o s p a d v i g u b ė j i m ą kas k e t u r i a s d e š i m t m e t ų ( 6 . 2 pav.). Mūsų technikos laimėjimus pastaruoju laikotarpiu apibūdina ir elektros energijos suvartojimas bei m o k s l o straipsnių skaičius. Abu šie r o d i k l i a i t a i p p a t d i d ė j o e k s p o n e n t i š k a i , n o r s p a d v i g u ­ b ė j i m o p e r i o d a s buvo t r u m p e s n i s n e i k e t u r i a s d e š i m t m e t ų . N ė r a ženklų, kad m o k s l o ir t e c h n i k o s raida lėtėtų ir sustotų a r t i m o j e a t e i t y j e — b e n t iki " Ž v a i g ž d ž i ų k e l y j e " v a i z d u o j a m o l a i k o t a r p i o , kuris y r a n e t o k i a j a u t o l i m a a t e i t i s . T a č i a u j e i g y v e n t o j ų s k a i č i a u s i r s u v a r t o j a m o s e l e k t r o s e n e r g i j o s a u g i m a s tęsis d a b a r t i n e s p a r t a , a p i e 2 6 0 0 m e t u s v i s o j e p l a n e t o j e ž m o n ė s stovės v i e n a s g r e t a k i t o , o p a g a m i n t a e l e k t r o s e n e r g i j a į k a i t i n s Ž e m ę iki r a u d o n u m o (žr. pav. p . 1 6 5 ) .

164

M Ū S Ų

A T E I T I S

—

K A I P

" Ž V A I G Ž D Ž I Ų

K E L Y J E " ?

J e i g u visas p a s a u l y j e i š l e i d ž i a m a s k n y g a s p a v y k t ų s u s t a t y t i į v i e n ą e i l ę , j ū s t u r ė t u m ė t e j u d ė t i d e v y n i a s d e š i m t m y l i ų p e r va­ l a n d ą greičiu, kad n e a t s i l i k t u m ė t e n u o tos sparčiai i l g ė j a n č i o s e i l ė s f r o n t o . B e a b e j o , i k i 2 6 0 0 m e t ų n a u j i m e n o i r m o k s l o kūri­ niai bus skelbiami daugiausia e l e k t r o n i n e forma, o ne įprastų k n y g ų a r s p a u s d i n t ų s t r a i p s n i ų p a v i d a l u . Vis d ė l t o , j e i e k s p o ­ n e n t i n i s a u g i m a s tęstųsi, kas sekundę būtų s k e l b i a m a dešimt ma­ n o srities m o k s l i n i ų straipsnių i r pasidarytų n e į m a n o m a j ų per­ skaityti. Aišku, d a b a r t i n i s e k s p o n e n t i n i s a u g i m a s n e g a l i tęstis b e ga­ l o . T a d kas n u t i k s ? G a l b ū t ž m o n i j a p a t i s u s i n a i k i n s įvykus k a ž k o ­ kiai katastrofai, kaip antai b r a n d u o l i n i a m karui. Y r a toks j u o d a s h u m o r a s : k o d ė l m e s iki šiol n e s a m e s u s i d ū r ę s u n e ž e m i š k o m i s c i v i l i z a c i j o m i s ? N e s civilizacija, pasiekusi d a b a r t i n į m ū s ų lygį, t a m ­ pa nestabili ir pati susinaikina. Tačiau aš esu optimistas. Aš neti­ kiu, k a d t i e k p a ž e n g u s i ž m o n i j a g a l ė t ų l e m t i savo p r a ž ū t į , kai p a ­ saulis t a m p a vis į d o m e s n i s . 165

V I S A T A

R I E Š U T O

6 . 3 pav. " Ž v a i g ž d ž i u kelyje" vaizduojamas ž v a i g ž d ė l a i v i s "Enterprise" ir kiti kosminiai laivai, panašūs į nupieš­ tąjį, kurie gali judėti ypatinguoju greičiu, daug didesniu nei šviesos. Tačiau jei chronologinės apsaugos principas galioja, mums teks tirti Galaktiką, naudojantis raketų grei­ tinamais erdvėlaiviais, judančiais lėčiau už šviesą.

K E V A L E

" Ž v a i g ž d ž i ų k e l i o " a t e i t i e s vizija — ž m o n i j a p a s i e k s a u k š t ą , b e t b e v e i k n e k i n t a n t į lvgį — gali b ū t i t e i s i n g a , t u r i n t g a l v o j e b e n ­ d r u s d ė s n i u s , k u r i e v a l d o V i s a t ą . K a i p bus r a š o m a k i t a m e skyriu­ j e , g a l i m a g a l u t i n ė teorija, kurią į m a n o m a sukurti n e l a b a i toli­ m o j e ateityje. Si galutinė teorija, j e i g u ji egzistuoja, nustatys, ar " Ž v a i g ž d ž i ų k e l i o " svaja a p i e y p a t i n g o j o k e l i a v i m o b ū d ą , n a u d o ­ j a n t i s e r d v ė s k r e i v u m u , g a l i b ū t i į g y v e n d i n t a . K a i p m a n o m a da­ bar, m e s , n a u d o d a m i e r d v ė l a i v i u s , j u d a n č i u s l ė č i a u u ž šviesą, il­ g a i i r v a r g i n g a i t y r i n ė s i m e G a l a k t i k ą . K o l kas n e t u r ė d a m i v i e n i n ­ g o s n u o s e k l i o s t e o r i j o s , n e g a l i m e visiškai a t m e s t i i r t o y p a t i n g o j o k e l i a v i m o g a l i m y b ė s ( 6 . 3 pav.).

166

M Ū S Ų

A T E I T I S

—

K A I P

" Ž V A I G Ž D Ž I Ų

K E L Y J E " ?

M e s j a u ž i n o m e d ė s n i u s , k u r i e g a l i o j a d a u g e l i u a t v e j ų , išsky­ rus e k s t r e m a l i a s situacijas: d ė s n i u s , k u r i e v a l d o žvaigždėlaivio " E n ­ t e r p r i s e " įgulą, j e i n e p a t į ž v a i g ž d ė l a i v į . T a č i a u kol kas n e a t r o d o , k a d m e s k a d a n o r s p a s i e k s i m e stabilią b ū s e n ą , t a i k y d a m i tuos dės­ nius a r b a k u r d a m i vis s u d ė t i n g e s n e s s i s t e m a s ( r e m d a m i e s i tais dės­ n i a i s ) . L i k u s i ą šio skyriaus d a l į m e s i r p a s k i r s i m e t a m s u d ė t i n g u ­ mui aptarti. Be abejo, sudėtingiausios iš m u m s ž i n o m ų sistemų yra mū­ s ų p a č i ų k ū n a i . M a n o m a , k a d gyvybė a t s i r a d o p i r m y k š č i u o s e van­ denynuose, kurie plytėjo Ž e m ė j e prieš keturis milijardus metų. K a i p tai įvyko, m e s n e ž i n o m e . G a l b ū t , a t s i t i k t i n a i s u s i d ū r u s a t o ­ m a m s , a t s i r a d o m a k r o m o l e k u l ė s , g a l i n č i o s r e p r o d u k u o t i save i r j u n g t i s į s u d ė t i n g e s n i u s d a r i n i u s . M e s ž i n o m e tik t i e k , k a d su­ d ė t i n g a D N R m o l e k u l ė a t s i r a d o n e vėliau k a i p prieš tris s u puse milijardo metų. D N R s u d a r o b e t k o k i o s gvvybės Ž e m ė j e p a g r i n d ą . J i t u r i dvi­ g u b o s s p i r a l ė s p a v i d a l ą , p r i m e n a n t į s r a i g t i n i u s l a i p t u s , — tą at­ r a d i m ą p a d a r ė Fransis Krikas (Francis C r i c k ) ir Džeimsas Votsonas ( J a m e s Watson) Kavendišo (Cavendish) laboratorijoje Kembr i d ž e 1 9 5 3 m . Dvi t o s s p i r a l ė s vijos y r a s u s i e t o s b a z i ų p o r o m i s , panašiai kaip sraigtiniai laiptai p a k o p o m i s . Į D N R sudėtį įeina k e t u r i o s b a z ė s : a d e n i n a s , g u a n i n a s , t i m i n a s i r c i t o z i n a s . J ų išsi­ dėstymo dviguboje spiralėje tvarka koduoja g e n e t i n ę informaci­ j ą , į g a l i n a n č i ą D N R kurti o r g a n i z m ą i r r e p r o d u k u o t i save p a č i ą . J a i k o p i j u o j a n t save, g a l i m o s a t s i t i k t i n ė s k l a i d o s — k a r t a i s b a z ė s p a k e i č i a vienos kitas ar susikeičia vietomis. D N R , p a g a m i n t a su k o p i j a v i m o k l a i d o m i s , d a ž n i a u s i a i n e g a l i r e p r o d u k u o t i savęs ar­ ba tokia r e p r o d u k c i j a b ū n a labai sunki, taigi g e n e t i n ė s klaidos, a r b a kitaip — mutacijos, išnyksta savaime. T a č i a u retais atvejais k l a i d a , a r b a m u t a c i j a , p a d i d i n a D N R s u g e b ė j i m ą išlikti i r r e p r o d u k u o t i s . T a i gyvybei p a l a n k ū s g e n e t i n i o k o d o p a s i k e i t i m a i . J i e leidžia informacijai, slypinčiai D N R sekoje, evoliucionuoti ir tap­ ti vis s u d ė t i n g e s n e (žr. p. 1 6 8 , 6 . 4 pav.). K a d a n g i b i o l o g i n ė e v o l i u c i j a — tai a t s i t i k t i n i s k l a i d ž i o j i m a s visų g e n e t i n i ų g a l i m y b i ų e r d v ė j e , j i vyksta l a b a i l ė t a i . S u d ė t i n g u ­ m a s , a r b a i n f o r m a c i j o s b i t ų s k a i č i u s , kuris y r a u ž k o d u o t a s D N R , a p y t i k s l i a i lygus b a z i ų s k a i č i u i m o l e k u l ė j e . M a ž d a u g p e r p i r m u o -

167

V I S A T A

168

R I E Š U T O

K E V A L E

M Ū S Ų

A T E I T I S

—

K A I P

" Ž V A I G Ž D Ž I Ų

K E L Y J E " ?

sius d u m i l i j a r d u s m e t ų s u d ė t i n g u m o a u g i m o s p a r t a t i k r i a u s i a i buvo apie vieną informacijos bitą p e r š i m t m e t į . Per paskutiniuo­ sius k e l e t ą m i l i j o n ų m e t ų D N R s u d ė t i n g u m o s p a r t a p a m a ž ė l e di­ d ė j o iki v i e n o b i t o p e r m e t u s . T a č i a u p r i e š šešis a r a š t u o n i s tūks­ t a n č i u s m e t ų a t s i v ė r ė n a u j a vystymosi g a l i m y b ė . Ž m o g u s s u k ū r ė r a š y t i n ę k a l b ą . T a i r e i š k ė , k a d v i e n a k a r t a gali p e r d u o t i i n f o r m a ­ ciją kitai k a r t a i , n e l a u k d a m a , kol a t s i t i k t i n ė s m u t a c i j o s i r n a t ū r a l i a t r a n k a labai lėtai užkoduos j ą D N R sekoje. S u d ė t i n g u m a s ė m ė augti n e p a p r a s t a i s p a r č i a i . V i e n a s r o m a n a s m i n k š t a i s viršeliais gali t a l p i n t i t i e k i n f o r m a c i j o s , kuri p r i l y g t ų ž m o g a u s i r b e ž d ž i o n ė s D N R skirtumui, o trisdešimties tomų enciklopedija galėtų apra­ šyti visą ž m o g a u s D N R s e k ą ( 6 . 5 pav.). D a r svarbiau, k a d k n y g o s i n f o r m a c i j a g a l i b ū t i s p a r č i a i at­ naujinta. Žmogaus D N R atsinaujinimo sparta, vykstant biologi­ n e i e v o l i u c i j a i , y r a m a ž d a u g v i e n a s b i t a s p e r m e t u s . T a č i a u kas­ m e t s p a u s d i n a m a d u š i m t a i t ū k s t a n č i ų n a u j ų k n y g ų i r n a u j o s in-

6 . 5 pav.

169

170

M Ū S Ų

A T E I T I S

K A I P

" Ž V A I G Ž D Ž I Ų

K E L Y J E " ?

f o r m a c i j o s a u g i m o s p a r t a y r a d i d e s n ė n e i m i l i j o n a s b i t ų p e r se­ k u n d ę . B e a b e j o , d i d ž i o j i šios i n f o r m a c i j o s d a l i s — š i u k š l ė s , b e t j e i g u b e n t vienas bitas iš milijono teikia n a u d i n g ą informaciją, j o s a u g i m o s p a r t a vis t i e k š i m t ą t ū k s t a n č i ų k a r t ų l e n k i a b i o l o g i n ę evoliuciją. Tas d u o m e n ų perdavimas išorinėmis, nebiologinėmis prie­ m o n ė m i s į g a l i n o ž m o n i j ą užvaldyti p l a n e t ą i r e k s p o n e n t i š k a i di­ d i n t i savąją p o p u l i a c i j ą . T a č i a u d a b a r p r a s i d e d a n a u j a e r a — m e s g a l ė s i m e d i d i n t i savo v i d i n ė s i n f o r m a c i j o s , u ž r a š y t o s D N R , sudė­ t i n g u m ą , n e l a u k d a m i l ė t o b i o l o g i n ė s e v o l i u c i j o s p r o c e s o . P e r pas­ taruosius d e š i m t tūkstančių m e t ų ž m o g a u s D N R neįvyko j o k i ų svarbių pokyčių, bet, a t r o d o , p e r a t e i n a n t į t ū k s t a n t m e t į m e s iš e s m ė s p e r t v a r k y s i m e savo g e n e t i n į k o d ą . B e a b e j o , d a u g e l i s ž m o ­ nių m a n o , kad žmogaus genų inžinerija turėtų būti uždrausta, tačiau a b e j o t i n a , ar bus į m a n o m a t a m užkirsti kelią. Augalų ir gyvūnų g e n ų inžinerija yra įteisinta dėl e k o n o m i n i ų piežasčių, b e t gali ateiti ir ž m o n i ų eilė. J e i g u n e b u s visuotinio pasaulinio d r a u d i m o , kas n o r s kur n o r s kėsinsis p a t o b u l i n t i ž m o g ų . Aišku, t o b u l i n a n t ž m o n e s , iškils d i d ž i u l ė s s o c i a l i n ė s i r p o l i ­ t i n ė s p r o b l e m o s — n e p a t o b u l i n t i ž m o n ė s liks n e p a t e n k i n t i . A š neketinu

ginti

žmogaus genų inžinerijos,

kaip

pageidautinos

m o k s l o k r y p t i e s , t a č i a u m a n a t r o d o , k a d j i bus p l ė t o j a m a , n e s v a r ­ b u a r m e s t o n o r i m e , a r n e . B ū t e n t d ė l tos p r i e ž a s t i e s a š n e t i k i u t o k i a m o k s l i n e f a n t a s t i k a , k a i p " Ž v a i g ž d ž i ų k e l i a s " , kur ž m o n ė s p o k e t u r i ų š i m t ų m e t ų v a i z d u o j a m i visiškai n e p a s i k e i t ę . A š m a ­ nau,

kad

žmogaus

ir jo

DNR

sudėtingumas

augs

gana

sparčiai.

P r i p a ž i n k i m e tos g a l i m y b ė s r e a l u m ą i r p a n a g r i n ė k i m e , k a i p b u s sprendžiama ši p r o b l e m a . Ž m o n i j a i , n o r i n č i a i s ė k m i n g a i gyvuoti p a s a u l y j e , kuris t a m ­ p a vis s u d ė t i n g e s n i s , i r i m t i s t o k i o s v e i k l o s , k a i p k o s m i n ė s k e l i o ­ n ė s , i š tikrųjų svarbu p a g e r i n t i ž m o g a u s p r o t i n e s i r f i z i n e s savy­ b e s . K a d b i o l o g i n ė s s i s t e m o s i r t o l i a u p r a n o k t ų e l e k t r o n i n e s , bū­ tina taip pat didinti žmogaus sudėtingumą. D a b a r kompiuteriai p r a n o k s t a ž m o g ų savo g r e i č i u ,

t a č i a u j ų v e i k i m e s u n k u įžvelgti

intelekto požymių. Tai nenuostabu, nes šiuolaikiniai kompiute­ r i a i t e b ė r a m a ž i a u s u d ė t i n g i n e g u s l i e k o s m e g e n y s , o šis gyvis n ė ­ r a l a b a i p a g a r s ė j ę s savo i n t e l e k t i n ė m i s g a l i o m i s .

M Ū S Ų dabartiniŲ kompiuteriŲ inte­ lekto pajėgumas dar tebėra mažes­ nis negu varganŲ slieko smegeng.

171

172

M Ū S Ų

A T E I T I S

—

K A I P

" Ž V A I G Ž D Ž I Ų

T a č i a u k o m p i u t e r i ų p l ė t r a vyksta p a g a l M u r o ( M o o r e ) dės­ nį: j ų greitis i r s u d ė t i n g u m a s padvigubėja kas a š t u o n i o l i k a m ė n e ­ sių ( 6 . 6 pav.). B e a b e j o , t o k s e k s p o n e n t i n i s a u g i m a s n e g a l i vykti b e g a l o , b e t j i s g a l b ū t tęsis t o l , kol k o m p i u t e r i a i p a s i e k s ž m o g a u s s m e g e n ų s u d ė t i n g u m ą . K a i kas t v i r t i n a , k a d k o m p i u t e r i a i n i e k a ­ da neįgis, nors ir mažiausio, tikro intelekto. Tačiau m a n atrodo,

K E L Y J E " ?

NervŲ implantai per keletą minu­ čių, suteiks papildomos atminties ir i š t i s u s blokus informacijos, kaip antai informaciją, pateiktą š i o j e knygoje arba s u s i j u s i ą su puikiu kurios nors kalbos mokėjimu. Tokie patobulinti žmones bus mažai pa­ našūs į mus.

j e i ž m o g u j e v e i k i a n č i o s l a b a i s u d ė t i n g o s c h e m i n ė s m o l e k u l ė s da­ ro jį protingą, tai ir kompiuteryje veikiantys tokie pat sudėtingi e l e k t r o n i n i a i g r a n d y n a i irgi g a l i s u t e i k t i j a m t i k r ą p r o t ą . O p r o ­ tingas k o m p i u t e r i s , matyt, sugebės kurti d a r d i d e s n i o sudėtingu­ mo ir proto kompiuterius. A r šis b i o l o g i n i o i r e l e k t r o n i n i o s u d ė t i n g u m o a u g i m a s tęsis be galo, ar egzistuoja natūrali riba? B i o l o g i n i u požiūriu, žmo­ g a u s p r o t ą iki šiol r i b o j o tik k ū d i k i o g a l v o s dydis, kuris n e s u k e l t ų g i m d y m o k o m p l i k a c i j ų . S t e b ė d a m a s savo t r i j ų v a i k ų g i m i m ą , a š s u p r a t a u , k a i p s u n k u k ū d i k i o galvai išeiti i š m o t i n o s k ū n o . T a č i a u tikėtina, kad ne vėliau kaip a t e i n a n č i a m e šimtmetyje vaikai bus a u g i n a m i d i r b t i n i u b ū d u , t a i g i tas a p r i b o j i m a s b u s p a š a l i n t a s . G a ­ liausiai žmogaus s m e g e n ų didinimas genų inžinerijos p r i e m o n ė -

173

V I S A T A

R I E Š U T O

K E V A L E

mis susidurs su p r o b l e m a , kad c h e m i n i a i kūno agentai, lemiantys p r o t i n į mūsų aktyvumą, j u d a g a n a lėtai. Vadinasi, tolesnis s m e g e ­ n ų s u d ė t i n g u m o d i d i n i m a s vyks p r a l a i m i n t g r e i č i o . M e s g a l i m e būti greitai mąstantys arba labai protingi, tačiau sunku suderinti i r v i e n a , i r k i t a . Vis d ė l t o a š m a n a u , k a d m e s t a p s i m e kur kas p r o t i n g e s n i n e g u d a u g e l i s ž m o n i ų , v a i z d u o j a m ų " Ž v a i g ž d ž i ų ke­ lyje", t a č i a u tai n e b ū t ų l e n g v a p a s i e k t i . K u r i a n t e l e k t r o n i n i u s g r a n d y n u s , iškyla t a p a t i s u d ė t i n g u ­ m o i r g r e i č i o d i l e m a . E l e k t r i n i a i s i g n a l a i j u d a šviesos g r e i č i u , ku­ ris y r a d a u g d i d e s n i s n e g u c h e m i n i ų s i g n a l ų greitis. Vis d ė l t o švie­ sos g r e i t i s y r a p r a k t i n ė r i b a k u r i a n t g r e i t e s n i u s k o m p i u t e r i u s . G a ­ l i m a išsisukti m a ž i n a n t g r a n d y n ų e l e m e n t ų m a t m e n i s , t a č i a u irgi bus prieita riba, nustatyta medžiagos a t o m i n ė s prigimties. Be abe­ j o , iki tos r i b o s d a r i l g o k a s kelias.

174

M Ū S Ų

A T E I T I S

—

K A I P

" Ž V A I G Ž D Ž I Ų

K E L Y J E " ?

176

M Ū S Ų

Taigi

net jeigu

A T E I T I S

gyvybė

vystosi

—

kitų

K A I P

žvaigždžių

" Ž V A I G Ž D Ž I Ų

sistemose,

K E L Y J E " ?

ė

tiki­

mybė užtikti t ą gyvybę m u m s a r t i m a f o r m a y r a l a b a i m a ž a . B e t k o k i a n e ž e m i š k a gyvybė, s u k u r i a m e s s u s i d u r s i m e , m a t y t , b u s ar­ b a d a u g p r i m i t y v e s n ė , a r b a d a u g a u k š t e s n i o lygio n e i m e s . J e i g u e g z i s t u o j a t o l i p a ž e n g u s i c i v i l i z a c i j a , k o d ė l j i n e p a s k l i d o p o visą G a l a k t i k ą i r n e a p l a n k ė Ž e m ė s ? J e i k o s m i n i a i a t e i v i a i b u v o atvy­ kę, j i e turėjo palikti ženklus, panašius į vaizduojamus fdme " N e ­ priklausomybės d i e n a " ( " I n d e p e n d e n c e Day"), bet ne tokius kaip filme " E . T . T h e Extra-Terrestrial" Taigi kaip paaiškinti, kodėl n e r a s t a ateivių iš k o s m o s o žen­ k l ų ? G a l b ū t e g z i s t u o j a l a b a i p a ž a n g i b e n d r i j a , kuri ž i n o a p i e m u s , t a č i a u n e t r u k d o m u m s virti savo p r i m i t y v i o s e sultyse. Vis d ė l t o a b e j o t i n a , k a d j i t a i p t a k t i š k a i e l g t ų s i s u ž e m e s n e gyvybės f o r m a : ar mus j a u d i n a , kiek vabzdžių bei k i r m i n ų m e s s u m i n d o m e ? Įti­ k i n a m e s n i s a i š k i n i m a s , k a d t i k i m y b ė t i e k gyvybei a t s i r a s t i k i t o s e p l a n e t o s e , t i e k tai gyvybei t a p t i p r o t i n g a y r a n e p a p r a s t a i m a ž a .

Ar protas padeda išgyventi

K a d a n g i m e s t e i g i a m e , n o r s gal n e l a b a i p a g r į s t a i , e s ą p r o t i n g i ,

' ' a q 'oi' 1 5

V I S A T A

R I E Š U T O

K E V A L E

Sukinys Vidinė elementariųjų dalelių savybė, tik gana apytikriai aiškinama jų sukimusi. Sunkis J ė g a , kuria kūną veikia gravitacijos laukas. Sun­ kis yra proporcingas masei, bet tai — skirtingi dydžiai. Supergravitacija Rinkinys teorijų, vienijančių bendrąją reliaty­ vumo teoriją ir supersimetriją. Supersimetrija Principas, kuris susieja skirtingus sukinius tu­ rinčių dalelių savybes. v

rėdingerio (Shrodinger) lygtis Kvantinės teorijos lygtis, kuri apibrėžia bangi­ nės funkcijos kitimą. Šviesmetis Atstumas, kurį šviesa nusklinda per metus. Šviesos kūgis Paviršius, kurį keturmačiame erdvėlaikyje su­ daro per tam tikrą tašką įvairiomis kryptimis sklindantys šviesos spinduliai. Šviesos sekundė Atstumas, kurį šviesa nusklinda per sekundę. 1 amsioji medžiaga Galaktikose, jų spiečiuose ir galbūt tarp spie­

čių esanti medžiaga, kurios negalima stebėti tie­ siogiai, bet galima aptikti j o s gravitacijos lau­ ką. Ji sudaro ne mažiau kaip 9 0 % Visatos me­ džiagos. Termodinamika Fizikos sritis, aprašanti ryšius tarp dinaminės fizinės sistemos energijos, darbo, šilumos ir en­ tropijos. Tuščia erdvė Vakuumo erdvės dalis, kurioje visai nėra lau­ kų, t. y. neveikia j o k i o s j ė g o s .

I

ždara styga Styga, turinti kilpos pavidalą. akuumo energija

Energija erdvės, kuri atrodo esanti tuščia. Tai lemia neįprastą vakuumo savybę — būti Visa­ tos plėtimosi priežastimi ir, skirtingai negu me­ džiaga, j į greitinti. Vieninga teorija Bet kokia teorija, vieningu būdu aprašanti vi­ sas keturias j ė g a s ir medžiagą. Virtualioji dalelė Kvantinėje mechanikoje dalelė, kuri negali bū­ ti tiesiogiai registruojama, tačiau sukelia re­ gistruojamus efektus. Dar žr. Kazimiro efek­ tas.

Kadangi Stivenas V. H o k i n g a s (kuris pralaimėjo ankstesnes l a ž y b a s dėl to paties klausimo ir neprašė malo­ nės) toliau u ž s i s p y r ę s tvirtina, kad apnuoginti singuliarumai yra prakeikimas ir turėtu būti uždrausti klasikinės f i z i k o s dėsniu, o D ž o n a s Preskilas (John Preskil) ir K i p a s T o r n a s (Kip Thorne) (laimėję ankstesnes lažybas) ir toliau apnuogintus s i n g u l i a r u m u s laiko kvantiniais gravitaciniais objektais, kurie gali egzistuoti nepaslėpti h o r i z o n t o ir stebimi Visatoje, tai H o k i n g a s siūlo ir Preskilas su T o r n u priima tokias lažybas: jei bet kokia klasikinės medžiagos ar lauko forma, kuri plokščiajame erdvėlaikyje negali tapti singuliari, yra aprašoma bendrosios reliatyvumo teorijos klasikinėmis Einšteino lygtimis, tai dinaminė evoliucija, apibrėžta bendrosiomis pradinėmis sąlygomis (t. y. atviru pradinių duomenų rinkiniu), niekada negali sukurti apnuoginto singuliarumo (nepilnosios praeityje nulinės geodezinės linijos iš F+). Pralaimėjusi pusė padovanos laimėtojui d r a b u ž i u jo nuogumui pridengti. Ant ty d r a b u ž i u turi būti išsiuvinėtas atitinkamas tekstas, p r i p a ž į s t a n t i s pralaimėjimą. Stivenas V. H o k i n g a s

D ž o n a s P. Preskilas ir K i p a s S. T o r n a s Pasadena, K a l i f o r n i j a , 1 9 9 7 m. v a s a r i o 5 d.

216

R O D Y K L Ė

Rodyklė

*) Pajuodintu šriftu nurodyti puslapiai, kuriuose pateikti paveikslėliai.

bsoliuti rimtis 17 Absoliutus (universalus) laikas 15, 17, 22, 114, 115, 117

Biologinė evoliucija 1 6 7 - 1 7 1 , 176 Boras Nilsas ( B o h r Niels) 118 Bozonai 5 6 , 58

Adeninas 167

Brana,

Aksionai (labai lengvos elementariosios dalelės) 193,

Branduoliniai tyrimai 19

194

ir. p branos

Branduolių ryšio energija 2 0 , 21

Alferis Ralfas (Alp h er Ralph) 84

Branduolių sintezės reakcija 119

Amerikos astronomų draugija 82

Branų pasaulio modeliai 1 8 6 - 1 9 1 , 194, 195, 1 9 7 - 2 0 6

Andromeda 82 Anglis 84, 92, 120

( halatnikovas įsakas 4 2 , 47

Antikvarkai 84

Chaoso teorija 110, 145

Antisemitizmas 20

Chemija 32, 111

Antropinis principas 9 1 , 9 2 , 9 3 , 104, 187, 2 0 2 , 2 0 6

Chronologijos apsaugos principas 7 0 , 159, 166

Astrologija 1 0 9 - 1 1 0 , 132

Citozinas 167

Ateities numatymas 70, 1 0 7 - 1 3 5 Atomai 84, 9 6 , 182, 187

! balelės 4 8 , 4 9 , 89

Atominė bomba 19, 3 2 , 89

bozonai ir fermionai 56, 58

Augustinas, šventasis (Augustine, Saint) 41

padėtis ir greitis 1 1 0 - 1 1 4 , 131 sąveikos modeliai 57

aigtinai sukurtas horizontas 149 Banginė funkcija 1 1 2 - 1 1 6 , 122, 127, 1 2 8 - 1 3 1 , 135

sukinys 5 4 - 5 6 virtualiosios — 124, 125, 128, 130, 151, 152

Bangos ilgis 50, 5 2 , 80

Dalelių greitintuvai 6 0 , 2 0 5 , 2 0 6

Barionai 84

Daugelio istorijų idėja 86, 8 9 - 9 1 , 9 3 , 9 9 , 153, 154

Begalinė statiška Visata 7 7 - 7 9 Bendroji reliatyvumo teorija 2 3 - 2 5 , 2 7 - 3 0 , 3 2 , 4 0 - 4 2 , 6 5 , 66, 82, 86, 135, 141, 144, 181 Biologija 111

dar ir. Sumos pagal istorijas Davkinsas Ričardas (Dawkins Richard) 168 De Civitate Dei, šv. Augustino veikalas 41 Deguonis 84, 92, 120

217

V I S A T A

R I E Š U T O

K E V A L E

Determinizmas 1 1 0 - 1 1 2 , 1 1 4 - 1 1 6 , 122, 124, 127, 128, 132, 135

Elektronika 32 Elektroninis sudėtingumas 1 7 1 , 172

Deuteris 84

Elektros energijos suvartojimas 164, 165

Dezoksiribonukleino rūgštis (DNR) 167, 169, 171, 176

Energija

Didysis hadronų kolaideris Ženevoje 60, 2 0 5 , 2 0 6

ryšys su mase 18, 19, 20, 21

Didysis kolapsas 1 0 1 , 102

tankis 52, 53, 1 5 0 - 1 5 2

Didysis sprogimas 2 8 - 3 0 , 46, 4 7 , 8 4 - 8 6 , 9 2 , 9 8 , 126

tvermės dėsnis 198

Didžiojo sąveikų suvienijimo teorija 84

Entropija 6 9 , 7 0

Dirakas Polis (Dirac Paul) 3 0 , 49

Erdvėlaikis 4 1 - 4 5 , 1 14

Doplerio efektas 8 0 - 8 2

iškreivinimas 39, 4 5 , 1 17, 120, 155

Dualumai 6 2 , 63

iškreivintas 23, 24, 2 5 , 26, 4 1 , 45, 4 9 , 6 3 , 115,

Dviguba spiralė 167

119, 120, 153

Dvinariai pulsarai 196, 197

Eteris 10, 12, 15

Dvinaris pulsaras P S R 1 9 1 3 + 16 196

Euklidas (Euklides) 24

Dvynių paradoksas 15, 16, 143 Džefersono laboratorija Harvardo universitete 10

I ' einmanas Ričardas (Feynman Richard) 5 2 , 86, 89, 9 1 - 9 3 , 118, 153, 154

E i n š t e i n a s Albertas (Einstein Albert) 11, 32, 33

Fermionai 5 6 , 58

atominė bomba 19

Ficdžeraldas Džordžas (FitzGerald George) 12

bendroji reliatyvumo teorija 2 3 - 2 5 , 2 7 - 3 0 , 3 2 ,

Foninė mikrobangų spinduliuote 4 4 , 4 5 , 84, 9 8 , 104,

4 0 - 4 2 , 6 5 , 66, 82, 8 5 , 86, 135, 141, 144, 181

105, 126, 127, 2 0 5 , 2 0 6

Didžiojo sprogimo teorija 28, 29

Fotinai 56

įsivaizduojamas eksperimentas 129, 130

Fotoefektas 30

išsilavinimas 10

Fotonai 5 6 , 84

juodosios skylės 117 kosmologinė konstanta 27, 52, 102, 103

G a l a k t i k a NGC 3 1 9 8 192

kvantinė teorija 3 0 , 32

Galaktika NGC 4 1 5 1 122

laiškas Ruzveltui 19

Galaktikos 4 2 , 43, 7 5 , 76, 9 1 , 1 0 1 , 104

Nobelio fizikos premija 17, 30 specialioji reliatyvumo teorija 15, 17, 1 8 , 2 0 , 1 1 4 , 115, 145 vedybos 20 Einšteino visata 1 5 6 - 1 5 8 Elektromagnetinis laukas 4 9 - 5 2 , 55 Elektronai 57, 84, 96, 182, 187, 193 218

atstumas tarp galaktikų 27, 28 formos ir dvdžiai 76 judėjimas 8 1 - 8 3 kolapsas 47 pasiskirstymas 77, 78 tamsioji medžiaga 192, 193 Galilėjus Galilėjas (Galilei Galileo) 109

R O D Y K L Ė

Gamovas Džordžas (Gamow George) 84

Hirosima 19

"Gamtos filosofijos matematiniai pagrindai"

Holografija 70, 7 1 , 2 0 2 , 2 0 4

(PhUosophiae naturalis principia mathematica), Niu­

Hukerio teleskopas 27, 29

tono veikalas 38

Humasonas Miltonas (Humason Milton) 82

Garso bangos 10, 80 Genetinis kodas 167

:nfliacinis plėtimasis 9 6 - 9 9 , 105, 1 2 6 - 1 2 7 , 2 0 2

Genų inžinerija 170, 1 7 1 , 173, 176

Ypatingasis keliavimo būdas 166

Giodelio teorema 145

Iškreivinto erdvėlaikio teorija 2 3 - 2 5 , 24, 26, 39, 4 1 ,

Giodelis Kurtas (Godel Kurt) 145 Gyventojų skaičiaus augimas 162, 163, 164

4 5 , 4 9 , 6 3 , 1 15, 117, 120, 1 2 1 , 154

dar h: Ben­

droji reliatyvumo teorija

Grandininė reakcija 21

Įvykių horizontas 1 17, 121, 123, 125, 126

Grasmano matmenys 55, 58

Izraelis Verneris (Israel Werner) 118

Gravitacija 41 bendroji reliatyvumo teorija 2 3 - 2 5 , 2 7 - 3 0 , 32,

I angas Gen Ning (Yang Chen Ning) 52

4 0 - 4 2 , 47, 4 9 , 52, 66, 82, 8 4 - 8 6 , 1 1 6 - 1 1 9 ,

J a n g o ir Milso laukai 5 2 , 55

122, 135, 1 4 1 , 144, 1 8 1 , 196

Juodosios skylės 3 0 , 3 1 , 47, 6 3 , 6 9 , 70, 107, 193

Niutono visuotinės traukos dėsnis 2 0 , 23

Einšteino požiūris 117, 119

Gravitacijos tyrimų fondas 47

gravitacinės bangos 198, 199

Gravitacinė energija 97

horizontas 149, 152, 153

Gravitacinės bangos 1 9 6 - 1 9 9

p branos 132, 133, 135

Grynojo proto paradoksas 4 0 , 47

pavadinimo kilmė 118, 119

Grosmanas Marselis (Grossmann Marcei) 24, 25

spinduliuote 124, 1 2 6 - 1 2 8 , 153, 198, 201

Guaninas 167

susidarymas 1 2 0 - 1 2 2 , 124

Guminės plėvelės analogija 40, 41

Svarcšildo j u o d o j i skylė 117 temperatūra 124, 126, 128

Hablas Edvinas (Hubble Edwin) 79, 8 1 - 8 3 , 103 Hablo dėsnis 83

antas Imanuelis (Kant Immanuel) 3 8 , 4 0 , 47, 79

Hablo kosminis teleskopas 74, 75

Kasidas Maiklas (Cassidy Michael) 156

Hadronų era 84

Kavendišo eksperimentas 190

Halsas Raselas (Hulse Russel) 196

Kazimiro efektas 52, 5 3 , 155

Hardis Džimas ( H a r t l e j i m ) 8 8 , 91

Kompiuteriai 1 7 1 - 1 7 5

Heizenbergas Verneris (Heisenberg Werner) 3 0 , 4 8 ,

Kopernikas Mikalojus (Copernicus Nicolaus) 109

4 9 , 5 1 , 145

Kosminės stygos 1 4 4 - 1 4 7 , 150

Helis 84, 119, 120

Kosmologinė konstanta 27, 52, 102, 103, 145

Hilbertas Davidas (Hilbert David) 25

"Kurmio urvai" 116, 1 4 1 - 1 4 3 219

V I S A T A

R I E Š U T O

K E V A L E

Kraštinės sąlygos 8 6 , 8 8 - 9 1

Maikelsonas Albertas (Michelson Albert) 12

Krikas Fransis (Crick Francis) 167

Maikelsono ir Morlio eksperimentas 12, 14

Kritinė masė 21

Maksvelas Džeimsas Klarkas (Maxwell J a m e s

Kvantai 30, 48

Clerk) 49

Kvantinė elektrodinamika 111

Maksvelo laukas 4 9 - 5 2

Kvantinė mechanika 112, 129

Manhatano projektas 19, 118

atsiradimas 30, 32 Kvantinė teorija 3 0 , 4 8 , 5 0 - 5 2 , 57, 58, 6 6 , 8 5 , 124, 130, 144, 145, 150 Kvarkai 84, 182

juodųjų skylių — 127, 128 ryšys su energija 18, 19, 20, 21 Matmenys 9 3 - 9 6 , 1 8 4 - 1 8 9 , 191, 194, 195, 1 9 7 - 1 9 9 ,

Kvazarai 84

202-205

atradimas 119 Kvazaras 3 C 2 7 3

Masė

118

I ,aikas absoliutusis (universalusis)— 15, 17, 22, 114, 115, 117 forma 3 6 - 7 1 kelionė laike 137, 139, 1 4 1 - 1 4 5 , 1 4 8 - 1 5 9 kelionės laike horizontas 149 kilpos 1 4 4 - 1 4 6 , 1 4 8 - 1 5 0 , 156, 158 menamasis — 6 4 - 6 7 , 6 9 , 8 8 - 9 1 , 9 6 - 9 9 , 1 0 5 , 202 realusis — 6 4 - 6 6 , 69, 88, 9 1 , 9 6 - 9 9 , 2 0 2 Laikiškoji pasaulinė linija 144 Lamas Carlsas (Lamb Charles) 37 Lemetras Zoržas (Lemaitre Georgės) 28 de Laplasas Pjeras (de Laplace Pierre) 1 1 0 - 1 1 2 , 114,

Maunt Vilsono observatorija 27, 29, 83 Medžiaga 181 energija 97 tankis 1 0 1 - 1 0 5 dar žr. Tamsioji medžiaga Menamieji skaičiai 6 3 , 64 Mezonai 84 Milsas Robertas (Mills Robert) 52 Mitčelas Džonas (Michell J o h n ) 116, 117, 122, 199 Mokslinis determinizmas 1 1 0 - 1 1 2 , 1 1 4 - 1 1 6 , 122, 124, 127, 128, 132, 135 Mokslo straipsnių spausdinimas 164, 165 Molekulinė biologija 32 Morlis Edvardas (Morley Edward) 12 M teorija 62, 63, 9 3 , 9 4 , 1 8 0 - 1 8 4 , 2 0 2 , 2 0 6 Muro dėsnis 173

131 Leptonų era 84

N acistinė Vokietija 32

Lifšicas Jevgenijus 4 2 , 47

Nagasakis 19

Litis 84

Natūrali atranka 169

Lorencas Hendrikas (Lorentz Hendrik) 12

Neapibrėžtumo principas 4 8 , 5 0 , 5 1 , 8 5 , 100, 1 1 1 - 1 1 3 , 124, 1 3 1 , 150, 201

ACHO (masyvūs tankus galaktikos halo

Nejudančio eterio teorija 11, 12, 12

objektai) 193

Nervų implantai 173, 176

220

R O D Y K L Ė

Neutrinai 84, 193

Progalaktikos 84

Neutronai 84, 182, 193

Prometėjas 75

Neutroninės žvaigždės 193, 196

Protingos gyvybės atsiradimas 9 1 - 9 3 , 9 9 - 1 0 1 , 104,

Niutonas Izaokas (Newton Isaak) 19, 2 0 , 2 3 , 38

177, 2 0 2

Niutono teorija 89, 110, 117, 1 4 1 , 181

Protonai 20, 182, 193

N S O (neatpažintas skraidantis objektas) 148

Prūsijos mokslų akademija Berlyne 20

Nulinės fliuktuacijos 51

Madijo A -

in bangos 10

U

( i p e n h e i m e r i s Robertas ( O p e n h e i m e r Robert) 118

Raudonasis poslinkis 8 1 - 8 3

Oriono ūkas 119

Realieji skaičiai 63, 64

Orų prognozė 111

Reliatyvumas bendroji reliatyvumo teorija 2 3 - 2 5 , 2 7 - 3 0 , 3 2 ,

p branos 6 0 , 6 1 , 1 3 1 - 1 3 3 , 135

dar ir. Branų

pasaulio modeliai Pabėgimo greitis 116, 117 Pagreitis 2 2 - 2 4 Pagrindinių būsenų fliuktuacijos 5 1 - 5 3 , 56 Palydovas "Cosmic Background Explorer" ( C O B E ) 100, 101, 101 "Paslėptų kintamųjų" teorija 113 Paukščių Tako galaktika 77, 192 Penrouzas Rodžeris (Penrose Roger) 2 9 , 3 0 , 4 2 , 4 7 , 4 9 , 8 2 , 8 5 , 8 8 , 149 Penzijas Arnas (Penzias Arno) 84 Perspektyviųjų tyrimų institutas Prinstone 32 Pinigų infliacija 97, 99 Pirmapradis atomas 28 Planetų orbitos 109, 188 Plankas Maksas (Planck Max) 3 0 , 48 Planko ilgis 1 8 2 - 1 8 4 , 2 0 5

4 0 - 4 2 , 65, 66, 82, 85, 86, 135, 1 4 1 , 144, 181 specialioji reliatyvumo teorija 15, 17, 18, 20, 114, 115, 145 Rendal ir Sandrumo modelis 195, 197 Rendal Liza (Randall Lisa) 195 Ribos nebuvimo sąlyga 90 Rymanas Georgas Frydrichas (Riemann George Friedrich) 24 Rozenas Natanas (Rosen Nathan) 129, 130 Ruzveltas Franklinas D. (Roosvelt Franklin D.) 19 andrumas Ramanas (Sundrum Raman) 195 Saulė 109, 119 Silpnoji sąveika 52 Singuliarumas 4 2 , 47, 4 9 , 67, 120, 122 de Siterio sprendinys 126 Slaiferis Vestas (Slipher Vesto) 79, 82 Specialioji reliatyvumo teorija 15, 17, 18, 20, 114, 115, 145

Planko konstanta 4 8 - 5 0 , 6 9

Spektras 4 4 , 4 5

Podolskis Borisas (Podolsky Boris) 129, 130

Spinduliuote 84

Poperis Karlas (Popper Karl) 37

elektromagnetinė — 50

Pozityvistinis požiūris 37, 6 0 , 6 5 , 124, 133, 186, 2 0 4

foninė mikrobangų — 4 4 , 4 5 , 8 4 , 9 8 , 104, 105,

Pozitronai 57

126, 127, 2 0 5 , 2 0 6 221

V I S A T A

R

I

E

Š

U

T

O

K E V A L E

juodųjų skylių— 124, 1 2 6 - 1 2 8 , 130, 153, 198, 201 Spiraliniai ūkai 82

Tamsiosios žvaigždės 116, 121

dar ir. Juodosios

skylės

Stygų teorijos 5 7 - 6 0 , 6 2 , 146

Tankis

Stiprioji sąveika 52

begalinis — 42

Sukinys 5 4 - 5 6

energijos — 5 2 , 53, 1 5 0 - 1 5 2

Sumos pagal istorijas 153, 154

dar ir. Daugelio

istorijų idėja

medžiagos — 1 1 2 - 1 1 5 Tarpžvaigždinės dulkės 77

Supergravitacijos teorija 5 5 , 5 6 , 5 8 - 6 0 , 62, 63

Taunsendas Polis (Townsend Paul) 6 0 , 61

Superlaidus superkolaideris 2 0 5

Teiloras Džozefas (Taylor J o z e p h ) 196

Supernovos 105

Termodinamika 70

Superpartneriai 5 5 , 56

Timinas 167

Supersimetrija 55, 5 8 , 103 Supersimetrinė stygų teorija 58 v

Tomonaga Šiničiras (Tomonaga Shin Ichiro) 52 Tornas Kipas ( T h o r n e Kip) 138, 139, 139, 150, 159,

159 ešėlinės branos modelis 190, 191, 194, 195, 197

Šiluminė pusiausvyra 38, 44 Šiluminė spinduliuote 127, 128 "Šimtas mokslininkų prieš Einšteiną" (One Hundred Authors Against Einstein)

32

Šrėdingerio lygtis 1 1 3 - 1 1 6 , 122, 128, 1 3 1 , 135 Šrėdingeris Ervinas (Schrödinger, Erwin) 3 0 , 49 Štromingeris Endrius (Strominger Andrew) 132 Švarcšildas Karlas (Scbwarzschild Karl) 117, 118 Šviesa 10 Šviesos bangos 83 greitis 1 2 - 1 7 , 117, 119, 148, 150, 174 kūgis 4 2 - 4 7 Švingeris Džulianas (Schwinger J u l i a n ) 52

"Trumpa laiko istorija" (A Brief History of Time), Hokingo knyga 5

! i kai 8 1 , 82 U r a n a s ( U - 2 3 5 ) 20, 21 Uždarų kilpų istorijos 1 5 4 , 1 5 5

\ afa Kumrunas (Vafa Cumrun) 132 Vakuumo energija 1 0 2 - 1 0 5 Vakuumo fliuktuacijos 124 Vandenilis 84, 119, 120 Vyleris Džonas Arčibaldas (Wheeler J o h n Archibald) 89, 118, 119, 124 Vilsonas Robertas (Wilson Robert) 84 Virtualiosios dalelės 124, 125, 128, 130, 1 5 1 , 152

aikomųjų mokslų mokykla Klyvlende, Ohajo valstijoje 12 Tamsieji amžiai 163 Tamsioji medžiaga 194 egzistavimo įrodymas 192 prigimtis 193 222

Visata begalinė statiška — 7 7 - 7 9 branų pasaulio modeliai 1 8 6 - 1 9 1 , 194, 195, 1 9 7 206 Didysis sprogimas 2 8 - 3 0 , 46, 47, 8 4 - 8 6 , 9 2 , 9 8 , 126

R O D Y K L Ė

infliacinis plėtimasis 9 6 - 9 9 , 105, 126, 127, 2 0 2 išsiplečianti — 2 7 - 2 9 , 4 2 , 8 1 , 82, 92, 9 3 , 9 6 - 9 9 ,

W I M P (silpnai sąveikaujančios masyvios dalelės) 193, 194

1 0 2 - 1 1 3 , 158 kraštinės sąlygos 8 6 , 8 8 - 9 1

Ž e m ė 109, 117

menamajame laike 8 8 - 9 1 , 9 6 - 1 0 0 , 105

orbita 77

ribos nebuvimo sąlyga 90

sukimasis 12, 15

statiška — 27, 2 8 , 5 5 , 156, 157

Žvaigždės 77, 78, 8 4 , 9 1 , 102, 117

trumpa istorija 174, 175

evoliucijos ciklai 119, 120

vakuumo energija 1 0 2 - 1 0 5

kolapsas 2 9 , 30, 47, 120, 121

Votsonas Džeimsas (Watson J a m e s ) 167

"Žvaigždžių kelias" (Star Trek), filmas 135, 163, 163, 164, 166, 171, 175, 177

Hawking, S t e p h e n William Ha476

V i s a t a r i e š u t o k e v a l e / S t e p h e n H a w k i n g . — 2-oji l a i d a . — K a u n a s : J o t e m a , [ 2 0 0 6 ] . —

2 2 3 , [ 1 ] p . : iliustr. R-klė: p . 2 1 7 - 2 2 3 ISBN

9955-527-38-2

V i e n a iš g e r i a u s i ų visų laikų m o k s l o p o p u l i a r i n i m o knygų, labai vaizdžiai ir į d o m i a i p a s a k o j a n t i a p i e V i s a t o s kilme, b e n d r a s j o s savybes ir t o l e s n ę r a i d ą , g a l i m y b ę numatyti ateitį ir grįžti į praeitį, b a n d y m u s sukurti Visko Teoriją. K n y g o s a u t o r i u s — įžymus fizikas, n e g a l i n t i s nei judėti, nei kalbėti, bet s u g e b a n t i s įžvelgti s l a p č i a u s i a s V i s a t o s mįsles. K n y g a skirta p l a č i a j a m skaitytojų ratui. U D K 524.8

Stephen Hawking VISATA R I E Š U T O KEVALE R e d a k t o r ė Zita Šliavaitė M e n i n ė r e d a k t o r ė Daiva Zubrienė M a k e t a v o Elvyra Laipanova SL 2 5 0 . 14 s p . 1. U ž s a k . Nr. 6 . 1 1 3 2 U A B " J o t e m a " , A l g i r d o g . 54, 5 0 1 5 7 K a u n a s Tel. 3 3 7 6 9 5 , el. p a š t a s : i n f o @ j o t e m a . l t S p a u s d i n o A B s p a u s t u v ė " S p i n d u l y s " , G e d i m i n o g . 10, 4 4 3 1 8 K a u n a s