Mičio Kaku Fizika Nemogućeg

NAUČNO ISTRAŽIVANJE TELEPATIJE, PSIHOKINEZE, ROBOTA I PUTOVANJA BRŽEG OD SVETLOSTI

Mojoj dragoj supruzi Šizu, Mišel i Alison

Naslov originala Michio Kaku: PHYSICS OF THE IMPOSSIBLE

Prevod Ana Ješić

Ako ideja na prvi pogled ne zvuči apsurdno, nema nade za nju. - A L B ER T A JNSTA JN

Hoćemo li jednog dana moći da prolazimo kroz zidove? Pravimo svemirske brodove koji će putovati brže od svetlosti? Čitamo misli drugih ljudi? Postanemo nevidljivi? Pomeramo predmete snagom svog uma? U trenu prenesemo naša tela kroz svemir? Ta pitanja fascinirala su me još od malih nogu. Poput mnogih fizičara, kako sam odrastao, opčinjavala me je mogućnost putovanja kroz vreme, pištolji na zrake, polja sila, paralelni svemiri i slične stvari. Magija, fantazija, naučna fantastika bile su gigantsko igralište za moju maštu. Pobudile su moju ljubav prema nemogućem koja će trajati doživotno. Sećam se da sam gledao reprizu stare televizijske serije Fleš Gordon. Svake subote prilepio bih se za televizor, diveći se avanturama Fleša, doktora Zarkova i Dejl Arden i zasenjujućem nizu futurističkih tehnoloških čuda: raketama, štitovima nevidljivosti, pištoljima na zrake i gradovima na nebu. Nisam propustio nijednu epizodu. Taj program otvorio mi je vrata potpuno novog sveta. Ushićivala me je pomisao na putovanje raketom na tuđinsku planetu i istraživanje nepoznatog okruženja. Privučen u orbitu tih fantastičnih pronalazaka, znao sam da mi je sudbina povezana sa čudima nauke nagoveštenim u seriji. Ispostavilo se da nisam bio sam. Naučna fantastika je pobudila interesovanje za nauku u mnogim zaslužnim naučnicima. Veliki astronom Edvin Habl bio je fasciniran delima Žila Verna. Pročitavši Vernove knjige, Habl je batalio obećavajuću advokatsku karijeru i, protivno očevim željama, odlučio se za karijeru naučnika. Postao je najveći astronom dvadesetog veka. Karlu Seganu, čuvenom astronomu i autoru najbolje prodavanih knjiga, maštu je potpirio serijal knjiga o Džonu Karteru Marsovcu pisca Edgara Rajsa Barouza. Sanjao je kako će jednog dana poput Džona Kartera istraživati pesak Marsa. Bio sam dete kad je umro Albert Ajnštajn, ali sećam se prigušenog tona kojim se govorilo o njegovom životu i smrti. Narednog dana u novinama je osvanula slika njegovog stola na kome je bio rukopis Ajnštajnovog najvećeg, nedovršenog dela. Zapitao sam se šta je to moglo biti toliko važno da ga najveći naučnik našeg vremena ne uspe dovršiti? U članku se tvrdilo da je Ajnštajn imao san koji se nije mogao ostvariti, problem toliko težak da ga nijedan smrtnik ne može rešiti. Godinama sam se trudio da prokljuvim o čemu je bio rukopis: o velikoj, ujedinjujućoj „teoriji svega“. Znajući za taj njegov san - kome je posvetio poslednje tri decenije života - usredsredio sam se na svoju maštu. Želeo sam da na skroman načm doprinesem dovršavanju Ajnštajnovog rada, da se zakoni fizike obuhvate jedinstvenom teorijom. S godinama sam sve više uviđao: iako je Fleš Gordon bio heroj koji uvek osvaja cice, naučnici su bili ti zbog kojih se serija odvijala. Bez doktora Zarkova, ne bi bilo raketnog broda, putovanja na Mongo ni spasavanja Zemlje. Svaka čast herojima, ali bez nauke ne bi bilo naučne fantastike. Posle izvesnog vremena shvatio sam da su ove priče nemoguće sa aspekta nauke na kojoj su se zasnivale - bile su tek uzleti mašte. Odrastanje je značilo odbacivanje takve fantazije. Rekli su mi da se u stvarnom životu mora odbaciti nemoguće i prihvatiti praktično. Međutim, shvatio sam da je ključ za održavanje moje fascinacije nemogućim bila fizika. Bez temeljnog poznavanja napredne fizike, zauvek bih samo spekulisao o futurističkim tehnologijama ne razumevajući da li su moguće ili nisu. Shvatio sam da se moram baciti na naprednu matematiku i savladati teorijsku fiziku. Tako sam i uradio. U srednjoj školi sam, u sklopu projekta za sajam nauke, sastavio razbijač atoma u maminoj garaži. Otišao sam u kompaniju Westinghouse i prikupio oko 200 kilograma čeličnih otpadaka od transformatora. Tokom božićnih praznika omotao sam 35 kilometara dugu bakarnu žicu oko školskog ragbi terena. Rezultat je bio betatronski akcelerator čestica od 2,3 miliona elektron-volti, koji je trošio 6 kilovati električne energije (koliko i čitava moja kuća) i stvarao magnetno polje 20.000 puta jače od Zemljinog. Cilj je bio proizvesti snop gama zraka dovoljno moćan da se napravi antimaterija. 4

Moj projekat za sajam nauke odveo me je na Nacionalni sajam nauke i, na kraju, omogućio mi je da ostvarim san - dobio sam stipendiju za Harvard gde sam imao priliku da postanem ono što sam želeo, teorijski fizičar i da idem stopama svog uzora, Alberta Ajnštajna. Danas dobijam elektronske poruke od pisaca naučne fantastike i scenarista u kojima traže pomoć u dorađivanju njihovih priča jer se zna da istražujem granice zakona fizike.

„NEMOGUĆE ” JE RELATIVNO Kao fizičar, naučio sam da je „nemoguće” često relativan pojam. Sećam se da je moja učiteljica jednom prišla mapi Zemlje okačenoj na zidu i pokazala na obale Južne Amerike i Afrike. Nije li to čudna slučajnost, zapitala je, što se ove dve obale savršeno uklapaju, gotovo kao parčići slagalice? Rekla je kako neki naučnici smatraju da su ova dva kopna možda nekad bila deo istog, ogromnog kontinenta. Ali to je bilo smešno. Nijedna sila ne bi mogla da razmakne dva kontinenta. To je nemoguće, zaključila je. Nešto kasnije te godine učili smo o dinosaurusima. Zar nije čudno, pričala je učiteljica, što su dinosaurusi bili najbrojnija životinjska vrsta milionima godina, a onda su jednog dana nestali? Niko ne zna od čega su svi stradali. Neki paleontolozi misle da ih je možda ubio meteor iz svemira, ali to je nemoguće i više pripada domenu naučne fantastike. Danas nas geotektonika ploča uči da se kontinenti zaista pomeraju i da je pre 65 miliona godina ogromni meteor prečnika oko deset kilometara verovatno istrebio dinosauruse i veliki deo živog sveta na Zemlji. U svom kratkom životnom veku stalno sam viđao kako naizgled nemoguće stvari postaju priznate naučne činjenice. Zašto se, onda, nemogućom smatra pomisao da ćemo negde u budućnosti biti u stanju da se teleportujemo s jednog mesta na drugo ili da napravimo svemirski brod koji će nas jednog dana odvesti do zvezda prevaljujući svetlosne godine? Današnji fizičari bi takva dostignuća smatrali nemogućim. Možda će postati moguća za nekoliko vekova? Ili za deset hiljada godina, kad naša tehnologija bude savršenija? Ili za milion godina? Drugim rečima - ako bismo se kojim slučajem susreli sa civilizacijom milion godina naprednijom od naše, da li bi nam se njihova svakodnevna tehnologija činila magičnom? Na to se, u suštini, može svesti jedno od središnjih pitanja razmatrano u ovoj knjizi; da li će, samo zato što je nešto danas nemoguće, to i ostati nemoguće vekovima ili milionima godina u budućnost? S obzirom na izvanredan napredak u nauci u prošlom veku, posebno u definisanju kvantne teorije i opšte relativnosti, sada je moguće grubo proceniti kada bi se neke od ovih fantastičnih tehnologija mogle realizovati (ako se to uopšte bude desilo). S prilivom naprednijih teorija poput teorije struna, fizičari ponovo razmatraju čak i ideje koje se graniče s naučnom fantastikom kao što je putovanje kroz vreme ili paralelni svemiri. Prisetimo se samo onih tehnoloških dostignuća koja su naučnici pre 150 godina smatrali nemogućim, a koja su danas deo naše svakodnevice. Žil Vern je 1865. godine napisao romanPariz u dvadesetom veku, koji je bačen u neku fioku i zaboravljen više od jednog veka dok ga slučajno nije otkrio njegov praunuk i objavio tek 1994. godine. U toj knjizi Vern je pretpostavio kako će Pariz izgledati 1960. godine. Njegov roman obilovao je tehnologijom koja se izvesno smatrala nemogućom u devetnaestom veku, uključujući faks-mašine, komunikacione mreže svetskih razmera, staklene nebodere, automobile na plin i uzdignute vozove ogromnih brzina. Ne iznenađuje što je Vern bio u stanju da sroči takva zapanjujuće precizna predviđanja jer beše predan svetu nauke i koristio je dostignuća priznatih naučnika. Duboko je poznavao osnove nauke što mu je omogućilo zadivljujuće preciznu moć predviđanja. Nažalost, neki od najvećih naučnika devetnaestog veka zauzeli su suprotno gledište tvrdeći kako nema nade da će mnoštvo tehnoloških dostignuća biti ostvarivo. Lord Kelvin, možda i najistaknutiji fizičar viktorijanske ere (sahranjen kraj Isaka Njutna u Vestminsterskoj opatiji), izjavio je da je nemoguće napraviti mašine „teže od vazduha“ poput aviona. X-zrake smatrao je prevarom, a za radio je mislio da nema budućnost. Lord Raderford, zaslužan za otkriće atomskog jezgra, odbacio je mogućnost pravljenja atomske bombe, nazvavši tu ideju besmislicom. Hemičari devetnaestog veka proglasili su potragu za Kamenom mudrosti, legendarnom supstancom koja može da pretvara olovo u zlato, naučnom slepom ulicom. Hemija devetnaestog veka zasnivala se na fundamentalnoj nepromenljivosti elemenata, poput olova. Ipak, s akceleratorima čestica u rukama, danas u načelu možemo da pretvaramo atome olova u zlato. Pomislite samo kako bi se televizija, računari i internet činili fantastičnim na prelazu u dvadeseti 5

vek. Svežiji primer su crne rupe koje su se svojevremeno svrstavale u domen naučne fantastike. Ajnštajn je 1939. godine napisao tekst u kome je dokazao da crne rupe ne bi nikada mogle da se formiraju. Ipak, danas nam Hablov svemirski teleskop i teleskop koji registruje X-zrake Čandra otkrivaju hiljade crnih rupa u svemiru. Ove tehnologije su proglašavane nemogućim zato što mnogi fundamentalni zakoni fizike i nauke nisu bili poznati u devetnaestom veku i početkom dvadesetog veka. S obzirom na ogromne jazove u razumevanje nauke tog vremena, posebno na atomskom nivou, ne čudi što su se takvi pomaci smatrali nemogućim.

PROUČAVANJE NEMOGUĆEG Ironično zvuči, ali ozbiljno proučavanje nemogućeg često je otvaralo vrata ka bogatim i potpuno neočekivanim oblastima nauke. Na primer, frustrirajuća i bezuspešna potraga za perpetuum mobile mašinom navela je fizičare na zaključak da je takva mašina nemoguća, primoravši ih da postuliraju održanje energije i tri zakona termodinamike. Tako je jalov trud da se napravi mašina koja bi se beskonačno kretala bez utroška energije doprineo da se otvori novo polje termodinamike na kome se delom temelji otkriće parne mašine, era mašina i moderno industrijsko doba. Pred kraj devetnaestog veka naučnici su odlučili da je nemoguće da je Zemlja stara milijardama godina. Lord Kelvin je izričito tvrdio da bi se Zemlja u tečnom stanju ohladila za 20 do 40 miliona godina, suprotstavljajući se geolozima i biolozima darvinistima koji su govorili da bi Zemlja mogla biti stara više milijardi godina. Tek kada su madam Kiri i drugi otkrili nuklearnu silu pokazalo se kako je središte Zemlje, zagrejano usled radioaktivnih raspada, zaista moglo da opstane u tečnom stanju milijardama godina i potvrdilo da je nemoguće zapravo moguće. Ignorišemo nemoguće na sopstvenu štetu. Dvadesetih i tridesetih godina prošlog veka Robert Godard, osnivač moderne raketne nauke, bio je izložen žestokim kritikama onih koji su smatrali da te rakete nikada neće moći da putuju u svemiru. Njegovo istraživanje sarkastično su nazivali Godardovom ludorijom. Godine 1921, urednici New York Timesa silno su kritikovali rad doktora Godarda: „Profesor Godard ne zna odnos između akcije i reakcije i mora da nađe nešto bolje od vakuuma za svoju reakciju. Izgleda da mu nedostaje osnovno srednjoškolsko znanje.“ Rakete su bile nemoguće, brecnuli su se urednici, jer u svemiru nije bilo vazduha od kog su mogle da se otiskuju. Nažalost, jedan šef države je uviđao implikacije Godardove nemoguće rakete - Adolf Hitler. Tokom Drugog svetskog rata baraž nezamislivo naprednih nemačkih V-2 raketa sejao je smrt i razaranje po Londonu, umalo ga bacivši na kolena. Proučavanje nemogućeg možda je promenilo tok svetske istorije. Tridesetih godina prošlog veka rasprostranjeno je bilo mišljenje koje je čak i Ajnštajn zagovarao, da je atomska bomba nemoguća. Fizičari su znali da je unutar jezgra atoma zaključana ogromna količina energije kao što predviđa Ajnštajnova jednačina E = mc2, ali energija koju oslobodi jedno jezgro bila je previše beznačajna da bi se razmišljalo o njoj. Atomski fizičar Leo Silard se priseća da je čitao roman Oslobođeni svet (The World SetFree) H. Dž. Velsa iz 1914. godine, u kome pisac predviđa otkriće atomske bombe. U knjizi navodi da će tajnu atomske bombe 1933. godine otkriti jedan fizičar. Silard je slučajno nabasao na ovu knjigu 1932. Nadahnut romanom, on je 1933. godine, upravo kao što je Vels predvideo dve decenije ranije, došao na ideju da uveća moć jednog atoma pomoću lančane reakcije, čime bi energija cepanja jezgra jednog atoma uranijuma mogla da se umnoži mnogo biliona puta. Silard je potom pokrenuo niz presudno važnih eksperimenata i tajne pregovore između Ajnštajna i predsednika Frenklina Ruzvelta - ishod će biti projekat Menhetn, odnosno konstruisanje atomske bombe. Koliko li smo samo puta videli kako proučavanje nemogućeg otvara potpuno nove puteve, pomerajući granice fizike i hemije i primoravajući naučnike da preinače značenje reči nemoguće. Ser Vilijam Osler jednom rekao: „Filozofije jednog doba postaju apsurdnosti u narednom dobu, i ono što je juče važilo za glupost, postalo je mudrost u sutrašnjici.“ Mnogi fizičari se drže čuvenog principa T. H. Vajta iz njegove knjige The Once and Future King: „Sve što nije zabranjeno, obavezno je!“ To se neprestano potvrđuje u fizici. Ako zakoni fizike ne zabranjuju izričito neki fenomen, na kraju ćemo ipak otkriti da postoji. (To se desilo više puta prilikom potrage za novim 6

subatomskim česticama.1 Istražujući granice zabranjenog, fizičari su često neočekivano otkrivali nove zakone fizike.) Zaključak koji proizlazi iz izjave T. H. Vajta mogao bi glasiti: „Sve što nije nemoguće, obavezno je!“ Na primer, kosmolog Stiven Hoking je pokušao da dokaže kako je putovanje kroz vreme nemoguće tako što je otkrio nove zakone fizike prema kojima takvo kretanje ne bi bilo moguće. Te zakone nazvao je pretpostavka o zaštiti hronologije. Nažalost, posle mnogo godina ogromnog truda nije uspeo da dokaže ovaj princip. Zapravo, fizičari su, sasvim suprotno tome, pokazali da zakon koji sprečava putovanje kroz vreme prevazilazi matematiku današnjice. Pošto se za sada nijedan zakon fizike ne protivi postojanju vremeplova, fizičari su morali vrlo ozbiljno da pristupe mogućnosti putovanja kroz vreme. Svrha ove knjige je da se razmotri koje bi to tehnologije danas smatrane nemogućim mogle postati uobičajene za nekoliko decenija ili vekova. Jedna od tih nemogućih tehnologija već se pokazuje mogućom: teleportacija (barem na nivou atoma). Fizičari su čak i do pre nekoliko godina govorili da slanje objekta s jednog na drugo mesto putem zraka narušava zakone kvantne fizike. Autori prvog serijala Zvezdane staze su, zapravo, bili toliko preplavljeni kritikama fizičara da su uveli Hajzenbergove kompenzatore kako bi ispravili taj nedostatak svojih teleportera. Nedavni pomaci omogućavaju savremenim fizičarima da teleportuju atome s jednog na drugi kraj prostorije ili fotone ispod Dunava.

PREDVIĐANJE BUDUĆNOSTI Uvek je pomalo opasno predviđati, posebno ako se govori o budućnosti: dalekoj vekovima ili hiljadama godina. Fizičar Nils Bor je voleo da kaže: „Teško je predviđati. Naročito o budućnosti.“ Ali postoji suštinska razlika između doba Žila Verna i sadašnjosti. Danas se fundamentalni zakoni fizike u osnovi razumeju. Fizičari razumeju osnovne zakone u opsegu od zadivljujuća četrdeset tri reda veličine - od unutrašnjosti protona sve do svemira koji se širi. Zato fizičari mogu sa opravdanim samopouzdanjem u grubim crtama predvideti tehnologiju budućnosti, i bolje razdvojiti tehnologije koje su samo neverovatne od onih nemogućih. Zato nemoguće stvari u ovoj knjizi delim u tri kategorije. Prva kategorija je ono što nazivam I klasa nemogućeg. Te tehnologije nemoguće su danas, ali ne krše nijedan poznat zakon fizike. Dake, mogle bi biti moguće u ovom veku, ili, možda u narednom, u izmenjenom obliku. U njih spadaju teleportacija, motori na antimateriju, izvesni oblici telepatije, psihokineza i nevidljivost. Druga kategorija su pojave iz II klase nemogućeg. One obitavaju na samoj ivici našeg razumevanja fizičkog sveta. Ako se uopšte moguće, možda bi se mogle realizovati za hiljade ili milione godina. U njih spadaju vremenske mašine, mogućnost putovanja u hipersvemir i putovanje kroz crvotočine. Poslednja kategorija je ono što nazivam III klasa nemogućeg. To su tehnologije koje se kose s poznatim zakonima fizike. Iznenađujuće je da postoji samo nekoliko takvih nemogućih tehnologija. Ako se ispostavi da su moguće, predstavljaće fundamentalni pomak u našem poznavanju fizike. Čini mi se da je ova klasifikacija značajna jer naučnici odbacuju brojne tehnologije iz naučne fantastike proglašavajući ih potpuno nemogućim, a zapravo misle da su nemoguće za ovako primitivnu civilizaciju kakva je naša. Na primer, dolasci vanzemaljaca se obično smatraju nemogućim zbog ogromnih udaljenosti između zvezda. Iako je jasno da je međuzvezdano putovanje za našu civilizaciju nemoguće, možda je moguće za civilizaciju vekovima, hiljadama ili milionima godina ispred nas. Zato je važno klasifikovati takve nemoguće stvari. Tehnologije nemoguće našoj civilizaciji danas nisu nužno nemoguće ostalim tipovima civilizacija. Prilikom zaključivanja o tome šta je moguće, a šta nemoguće, neophodno je u obzir uzeti tehnologije hiljadama do milionima godina ispred naših. Karl Segan je jednom napisao: „Šta znači za jednu civilizaciju to što je stara milion godina? Radioteleskope i svemirske brodove imamo već nekoliko decenija; naša tehnička civilizacija stara je tek koju stotinu godina… napredna civilizacija stara milionima godina ispred nas je koliko i mi ispred galaga ili makaki majmuna.“ U istraživanjima, profesionalno sam fokusiran na pokušaje da ispunim Ajnštajnov san o teoriji svega. Razgaljuje me rad na konačnoj teoriji koja bi mogla dati konačan odgovor na neka od najtežih nemogućih 7

pitanja današnje nauke, recimo da li je moguće putovanje kroz vreme, šta se krije u središtu crne rupe, ili šta se desilo pre Velikog praska. I dalje budan sanjarim o doživotnoj ljubavi s nemogućim, pitajući se kada i da li će neke od tih nemogućih stvari preći u domen svakodnevice.

8

Materija u ovoj knjizi obuhvata brojne oblasti i discipline i rad mnogih izvrsnih naučnika. Zahvaljujem narednim pojedincima koji su mi velikodušno posvetili vreme za duge intervjue, konsultacije i zanimljive, nadahnjujuće razgovore: Leon Lederman, dobitnik Nobelove nagrade, Tehnološki institut Ilinojisa Mari Gel-Man, dobitnik Nobelove nagrade, Institut Santa Fe i Kalifornijski tehnološki institut Henri Kendal, dobitnik Nobelove nagrade, Masačusetski tehnološki institut Stiven Vajnberg, dobitnik Nobelove nagrade, Teksaški univerzitet u Ostinu Dejvid Gros, dobitnik Nobelove nagrade, Kavlijev institut za teorijsku fiziku Frenk Vilcek, dobitnik Nobelove nagrade, Masačusetski tehnološki institut Jozef Rotblat, dobitnik Nobelove nagrade, Bolnica Svetog Bartolomeja Volter Gilbert, dobitnik Nobelove nagrade, Univerzitet Harvard Džerald Edelman, dobitnik Nobelove nagrade, Skripsov istraživački institut Piter Doerti, dobitnik Nobelove nagrade, Dečja istraživačka bolnica Sent Džud Džared Dajmond, dobitnik Pulicerove nagrade, Kalifornijski univerzitet u Los Anđelesu Sten Li, osnivač kompanije Marvel Comics i tvorac Spajdermena Brajan Grin, Univerzitet u Kolumbiji, autor knjige Elegantni kosmos Liza Rendal, Univerzitet Harvard, autor knjige Warped Passages (Zakrivljeni prolazi) Lorens Kraus, Univerzitet u Kejs Vesternu, autor knjige The Physics of Star Trek (Fizika Zvezdanih staza) Dž. Ričard Got III, Univerzitet u Prinstonu, autor knjige Time Travel in Einstein’s Universe (Putovanje kroz vreme u Ajnštajnovom kosmosu) Alan Gut, fizičar, Masačusetski tehnološki institut, autor knjige The Inflationary Universe (Inflatorni svemir)

9

10

I Kada istaknuti, ali stariji naučnik izjavi da je nešto moguće, gotovo izvesno je u pravu. Kada izjavi da je nešto nemoguće, vrlo verovatno greši. II Jedini način da otkrijemo granice mogućeg jeste da se usudimo da ih prekoračimo i zađemo u nemoguće. III Svaka dovoljno napredna tehnologija ne može se razlikovati od magije. — T R I Z A KO NA A R T U R A K L A R K A

„Aktivirajte štitove!“ U nebrojeno mnogo epizoda Zvezdanih staza ovo je prvo naređenje koje izdaje kapetan Kirk, nalažući podizanje štitova sile da bi se svemirski brod Enterprajz zaštitio od neprijateljske vatre. Toliko su štitovi sile presudni u Zvezdanim stazama da se tok bitke može određivati po postotku preostalog polja sile. Kad god polje sile oslabi, šasija Enterprajza trpi više razornih udaraca dok predaja ne postane neizbežna. Šta je, zapravo, polje sile? U naučnoj fantastici odgovor je obmanjujuće jednostavan: tanka, nevidljiva, a ipak neprobojna barijera koja odvraća i lasere i rakete. Na prvi pogled, polje sile izgleda toliko jednostavno da se čini kako će se uskoro koristiti za štitove u borbama. Očekivalo bi se da neki preduzimljivi pronalazač za koji dan obznani otkriće odbrambenog polja sile. Ali istina je mnogo složenija. Na isti način na koji je Edisonova sijalica iznela revoluciju moderne civilizacije, polje sile bi duboko uticalo na svaki aspekt naših života. Vojska bi mogla koristiti polja sile da postane neranjiva, praveći neprobojne štitove protiv neprijateljskih projektila i metaka. Mostovi, super-autoputevi i ulice bi se teorijski mogli graditi jednostavnim pritiskom na dugme. Čitavi gradovi mogli bi u trenu nicati usred pustinja, s neboderima potpuno načinjenim od polja sile. Podignuta nad gradovima, polja sile bi mogla omogućiti žiteljima da po nahođenju prilagođavaju klimatske uticaje - jake vetrove, mećave, tornada. Gradovi bi se mogli podizati na dnu okeana pod bezbednim svodom polja sile. Staklo, čelik i malter bi se potpuno mogli izbaciti iz upotrebe. Ipak, ma koliko to čudno zvučalo, polje sile je možda jedan od mehanizama koje je najteže napraviti u laboratoriji. Zapravo, neki fizičari smatraju da ga je možda i nemoguće napraviti bez izmene njegovih svojstava.

MAJKL FARADEJ Ideja o polju sile ima korene u radu Majkla Faradeja, velikog britanskog naučnika devetnaestog veka. Faradej je rođen u radničkoj porodici (otac mu je bio kovač). Početkom devetnaestog veka spajao je kraj s krajem šegrtujući kod knjigovesca. Mladi Faradej bio je opčinjen silnim ključnim pomacima u otkrivanju tajnovitih svojstava dveju novih sila: električne i magnetne. Gutao je sve što je dohvatio o tim temama i pohađao predavanja profesora Hamfrija Dejvija na Kraljevskom istraživačkom institutu u Londonu. Radeći s hemikalijama, profesor Dejvi je jednog dana ozbiljno povredio oči pa je uzeo Faradeja za asistenta. Faradej je polako zadobijao poverenje naučnika u Kraljevskoj instituciji i dobio je dozvolu da sam izvodi važne eksperimente, iako su ga često omalovažavali. Tokom godina profesor Dejvi je sve više 11

zavideo svom briljantnom mladom asistentu, zvezdi u usponu u krugovima eksperimentatora koja je najzad zasenila Dejvijevu slavu. Dejvi je umro 1829. godine i od tada je Faradej imao odrešene ruke da se pozabavi stvaranjem generatora koji će napajati energijom čitave gradove i izmeniti tok istorije naše civilizacije, i tu je izuzetno napredovao. Ključno u Faradejevim najvećim otkrićima bila su njegova polja sile. Ako se gvozdeni opiljci postave nad magnetom, rasporediće se u obrise nalik paukovoj mreži po čitavom prostoru. To su Faradejeve linije sile koje grafički prikazuju kako polja električne i magnetne sile prožimaju prostor. Na primer, ako bismo grafički prikazali magnetno polje Zemlje, linije bi izvirale iz oblasti Severnog pola i ulivale bi se u južnu polarnu oblast Zemlje. Slično tome, ako bismo crtali linije električnog polja gromobrana usred oluje s grmljavinom, linije sile bi bile zbijene na vrhu gromobrana. Faradej je smatrao da prazan prostor uopšte nije prazan, već ispunjen linijama sile koje mogu da pokreću udaljene objekte. (Faradej, budući iz siromašne porodice, nije stekao matematičko obrazovanje, te njegove beležnice nisu pune jednačina već rukom crtanih grafika ovih linija sile. Ironično, ali upravo zato što nije dovoljno znao matematiku morao je da crta predivne grafike linija sile; sada su u svim udžbenicima iz fizike. Fizička slika neke pojave u nauci je često važnija od matematičkih formula kojima se ta pojava opisuje.) Istoričari su spekulisali o tome šta je Faradeja navelo na otkriće polja sile, jedne od najvažnijih ideja u čitavoj nauci. Jezikom Faradejevih polja ispisana je sva moderna fizika. Godine 1831, načinio je ključni pomak u vezi s poljima sile kojim je nepovratno izmenio civilizaciju. Jednom je pomerao dečji magnet nad kalemom žice i primetio kako je u stanju da generiše električnu struju u žici, ne dodirujući je. To je značilo da nevidljivo polje magneta može da pogura elektrone u žici preko praznog prostora, stvarajući struju. Faradejeva polja sile koja su se do tada smatrala beskorisnim, zaludnim žvrljotinama, bile su stvarne, materijalne sile koje su mogle da pomeraju objekte i generišu snagu. Svetlost pod kojom čitate ovu stranicu verovatno je proizvedena zahvaljujući Faradejevom otkriću o elektromagnetizmu. Magnet koji se obrće oko svoje ose stvara polje sile koje gura elektrone u žici, a njihovim kretanjem generiše se električna struja. Elektricitet u žici se može iskoristiti da sijalica zasvetli. Na istom principu generiše se struja za napajanje električnom energijom gradova širom sveta. Primera radi, voda koja teče preko brane izaziva obrtanje ogromnog magneta u turbini, koji potom gura elektrone u žice, generišući električnu struju što se šalje preko visokovoltažnih žica u naše domove. Drugim rečima, Faradejeva polja sile jesu sile koje pokreću modernu civilizaciju - od električnih buldožera do današnjih računara, interneta i iPodova. Faradejeva polja sile bila su inspiracija fizičarima preko vek i po. Ajnštajna su toliko nadahnula da je svoju teoriju gravitacije napisao oslanjajući se na polja sile. I mene je inspirisao Faradejev rad. Pre mnogo godina uspešno sam napisao teoriju struna preko Faradejevih polja sile, osnovavši teoriju polja struna. Među fizičarima važi da je onaj kome se kaže da „misli kao linija sile“ dobio veliki kompliment. Jedno od najvećih dostignuća na planu fizike u protekle dve hiljade godina bilo je izdvajanje i identifikovanje četiri sile koje vladaju kosmosom. Sve se mogu opisati jezikom polja koji je uveo Faradej. Nažalost, nijedna nema svojstva polja sile opisana u većem delu naučne fantastike. Ove sile su: 1. Gravitacija, tiha sila koja nam priljubljuje stopala uz tlo, sprečava da se Zemlja i zvezde raspadnu i drži na okupu Sunčev sistem i galaksiju. Bez gravitacije, Zemlja bi nas, u obrtanju oko svoje ose, zbacila sa sebe u svemir brzinom od 1.600 kilometara na sat. Problem je u tome što gravitacija ima upravo suprotna svojstva polja sile od onih na koje nailazimo u naučnoj fantastici. Gravitacija je privlačna a ne odbojna sila, relativno posmatrano, izuzetno je slaba, i uticaj joj se prostre preko ogromnih, astronomskih udaljenosti. Drugim rečima, gotovo je potpuna suprotnost ravnoj, tankoj, neprobojnoj barijeri koja se pominje u naučnoj fantastici ili se može videti u naučnofantastičnim filmovima. Na primer, čitava planeta Zemlja deluje na pero kada ono pada na pod, ali dovoljno je da ga podignemo prstom, pa da poništimo uticaj Zemljine gravitacije. Akcija našeg prsta može da poništi gravitaciju cele planete teške preko bilion biliona kilograma. 2. Elektromagnetizam (EM), sila koja je za zaslužna za osvetljenje u našim gradovima. Laseri, radio, televizija, moderni elektronski uređaji, računari, internet, struja, magnetizam - sve to postoji zahvaljujući elektromagnetnoj sili. Možda je reč i o najkorisnijoj sili koju je čovek do sada ukrotio. Za razliku od gravitacije, može biti i privlačna i odbojna. Međutim, nije pogodna za polje sile iz više razloga. Pre svega, lako ju je poništiti. Na primer, plastika i drugi izolatori mogu lako da prodru 12

kroz moćno električno ili magnetno polje. Parče plastike bačeno u magnetno polje prošlo bi ravno kroz njega. Osim toga, elektromagnetizam deluje na velikim udaljenostima i ne može se lako fokusirati na ravan. Zakone elektromagnetne sile opisuju jednačine Džejmsa Klarka Maksvela; u njima, po svemu sudeći, polja sile nisu rešenje. 3. i 4. Slaba i jaka nuklearna sila. Slaba sila je sila radioaktivnog raspada. Zagreva središte Zemlje koje je radioaktivno. Ova sila pokreće vulkane, zemljotrese i pomeranje kontinenata. Jaka sila održava celovitost jezgra atoma. Energija Sunca i zvezda izvire iz nuklearne sile odgovorne za osvetljavanje kosmosa. Problem je u tome što nuklearna sila ima mali domet i uglavnom deluje u razmerama jezgra. Pošto je toliko vezana za svojstva jezgra, izuzetno je teško upravljati njome. Trenutno je možemo kontrolisati samo preko razbijanja subatomskih čestica u ciklotronima ili aktiviranjem atomskih bombi. Iako polja sile iz naučne fantastike možda nisu u skladu sa zakonima fizike, postoje rupe koje bi mogle da omoguće stvaranje takvih polja sile. Pre svega, moguće je da postoji peta sila, još uvek neopažena u laboratorijama. Takva sila bi, na primer, mogla da deluje na razdaljinama od desetak do tridesetak centimetara, umesto na astronomskim udaljenostima. (Međutim, rezultati prvih pokušaja da se izmeri takva peta sila su negativni.) Možda bi se neka svojstva polja sile mogla podražavati pomoću plazme. Plazma je četvrto agregatno stanje. Čvrsto, tečno i gasovito agregatno stanje materije dobro su nam poznati, ali najčešći oblik materije u svemiru je plazma, gas koji se sastoji od jonizovanih atoma. Pošto su atomi plazme razdvojeni, s elektronima otkinutim s atoma, atomi su naelektrisani i njima se lako može upravljati pomoću električnog i magnetnog polja. Plazma je najrasprostranjenije stanje vidljive materije u svemiru: to je oblik materije koja sačinjava Sunce, zvezde i međuzvezdani gas. Plazmu slabo poznajemo jer se retko nalazi na Zemlji, ali možete je opaziti u vidu električnih lukova, kao Sunce te u svom plazma-televizoru.

PROZORI PLAZME Već je navedeno da se gas, ugrejan do dovoljno visoke temperature tako da formira plazmu, može uobličiti pomoću magnetnog i električnog polja. Na primer, može se uobličiti u ravan ili u prozor. Povrh toga, ovaj prozor plazme može se upotrebiti za razdvajanje vakuuma i običnog vazduha. U načelu, prozor plazme mogao bi da sprečava oticanje vazduha iz svemirskog broda u svemir, stvarajući pogodan, providan interfejs između spoljnog svemira i svemirskog broda. U televizijskoj seriji Zvezdane staze takvo polje sile deli lansirnu rampu s malom letelicom i vakuum od spoljnog svemira. To ne samo da je domišljat način da se uštedi na rekvizitima, već je ovaj mehanizam moguć. Godine 1995. u Brukhejvenskoj nacionalnoj laboratoriji u Long Ajlendu u Njujorku fizičar Ejdi Herškovič otkrio je prozor plazme. Prozor plazme osmislio je da bi rešio problem pri lemljenju dva metala pomoću elektronskog snopa. Zavarivačeva acetilenska lampa topi i potom spaja dva komada metala pomoću udara vrelog gasa. Ali elektronski snop topi metale brže, čistije i jeftinije nego uobičajene metode. Međutim, takvo lemljenje pomoću elektronskog snopa mora se obavljati u vakuumu. To je prilično nezgodno, jer se mora napraviti vakuumska kutija velika kao cela soba. Doktor Herškovič je izmislio prozor plazme da bi rešio ovaj problem. Visok samo devedeset centimetara, a širok trideset, prozor plazme zagreva gas na 6.650 stepeni Celzijusa, proizvodeći plazmu uhvaćenu u električno i magnetno polje. Kao u svakom gasu, čestice plazme stvaraju pritisak koji sprečava da vazduh poteče u vakuumsku komoru, te se na taj način vazduh razdvaja od vakuuma. (Kada se u prozoru plazme koristi gas argon, prozor postaje plav poput polja sile u Zvezdanim stazama.) Prozor plazme široko se primenjuje u svemirskim putovanjima i u industriji. Često je u proizvodnim procesima neophodan vakuum radi mikroproizvodnje i suvog nagrizanja za industrijske namene, ali rad u vakuumu može biti skup. Prozor plazme omogućava da jeftino dobijete vakuum - samo pritisnite dugme. Može li se prozor plazme koristiti i kao neprobojni štiti? Može li da odoli topovskoj paljbi? Mogli bismo zamisliti da će u budućnosti postojati prozori plazme mnogo veće moći i temperature, u stanju da oštete ili pretvore u paru neprijateljske projektile. Ali da se napravi realističnije polje sile kakvo nam je poznato iz 13

naučne fantastike, neophodna je kombinacija više tehnologija izvedenih u slojevima. Možda svaki sloj ponaosob ne bi bio dovoljno jak da zaustavi topovsko đule, ali bi njihova kombinacija bila dovoljna. Spoljni sloj bi mogao biti supernaelektrisan prozor plazme, zagrejan do temperature na kojoj metali isparavaju. Drugi sloj: zavesa od više hiljada ukrštenih visokoenergetskih laserskih zraka čija bi funkcija bila zagrevanje objekata koji prolaze kroz zavesu do tačke njihovog isparavanja. O laserima ću detaljnije u narednom poglavlju. Iza ove laserske zavese mogla bi se naći rešetka od ugljeničnih nanocevi, majušnih cevi napravljenih od pojedinačnih atoma ugljenika debljine jednog atoma i mnogostruko jačih od čelika. Za sada je načinjena ugljenična nanocev od 15 milimetara, no jednog dana možda ćemo biti u stanju da pravimo ugljenične nanocevi proizvoljne dužine. Pod pretpostavkom da se ugljenične nanocevi mogu uplesti u rešetku, mogao bi se načiniti ekran izuzetne snage koji odbija većinu objekata. Ekran bi bio nevidljiv zahvaljujući atomskim razmerama nanocevi, ali rešetka od ugljeničnih nanocevi bila bi jača od svakog uobičajenog materijala. Dakle, mogli bismo da zamislimo nevidljivi zid, gotovo neprobojan, kao kombinaciju prozora plazme, laserske zavese i ekrana od ugljeničnih nanocevi. Ipak, ni ovaj višeslojni štit ne bi imao sva svojstva polja sile iz naučne fantastike: bio bi providan, te ne bi mogao da zaustavi laserski zrak. U borbi s laserskim topovima, višeslojni štit bio bi beskoristan. Da bi zaustavio laserski zrak, štit bi morao da bude opremljen i naprednim oblikom fotohromatika. Oni se koriste u proizvodnji naočara za sunce i omogućavaju da se naočare same zatamne kada su izložene ultraljubičastom zračenju. Fotohromatici se zasnivaju na molekulima koji mogu da postoje u najmanje dva stanja. U jednom stanju, molekuli su transparentni, ali pod uticajem ultraljubičastog zračenja trenutno prelaze u drugi oblik u kome su neprozirni. Možda ćemo jednog dana pomoću nanotehnologije da proizvodimo supstance čvrste kao ugljenične nanocevi koje mogu da menjaju svoja optička svojstva kad se izlože laserskoj svetlosti. Takav štit bi zaustavljao i lasersku paljbu i snopove čestica ili topovsku vatru. Međutim, fotohromatici koji mogu da zaustavljaju laserske zrake za sada ne postoje.

MAGNETNA LEVITACIJA U naučnoj fantastici, polja sile imaju još jednu namenu pored odbijanja paljbe zračnih pištolja: služe kao platforma za opiranje gravitaciji. U filmu Povratak u budućnost, Majkl Dž. Foks vozi lebdeći skejtbord sličan po svemu običnom skejtbordu osim po tome što lebdi nad ulicom. Prema važećim zakonima fizike ne može postojati takav antigravitacioni uređaj (kao što ćemo videti u poglavlju 10). Ali napredne verzije lebdećih skejtborda sa magnetima i lebdeći automobili mogli bi preći u domen realnog u budućnosti, omogućavajući nam da po želji dovedemo velike objekte u stanje levitacije. Postanu li superprovodnici na sobnoj temperaturi realnost, objekti bi mogli po našem nahođenju lebdeti pomoću polja magnetne sile. Postavimo li dve magnetne šipke severnim polovima okrenute jedna spram druge, odbijaće se. (Ukoliko zarotiramo jedan magnet tako da mu južni pol bude blizu severnog pola drugog magneta, privlačiće se.) Isti princip - severni polovi se međusobno odbijaju - može se primeniti i za podizanje preteških objekata s tla. Vozovi koji se kreću po principu magnetne levitacije, takozvani maglev vozovi, već se prave u nekoliko zemalja, i oni će lebdeti neposredno iznad šina pomoću običnih magneta. Pošto nema trenja, mogu da ostvare rekordne brzine lebdeći nad vazdušnim jastucima. Prvi komercijalni automatizovani maglev sistem pušten je u pogon u Velikoj Britaniji 1984. godine, na liniji od Birmingemskog međunarodnog aerodroma do Birmingemske međunarodne železničke stanice. Maglev vozovi se koriste u Nemačkoj, Japanu i Koreji, premda većina nije dizajnirana za velike brzine. Prvi komercijalni maglev voz koji ostvaruje velike brzine ide na oglednoj liniji u Šangaju. Ovaj voz dostiže brzinu od 430 kilometara na sat. Japanski maglev voz u prefekturi Jamanaši ostvario je brzinu od 580 kilometara na sat, što je brže od uobičajenih vozova s točkovima. Ali ovi maglev mehanizmi su izuzetno skupi. Jedan od načina da se poboljša efikasnost jeste primena superprovodnika, koji na temperaturama bliskim apsolutnoj nuli gubi električnu otpornost. Superprovodljivost je otkrio Hajke Ones, 1911. godine. Određeni materijali sasvim gube električnu 14

otpornost kada se ohlade do 20 stepeni Kelvina iznad apsolutne nule. Većina metala otpornost gubi postepeno, usled hlađenja. (Zato što nasumične vibracije atoma ometaju tok elektrona u žici. Snižavanjem temperature, ova nasumična kretanja se svode na manju meru, te je otpor struji manji.) Ali Ones je na svoje iznenađenje otkrio da otpornost određenih materijala naglo pada na nulu na kritičnoj temperaturi. Fizičari su odmah uvideli važnost ovog rezultata. Veliki deo električne energije gubi se prilikom prenosa putem dalekovoda na velike udaljenosti. Ali, ako bi se otklonio sav otpor, električna energija bi mogla da se prenosi gotovo bez ikakvih gubitaka. Zapravo, struja pokrenuta u namotaju žice nastavila bi da cirkuliše milionima godina bez ikakvog gubitka energije. Povrh toga, te izvanredno jake struje omogućile bi da se uz malo truda prave izuzetno moćni magneti. S takvim magnetima na raspolaganju, lako bismo podizali ogromne terete. Uprkos svim ovih čudesnim moćima, superprovodljivost ima jedan nedostatak: veoma je skupo potapati velike magnete u bazene sa superohlađenom tečnošću. Da bi se tečnost održavala u superohlađenom stanju potrebne su fabrike za hlađenje, i zato su magneti na bazi superprovodljivosti nedopustivo skupi. Ali fizičari bi jednog dana mogli da budu u stanju da prave superprovodnike na sobnoj temperaturi, što je Sveti gral svih koji se bave fizikom čvrstog stanja. Pronalazak superprovodnika na sobnoj temperaturi u laboratoriji pokrenuo bi drugu industrijsku revoluciju. Moćna magnetna polja pomoću kojih bi se od zemlje odizali automobili i vozovi postala bi toliko jeftina, da bi lebdeći automobili postali isplativi. S poluprovodnicima na sobnoj temperaturi, fantastična leteća kola iz filmova Povratak u budućnost, Manjinski izveštaj i Zvezdani ratovi mogla bi postati realnost. U načelu, mogli bismo da opašemo pojas od superprovodnih magneta i bez ikakvog napora zalebdimo nad tlom. S takvim pojasom leteli bismo poput Supermena. Superprovodnici na sobnoj temperaturi toliko su impozantni da se javljaju u brojnim naučnofantastičnim romanima (recimo, u Prstenu Larija Nivena, iz 1970. godine). Decenijama su fizičari bezuspešno tragali za superprovodnicima na sobnoj temperaturi. Taj iscrpljujući posao svodio se na testiranje materijala jednog za drugim bez odviše preciznog plana. Ali 1986. godine otkrivena je nova klasa materijala nazvanih superprovodnici na visokoj temperaturi. Ovi materijali koji superprovodna svojstva stiču na temperaturi od otprilike 90 stepeni Kelvina iznad apsolutne nule (90 K) bili su prava senzacija u svetu fizike. Činilo se da su se otvorila vrata brane. Mesec za mesecom, fizičari su preticali jedan drugog u obaranju svetskog rekorda za superprovodnike. U jednom trenutku činilo se da će se superprovodnici na sobnoj temperaturi preseliti sa stranica naučnofantastičnih romana u naše domove. Ali posle nekoliko godina vrtoglavog napretka, istraživanja u oblasti superprovodnika na visokim temperaturama počela su da se usporavaju. Aktuelni rekord među superprovodnicima na visokim temperaturama drži živin talijum-barijumkalcijum-bakar-oksid koji superprovodna svojstva stiče na temperaturi 138 K (-135 stepeni Celzijusa). Ova relativno visoka temperatura i dalje je prilično daleko od sobne temperature. Ali ovaj rekord od 138 K ipak je veoma važan. Azot prelazi u tečno stanje na temperaturi 77 K, a tečni azot košta otprilike koliko i obično mleko. Zato bi se pomoću tečnog azota ovi superprovodnici na visokim temperaturama mogli hladiti prilično jeftino. (Naravno, superprovodnici na sobnoj temperaturi ne bi ni morali da se hlade.) I možda će nam se obrazi zacrveneti od stida, ali trenutno nemamo teorijsko objašnjenje svojstava ovih superprovodnika na visokim temperaturama. Zapravo, preduzimljivog fizičara koji bude u stanju da objasni superprovodljivost na visokim temperaturama čeka Nobelova nagrada. (Ovi superprovodnici na visokim temperaturama sačinjeni su od atoma uređenih u zasebne slojeve. Mnogi fizičari spekulišu da u tako slojevitim keramičkim materijalima elektroni slobodno struje u okviru svakog sloja, stvarajući poluprovodnik. Ali kako se tačno to ostvaruje, još uvek je nejasno.) Zbog manjkavog znanja, fizičari nažalost moraju da pribegavaju procedurama nagađanja u potrazi za novim superprovodnicima na visokim temperaturama. To znači da bi se čuveni superprovodnici na sobnoj temperaturi mogli otkriti sutra, sledeće godine ili nikada. Niko ne zna hoće li se takav materijal ikada naći i kad bi to bilo. Ali ako superprovodnici na sobnoj temperaturi budu otkriveni, mogla bi se pokrenuti plima komercijalnih primena. Magnetna polja milion puta moćnija od magnetnog polja Zemlje (čija je jačina 0,5 gausa) mogla bi postati uobičajena. Jedno od uobičajenih svojstava superprovodljivosti jeste Majsnerov efekat. Ako postavite magnet nad superprovodnik, magnet će lebdeti kao da ga drži nevidljiva sila. Majsnerov efekat se objašnjava time što 15

magnet daje efekat stvaranja drugog magneta, kao preslikanog u ogledalu, unutar superprovodnika, tako da se prvi i preslikani magnet odbijaju. Ovo se može posmatrati i na drugi način: magnetna polja ne mogu da prodru u superprovodnik nego bivaju odbijena. Dakle, ako se iznad superprovodnika drži magnet, superprovodnik će odbiti njegove linije sile, i te linije će potisnuti magnet nagore zbog čega će on lebdeti. Uz Majsnerov efekat možemo zamisliti budućnost u kojoj se autoputevi prave od specijalne keramike. S magnetima na našim pojasevima ili na našim gumama mogli bismo magično da odlebdimo do svog odredišta, bez ikakvog trenja ili gubitka energije. Majsnerov efekat se javlja samo kod magnetnih materijala - na primer, metala. Ali superprovodne magnete moguće je primeniti i za lebdenje nemagnetnih materijala zvanih paramagneti i dijamagneti. Ove supstance nemaju same po sebi magnetna svojstva, već ih stiču samo uz spoljašnje magnetno polje. Dok spoljašnji magnet privlači paramagnete, dijamagnete odbija. Na primer, voda je dijamagnet. Kako je sve što je živo načinjeno od vode, sve što je živo može da lebdi kad je u moćnom magnetnom polju. U magnetnom polju jačine od oko 15 tesli (30.000 puta jače od Zemljinog magnetnog polja), naučnici su uspeli da dovedu u stanje lebdenja male životinje poput žaba. Ali ako bi poluprovodnici na sobnoj temperaturi postali stvarnost, trebalo bi da bude moguće i lebdenje velikih nemagnetnih objekata zahvaljujući njihovom dijamagnetizmu. Evo šta je zaključak: polja sile kako se obično opisuju u naučnoj fantastici ne odgovaraju opisu četiri sile svemira. Ipak, moglo bi biti moguće simulirati mnoga svojstva polja sile pomoću višeslojnog štita koji se sastoji od prozora plazme, laserskih zavesa ugljeničnih nanocevi i fotohromatika. Ali na razvijanje takvog štita moglo bi se čekati mnogo decenija ili čak čitav vek. Iako bude moguće naći superprovodnike na sobnoj temperaturi, možda će nam poći za rukom da pomoću moćnih magnetnih polja održavamo automobile i vozove i da jedrimo u vazduhu, kao u naučnofantastičnim filmovima. Sve u svemu, polja sile bih svrstao u I klasu nemogućeg - odnosno, njihova primena je nemoguća za današnju tehnologiju, ali u prilagođenom obliku biće moguća za neki vek.

16

Ne možete verovati očima ako vam mašta nije fokusirana. - M A R K T V EN

U filmu Zvezdane staze IV: putovanje kući, posada Enterprajza otima klingonsku borbenu krstaricu. Za razliku od brodova zvezdane flote Federacije, brodovi Klingonskog carstva imaju tajni uređaj za pokrivanje koji ih čini nevidljivim pred svetlošću ili za radar, tako da se klingonski brodovi mogu neopaženo prikrasti letelicama Federacije s leđa i iznenaditi ih ne pretrpevši nikakvu štetu. Ovaj uređaj za pokrivanje obezbedio je stratešku prednost nad Federacijom planeta. Da li je takav uređaj zaista može postojati? Nevidljivost je odavno već jedno od čuda naučne fantastike i fantastike, od stranica Nevidljivog čoveka do magičnog plašta nevidljivosti iz knjiga o Hariju Poteru ili prstena iz Gospodara prstena. Ipak, fizičari barem već čitav vek odbacuju ideju o plaštovima nevidljivosti, izričito tvrdeći da se ne mogu načiniti a da se ne naruše zakoni optike a uz to i ne odgovaraju nijednom poznatom svojstvu materije. Ali ono što je danas nemoguće, moglo bi da postane moguće. Zbog novih saznanja iz oblasti metamaterijala valja ozbiljno revidirati udžbenike iz optike. Radni prototipovi takvih materijala već se prave u laboratorijama, pobuđujući zanimanje medija, industrije i vojske za transformisanje vidljivog u nevidljivo.

NEVIDLJIVOST KROZ ISTORIJU Nevidljivost je možda i jedan od najstarijih koncepata u drevnoj mitologiji. Od početaka pisane istorije znamo da su se ljudi, zatečeni sami u jezovitoj noći, plašili nevidljivih duhova mrtvih, duša davno umrlih koje vrebaju iz tame. Grčki heroj Persej ubi zlu Meduzu jer beše opremljen šlemom koji ga je činio nevidljivim. Generali su sanjali o napravi za nevidljivost. Kad biste bili nevidljivi, lako biste prodrli kroz neprijateljske linije i pobedili iznenađenog neprijatelja. Kriminalcima bi nevidljivost omogućila spektakularne pljačke. Nevidljivost je imala centralnu ulogu u Platonovoj teoriji o etici i moralnosti.2 U svom filozofskom remek-delu Republika Platon pripoveda mit o Gigovom prstenu. Siromašni, ali pošteni pastir Gig iz Lidije dospeva u skrivenu pećinu i nalazi grobnicu s lešom koji nosi zlatni prsten. Gig otkriva da je zlatni prsten magičan i da ga može učiniti nevidljivim. Nesretnog pastira će ubrzo opiti moć koju mu prsten pruža. Ušunjavši se u kraljevu palatu, Gig koristi moć prstena da zavede kraljicu pa uz njenu pomoć ubija kralja i postaje novi kralj Lidije. Naravoučenije Platonove priče glasi kako niko ne može odoleti iskušenju da bude u stanju da krade i ubija kad poželi. Svi ljudi su kvarljivi. Moralnost je društveni konstrukt spolja nametnut čoveku. Neko ko se javnosti prikazuje kao moralan da bi očuvao reputaciju iskrenog čoveka od integriteta ne bi, kad bi stekao sposobnost da bude nevidljiv, mogao da se uzdrži od primene te moći. (Neki smatraju da je ova priča o moralnosti bila inspiracija Dž. R. R. Tolkinu za trilogiju Gospodar prstenova, u kojoj je prsten koji nosiocu daje moć da bude nevidljiv takođe izvor zla.) Nevidljivost je i uobičajan mehanizam radnje u naučnoj fantastici. U serijiMes Gordon iz tridesetih godina, Fleš postaje nevidljiv da bi umakao streljačkom vodu Minga Nemilosrdnog. U knjigama i filmovima 17

o Hariju Poteru, Hari nosi poseban plašt koji mu omogućava da neopaženo luta Hogvortskim zamkom. H. Dž. Vels je preoblikovao ovaj mitološki koncept u svom romanu klasiku, Nevidljivi čovek, u kome student medicine slučajno otkriva moć četvrte dimenzije i postaje nevidljiv. Nažalost, tu fantastičnu moć koristi za ličnu dobit, počinivši niz bednih zločina, na kraju umire u očajničkom pokušaju da umakne policiji.

MAKSVELOVE JEDNAČINE I TAJNA SVETLOSTI Fizičari su istinski pojmili zakone optike tek kroz rad škotskog fizičara Džejmsa Klarka Maksvela, jednog od giganata fizike devetnaestog veka. U izvesnom smislu, Maksvel je bio suprotnost Majklu Faradeju. Dok je Faradej imao vrhunski eksperimentatorski instinkt, ali nikakvo formalno obrazovanje, Maksvel, njegov savremenik, bio je majstor napredne matematike. Bio je briljantan student matematičke fizike u Kembdridžu gde je Isak Njutn radio dva veka ranije. Njutn je izmislio diferencijalni račun izražen jezikom diferencijalnih jednačina koji opisuje kako objekat prolazi kroz infinitezimalne promene u prostoru i vremenu. Kretanje okeanskih talasa, fluida, gasova i topovske đuladi - sve se to može iskazati jezikom diferencijalnih jednačina. Maksvel je postavio jasan cilj: da izrazi Faradejeva revolucionarna otkrića i njegova polja sile preciznim diferencijalnim jednačinama. Maksvel je počeo od Faradejevog otkrića da se električno polje može preobraziti u magnetno, i obrnuto. Faradejeve opise polja sile iskazao je preciznim jezikom diferencijalnih jednačina, napravivši jedan od najvažnijih skupova jednačina moderne nauke. Reč je o grupi od osam diferencijalnih jednačina koje izgledaju prilično žestoko. Svaki fizičar i inženjer na svetu preznojavao se nad njima učeći elektromagnetizam na osnovnim studijama. Maksvel je potom postavio sebi sudbonosno pitanje: ako se magnetna polja mogu transformisati u električna i obrnuto, šta se dešava ukoliko se neprestano preobražavaju jedna u druga? Spoznao je da bi ta elektromagnentna polja stvorila talas veoma sličan okeanskom talasu. Na sopstveno iznenađenje, izračunao je brzinu tih talasa i video da je ravna brzini svetlosti! Godine 1864, pošto je otkrio tu činjenicu, zapisao je proročke reči: „Ova brzina toliko je blizu svetlosnoj da, izgleda, imamo jak razlog da zaključimo kako je i sama svetlost… elektromagnetni poremećaj.“ Možda je to bilo jedno od najvećih otkrića u ljudskog istoriji. Tajna svetlosti je konačno otkrivena. Maksvel je iznenada shvatio da se sve, počev od bleštavila zore, sjaja zalaska sunca, zadivljujućih boja duge i zvezdanog nebeskog svoda može objasniti na osnovu talasa koje je opisao na papiru. Danas znamo da su čitav elektromagnetni spektar - počev od radara to televizije, preko infracrvene svetlosti, vidljive svetlosti, ultraljubičaste svelosti, sve do X-zraka, mikrotalasa i gama zraka - zapravo Maksvelovi talasi koji predstavljaju vibracije Faradejevih polja sile. Komentarišući važnost Maksvelovih jednačina, Ajnštajn je napisao da su „najdalekosežnije i najplodonosnije fizičke jednačine još od Njutnovih vremena.” (Nažalost, Maksvel, jedan od najvećih fizičara devetnaestog veka, umro je rano, sa četrdeset osam godina, od raka želuca, bolesti koja je verovatno ubila i njegovu majku u istoj životnoj dobi. Da je poživeo, možda bi otkrio da su po njegovim jednačinama mogući poremećaji prostorvremena i to bi ga odvelo direktno do Ajnštajnove teorije relativnosti. Zaprepastimo se, zar ne, nad spoznajom da je relativnost možda mogla biti otkrivena i u vreme Američkog građanskog rata.) Maksvelova teorija svetlosti i atomska teorija pružaju jednostavna objašnjenja optike i nevidljivosti. U čvrstom stanju, atomi su gusto upakovani, dok su u tečnom ili gasovitom stanju mnogo više međusobno razdvojeni. Većina materijala u čvrstom stanju su neprozirni jer svetlosni zraci ne mogu da prođu kroz gustu matricu atoma koja se ponaša poput zida od cigli. Nasuprot tome, mnoge tečnosti i gasovi su providni jer svetlost lakše prolazi kroz slobodan prostor između njihovih atoma koji su na međusobnoj udaljenosti većoj od talasne dužine vidljive svetlosti. Na primer, voda, alkohol, amonijak, aceton, vodonikperoksid, benzin i tako dalje, providni su, kao i gasovi: kiseonik, vodonik, azot, ugljen-dioksid, metan i drugi. Postoje važni izuzeci od ovog pravila. Mnogi kristali su providni, iako su u čvrstom stanju. Ali atomi kristala su uređeni u preciznu rešetkastu strukturu, u pravilnim redovima, s ujednačenim međusobnim razmacima. Zato postoje mnogi prolazi kojima svetlost prodre kroz kristalnu rešetku. Dakle, iako su atomi 18

kristala gusto spakovani kao u svakom čvrstom materijalu, svetlost se ipak probija kroz kristal. Pod izvesnim okolnostima, objekat u čvrstom stanju može da postane providan ako su atomi nasumično postavljeni. To se postiže tako što se izvesni materijali zagreju do visokih temperatura, a potom naglo ohlade. Na primer, staklo je, zbog nasumičnog uređenja njegovih atoma, materijal u čvrstom stanju s mnogim svojstvima tečnosti. Zato postoje i providne bombone. Iz Maksvelovih jednačina jasno vidimo da je nevidljivost svojstvo na atomskom nivou pa ga je teško, možda i nemoguće, ostvariti na uobičajene način. Da bi Hari Poter postao nevidljiv, morali bismo ga dovesti u tečno stanje, potom do tačke ključanja da od njega nastane para, zatim da ga kristalizujemo, ponovo zagrejemo, i onda ohladimo, što bi sve redom bilo teško ostvariti, sve i da smo čarobnjaci. Ne mogavši da konstruišu nevidljive avione, u vojsci su napravili nešto najsličnije: tehnologiju stelt pomoću koje avioni postaju nevidljivi za radare. U toj tehnologiji oslanjali su se na Maksvelove jednačine da bi ostvarili niz trikova. Stelt bombarder bez problema se uočava golim okom, ali na ekranu neprijateljskog radara očitava se kao da je veličine ptice. Tehnologija stelt je, zapravo, gomila trikova. Izmeni li se sastav materijala od kog je bombarder, pa se umesto čelika delimično koristi plastika i smole a uz to se izmene uglovi na trupu aviona i raspored izduvnih cevi i učini još ponešto, moguće je izvesti da se neprijateljski radarski zraci koji pogađaju letelicu rasipaju u svim smerovima, tako da i ne uspevaju da stignu do ekrana neprijateljskog radara. Čak i sa tehnologijom „stelt“, mlazni bombarder nije potpuno nevidljiv, već je samo uspeo da izbegne radarsko skeniranje onoliko koliko je to tehnički moguće.)

METAMATERIJALI I NEVIDLJIVOST Ali, možda i najperspektivniji pomak u vezi s nevidljivošću jeste novi egzotični materijal zvani metamaterijal pomoću kog objekat zaista može da postane nevidljiv. Ironično je da se proizvodnja metamaterijala nekad smatrala nemogućom jer su narušavali zakone optike. Ali, istraživači na Djukovom univerzitetu u Daramu u Severnoj Karolini i na Imperijalnom koledžu u Londonu su 2006. godine uspešno opovrgli uvreženo mišljenje i primenili metamaterijale da bi objekat postao nevidljiv za mikrotalasno zračenje. Iako ima još mnogo prepreka koje valja prevazići, prvi put u istoriji imamo plan kako da obične objekte načinimo nevidljivim. (Ovo istraživanje finansirala je Agencija za odbrambene napredne istraživačke projekte Pentagona.) Natan Mirvold, nekadašnji šef odeljenja za tehnologiju u Microsoftu, kaže da će revolucionarni potencijal metamaterijala „potpuno preobraziti način na koji pristupamo optici i gotovo svaki aspekt elektronike… Neki od ovih metamaterijala imaju svojstva koja bi se pre nekoliko decenija smatrala čudesnim.“ Šta su metamaterijali? To su supstance sa optičkim svojstvima koja se ne mogu naći u prirodi. Metamaterijali se stvaraju umetanjem majušnih implanata u supstancu koji nagone elektromagnetne talase da se krive na neuobičajene načine. Naučnici na Djukovom univerzitetu su umetnuli majušna električna kola u bakarne kolutove uređene u ravne, koncentrične krugove (donekle podsećaju na namotaje električne pećnice). Rezultat je bila delikatna mešavina keramike, teflona, vlaknastih kompozira i metalnih komponenata. Ovi majušni implanti u bakru omogućavali su skretanje i usmeravanje mikrotalasnog zračenja na specifičan način. Setite se kako reka teče oko stene. Pošto voda brzo obavija stenu, prisustvo stene neće se primetiti u nižem toku. Slično tome, metamaterijali mogu u kontinuitetu da menjaju i savijaju putanju mikrotalasa tako da teku oko, na primer, cilindra, tako da sve ono unutar cilindra bude nevidljivo mikrotalasima. Ako metamaterijal može da eliminiše sva odbijanja i senke, mogao bi objekat da učini potpuno nevidljivim tom tipu zračenja. Naučnici su uspešno prikazali ovaj princip pomoću naprave načinjene od deset prstenova od fiberglasa pokrivenih bakarnim elementima. Bakarni prsten unutar naprave bio je gotovo nevidljiv za mikrotalasno zračenje, bacajući samo neznatnu senku. Ključna karakteristika metamaterijala je njihova sposobnost da upravljaju nečim zvanim indeks refrakcije. Refkrakcija je savijanje svetlosti dok se kreće kroz transparentnu sredinu. Stavite li ruku u vodu ili ako pogledate kroz sočiva naočara, primetićete da voda i staklo izobličuju i krive putanju obične svetlosti. Svetlost se krivi u čaši ili u vodi zato što se usporava kada uđe u gust, transparentan materijal. Brzina svetlosti u čistom vakuumu uvek je ista, ali na putu kroz staklo ili vodu mora proći kroz bilione atoma, 19

zbog čega se usporava. (Količnik brzine svetlosti u vakuumu i brzine svetlosti u datoj sredini naziva se indeks refrakcije. Pošto se svetlost usporava u staklu, indeks refrakcije uvek je veći od 1.) Primera radi, indeks refrakcije ima vrednost 1 u vakuumu, 1,0003 u vazduhu, 1,5 u staklu i 2,4 u dijamantu. Obično je stepen krivljenja i indeks refrakcije veći što je sredina gušća. Dobro poznat primer za indeks refrakcije je ogledalo. Ako vozite po vrelom danu i pogledate pravo prema horizontu, može vam se učiniti da put treperi i vi vidite iluziju odsjaja s površine jezera. Ponekad se u pustinji mogu videti obrisi udaljenih gradova i planina na horizontu. Vreo vazduh koji se uzdiže s pločnika ili s tla pustinje ređi je od normalnog vazduha, samim tim ima niži indeks refrakcije od okolnog, hladnijeg vazduha. Zato svetlost s udaljenih objekata može da se odbije od pločnika i da, kada dospe u vaše oči, stvori iluziju da vidite te daleke objekte. Indeks refrakcije obično je konstanta. Uzan zrak svetlosti skreće kada naleti na staklo, posle čega nastavlja da se kreće pravolinijski. Ali pretpostavimo da možemo kontrolisati indeks refrakcije, tako da se menja neprestano u svakoj tački u staklu. Probijajući se kroz ovaj novi materijal, svetlost bi mogla da skreće u novim pravcima, stvarajući putanju koja bi nalik zmiji krivudala kroz supstancu. Ako bismo mogli da kontrolišemo indeks refrakcije unutar metamaterijala tako da svetlost zabilazi objekat, objekat bi postao nevidljiv. Da bi se to ostvarilo, metamaterijal bi morao da ima negativan indeks refrakcije - u svakom udžbeniku iz optike piše da je to nemoguće. Sovjetski fizičar Viktor Veselago još 1967. godine teorijski je razmatrao metamaterijale i pokazalo se da imaju čudna optička svojstva: negativan indeks refrakcije i obrnut Doplerov efekat. Metamaterijali su toliko neobični i apsurdni da se nekad mislilo kako ih je nemoguće napraviti. Ali u poslednjih nekoliko godina metamaterijali su napravljeni u laboratoriji, te su fizičari nevoljno morali ponovo da pišu sve udžbenike iz optike. Istraživače iz oblasti metamaterijala neprestano opsedaju novinari koji žele da znaju kada će plaštovi nevidljivosti pojaviti na tržištu. Evo odgovora: neće skoro. Dejvid Smit s Djukovog univerziteta kaže: „Reporteri zivkaju i traže da kažete broj. Broj meseci, broj godina. Navaljuju, pritiskaju, dosađuju, dok vi na kraju ne proslovite, pa, možda za petnaest godina. I onda dospete na naslovnu stranu, zar ne? Plašt nevidljivosti Harija Potera - za petnaest godina.“ Zato sada odbijamo da dajemo bilo kakvu precizniju informaciju o rokovima. Ljubitelji Harija Potera ili Zvezdanih staza moraće da sačekaju. Iako je prema zakonima fizike moguće načiniti plašt nevidljivosti, sa čim će se složiti većina fizičara, moraće da se reše ogromne tehničke poteškoće pre nego što budemo u stanju da unapredimo ovu tehnologiju tako da funkcioniše i za vidljivu svetlost a ne samo za mikrotalasno zračenje. U načelu, unutarnje strukture implantirane u metamaterijal moraju biti manje od talasne dužine zračenja. Na primer, talasna dužina mikrotalasa je oko 5 centimetra, te da bi materijal skretao putanju mikrotalasa, mora da ima ugnežđene implante kraće od 3 centimetara. Ali, da se objekat ne bi video pod zelenom svetlošću čija je talasna dužina 500 nanometara, strukture ugrađene u metamaterijal moraju biti dugačke samo oko 50 nanometara - a nanometar je razmera atomskog reda veličine i za manipulisanje pri toj razmeri neophodna je nanotehnologija. (Jedan nanometar je milijarditi deo metra. Na jedan nanometar može stati otprilike pet atoma.) To je možda ključni problem s kojim se suočavamo u našim pokušajima da napravimo pravi plašt nevidljivosti. Da bi svetlosni zrak krivudao poput zmije, valjalo bi ponaosob menjati atome unutar metamaterijala.

METAMATERIJALI ZA VIDLJIVU SVETLOST Trka je počela. Otkad je objavljeno da su metamaterijali stvoreni u laboratoriji, traje stampedo aktivnosti u ovoj oblasti, s novim saznanjima i zadivljujućim naprecima na svakih par meseci. Cilj je jasan: primeniti nanotehnologiju da bi se napravili metamaterijali koji mogu da skreću vidljivu svetlost a ne samo mikrotalase. Predloženo je nekoliko prilično obećavajućih rešenja. Po jednom, treba primeniti postojeće tehnike iz poluprovodničke industrije za pravljenje novih metamaterijala. Tehnika zvana fotolitografija u samom je srcu računarske minijaturizacije i pokreće računarsku revoluciju. Ova tehnologija omogućava inženjerima da smeste stotine miliona majušnih tranzistora na silicijumsku podlogu ne veću od palca. Moć računara udvostručava se svakih osamnaest meseci (Murov zakon) zato što naučnici pomoću ultraljubičastog zračenja mogu da „nagrizaju“ silicijumski čip i tako na njega smeštaju sve sitnije i sitnije 20

komponente. Ova tehnika veoma je slična načinu na koji se nanose mustre na tekstil i kreiraju živopisne majice. Računarski inženjeri prvo preliju tanku podlogu tanušnim slojevima različitih materijala. Posle toga na podlogu se stavlja plastična maska koja ima ulogu šablona. Sadrži složene obrise žica, tranzistora i računarskih komponenata koji čine osnovnu strukturu kola. Podloga se potom kupa ultraljubičastim zračenjem s veoma kratkom talasnom dužinom koje utiskuje šablon u fotosenzitivnu podlogu. Pomoću posebnih gasova i kiselina koji nagrizaju podlogu, složeno kolo maske se utiskuje na podlogu gde je izloženo ultraljubičastom zračenju. Ovim procesom pravi se podloga sa stotinama miliona majušnih žlebova koji čine konture tranzistora. Najmanje komponente koje za sada mogu da se proizvedu tom tehnikom nagrizanja veličine su oko 50 nm (ili oko 150 atoma poređanih jedan do drugog). Prelomni momenat u potrazi za nevidljivošću bio je kada je grupa naučnika primenila ovu tehnologiju nagrizanja silicijumske podloge da napravi prvi metamaterijal koji funkcioniše u opsegu vidljive svetlosti. Naučnici u Nemačkoj i američko Ministarstvo energije objavili su početkom 2007. godine da su prvi put u istoriji napravili metamaterijal koji je funkcionisao na talasnim dužinama crvene svetlosti. Nemoguće je ostvareno za izvanredno kratko vreme. Fizičar Kostas Sukulis iz Laboratorije u Ejmsu u Ajovi te Štefan Linden, Martin Vegener i Gunar Doling s Univerziteta u Karlsrueu u Nemačkoj, napravili su metamaterijal s indeksom -0,6 za crvenu svetlost talasne dužine 780 nm. (Dotadašnji svetski rekord talasne dužine zračenja koja skreće u metamaterijalu iznosio je 1.400 nm, što je van opsega vidljive svetlosti, odnosno u opsegu je infracrvene svetlosti.) Naučnici su prvo obložili staklenu ploču tankim slojem srebra, magnezijum-fluorida, potom još jednim slojem srebra, formirajući sendvič fluorida debeo samo 100 nm. Posle toga su standardnom tehnikom nagrizanja napravili veliki broj mikroskopskih četvrtastih rupa u sendviču, stvarajući šemu nalik ribarskoj mreži. (Rupe su prečnika samo 100 nm, što je mnogo manje od talasne dužine crvene svetlosti.) Potom su propustili zrak crvene svetlosti kroz materijal i izmerili njegov indeks - dobili su vrednost -0,6. Ovi fizičari predviđaju da će biti brojnih primera te tehnologije. „Jednog dana bi se od metamaterijala mogla načiniti ravna supersočiva za vidljivi deo spektra“, kaže doktor Sukulis. „Takva sočiva bi imala rezoluciju mnogo veću od onih koje omogućava konvencionalna tehnologija, i registrovala bi detalje mnogo manje od talasne dužine svetlosti.“ Takva supersočiva primenjivala bi se za fotografisanje s neprevaziđenom jasnoćom mikroskopskih objekata kao u unutrašnjosti žive ljudske ćelije, ili za dijagnostifikovanje bolesti bebe dok je u materici. U idealnom slučaju, mogle bi se napraviti fotografije komponenata molekula DNK bez primene nezgrapne kristalografije X-zracima. Ovi naučnici su za sada uspeli da demonstriraju negativni indeks refrakcije samo za crvenu svetlost. Naredni korak bio bi primena ove tehnologije za pravljenje metamaterijala koji bi potpuno savijao crvenu svetlost oko objekta čineći ga nevidljivim za nju. Naredni pomaci u ovom smeru mogli bi se odigrati u oblasti fotoničnih kristala. Svrha tehnologije fotoničnih kristala je proizvodnja čipova koji informacije obrađuju pomoću svetlosti, a ne struje. To nalaže korišćenje nanotehnologije za postavljanje majušnih komponenata na podlogu nagrizanjem, tako da se indeks refrakcije menja sa svakom komponentom. Tranzistori koji koriste svetlost imaju višestruku prednost na tranzistorima koji koriste struju. Recimo, fotonični kristali gube mnogo manje toplote. U naprednim silicijumskim čipovima generiše se toplota dovoljna da se isprži jaje. Zato je neophodno neprestano ih hladiti inače neće valjano funkcionisati, a hlađenje čipova je veoma skupo. Ne iznenađuje da je nauka o fotoničnim kristalima kao stvorena za metamaterijale, pošto obe tehnologije podrazumevaju manipulisanje indeksom refrakcije u nanorazmerama.

NEVIDLJIVOST POMOĆU PLAZMONIKE Još jedna grupa je, ne dopuštajući da bude nadmašena, sredinom 2007. godine objavila kako je napravila metamaterijal koji krivi vidljivu svetlost pomoću potpuno drugačije tehnologije zvane plazmonika. Fizičari Henri Lezek, Dženifer Dian i Hari Atvoter s Kalifornijskog tehnološkog instituta objavili su da su proizveli metamaterijal s negativnim indeksom za problematičniji plavo-zeleni deo vidljivog spektra svetlosti. Tehnologijom plazmonika stisne se svetlost tako da se objektima može upravljati na nanometarskom nivou, naročito na površini metala. Metali provode struju zato što su elektroni slabo vezani za atome metala, te mogu slobodno da se kreću po površini metalne rešetke. Struja koja teče kroz žice u vašim 21

domovima primer je glatkog toka ovih slabo vezanih elektrona na površini metala. Ali pod određenim uslovima, kada se svetlosni zrak sudari s metalnom površinom, elektroni mogu da vibriraju u skladu s upadnim svetlosnim zrakom, zbog čega se elektroni na površini metala (zvani plazmoni) kreću nalik talasima. Ti talasasti pokreti usklađeni su sa izvornim zrakom svetlosti. Još je važnije to da je te plazmone moguće stisnuti tako da imaju istu frekvenciju kao upadni zrak (stoga će nositi istu informaciju), ali mnogo manju talasnu dužinu. U načelu, ovi stisnuti talasi bi se onda mogli nagurati u nano-žice. Kao u slučaju fotoničnih kristala, svrha plazmonike je konstruisanje računarskih čipova koji računaju pomoću svetlosti umesto da koriste struju. Grupa s Kalifornijskog tehnološkog instituta napravila je svoj metamaterijal od dva sloja srebra, sa silicijum-azotnim izolatorom između njih (debljine samo 50 nm). Izolatorski sloj se ponašao kao vodič talasa, usmeravajući plazmonične talase. Laserska svetlost ulazi u aparaturu i izlazi iz nje kroz dva proreza urezana u metamaterijal. Analiziranjem uglova pri kojima se laserska svetlost savija dok prolazi kroz metamaterijal moguće je potvrditi da se svetlost krivi pomoću negativnog indeksa.

BUDUĆNOST METAMATERIJALA Napredak u oblasti metamaterijala ubrzaće se u budućnosti naprosto zato što postoji zanimanje za proizvodnju tranzistora koji koriste svetlosni zrak umesto struje. Istraživanja na planu nevidljivost zato bi mogla da profitiraju od aktuelnih istraživanja u oblasti fotoničnih kristala i plazmonike čiji je cilj stvaranje zamene za silicijumski čip. Stotine miliona dolara već se investira u nalaženje zamene za silicijumsku tehnologiju; i istraživanja na planu metamaterijala imaće koristi od tih istraživačkih napora. Kako se u ovoj oblasti na svakih nekoliko meseci otkrije nešto bitno, ne iznenađuje što neki fizičari smatraju da će se neka vrsta praktičnog štita nevidljivosti napraviti u laboratoriji u narednim decenijama. Primerice, naučnici su uvereni da će za koju godinu napraviti metamaterijale koji će omogućiti da objekat bude potpuno nevidljiv za vidljivu svetlost, barem u dve dimenzije. Za to će biti potrebno da se majušne nano-žice ne umeću u nizovima, već po složenim šemama, tako da se svetlost tečno savija oko objekta. Potom će naučnici napraviti metamaterijale koji savijaju svetlost u tri dimenzije, ne samo za ravne dvodimenzionalne površine. Fotolitografska tehnika za pravljenje ravnih silicijumskih podloga je usavršena, ali u izradi trodimenzionalnih metamaterijala moraće da se primeni složeniji postupak. Posle toga naučnici će morati da vide kako napraviti metamaterijale koji krive ne samo jednu frekvenciju, već veliki broj frekvencija. To će možda biti i najteži zadatak, pošto do sada konstruisani majušni implanti krive svetlost samo određene frekvencije. Naučnici bi mogli da prave metamaterijale slojevito, tako da svaki sloj savija svetlost određene frekvencije. Rešenje ovog problema nije iskristalisano. Ipak, kada se štit nevidljivosti napokon napravi, možda će biti nezgrapna naprava. Plašt Harija Potera načinjen je od tanke, gipke tkanine; nevidljiv postaje svako ko se pokrije njime. Ali da bi ovo bilo moguće, indeks refrakcije u samoj tkanini morao bi se neprestano menjati na složen način dok tkanina leprša, što je nepraktično. Pravi plašt nevidljivosti bi vrlo verovatno morao da se pravi od punog cilindra od metamaterijala, barem isprva. Na taj način, indeks refrakcije unutar cilindra mogao bi da bude nepromenljiv. Naprednije verzije bi mogle da sadrže elastične metamaterijale koji su mogu uvijati, a ipak usmeravaju tok svetlost unutar njih na odgovarajuću putanju. Tako bi svako ko se nađe pod plaštom imao izvesni stepen slobode u pokretima. Ukazalo se i na nedostatak plašta nevidljivosti: osoba pokrivena ovim plaštom neće moći da pogleda napolje a da ne postane vidljiva. Zamislite Harija Potera, sveg nevidljivog izuzev njegovih očiju koje odaju utisak da lebde u vazduhu. Spolja bi se lepo mogla uočiti svaka rupa u plaštu nevidljivosti. Hari Poter bio bi potpuno nevidljiv samo kad bi sedeo pod plaštom nevidljivosti ne videći ništa van plašta. Jedno od mogućih rešenja moglo bi biti da se umetnu dve tanke staklene ploče blizu očnih duplji. Te dve ploče bi imale funkciju delioca zraka, odvajale bi mali deo upadnog zraka svetlosti i slale ga u oči. Dakle, veći deo svetlosti koji pada na plašt zaobilazio bi ga tako da osoba bude nevidljiva, ali manji deo bio bi preusmeren u oči. Uprkos ovim obeshrabrujućim poteškoćama, naučnici i inženjeri su optimistični - veruju da će svojevrstan plašt koji daje nevidljivost biti konstruisan u narednim decenijama.

22

NEVIDLJIVOST I NANOTEHNOLOGIJA Prethodno sam pomenuo da bi ključ za nevidljivost mogla biti nanotehnologija, odnosno mogućnost manipulisanja strukturama atomskih razmera, veličine oko milijarditog dela metra. Trenutkom rođenja nanotehnologije smatra se predavanje, duhovito naslovljeno Ima još mnogo prostora na dnu (There’s Plenty of Room at the Bottom), koje je 1959. godine održao nobelovac Ričard Fajnman u Američkom fizičkom društvu. U tom predavanju razmatrao je kako bi mogle da izgledaju najmanje mašine koje bi bile u skladu s poznatim zakonima fizike. Uvideo je da bi mašine mogle da se smanjuju sve do atomskih razmera, a onda bi se atomi mogli koristiti da se prave druge mašine. Zaključio je da se atomske mašine poput čekrka, poluga i točkova već prilično uklapaju u zakone fizike, premda bi ih bilo izuzetno teško napraviti. Nanotehologija je godinama tavorila, jer je manipulisanje pojedinačnim atomima prevazilazilo tehnologiju tog vremena. Ali onda je 1981. godine napravljen izuzetno bitan napredak - otkriven je skenirajući tunelski mikroskop. Za to su naučnici Gerd Binig i Hajnrih Rorer iz IBM-ove laboratorije u Cirihu dobili Nobelovu nagradu. Najednom su fizičari dobili mogućnosti da prave zadivljujuće slike pojedinačnih atoma poređanih baš kao u udžbenicima iz hemije, što su kritičari atomske teorije nekad smatrali nemogućim. Sada je bilo moguće napraviti predivne fotografije atoma poređenih u kristalu ili u metalu. Hemijske formule koje su koristili naučnici, sa složenim nizovima atoma umotanih u molekul, mogle su se „videti“ golim okom. Povrh toga, skenirajući tunelski mikroskop omogućio je manipulisanje pojedinačnim atomima. Zapravo, slova IBM su ispisana pomoću zasebnih atoma, što je prilično uskomešalo naučni svet. Naučnici nisu više bili slepi dok su manipulisali pojedinačnim atomima, već su mogli da ih vide i da se igraju njima. Na prvi pogled, skenirajući tunelski mikroskop je jednostavan. Poput gramofonske igle koja se povlači po ploči, oštra sonda polako prelazi nad materijalom koji se analizira. (Vrh je veoma oštar jer ga čini samo jedan atom.) Mala količina naelektrisanja postavlja se na sondu, i struja teče od sonde kroz materijal i na površinu ispod. Kako sonda prelazi nad pojedinačnim atomima, menja se intenzitet struje koja teče kroz sondu i te varijacije se beleže. Intenzitet struje raste i smanjuje se kako se igla kreće nad atomima, zadivljujuće detaljno prateći njihove obrise. Posle mnogo prolazaka, praveći šemu fluktuacija strujnog toka, moguće je dobiti prekrasne slike pojedinačnih atoma u rešetki. Skenirajući tunelski mikroskop je napravljen zahvaljujući čudnim zakonima kvantne fizike. Elektroni inače nemaju dovoljno energije za prolaz od sonde kroz supstancu do površine u osnovi. Ali zbog principa neodređenosti postoji mala verovatnoća da će elektroni u struji „tunelovati“ ili prodreti kroz barijeru, iako to nije moguće prema Njutnovoj teoriji. Zato je struja koja teče kroz sondu osetljiva na kvantne efekte u materijalu. Efekte kvantne teorije kasnije ću detaljno razmatriti. Sonda je i dovoljno osetljiva za pomeranje zasebnih atoma, pravljenje jednostavnih mašina od pojedinačnih atoma. Tehnologija je danas toliko napredna da se grozd atoma može prikazati na računarskom ekranu i potom se atomi mogu pomerati unaokolo po želji, jednostavnim pomeranjem pokazivača računarskog miša. Moguće je upravljati grupama atoma po nahođenju, kao da se igrate lego kockicama. Osim ispisivanja slova abecede pomoću zasebnih atoma, moguće je napraviti atomske igračke - na primer, računaljka od pojedinačnih atoma. Atomi su poređani u nizove na površini, s vertikalnim prorezima. U svaki vertikalni prorez mogu se umetnuti fulereni (u obliku fudbalske lopte, ali načinjeni od pojedinačnih atoma ugljenika). Ove ugljenične lopte se mogu pomerati uz i niza svaki prorez, i tako se formira atomska računaljka. Moguće je izrezati atomske uređaje pomoću elektronskog snopa. Recimo, naučnici s univerziteta Kornel izrezali su od kristalnog silicijuma najmanju gitaru na svetu, dvadeset puta tanju od vlasi ljudske kose. Ima šest žica redom širokih sto atoma koje se mogu trzati pomoću mikroskopa atomskih sila. (Ova gitara proizvodi muziku, ali u frekvencijama daleko višim od onih koje može da registruje ljudsko uvo.) Za sada, većina ovih mašina stvorenih nanotehnologijom samo su igračke. Tek treba napraviti složenije mašine sa zupčanicima i kugličnim ležajevima. Ali mnogi inženjeri su uvereni da će doći trenutak kada ćemo proizvesti prave atomske mašine. Atomske mašine se, zapravo, mogu naći u prirodi. Ćelije slobodno plivaju u vodi zato što mogu da mrdaju majušnim dlakama. Ali analiza spoja između dlake i ćelije pokazuje da je reč o atomskoj mašini koja omogućava dlaci da se kreće u svim pravcima. Dakle, ključno za razvoj 23

nanotehnologije jeste podražavanje prirode koja je ovladala umećem pravljenja atomskih mašina pre više milijardi godina.

HOLOGRAMI I NEVIDLJIVOST Drugi način da neko postane delimično nevidljiv jeste da se fotografiše pozadina i da se ta slika projektuje direktno na odeću te osobe ili na ekran ispred nje. Gledano spreda, čini se da je osoba postala providna i da svetlost prolazi ravno kroz njeno telo. Naoki Kavakami iz laboratorije Taki pri Tokijskom univerzitetu ulaže veliki trud u istraživanje procesa zvanog optička kamuflaža. On kaže: „Piloti bi kroz pod kabine videli pistu ili bi vozači videli kroz ogradu dok parkiraju auto.“ Kavakamijev plašt prekriven je majušnim perlicama koje odbijaju svetlost, ponašajući se kao filmski ekran. Kamera snima sve iza plašta, potom projektor ispred plašta prikazuje taj snimak, tako da se čini da je svetlost prošla kroz osobu ili predmet. Prototipovi plašta za optičku kamuflažu već postoje u laboratoriji. Ako pogledate direktno u osobu koja nosi ovaj plašt nalik ekranu, čini se da je nestala jer se vidi samo slika iza nje. Ali ako malo pomerite pogled videćete da se slika na plaštu ne menja, i otkrivate da je reč o lažnoj predstavi. Realističnija optička kamuflaža morala bi da stvara iluziju 5D slike. Za to bi bili potrebni hologrami. Hologram je 5D slika načinjena pomoću lasera (poput 5D slike princeze Leje u Zvezdanim ratovima). Osoba bi se mogla percipirati kao nevidljiva ako bi se scena u pozadini snimila posebnom holografskom kamerom, posle čega bi se taj snimak projektovao na poseban holografski ekran postavljen ispred te osobe. Posmatrač ispred te osobe video bi holografski ekran sa 5D prikazom pozadinske slike bez te osobe. Izgledalo bi da je ta osoba nestala. Na mestu te osobe bila bi precizna slika pozadine. Čak i kada biste pomerili ugao posmatranja, ne biste prepoznali da je ono što vidite lažna predstava. Ove 5D slike moguće su zato što je laserska svetlost koherentna, odnosno svi talasi vibriraju u savršenom jedinstvu. Hologrami se prave tako što se koherentni laserski zrak deli na dva dela. Jedna polovina zraka pada na fotografski film. Druga polovina zraka osvetljava objekat, odbija se od njega, potom pada na isti fotografski film. Ta dva zraka će stvoriti interferentnu sliku na filmu koja sadrži sve informacije početnog 5D talasa. Kada se film razvije, vidi se samo šema vrtloga i linija nalik paukovoj mreži. Ali kada laserski zrak osvetli ovaj film, kao čarobnim štapićem stvara se precizna 5D replika originalnog objekta. Ipak, holografsku nevidljivost prate veliki tehnički problemi. Jedan od izazova je kako konstruisati holografsku kameru koja će snimati najmanje 50 snimaka u sekundi. Drugi problem je čuvanje i obrada svih informacija. Na kraju, tu sliku valja i projektovati na ekran da bi izgledala realistično.

NEVIDLJIVOST POMOĆU ČETVRTE DIMENZIJE Valjalo bi pomenuti i to da je H. Dž. Vels u Nevidljivom čoveku predočio još savršeniji način da se postane nevidljiv, i to pomoću četvrte dimenzije. (Kasnije ćemo detaljnije govoriti o mogućem postojanju viših dimenzija.) Da li bismo možda mogli da napustimo naš trodimenzionalni svemir i lebdimo nad njim iz perspektive četvrte dimenzije? Poput trodimenzionalnog leptira koji lebdi nad dvodimenzionalnim listom papira, bili bismo nevidljivi svakom ko živi u svemiru pod nama. Međutim, problem je u tome što još uvek nije dokazano da postoje više dimenzije. Povrh toga, za hipotetičko putovanje u više dimenzije bila bi neophodna energija mnogo veće nego što naša tehnologija za sada postiže. Ova metoda postizanja nevidljivosti prevazilazi naša trenutna znanja i mogućnosti. S obzirom na dosadašnje ogromne napretke u pokušaju da se postigne nevidljivost, jasno je da se ta odlika može svrstati u I klasu nemogućeg. U narednih nekoliko decenija, ili barem do kraja ovog veka, neka vrsta nevidljivosti mogla bi postati uobičajena.

24

Radio nema budućnost. Leteće mašine teže od vazduha su nemoguće. Pokazaće se da su X-zraci prevara. - F I Z I C A R L O R D K ELV I N, 1 8 9 9

Atomska bomba je promašaj. Govorim kao stručnjak za eksplozive. - A DM I R A L V I L I JA M L EJH I

4-3-2-1, pali! Zvezda smrti je golemo oružje veliko poput celog jednog meseca. Zvezda smrti će direktnim hicem spaliti dom princeze Leje, bespomoćnu planetu Alderan: planeta će nestati u eksploziji kolosalnih razmera, a njeni ostaci razleteće se širom solarnog sistema. Vrisak milijardi duša u agoniji izazvaće poremećaj u Sili koji će se osetiti u čitavoj galaksiji. Ali da li je Zvezda smrti, oružje iz Zvezdanih ratova, zaista moguće? Mogu li se iz takvog oružja rafalno ispaljivati projektili kao iz laserskih topova usled čega bi čitava planeta mogla da ispari? Šta je s čuvenim svetlosnim sabljama u rukama Luka Skajvokera i Darta Vejdera koje seku ojačan čelik iako su načinjene od svetlosnih zraka? Da li bi se buduće generacije policajaca i vojnika mogle naoružati svetlosnim pištoljima poput fazera iz Zvezdanih staza ? Milioni ljubitelja filma bili su zadivljeni ovim originalnim, zaprepašćujućim specijalnim efektima u Zvezdanim ratovima. Ipak, bilo je onih koji nisu delili njihovo oduševljenje, pa su iznosili oštru kritiku da je to sve dobra zabava, ali je očigledno nemoguće. Redom su ponavljali kako su pištolji koji ispaljuju zrake veličine meseca i uništavaju planete bizarna ideja, kao i mačevi načinjeni od zvezdanih zraka u čvrstom stanju, makar postojali u nekoj galaksiji daleko, daleko odavde. Džordž Lukas, majstor specijalnih efekata, verovatno se malo zaneo. Iako je možda teško poverovati, ali nema fizičkog ograničenja količine sirove energije koja se može sabiti u zrak svetlosti. Konstrukcija Zvezde smrti ili svetlosnih sablji ne protivi se nijednom zakonu fizike. Zapravo, zraci gama fotona koji uništavaju čitave planete postoje u prirodi. Ogroman priliv zračenja od generatora erupcije gama zraka iz dubokog svemira stvara eksploziju silnu gotovo kao Veliki prasak. Svaka planeta dovoljno nesrećna da se nađe na nišanu generatora gama zraka biće spržena ili razneta u paramparčad.

ZRACI SMRTI KROZ ISTORIJU San o kontrolisanom korišćenju zraka energije nije nova ideja, već potiče iz drevne mitologije i nauke. Grčki bog Zevs bio je čuven po tome što gađa smrtnike munjama. Nordijski bog Tor je imao magični čekić Mjolnir koji je mogao da ispaljuje munje, a hinduistički bog Indra je bio poznat po ispaljivanju zraka svetlosti iz magičnog koplja. Začetak ideje o korišćenju zraka kao praktičnog oružja verovatno se može naći u delu velikog grčkog matematičara Arhimeda. On možda beše najveći naučnik antičkog sveta - osmislio je grubu verziju 25

diferencijalnog računa dve hiljade godina pre Njutna i Lajbnica. U Drugom punskom ratu, 214. godine p. n. e, rimski general Marcelije napade Sirakuzu. Arhimed je bio među braniocima. Veruje se da je uspešno konstruisao velike baterije solarnih reflektora koji su fokusirali sunčeve zrake na neprijateljske brodove paleći ih. (Naučnici još uvek raspravljaju da li je to zračno oružje bilo praktično i funkcionalno, a razni timovi naučnika pokušali su da naprave kopiju s promenljivim uspehom.) Pištolji na zrake stupaju na pozornicu naučne fantastike s klasikom H. Dž. Velsa, knjigom Rat svetova iz 1889. godine, u kojoj Marsovci razaraju čitave gradove ispaljujući toplotne zrake iz oružja na tronožnim nosačima. Nacisti, uvek radi da primene najnovija tehnološka dostignuća u želji da osvoje svet, tokom Drugog svetskog rata su eksperimentisali s raznim oblicima zračnih pištolja, uključujući sonični uređaj na principu paraboličnih ogledala koji je mogao da fokusira zvučne zrake velikog intenziteta.3 Oružje s fokusiranim svetlosnim zracima prvi put je zagolicalo maštu javnosti u filmu Goldfinger o Džejmsu Bondu: to je prvi holivudski film u kome se pojavio laser.4 (Legendarni britanski špijun bio je vezan za metalni sto dok je moćni laserski zrak lagano napredovao postepeno topeći sto među njegovim nogama preteći da raspoluti Bonda.) Fizičari su isprva odbacili zračne pištolje iz Velsovog romana jer su narušavali zakone optike. Prema Maksvelovim jednačinama, disperzija svetlosti oko nas je intenzivna, i ta svetlost je nekoherentna (odnosno, predstavlja mešavinu talasa različitih frekvencija i faza). Nekada se mislilo da je koherentne, fokusirane, uniformne zrake svetlosti kakvi su laserski nemoguće generisati.

KVANTNA REVOLUCIJA Sve ovo se izmenilo s pojavom kvantne teorije. Na prelazu u dvadeseti vek bilo je jasno da Njutnovi zakoni i Maksvelove jednačine, iako spektakularno uspešni u objašnjavanju kretanja planeta i ponašanju svetlosti, nisu mogli da objasne čitavu klasu fenomena. Nažalost, na osnovu njih nije se mogla objasniti električna provodnost materijala, topljenje metala na određenim temperaturama, emisije svetlosti pojedinih gasova kad se zagreju, superprovodljivost izvesnih supstanci na niskim temperaturama - valjalo je znati unutrašnju dinamiku atoma. Bilo je pravo vreme za revoluciju. Dve stotine pedeset godina njutnovske fizike ustupiće pred rođenjem nove fizike. Godine 1900, Maks Plank je u Nemačkoj izneo hipotezu da energija nije kontinualna kako je smatrao Njutn, već da se ispoljava u malim, diskretnim paketima zvanim kvanti. Ajnštajn je onda 1905. godine postulirao da se svetlost sastoji od majušnih diskretnih paketa (ili kvanta), kasnije nazvanih fotoni. Prema toj moćnoj, a ipak jednostavnoj ideji, Ajnštajnu je objasnio fotoelektrični efekat, odnosno zašto metali emituju elektrone kada se obasjaju svetlošću. Danas su fotoelektrični efekat i fotoni u osnovi televizije, laserske tehnologije, solarnih ćelija i mnogih drugih mehanizama u oblasti moderne elektronike. Ajnštajnova teorija fotona bila je toliko revolucionarna da ni Maks Plank koji ga je obično vrlo podržavao isprva nije verovao u nju. Plank je, pišući o Ajnštajnu, naveo: „Ponekad ume da omaši… na primer, ne treba mu zamerati na hipotezi o svetlosnim kvantima.“ Onda je 1913. godine danski fizičar Nils Bor prikazao sasvim novu sliku atoma koja je podsećala na minijaturni solarni sistem. Ali, za razliku od solarnog sistema u dubokom svemiru, elektroni oko jezgra mogu da se kreću samo u orbitama sa diskretnim energetskim nivoima. Kada elektron skoči sa jednog nivoa na drugi nivo manje energije, emituje foton. Kada elektron apsorbuje foton, skače na nivo s većom energijom. Gotovo celovita teorija atoma uobličena je 1925. godine, sa stupanjem na scenu kvantne mehanike i revolucionarnog rada Ervina Šredingera, Vernera Hajzenberga i mnogih drugih. U kvantnoj teoriji tvrdilo se da je elektron čestica kojoj je pridružen talas, zbog čega ima i čestična i talasna svojstva. Talas se pokoravao Šredingerovoj talasnoj jednačini po kojoj su se izračunavala svojstva atoma, kao i skokovi koje je predvideo Bor. Atomi su se do 1925. godine smatrali misterioznim objektima za koje su mnogi - među njima i filozof Ernst Mah - mislili da uopšte ne postoje. Posle 1925. godine postalo je moguće zadreti duboko u dinamiku atoma i predvideti njegova svojstva. Što je zadivljujuće, to je značilo da biste pomoću dovoljno snažnog računara mogli izvesti svojstva hemijskih elemenata iz zakona kvantne teorije. Na isti način na koji su njutnovski fizičari mogli da izračunaju parametre kretanja svih nebeskih tela da su imali dovoljno veliku računarsku mašinu, kvantni fizičari su, po sopstvenom tvrđenju, mogli u načelu da izračunaju sva svojstva 26

hemijskih elemenata u kosmosu. Kad bismo imali dovoljno snažan računar, mogli bismo da napišemo talasnu funkciju jednog celog ljudskog bića.

MASERI I LASERI Godine 1953. profesor Čarls Tauns s Kalifornijskog univerziteta u Berkliju s kolegama je proizveo prvo koherentno zračenje u vidu mikrotalasa. Nazvano je maser (akronim izraza Microwave Amplification through Stimulated Emission of Radiation*1). Godine 1964. dobiće Nobelovu nagradu s ruskim fizičarima Nikolajem Basovom i Aleksandrom Prohorovom. Njihovim istraživanjima će uskoro biti obuhvaćena i vidljiva svetlost, iz čega će se izroditi laser. (Međutim, fazer je izmišljeni uređaj koji je popularnost stekao u Zvezdanim stazama.) Osnova lasera je posebni medijum koji će prenositi laserski zrak na primer, naročiti gas, kristal ili dioda. U taj medijum unosi se spoljna energija u vidu električne energije, radio-talasa, svetlosti ili putem hemijske reakcije. Usled tih iznenadnih upliva energije u atome medijuma, elektroni apsorbuju energiju, a potom prelaze na više energetske nivoe. U ovakvom pobuđenom stanju, medijum je nestabilan. Ako kroz takav medijum emitujemo zrak svetlosti, fotoni će pogoditi svaki atom, prouzrokujući njihov iznenadni pad na niži nivo pri čemu se oslobađaju dodatni fotoni. To navodi još elektrona da ispuštaju fotone, što rezultuje nizom kolabirajućih atoma uz munjevito otpuštanje biliona fotona u zrak. Najvažniji moment je to što fotoni u ovakvim lavinama u izvesnim materijalima vibriraju ujednačeno - odnosno, koherentni su. Zamislite niz domina. U najnižem energetskom stanju, položene su na sto. U visokoenergetskom stanju, stoje uspravno, nalik atomima nabijenim energijom u medijumu. Gurnete li jednu dominu, izazvaćete kolaps sve te energije odjednom, baš kao u laserskom zraku. Samo određeni materijali će „laserovati“, odnosno jedino u njima će se po udaru fotona u pobuđen atom emitovati foton koherentan s upadnim fotonom. Usled ove koherencije, svi fotoni u fotonskoj bujici vibriraju zajedno, formirajući laserski zrak debljine olovke. (Suprotno uvreženom verovanju, laserski zrak neće zauvek biti debeo poput olovke. Na primer, laserski zrak ispaljen na Mesec postepeno će se širiti dok ne formira „tačku“ širine nekoliko kilometara.) Jednostavan gasni laser se sastoji od helijumske cevi i neona. Kada se kroz cev pusti struja, atomi se pobude. Ukoliko se sva energija naglo oslobodi, stvara se koherentna svetlost. Zrak se pojačava pomoću dva ogledala postavljena na suprotstavljenim krajevima, tako da se zrak reflektuje od jednog do drugog. Jedno ogledalo je sasvim neprozračno ali drugo nije, pa mala količina svetlosti pobegne pri svakom prolasku, stvarajući zrak koji se ispaljuje na jednom kraju cevi. Danas lasere nalazimo gotovo svuda, od kasa u bakalnici do optičkih kablova za povezivanje s internetom, preko laserskih štampača i CD uređaja do modernih računara. Koriste se i za operacije oka, za uklanjanje tetovaža, čak i u kozmetičkim salonima. Godine 2004. širom sveta prodato je lasera vrednih preko 5,4 milijarde dolara.

TIPOVI LASERA I FUZIJA Novi laseri se iznalaze gotovo svakodnevno, kako se otkrivaju novi materijali koji mogu da emituju lasersku svetlost i novi načini za unošenje energije u medijum. Postavlja se pitanje: da li je ijedna od ovih tehnologija pogodna za pravljenje fazera ili svetlosne sablje? Da li je moguće napraviti laser dovoljno moćan da napaja energijom Zvezdu smrti? Danas postoji zbunjujuće mnogo vrsta lasera, zavisno od materijala emituje zrake i energije dodavane materijalu (na primer, električna energija, intenzivni zraci svetlosti, čak i hemijske eksplozije). Među njima su: • Gasni laseri. Tu spadaju široko rasprostranjeni helijum-neonski laseri koji stvaraju dobro poznati crveni zrak. Energija im se dodaje u vidu radio-talasa ili kao električna energija. Helijumneonski laseri su prilično slabi. Ali ugljen-dioksidni laseri mogu da se koriste za razaranje, sečenje i zavarivanje u teškoj industriji i mogu da generišu zrake ogromne moći, potpuno nevidljive. 27

• Hemijski laseri. Ovim moćnim laserima energija se dodaje pomoću hemijske reakcije, poput vatrenog mlaza etilena i azot-trifluorida (NF3). Oni su dovoljno moćni za vojne primene. Hemijski laseri se koriste kao vojni vazdušni laseri i laseri na tlu koji mogu da proizvedu milione vati. Oni obaraju projektile kratkog dometa u letu. • Eksimerski laseri. I njih energijom napajaju hemijske reakcije u kojima često učestvuje inertni gas (na primer, argon, kripton ili ksenon) i fluor ili hlor. Proizvode ultraljubičasto zračenje i mogu se koristiti za graviranje majušnih tranzistora u čipove u poluprovodničkog industriji, ili za delikatne laserske operacije oka. • Laseri u čvrstom stanju. Prvi funkcionalan laser sastojao se od hrom-safirskog kristala rubina. Široka paleta kristala u sprezi sa itrijumom, holmijumom, tulijumom i drugim hemikalijama, omogućava laserski zrak. Mogu da proizvedu visokoenergetske, izuzetno kratkotrajne pulseve laserske svetlosti. • Poluprovodnički laseri. Diode, koje se uobičajeno koriste u poluprovodničkoj industriji, mogu da proizvedu intenzivne zrake koji se koriste za industrijsko sečenje i lemljenje. Mogu se naći i na kasama u prodavnicama gde se koriste za očitavanje bar-kodova artikala. • Laseri s bojom. Medijum za ove lasere su organske boje. Izuzetno su korisni zbog generisanja ultrakratkih pulseva svetlosti koji često traju samo par bilijarditih delića sekunde.

LASERI I PIŠTOLJI NA ZRAKE ? Uz toliko ogroman broj vrsta komercijalnih lasera i moć vojnih lasera, zašto nemamo pištolje na zrake koji bi se koristili u bici i na bojnom polju? Izgleda da su ovakvi ili onakvi pištolji na zrake standardno oružje u naučnofantastičnim filmovima. Zašto se trudimo da ih napravimo? Jednostavan odgovor glasi: nedostaje nam prenosiv izvor energije. Potrebni su nam minijaturni izvori energije koji sadrže snagu ogromne elektrane, a ipak su dovoljno mali da stanu na dlan. Jedini način da se koristi ogromna snaga komercijalne elektrane jeste da se ona i napravi. Najmanji prenosivi vojni uređaj koji može da sadrži ogromnu količinu energije zasad je minijaturna hidrogenska bomba, koja bi pored mete mogla da uništi i vas. Postoji i dodatni problem - stabilnost laserskog materijala. Teorijski, nema ograničenja za energiju koja bi se usmerila u laser. Problem je to što laserski materijal u ručnom pištolju na zrake ne bi bio stabilan. Na primer, kristalni laseri će se pregrejati i pući ukoliko im se doda previše energije. Kako bi se napravio izuzetno moćan laser, takav da pod njegovim dejstvom objekat ispari ili onaj koji bi mogao da neutrališe neprijatelja, možda bi nam bila potrebna snaga eksplozije. U tom slučaju, stabilnost laserskog materijala nije bitno ograničenje, pošto bi se takav laser bio za jednokratnu upotrebu. Zbog problema u konstruisanju prenosivog izvora energije i stabilnog laserskog materijala, proizvodnja ručnog pištolja na zrake nije moguća s današnjom tehnologijom. Pištolji na zrake su mogući, ali samo ako su kablom priključeni na izvor energije. Ili će nam, možda, nanotehnologija omogućiti da napravimo minijaturne baterije koje čuvaju ili generišu dovoljno energije za intenzivne izlive energije potrebne za ručni uređaj. Kao što smo videli, nanotehnologija je za sada prilično primitivna. Na atomskom nivou, naučnici su uspeli da naprave vešto konstruisane, ali nepraktične, atomske uređaje poput atomske računaljke ili atomske gitare. Ali s pravom možemo pretpostaviti kako bi nanotehnologija, kasnije u ovom veku ili u narednom veku, mogla da nam omogući proizvodnju minijaturnih baterija koje čuvaju fantastične količine energije. Svetlosne sablje prati sličan problem. Kada se pojavio film Zvezdani ratovi, sedamdesetih godina, i svetlosne sablje postale najbolje prodavana igračka za decu, mnogi su se upinjali da objasne kako nikada nećemo moći da napravimo takav uređaj. Pre svega, nemoguće je dovesti svetlost u čvrsto stanje. Svetlost uvek putuje brzinom svetlosti i ne možemo je prevesti u čvrsto stanje. Drugo, svetlosni zraci se ne prekidaju usred vazduha kao svetlosne sablje u Zvezdanim ratovima. Svetlosni zraci pružaju se u nedogled, i prava svetlosna sablja bi se protezala u nebo. Zapravo, postoji način da se konstruiše svetlosna sablja pomoću plazme, odnosno supervrelog jonizovanog gasa. Plazma se može toliko ugrejati da sija u mraku i seče čelik. Svetlosna sablja od plazme bi se sastojala od tanke šuplje šipke koja klizi iz nosača, poput teleskopa. U tu cev pustila bi se vrela plazma 28

koja bi potom curila kroz rupice pravilno raspoređene duž šipke. Prelivajući se iz nosača u šipku i potom izlazeći kroz rupe, plazma bi pravila dugačku, svetleću cev supervrelog gasa, dovoljno zagrejanu da topi čelik. Ovakav uređaj ponekad se naziva baklja plazme. Dakle, moguće je napraviti visokoenergetski uređaj koji podseća na svetlosnu sablju. Ali morali bismo da napravimo visokoenergetski prenosivi izvor energije kao za pištolje na zrake. Morali bismo obezbediti dugačke kablove da povežemo svetlosnu sablju s napajanjem, ili bi valjalo da primenimo nanotehnologiju i napravimo majušno napajanje koje bi isporučivalo ogromne količine snage. Dakle, iako je danas moguće praviti neki vid pištolja na zrake i svetlosnih sablji, ručna oružja iz naučnofantastičnih filmova daleko su iznad naše tehnologije. Ali pri kraju ovog veka ili u narednom veku, kako budu napredovale nauka o materijalima i nanotehnologija, možda će se razviti i neka vrsta pištolja na zrake - zato ih svrstavam u nemoguće stvari I klase.

ENERGIJA ZA ZVEZDU SMRTI Da bi se napravio laserski top tipa Zvezde smrti koji može uništiti čitavu planetu i sejati pustoš po galaksiji kao što je opisano u Zvezdanim ratovima, neophodno bi bilo konstruisati najmoćniji laser. Danas se neki od najmoćnijih lasera na Zemlji koriste da oslobode temperature kakve postoje samo u centrima zvezda. U obliku fuzionih reaktora, mogli bi nam jednog dana omogućiti da na Zemlji kontrolišemo snagu ravnu zvezdanoj. Fuzione mašine pokušavaju da podražavaju proces formiranja zvezde u spoljnom svemiru. Zvezda počinje život kao ogromna lopta bezobličnog vodoničnog gasa sve dok gravitacija ne sažme gas, podižući mu temperaturu do astronomskih nivoa. Na primer, duboko u jezgru zvezde, temperature mogu da se kreću između 50 miliona i 100 miliona stepeni Celzujusa, što je dovoljno toplo da izazove međusobne sudare vodoničnih jezgara, pri čemu se stvaraju jezgra helijuma i oslobađa se energija. Fuzija vodonika u helijum, pri kojoj se mala količina mase konvertuje u eksplozivnu energiju zvezde prema Ajnštajnovoj čuvenoj jednačini E = mc2, izvor je energije zvezda. Naučnici trenutno pokušavaju da ovladaju fuzijom na Zemlji na dva načina. Pokazalo se ua ni jedan ni drugi nije onako lako izvesti kao što se očekivalo.

INERCIJALNO ZADRŽAVANJE ZA FUZIJU Prva metoda se zove inercijalno zadržavanje. Najmoćnijim laserima u laboratoriji se prave delići Sunca. Laseri od neodijumskog stakla u čvrstom stanju idealni su za udvostručavanje ogromnih temperatura kakve postoje samo u jezgrima zvezde. Ovi laserski sistemi su ogromni kao čitava fabrika i sadrže bateriju lasera koja ispaljuje paralelne laserske zrake duž dugačkog tunela. Laserski zraci velike snage potom pogađaju niz malih ogledala postavljenih oko sfere. Ogledala pažljivo fokusiraju laserske zrake uniformno na majušnu, vodonikom bogatu kuglicu (načinjenu od litijum-deuterida, aktivne komponente hidrogenske bombe). Kuglica je obično veličine glave čiode i teži samo 10 miligrama. U udaru laserske svetlosti pali se površina kuglice koja isparava, a kuglica se komprimuje. Kako se kuglica sažima, udarni talas se prenosi do srži kuglice, dižući temperaturu na milione stepeni, što je dovoljno da se jezgra vodonika spajaju u helijum. Temperature i pritisci su astronomski u tolikoj meri da je zadovoljen Losonov kriterujum kao u hidrogenskim bombama i jezgrima zvezda. (Po Losonovom kriterijumu, da bi se pokrenuo proces fuzije u hidrogenskoj bombi, zvezdi ili fuzionoj mašini, potrebno je da se ostvari određeni opseg temperatura, gustine i vremena zadržavanja.) U procesu inercijalnog zadržavanja oslobađa se velika količina energije, uključujući neutrone. (Litijum-deuterid može da dostigne temperaturu od 100 miliona stepeni Celzijusa i dvaput veću gustinu od olova.) Posle toga, kuglica emituje lavinu neutrona koji udaraju u sferni pokrivač oko komore koji se zagreva. Ugrejani pokrivač izaziva ključanje vode, i para se može upotrebiti za pokretanje turbine i za proizvodnju struje. Međutim, problem je u ravnomernom fokusiranju tako intenzivne snage na majušnu sfernu grudvicu. Prvi ozbiljan pokušaj uspostavljanja laserske fuzije bio je laser Šiva, laserski sistem od dvadeset zrakova napravljen u Lorensovoj nacionalnoj laboratoriji u Livermoru u Kaliforniji, koji je počeo s radom 1978. 29

(Šiva je hinduistička boginja predstavljena s mnoštvom ruku; dizajn laserskog sistema podražava tu ikonografiju.) Učinci laserskog sistema Šiva bili su razočaravajući, ali bilo je dovoljno što je dokazano da je laserska fuzija tehnički izvodljiva. Laserski sistem Šiva zamenio je laser Nova, deset puta veće energije. Ali ni laser Nova nije uspeo da ostvari odgovarajuće paljenje kuglica. Ipak, utro je put aktuelnom istraživanju u Nacionalnom postrojenju za paljenje koje se počelo graditi 1997. godine pri Lorensovoj nacionalnoj laboratoriji. Nacionalno postrojenje koje bi trebalo da bude operativno 2009. godine,*2 džinovska je mašina koja se sastoji od baterije sa 192 laserska zraka, i daje ogromnu snagu od 700 biliona vati (poput proizvoda 700.000 velikih nuklearnih elektrana u jednom izlivu energije). To je vrhunski laserski sistem koji treba da ostvari puno paljenje kuglica bogatih vodonikom. Kritičari su ukazali i na njegovu očiglednu primenu u vojne svrhe, pošto može da simulira detonaciju hidrogenske bombe, pa možda bude moguće stvoriti novo nuklearno oružje, čistu fuzionu bombu za koju neće biti potrebna uranijumska ili plutonijumska bomba kao pokretač procesa fuzije. Ali čak ni laserska fuziona mašina iz Nacionalnog postrojenja za paljenje s najmoćnijim laserima ne može ni početi da se približava razornoj moći Zvezde smrti iz Zvezdanih ratova. Za takav uređaj moramo da nađemo druge izvore snage.

MAGNETNO ZADRŽAVANJE ZA FUZIJU Druga metoda pomoću koje bi naučnici možda mogli da napajaju energijom Zvezdu smrti zove se magnetno zadržavanje. Reč je o procesu u kome se vrela plazma vodoničnog gasa nalazi u magnetnom polju. Zapravo, ova metoda mogla bi da omogući prototip prvih komercijalnih fuzionih reaktora. Trenutno se među najnaprednijim projektima fuzije ovog tipa najviše odmaklo s Međunarodnim termonuklearnim eksperimentalnim reaktorom (International Thermonuclear Experimental Reactor - ITER). Godine 2006. koalicija nacija (Evropska unija, Sjedinjene Države, Kina, Japan, Koreja, Rusija i Indija) odlučila je da napravi ITER u mestu Kadaraš u južnoj Francuskoj. Konstruisan je tako da zagreva vodonični gas na 100 miliona stepeni Celzijusa. Mogao bi da postane prvi fuzioni reaktor u istoriji koji će proizvoditi više energije nego što će trošiti. Osmišljen je tako da proizvede 500 megavati snage za 500 sekundi (aktuelni rekord je 16 megavati za sekundu). ITER bi trebalo da proizvede svoju prvu plazmu do 2016. godine, i da bude sasvim funkcionalan 2022. Po ceni od 12 milijardi dolara, treći je najskuplji naučni projekat u istoriji (posle projekta Menhetn i Međunarodne svemirske stanice). ITER liči na veliku krofnu unutar koje cirkuliše vodonični gas, spolja obavijenu namotajima žice. Ovi namotaji se hlade dok ne postanu superprovodljivi, a potom se u njih pumpa ogromna količina električne energije i formira se magnetno polje koje zadržava plazmu unutar krofne. Kada se u krofnu pusti električna struja, gas se zagreva do temperature zvezda. Naučnici su veoma entuzijastični prema ovom reaktoru zato što je potencijal za stvaranje jeftinog izvora energije. Fuzioni reaktori se snabdevaju energijom iz najobičnije morske vode bogate vodonikom. Fuzija bi, barem na papiru, mogla da nam obezbedi neiscrpan, jeftin izvor energije. Zašto onda već nemamo fuzione reaktore? Zašto je moralo proteći toliko decenija da se napravi pomak, a proces fuzije je detaljno objašnjen pedesetih godina prošlog veka? Problem je bio u prokletoj teškoći da se vodonično gorivo ravnomerno komprimuje. U zvezdama gravitacija sabija vodonični gas u savršenu sferu, tako da se gas zagreva ravnomerno i čisto. U laserskoj fuziji u Nacionalnom postrojenju za paljenje, koncentrični zraci laserske svetlosti koji pale površinu kuglica moraju da budu savršeno uniformni, i sve je teže ostvariti tu ravnomernost. U mašinama s magnetnim zadržavanjem, magnetna polja imaju i severni i južni pol, zbog čega je ravnomerno sabijanje gasa u sferu izuzetno teško. Najbolje što se može postići jeste magnetno polje u obliku krofne. Ali komprimovanje gasa je poput stiskanja balona. Kad god stisnete balon na jednom mestu, vazduh će naduti balon na drugom mestu. Ravnomerno stiskanje balona u svim smerovima težak je izazov. Topao gas obično curi iz magnetne boce, dotičući zidove reaktora i prekidajući proces fuzije. Zato je tako teško sabijati vodonični gas duže od otprilike jedne sekunde. Za razliku od aktuelne generacije fisionih nuklearnih elektrana, fuzioni reaktor neće napraviti ogromnu količinu nuklearnog otpada. Tradicionalna fisiona fabrika godišnje proizvede 30 tona nuklearnog otpada izuzetno visokog nivoa radijacije. Nasuprot tome, nuklearni otpad fuzione mašine bio 30

bi pretežno radioaktivni čelik, preostao po rashodovanju reaktora. Fuzija neće u skoroj budućnosti potpuno rešiti energetsku krizu na našoj planeti. Pjer-Žil de Žen, francuski dobitnik Nobelove nagrade za fiziku, rekao je: „Kažemo da ćemo staviti Sunce u kutiju. To je lepa ideja. Nego, problem je to što ne znamo kako da napravimo kutiju.“ Ali istraživači se nadaju da će ITER, ako sve prođe dobro, za četrdeset godina utrti put komercijalizaciji fuzione energije koja bi mogla da napaja naše domove električnom energijom. Fuzioni reaktori bi jednog dana mogli da ublaže naš problem s energijom, bezbedno „emitujući“ energiju Sunca na Zemlji. Ali čak ni magnetno zadržavanje fuzionih reaktora ne bi obezbedilo dovoljno energije za napajanje oružja tipa Zvezde smrti. Za to bi nam bio potreban sasvim nov dizajn.

LASERI NA X-ZRAKE S NUKLEARNIM POGONOM Postoji još jedna mogućnost za simuliranje laserskog topa Zvezde smrti pomoću tehnologije danas poznate: reč je o hidrogenskoj bombe. Baterija lasera sa X-zracima koja koristi snagu nuklearnog oružja mogla bi teorijski da proizvede dovoljno energije za napajanje uređaja koji bi mogao da spali čitavu planetu. Nuklearna sila oslobađa 100 miliona puta više energije nego hemijska reakcija. Dovoljno je parče obogaćenog uranijuma ne veće od bejzbolske lopte da sprži i sravni sa zemljom čitav jedan grad - čak i ako se samo jedan posto mase tog parčeta konvertuje u energiju. Pomenuli smo da se energija može uneti u laserski zrak na brojne načine. Bez premca najmoćniji od svih je korišćenje snage koju oslobađa nuklearna bomba. Laseri sa X-zracima ogromne su vrednosti i u nauci i u vojsci. Zbog veoma male talasne dužine, mogu se koristiti za ispitivanje atomski malih razdaljina i odgonetanje atomskih struktura složenih molekula, što je neobično teško postići uobičajenim metodama. Mogućnost gledanja atoma u pokretu i u njihovom odgovarajućem uređenju unutar molekula, otvara novi prozor u svet hemijskih reakcija. Pošto hidrogenska bomba emituje ogromnu količinu energije u opsegu X-zraka, laserima sa X-zracima energija se može dodavati i pomoću nuklearnog oružja. U lasere sa X-zracima najupućeniji je fizičar Edvard Teler, otac hidrogenske bombe. Teler je upravo onaj fizičar koji je pedesetih godina prošlog veka pred Kongresom svedočio da Robertu Openhajmeru, nosiocu projekta Mehnetn, ne treba ukazati poverenje da nastavi s radom na hidrogenskoj bombi zbog njegovih političkih uverenja. Openhajmer je zbog Telerovog svedočenja javno osramoćen i opozvana mu je dozvola za učešće u projektu. Mnogi istaknuti fizičari nikada to nisu oprostili Teleru. (S Telerom sam se upoznao dok sam išao u srednju školu. Izveo sam niz eksperimenata o prirodi antimaterije i osvojio prvu nagradu na sajmu nauke u San Francisku i put na Nacionalni sajam nauke u Albukerkiju u Novom Meksiku. Pojavio sam se na lokalnoj televiziji sa Telerom koji je bio zainteresovan za pametne mlade fizičare. Dobio sam i Telerovu „Hercovu inženjersku stipendiju“ od koje sam platio studije na Harvardu. Godišnje sam često odlazio kod Telera u Berkli i prilično dobro sam upoznao njegovu porodicu.) U suštini, Telerov laser sa X-zracima je mala nuklearna bomba okružena bakarnim šipkama. Detonacija nuklearnog oružja oslobađa sferični udarni talas intenzivnih X-zraka. Ovi visokoenergetski zraci potom prolaze kroz bakarne šipke koje služe kao laserski materijal, fokusirajući snagu X-zraka da bi se dobili intenzivni zraci. Ovi X-zraci se mogu usmeriti na neprijateljske bojeve glave. Naravno, takav uređaj mogao bi da se upotrebi samo jednom, pošto nuklearna detonacija izaziva samouništenje lasera sa X-zracima. Prvi test lasera sa X-zracima napajanim nuklearnom energijom zvao se Kabra, i odigrao se 1983. godine u podzemnom tunelu. Detonirana je hidrogenska bomba čija je erupcija nekoherentnih X-zraka potom fokusirana u koherentni laserski zrak. Test je isprva proglašen uspešnim, i zapravo je 1983. godine delom nadahnuo predsednika Ronalda Regana da u istorijskom govoru obznani svoju nameru da se izgradi odbrambeni štit kao deo vojnog programa neformalno nazvanog Zvezdani ratovi. Tako je započeo više milijardi dolara vredan pokušaj pravljenja niza naprava poput lasera sa X-zracima na nuklearnu energiju namenjenih obaranju neprijateljskih interkontinentalnih balističkih raketa koji i danas traje. (Kasnije provere pokazale su da je detektor pomoću kog su izvršena merenja tokom teksta Kabra bio uništen, te njegova očitavanja nije trebalo smatrati pouzdanim.) 31

Da li bi se takav kontroverzan uređaj danas mogao koristiti za obaranje bojevih glava interkontinentalnih balističkih raketa? Možda. Ali neprijatelj bi danas koristio raznovrsne jednostavne, jeftine metode da potre takvo oružje (na primer, mogao bi poslati milione jeftinih mamaca da prevari radar ili bi obrtao bojeve glave tako da rasipaju X-zrake ili bi ispuštao hemijski premaz kao zaštitu od Xzraka). Neprijatelj bi naprosto mogao da proizvodi ogromne količine bojevih glava i tako bi prodro kroz odbrambeni štit Zvezdanih ratova. Dakle, laser sa X-zracima s nuklearnom energijom danas je nepraktičan koliko i odbrambeni sistem s projektilima. Ali da li bi bilo moguće napraviti Zvezdu smrti koja bi se mogla upotrebiti protiv asteroida koji se približava ili da bi se uništila čitava jedna planeta?

FIZIKA ZVEZDE SMRTI Da li bi moglo da se napravi oružje kojim se uništava čitava planeta, kao u Zvezdanim ratovima? Teorijski, odgovor je potvrdan. Moglo bi da se napravi na više načina. Prvo, nema fizičkog ograničenja za energiju koju može da oslobodi hidrogenska bomba. Predočiću vam kako to funkcioniše. (Precizna šema hidrogenske bombe je vrhunska državna tajna i dan-danas, ali princip funkcionisanja dobro je poznat u grubim crtama.) Proizvodnja hidrogenske bombe odvija se u mnogo faza. Ako se te faze ispravno poređaju na odgovarajući način, mogla bi se napraviti nuklearna bomba gotovo proizvoljne snage. Prva faza je standardna fisiona bomba koja koristi energiju uranijuma-235 da oslobodi erupciju Xzraka (takva je bila bomba bačena na Hirošimu). Delić sekunde pre nego što udarni talas razori sve, šireća sfera X-zraka pretiče udarni talas (jer putuje brzinom svetlosti) i usmerava se na kontejner sa litijumdeuteridom, aktivnom supstancom hidrogenske bombe. (Kako se to radi, još je državna tajna.) X-zraci koji udaraju u litijum-deuterid izazivaju njegovo sažimanje i zagrevaju ga do više miliona stepeni, te se pokreće druga eksplozija, mnogo veća od prve. Bujica X-zraka iz te hidrogenske bombe može se usmeriti na drugi komad litijum-deuterida, čime se izaziva treća eksplozija. Na ovaj način mogli bismo nadovezati komadiće litijum-deuterida i napraviti hidrogensku bombu nezamislivo velike moći. Najveća napravljena hidrogenska bomba bila je dvofazna, a detonirao ju je Sovjetski Savez 1961. godine; ostvarena energija bila je jednaka energiji od 50 miliona tona TNT-a, premda je teorijski mogla da izazove eksploziju jaču od one koja nastaje kad eksplodira preko 100 miliona tona TNT-a (ili oko pet hiljada puta veću snagu od bombe bačene na Hirošimu). Međutim, spaljivanje čitave planete neuporedivo je zahtevnije. Zvezda smrti bi morala da pošalje hiljade lasera sa X-zracima u svemir koji bi morali istovremeno da opale. (Poređenja radi, setimo se da su Sjedinjene Države i Sovjetski Savez u jeku Hladnog rata akumulirali po tridesetak hiljada nuklearnih bombi.) Zbirna energija toliko velikog broja lasera sa X-zracima bila bi dovoljna da se spali površina planete. Dakle, Galaktička imperija iz budućnosti udaljene stotinama hiljada godina izvesno bi bila u stanju da napravi takvo oružje. Veoma napredna civilizacija imala bi i drugu mogućnost: da napravi Zvezdu smrti pomoću energije generatora erupcije gama zraka. Takva Zvezda smrti oslobodila bi bujicu zračenja koju bi nadmašio samo Veliki prasak. Prirodni generatori erupcije gama zraka postoje u spoljnom svemiru, ali nije besmisleno zamisliti kako bi napredna civilizacija mogla da iskoristi njihovu ogromnu moć. Kontrolisanjem obrtanja zvezde mnogo pre nego što kolabira i napravi hipernovu, generator erupcije gama zraka mogao bi se naciljati u bilo koju tačku u svemiru.

GENERATORI ERUPCIJE GAMA ZRAKA Generatori erupcije gama zraka prvi put su viđeni sedamdesetih godina, kada je američka vojska lansirala satelit Vela čija svrha je bila detekcija nuklearnih bleskova (potvrda neodobrenih detonacija nuklearne bombe). Ali umesto da detektuje nuklearne bleskove, satelit Vela je detektovao ogromne bujice zračenja iz svemira. Ovo otkriće je isprva izazvalo paniku u Pentagonu: da li to Sovjeti testiraju novo nuklearno oružje u spoljnom svemiru? Kasnije se zaključilo da su te erupcije zračenja dolazile ravnomerno iz svih pravaca s neba, što znači da im je izvor bio izvan galaksije Mlečni put. Ali ako su bile vangalaktičke, morale 32

su da oslobađaju astronomski veliku snagu, dovoljnu da zapali čitav vidljivi svemir. Kada se Sovjetski Savez raspao 1990. godine, Pentagon je odjednom skinuo pečat tajne s velikog broja astronomskih podataka, neizmerno obradovavši astronome. Oni su iznenada shvatili da su suočeni s novim, misterioznim fenomenom zbog kog bi se morali ponovo pisati udžbenici iz fizike. Pošto erupcije gama zraka traju od nekoliko sekundi do nekoliko minuta, neophodan je precizno osmišljen sistem senzora da bi se registrovale i analizirale. Prvo, sateliti detektuju početnu erupciju zračenja i šalju tačne koordinate izvora erupcije na Zemlju. Te koordinate se šalju optičkim teleskopima ili radio-teleskopima koji utvrđuju tačnu lokaciju generatora erupcije gama zraka. Premda treba razraditi još mnoštvo detalja, jedna teorija o poreklu gama zraka glasi da oni potiču sa hipernovih ogromne snage koje za sobom ostavljaju masivne crne rupe. Čini se kao da su generatori erupcija gama zraka monstruozne crne rupe koje se tek formiraju. Ali crne rupe emituju dva mlaza zračenja - jedan sa severnog pola i drugi s južnog pola, poput čigre. Zračenje koje vidimo s udaljenog generatora gama zračenja je, po svemu sudeći, jedan od mlazova usmeren ka Zemlji. Kad bi mlaz erupcije gama zraka iz našeg susedstva (udaljen nekoliko stotina svetlosnih godina) bio uperen u Zemlju, njegova moć bila bi dovoljna da uništi sav život na našoj planeti. Puls X-zraka generatora erupcije prvo bi generisao elektromagnetni puls koji bi onesposobio svu elektronsku opremu na Zemlji. Intenzivna bujica X-zraka i gama zraka bila bi dovoljna da ošteti atmosferu Zemlje uništavajući zaštitni sloj ozona. Mlaz erupcije gama zraka bi toliko zagrejao površinu Zemlje da bi počele da besne vatrene oluje koje bi progutale čitavu planetu. Moguće je da generator erupcije gama zraka ne bi pretvorio u prah čitavu planetu kao u filmu Zvezdani ratovi, ali bi izvesno uništio čitav život, sprživši i ogolivši površinu Zemlje. Sasvim je razumna pretpostavka da bi civilizacija od hiljada do milion godina naprednija od naše bila u stanju da nacilja takvom crnom rupom željenu metu. To bi moglo da se postigne skretanjem putanje planeta i neutronskih zvezda na umiruću zvezdu neposredno pre njenog kolapsa. Ovo skretanje bilo bi dovoljno da promeni osu rotacije zvezde tako da se može naciljati u određenom smeru. Umiruća zvezda bila bi najveći pištolj na zrake koji se može zamisliti. Sve u svemu, primena moćnih lasera za stvaranje prenosivih ili ručnih pištolja na zrake ili zvezdanih sablji može se svrstati u I klasu nemogućeg - to će biti moguće u bliskoj budućnosti, ili možda za jedan vek. Ali izuzetan izazov: ciljanje u rotirajuću zvezdu pre njene transformacije u crnu rupu i njen preobražaj u Zvezdu smrti mora se svrstati u II klasu nemogućeg - to izvesno ne narušava zakone fizike (takvi generatori erupcije gama zraka postoje), ali možda će biti moguće tek za više hiljada ili miliona godina.

33

Kako je to divno što smo se susreli s paradoksom! Sada se možemo nadati da ćemo napredovati. - NI L S B O R

Ne mogu da promenim zakone fizike, kapetane! - SKOT I , G L AV NI I NZ ENJER U Z VEZ DANI M STAZ AM A

Teleportacija, odnosno mogućnost trenutnog prenosa osobe ili objekta s jednog mesta na drugo jeste tehnologija koja bi mogla da izmeni tok razvoja civilizacije i sudbinu čitavih naroda. Mogla bi nepovratno da promeni pravila ratovanja: recimo, armije teleportuju vojnike iza neprijateljskih linija i naprosto teleportuju vrhovnu komandu i zarobe je. Današnji sistem transporta - od automobila i brodova do aviona i železnice, i sve te brojne industrije koje opslužuju ove sisteme postali bi prevaziđeni; mogli bismo tek tako da teleportujemo sebe na posao i našu robu na tržište. Na destinacije za odmor dospevalo bi se bez ikakvog napora, jer bismo se tamo teleportovali. Teleportacija bi izmenila sve. Najranije pominjanje teleportacije5 nalazi se u religioznim tekstovima, recimo u Bibliji, gde duhovi poput vetra odnose pojedince. Naredni odlomak iz Dela apostolskih, po svemu sudeći, govori o teleportaciji Filipa iz Gaze u Azot: „A kad iziđoše iz vode, Duh sveti pade na uškopljenika; a anđeo Gospodnji uze Filipa, i više ga ne vidje uškopljenik; nego otide putem svojijem radujući se. A Filip se obrete u Azotu; i prolazeći propovijedaše jevanđelije svima gradovima, dok ne dođe u Ćesariju.“ (Dela Apostolska 8:39-40). Teleportacija je i neizostavan trik svakog mađioničara: izvlačenje zečeva iz šešira, karata iz rukava i novčića iza nečijeg uveta. U poslednje vreme, jedan od ambicioznijih trikova je i nestanak slona pred zabezeknutom publikom. U ovoj predstavi, ogroman slon težak više tona, zatvara se u kavez. Potom mađioničar mahne štapićem i slon nestaje, na zaprepašćenje publike. Naravno, slon neće stvarno nestati. Trik se izvodi pomoću ogledala. Dugačka, tanka, vertikalna ogledala stavljaju se iza svake rešetke kaveza. Moguće je urediti da se svaka vertikalna traka od ogledala obrće poput kapije. Na početku trika, kada su sve ove trake od ogledala skrivene iza rešetaka, ogledala se ne vide, a slon je vidljiv. Ali kada se ogledala obrnu za 45 stepeni prema publici, slon nestaje, a publika ugleda samo reflektovanu sliku jedne strane kaveza.

TELEPORTACIJA I NAUČNA FANTASTIKA U naučnoj fantastici, teleportacija se prvi put pominje u priči Čovek bez tela (The Man Without a Body) Edvarda Pejdža Mičela, objavljenoj 1877. U toj priči, naučnik uspeva da rastavi atome mačke i da ih pošalje telegrafskom žicom. Nažalost, pri pokušaju naučnika da teleportuje sebe, isprazniće se baterija. Uspešno će se teleportovati samo njegova glava. Artur Konan Dojl, proslavljen po pričama o Šerloku Holmsu, bio je fasciniran idejom o teleportaciji.6 Posle godina pisanja detektivskih romana i kratkih priča serijal o Šerloku Holmsu je počeo da ga zamara, pa je ubio svog detektiva, gurnuvši ga u smrt s vodopada, zajedno s profesorom Morijartijem. Ali digla se tolika povika da je Dojl bio primoran da oživi detektiva. Pošto nije mogao da ubije Šerloka Holmsa, Dojl je odlučio da napravi potpuno novi serijal čiji junak je profesor Čelendžer, pandan Šerloku Holmsu. Obojica 34

su bila britkog uma i oštrog oka u rešavanju misterija. Ali, dok se gospodin Holms pomagao hladnom, deduktivnom logikom da razreši složene slučajeve, profesor Čelendžer je istražio mračni svet spiritualnosti paranormalnih fenomena, između ostalog i teleportaciju. U priči Mašina za dezintegraciju (Disintegration Machine) iz 1927. godine, profesor sreće izumitelja mašine koja može da dezintegriše čoveka, a potom da ga ponovo sastavi na drugom mestu. Međutim, profesora Čelendžera prestraviće razmetanje izumitelja da bi njegov pronalazak u pogrešnim rukama mogao da dezintegriše čitave gradove s milionima stanovnika, i to jednim pritiskom na dugme. Profesor Čelendžer potom koristi mašinu da dezintegriše njenog tvorca, i napušta laboratoriju ne sastavljajući ga. Teleportaciju će kasnije otkriti i Holivud. Godine 1958, film Muva (The Fly) detaljno dočarava šta se može desiti ako teleportacija krene da se odvija u užasno pogrešnom smeru. Kada se naučnik uspešno teleportuje s jednog na drugi kraj sobe, njegovi atomi se pomešaju s atomima muve koja je slučajno ušla u teleportacionu komoru, i naučnik se pretvara u groteskno mutiranog monstruma, polu-čoveka, polumuvu. (Nova verzija s Džefom Goldblumom prikazivala se u bioskopima 1986. godine.) Teleportacija je istaknutije mesto u popularnoj kulturi stekla sa serijalom Zvezdane staze. Džin Rodenberi, tvorac Zvezdanih staza, uveo je teleportaciju u seriju jer budžet studija Paramaunt nije bio dovoljan za skupe specijalne efekte neophodne da se stvore prividi uzletanja i sletanja svemirskih brodova na udaljenim planetama. Bilo je jeftinije direktno teleportovati posadu Enterprajza na njihovo odredište. Naučnici su s vremenom gomilali primedbe na mogućnost teleportacije. Da biste nekoga teleportovali morate znati tačnu lokaciju svakog atoma u živom telu, što bi verovatno značilo narušavanje Hajzenbergovog principa neodređenosti (po kome ne možete precizno znati i lokaciju i brzinu elektrona). Da bi umirili kritičare, producenti Zvezdanih staza su uveli takozvane Hajzenbergove kompenzatore u transportere, kao da se zakoni kvantne fizike mogu kompenzovati dodavanjem aparatića. Ali ispostavlja se da je zaključak o neophodnosti Hajzenbergovih kompenzatora možda bio ishitren. Možda rani kritičari i naučnici nisu bili u pravu.

TELEPORTACIJA I KVANTNA TEORIJA Prema njutnovskoj teoriji, teleportacija je nesumnjivo nemoguća. Njutnovi zakoni utemeljeni su na ideji da materiju sačinjavaju majušne, tvrde bilijarske lopte. Objekti se ne pomeraju dok ih neko ili nešto ne gurne, niti će iznenada nestati i pojaviti se na drugom mestu. Ali u kvantnoj teoriji čestice upravo to rade. Njutnovi zakoni, posle 250 godina neprikosnovene vladavine, svrgnuti su s trona 1925. godine kada su Verner Hajzenberg, Ervin Šredinger i njihove kolege razvili kvantnu teoriju. Analizirajući neobična svojstva atoma, fizičari su otkrili da se elektroni ponašaju poput talasa i da mogu praviti kvantne skokove u svojim naizgled haotičnim kretanjima unutar atoma. Čovek koji se dovodi u najbliskiju vezu s ovim kvantnim talasima je bečki fizičar Ervin Šredinger. On je tvorac proslavljene talasne jednačine koja i nosi njegovo ime, i jedan je od najvažnijih naučnika u vaskolikoj fizici i hemiji. Čitavi kursevi na fakultetima posvećeni su rešavanju njegove čuvene jednačine, a čak cele zidove u bibliotekama sa štivom iz oblasti fizike krase knjige u kojima se razmatraju njene dalekosežne posledice. U načelu, suma sumarum čitave hemije može se svesti na rešenja ove jednačine. Godine 1905. Ajnštajn je pokazao da svetlosni talasi mogu imati čestična svojstva - odnosno, mogu se opisati kao paketi energije zvani fotoni. Ali do kraja druge decenije dvadesetog veka, Šredingeru je već bilo jasno da važi i suprotno: čestice, poput elektrona, mogu da iskazuju talasno ponašanje. Na ovu ideju prvi je došao francuski fizičar Luj de Broj, koji je za tu slutnju dobio Nobelovu nagradu. Na našem univerzitetu, studentima osnovnih studija izvodimo ogled u kome im to pokazujemo. Ispaljujemo elektrone unutar katodne cevi kakva se obično može naći u starijim modelima televizora. Elektroni prolaze kroz majušnu rupu, tako da bi se na mestu udara elektrona o televizijski ekran očekivala majušna tačka. Umesto toga, vide se koncentrični, talasni prstenovi, kakvi bi se očekivali kad kroz rupu prođe talas, a ne tačkasta čestica. Jednog dana Šredinger je držao predavanje o ovom neobičnom fenomenu. Kolega fizičar, Peter Debaj, uputio mu je izazov upitavši: Ako se elektroni opisuju kao talasi, koja je njihova talasna jednačina? Otkad je Njutn osmislio diferencijalni račun, fizičari su bili u stanju da opisuju talase preko diferencijalnih jednačina, tako da je Šredinger Debajevo pitanje shvatio kao izazov da napiše diferencijalnu jednačinu za elektronske talase. Tog meseca Šredinger je otišao na odmor i vratio se s 35

jednačinom na papiru. Dakle, kao što je Maksvel pre njega izveo svoje jednačine za svetlost krenuvši od Faradejevih polja sila, Šredingeru su početna tačka za izvođenje jednačina za elektrone bili De Brojevi talasi materije. (Istoričari nauke su se trudili da utvrde šta je tačno Šredinger radio kada je otkrio čuvenu jednačinu koja je zauvek izmenila lice moderne fizike i hemije. Po svemu sudeći, Šredinger je verovao u slobodnu ljubav i često je na odmor vodio ljubavnice i suprugu. Čak je vodio detaljan dnevnik o svim svojim brojnim ljubavnicama, s podrobnim opisima svakog susreta. Istoričari danas smatraju da je jednačinu otkrio za vikenda provedenog u vili Hervig u Alpima s jednom svojom pratiljom.) Kada je Šredinger počeo da rešava svoju jednačinu za atom vodonika, otkrio je, na svoje iznenađenje, upravo energetske nivoe vodonika koje su predano beležili drugi fizičari pre njega. Onda je shvatio da je bila pogrešna ranija Borova predstava atoma s elektronima kako se obrću oko jezgra (koja se i dan-danas koristi u knjigama i medijskoj prezentaciji kada se pokušava odabrati simbol moderne nauke). Ove orbite je trebalo zameniti talasima oko jezgra. Šredingerov rad izazvao je šokove među fizičarima. Najednom su fizičari dobili mogućnost da zavire u unutrašnjost atoma, detaljno pregledaju talase koji su sačinjavali elektronske ljuske i precizno predvide te energetske nivoe koji savršeno odgovaraju podacima. Ali nisu uspevali da odgovore na neprijatno pitanje koje ih i dan-danas proganja. Ako se elektron opisuje kao talas, šta se to talasa? Odgovorio je fizičar Maks Born, koji je rekao da je reč o talasima verovatnoće. Ovi talasi otkrivaju samo verovatnoću da se određeni elektron nađe na nekom mestu u nekom trenutku. Drugim rečima, elektron je čestica, ali verovatnoća da ćemo tu česticu naći određena je Šredingerovim talasom. Što je talas veći, veća je verovatnoća da se čestica nađe u datoj tački. Pri takvom razvoju najednom su uvedeni slučaj i verovatnoća u samo srce fizike koja nam je dotad davala precizna predviđanja i detaljne putanje čestica - od planeta preko kometa do topovskog đuleta. Ovu neodređenost napokon je formalizovao Hajzenberg definišući princip neodređenosti, odnosno predočivši ideju da je nemoguće istovremeno tačno znati i brzinu i poziciju elektrona.7 Ne možete definitivno znati ni njegovu energiju, merenu tokom određenog perioda. Na kvantnom nivou, svi osnovni zakoni koje nalaže zdrav razum prestaju da važe: elektroni mogu nestati i pojaviti se na drugom mestu, i mogu se nalaziti na mnogo mesta u isto vreme. (Ironično je da su Ajnštajn, kum kvantne teorije koji je pomogao da se pokrene revolucija 1905. godine, i Šredinger, tvorac talasne jednačine, bili užasnuti uvođenjem verovatnoće u osnove fizike. Ajnštajn je napisao: „Kvantna mehanika zaslužuje veliko poštovanje. Ali nešto mi govori da to nije prava stvar. Teorija nudi mnogo, ali teško da nas vodi išta bliže otkrivanju Božje tajne. Što se mene tiče, siguran sam da se Bog ne kocka.“) Hajzenbergova teorija bila je revolucionarna i kontroverzna, ali ipak je funkcionisala. Fizičari su u jednom mahu mogli da objasne brojne zbunjujuće fenomene, uključujući zakone hemije. Da bih zadivio svoje studente na doktorskim studijama bizarnošću kvantne teorije, ponekad zatražim da izračunaju verovatnoću da će njihovi atomi iznenada nestati i pojaviti se na drugoj strani zida od cigala. Prema Njutnovoj fizici nemoguća je takva teleportacija, ali kvantna mehanika dopušta takav događaj. Međutim, odgovor je da bismo na to morali da čekamo duže od starosti svemira. Kada biste na računaru nacrtali grafik Šredingerovog talasa svog tela, utvrdili biste da veoma podseća na sve odlike vašeg tela, s tim što bi grafik bio pomalo mutan jer bi se neki od vaših talasa razlivali na sve strane. Pojedini talasi bi se pružali sve do dalekih zvezda. Dakle, postoji malecna verovatnoća da se jednog dana probudite na dalekoj planeti. Činjenica da se elektroni naizgled mogu naći na mnogo mesta u isto vreme u samoj je osnovi hemije. Znamo da elektroni kruže oko jezgra atoma koji zato podseća na minijaturni solarni sistem. Ali atomi i solarni sistemi prilično se razlikuju; ako se dva solarna sistema sudare, rasipaju se i planete će odleteti daleko u svemir. Međutim, kada se atomi sudare, često formiraju molekule koji su savršeno stabilni i dele elektrone među sobom. Na časovima hemije u srednjoj školi, profesori to predstavljaju pomoću elektronske spojnice nalik fudbalskoj lopti - reč je elektronu koji spaja dva atoma. Ali profesori hemije retko kad pomenu učenicima da ta spojnica između dva atoma nije elektron. Ova fudbalska lopta zapravo predstavlja verovatnoću da elektron bude u isto vreme na mnogo mesta unutar te lopte. Drugim rečima, čitava hemija koja objašnjava molekule unutar naših tela zasniva se na ideji da se elektroni mogu naći na mnogo mesta istovremeno, i da to deljenje elektrona između dva atoma drži molekule našeg tela na okupu. Bez kvantne teorije, naši molekuli i atomi bi se trenutno rastavili. 36

Ovo neobično, ali dalekosežno svojstvo kvantne teorije (da postoji konačna verovatnoća odigravanja čak i najbizarnijih događaja) iskoristio je Daglas Adams u neizmerno duhovitom romanu Autostoperski vodič kroz galaksiju (The Hitchhiker’s Guide to the Galaxy). Tragajući za pogodnim načinom za jurenje kroz galaksiju, izmislio je pogon beskonačne neverovatnoće, „predivan novi način za prelazak međuzvezdanih razdaljina u deliću sekunde, bez napornog vucaranja po hipersvemiru“. Njegova mašina omogućava da po želji menjate verovatnoću proizvoljnog kvantnog događaja, tako da vrlo neverovatni događaji postaju uobičajeni. Dakle, ako želite da skoknete do najbližeg zvezdanog sistema, dovoljno bi bilo da izmenite verovatnoću vaše materijalizacije na toj zvezdi! Bili biste u trenu teleportovani tamo. U stvarnosti, kvantni skokovi, toliko uobičajeni za atome, ne mogu se lako načelno povezati s velikim objektima poput ljudi koji sadrže bilione atoma. I pored toga što elektroni u našem telu plešu i skakuću u svom fantastičnom putovanju oko jezgra, toliko ih je mnogo da se njihove kretnje stapaju u nekakav prosek. Odnosno, grubo govoreći, zato nam se supstance na našem nivou čine čvrste i trajne. Premda je teleportacija dozvoljena na atomskom nivou, na ovakve bizarne efekte na makroskopskoj skali moralo bi se čekati duže od istorije svemira. Ali možemo li primenjivati zakone kvantne teorije da napravimo mašinu za teleportovanje nečega po našoj želji, kao u naučnofantastičnim pričama? Možda ćete se iznenaditi, ali odgovor bi mogao biti potvrdan.

APR EKSPERIMENT Ključ kvantne teleportacije leži u čuvenom radu Alberta Ajnštajna i njegovih kolega Borisa Podolskog i Natana Rozena iz 1935. godine. Ironično zvuči, ali oni su predložili izvođenje APR eksperimenta (nazvanog po njima) kako bi jednom za svagda sprečili uvođenje verovatnoće verovatnoće u fiziku. (Kukajući nad neospornim eksperimentalnim uspesima kvantne teorije, Ajnštajn je napisao: „Što je kvantna teorija uspešnija, smešnijom se čini.“) Ukoliko dva elektrona vibriraju u skladu (u stanju su zvanom koherencija), mogu da ostanu u talasnoj sinhronizaciji čak i ako su na velikoj udaljenosti. Dva elektrona mogu da dele svetlosne godine, ali i dalje postoji nevidljiv Šredingerov talas koji ih spaja, nalik pupčanoj vrpci. Ako se nešto desi jednom elektronu, deo te informacije trenutno se prenosi drugom elektronu. To se naziva kvantno preplitanje. Reč je o ideji da čestice koje vibriraju u koherenciji spaja neka duboka veza. Počnimo s dva koherentna elektrona koji osciliraju u skladu. Pustimo ih, potom, da odlete u suprotnim smerovima. Svaki elektron je poput čigre. Spinovi svakog elektrona mogu da budu usmereni nagore ili nadole. Recimo da je ukupan spin sistema nula; pa ako je spin jednog elektrona usmeren nagore, automatski znamo da spin drugog elektrona usmeren nadole. Prema kvantnoj teoriji, pre nego što izvedete merenje, spin elektrona nije usmeren ni nadole ni nagore, već je u stanju neodređenosti u kome spin istovremeno ima oba smera. (Kada izvršite merenje, talasna funkcija kolabira, usled čega čestica dospeva u definitivno stanje.) Posle toga, merimo spin elektrona. Recimo, utvrdili smo da je spin usmeren nagore. Samim tim znate i da je smer spina drugog elektrona nadole. Čak i ako elektrone razdvaja mnogo svetlosnih godina, čim izmerite spin prvog elektrona, trenutno ćete saznati kakav je spin drugog. Zapravo, tu informaciju saznajete brže od svetlosne brzine. Pošto su ova dva elektrona prepletena, odnosno, njihove talasne funkcije se odvijaju u skladu, povezane su nevidljivom niti ili pupčanom vrpcom. Štogod se desi jednom, automatski se odražava i na drugi. (To, u izvesnom smislu, znači da sve što se desi nama automatski utiče na zbivanja u udaljenim uglovima svemira, pošto su naše talasne funkcije verovatno prepletene na početku vremena. Na neki način, postoji mreža takvih prepletenosti koja povezuje udaljene delove svemira, uključujući i nas.) Ajnštajn je to podsmešljivo nazvao sablasno delovanje na daljinu, i taj fenomen mu je pružio priliku da „dokaže“ da je kvantna teorija (kako je mislio) pogrešna, pošto ništa ne može da putuje brže od svetlosti. Ajnštajn je osmislio APR eksperiment kao smrtonosni udarac kvantnoj teoriji. Ali, osamdesetih godina prošlog veka, Alen Aspekt je s kolegama u Francuskoj izveo ovaj eksperiment s dva detektora razdvojena 13 metara, mereći spinove fotona koje su emitovali atomi kalcijuma, i rezultati su se savršeno slagali s kvantnom teorijom. Izgleda da se Bog ipak kocka sa svemirom. Da li su informacije zaista putovale brže od svetlosti? Da li je Ajnštajn pogrešio rekavši da je brzina svetlosti granična brzina u svemiru? Ne baš. Informacija jeste putovala brže od svetlosti, ali informacija je 37

bila nasumična, samim tim beskorisna. U APR eksperimentu, ne možete poslati slovnu poruku niti poruku kodiranu Morzeovom azbukom čak i ako informacija putuje brže od svetlosti. To što je spin elektrona na drugoj strani svemira suprotno usmeren beskorisna je informacija. Ne možete na ovaj način poslati današnje tržišne ponude. Recimo da neki vaš prijatelj uvek nosi na jednoj nozi crvenu čarapu, a na drugoj zelenu, bez određenog reda. Recimo da ste ga pogledali u jednu nogu i utvrdili da je na njoj crvena čarapa. Samim tim ste saznali, brže od svetlosti, da je druga čarapa zelena. Informacija jeste putovala brže od svetlosti, ali ta informacija je beskorisna. Nijedan signal s planiranom informacijom ne može se poslati na ovaj način. Godinama se APR eksperiment potezao kao primer veličanstvenog trijumfa kvantne teorije nad kritikama, ali bila je to jalova pobeda bez praktičnih posledica - sve do sada.

KVANTNA TELEPORTACIJA Sve se promenilo 1993. godine kada su naučnici u IBM-u, predvođeni Čarlsom Benetom, pokazali da je fizički moguće teleportovati objekte, barem na atomskom nivou, pomoću APR eksperimenta.8 (Preciznije, pokazali su da biste mogli da teleportujete sve informacije sadržane u čestici.) Fizičari su u međuvremenu uspeli da teleportuju fotone, čak i čitave atome cezijuma. Za nekoliko decenija, fizičari će možda biti u stanju da teleportuju prvi DNK molekul i virus. U kvantnoj teleportaciji koriste se neka od najbizarnijih svojstava APR eksperimenta. U ovim eksperimentima s teleportacijom fizičari kreću od dva atoma, A i C. Recimo, hoćemo da teleportujemo informaciju od atoma A do atoma C. Prvo ćemo uvesti treći atom, B, koji je već prepleten s atomom C, tako da su B i C koherentni. Sada atom A dospeva u kontakt s atomom B. A skenira B, tako da se informacije koje sadrži atom A prenose u atom B. Tom prilikom A i B postaju prepleteni. Ali pošto su B i C inače prepleteni, informacije unutar atoma A sada se prenose do atoma C. Dakle, atom A se sada teleportuje u atom C, odnosno, informacioni sadržaj atoma A sada je identičan informacionom sadržaju atoma C. Skrećemo vam pažnju na to da su informacije iz atoma A uništene (tako da nemamo dve kopije posle teleportacije). To znači da bi svako u hipotetičkoj teleportaciji umro. Ali informacioni sadržaj njegovog tela pojavio bi se na drugom mestu. Pored toga, atom A se nije premestio na poziciju atoma C. Sasvim suprotno, do atoma C premeštene su informacije iz atoma A (odnosno, njegov spin i polarizacija). To ne znači da je atom A razložen, a potom složen na drugoj lokaciji, već da je informacioni sadržaj atoma A prebačen drugom atomu, C. Od obznane ovog značajnog pomaka, napreduje se kroz žestoko nadmetanje grupa koje pokušavaju da nadmaše jedna drugu. Prva demonstracija kvantne teleportacije u istoriji tokom koje su teleportovani fotoni ultraljubičaste svetlosti odigrala se 1997. godine na Inzbruškom univerzitetu. Naredne godine, na Kalifornijskom tehnološkom institutu izveden je još precizniji eksperiment s teleportovanjem fotona. Godine 2004. fizičari na Bečkom univerzitetu uspeli su da teleportuju svetlosne čestice na daljinu od 600 metara ispod Dunava, pomoću optičkog kabla, i tako su postavili novi rekord. (Kabl je bio dugačak 800 metara i razvučen je pod kanalizacionim sistemom ispod Dunava. Pošiljalac je bio na jednoj strani reke a primalac na drugoj strani.) Jedna od zamerki ovim eksperimentima jeste to što su izvođeni sa svetlosnim fotonima. Ovo se teško može svrstati u naučnu fantastiku. Zato je izuzetno važna bila demonstracija kvantne teleportacije izvedena 2004. godine, kada su umesto fotona teleportovani atomi (to bi mašinu za teleportaciju dovelo korak bliže realnosti). Fizičari s Nacionalnog instituta za standarde i tehnologiju u Vašingtonu uspešno su prepleli tri atoma berilijuma i preneli svojstva jednog atoma u drugi atom. Ovo dostignuće bilo je toliko značajno da je dospelo na naslovnu stranu časopisa Nature. Druga grupa je uspela da teleportuje atome kalcijuma. Godine 2006. desio se još jedan spektakularni napredak, jer je prvi put teleportovan makroskopski objekat. Fizičari na Institutu Nils Bor u Kopenhagenu i na Institutu Maks Plank u Nemačkoj uspeli su da prepletu svetlosni zrak s gasom atoma cezijuma, čime su bile obuhvaćene milijarde atoma. Potom su kodirali informacije sadržane u pulsevima lasera i uspeli su da teleportuju te informacije u atome cezijuma udaljene oko pola meha. Eugen Polzik, jedan od istraživača, izjavio je da je kvantna teleportacija „prvi put izvedena između svetlosti - nosioca informacije - i atoma.” 38

TELEPORTACIJA BEZ PREPLITANJA Napredak na planu teleportacije se zahuktavao. Godine 2007. ostvaren je još jedan bitan pomak. Fizičari su izneli predlog metode teleportacije koja ne zahteva preplitanje. Podsećam vas da je preplitanje najkomplikovaniji momenat u kvantnoj teleportaciji. Kad bismo rešili taj problem, otvorile bi nam se brojne mogućnosti za teleportaciju. „Govorimo o zraku od oko 5.000 čestica koje nestaju s jednog mesta i pojavljuju se drugde”, kaže fizičar Aston Bredli iz Centra izuzetnosti za kvantnu atomsku optiku Australijskog istraživačkog saveta u Brizbejnu, koji je doprineo osmišljavanju nove metode teleportacije. „Smatramo da je naša šema bliža prvom konceptu“, tvrdi on. Bredli je s kolegama konvertovao sve informacije iz zraka atoma rubidijuma u zrak svetlosti koji je poslao optičkim kablom na udaljenu lokaciju gde je rekonstruisao početni zrak atoma. Ako se njegova pretpostavka definitivno potvrdi, ova metoda ukloniće brojne prepreke teleportaciji i utrti nove puteve za teleportaciju sve većih objekata. Da bi ovu novu metodu razdvojio od kvantne teleportacije, doktor Bredli je svoju tehniku nazvao klasična teleportacija. (To može uputiti na pogrešne zaključke jer njegova metoda takođe uveliko zavisi od kvantne teorije, ali ne i od preplitanja.) Ključni momenat u ovom novom načinu teleportacije je novo stanje materije zvano Boze-Ajnštajnov kondenzat, jedna od najhladnijih supstanci u čitavom svemiru. Najniža temperatura u prirodi opažena je u spoljnom svemiru i iznosi 5 stepena iznad apsolutne nule. (Toplota preostala od Velikog praska još uvek zagreva kosmos.) Ali Boze-Ajnštajnov kondenzat ima temperaturu od jednog milionitog do milijarditog dela stepena iznad nule, što je temperatura koja se može naći samo u laboratoriji. Kada se određeni oblici materije ohlade blizu apsolutne nule, svi atomi dospevaju u najniže energetsko stanje, koherentno vibrirajući. Talasne funkcije svih atoma se preklapaju, tako da ovaj kondenzat, u izvesnom smislu, predstavlja ogromni superatom s pojedinačnim atomima koji usklađeno vibriraju. Ovo čudno stanje materije predvideli su Ajnštajn i Satjendranat Boze 1925. godine, ali tek sedamdeset godina kasnije, 1995. godine, Boze-Ajnštajnov kondenzat je napravljen u laboratoriji na Masačusetskom tehnološkom institutu i na Univerzitetu Kolorada. Bredlijev teleportacioni uređaj radi na sledeći način: na superohlađen skup atoma rubidijuma u obliku Boze-Ajnštajnovog kondenzata pošalje se zrak materije (takođe od atoma rubidijuma). Atomi u zraku takođe teže da pređu u stanje najniže energije, tako da otpuštaju višak energije u obliku pulsa svetlosti. Ovaj puls svetlosti se šalje dalje optičkim kablom. Što je zadivljujuće, zrak svetlosti sadrži sve kvantne informacije potrebne da se opiše početni zrak materije (na primer, pozicija i brzina svih njegovih atom). Potom svetlosni zrak pogađa drugi Boze-Ajnštajnov kondenzat, koji konvertuje svetlosni zrak u početni zrak materije. Ova nova metoda teleportacije izuzetno obećava, pošto ne obuhvata preplitanje atoma. Međutim, ova tehnika praćena je izvesnim problemima. Fundamentalno je zavisna od svojstava Boze-Ajnštajnovih kondenzata, koje je teško napraviti u laboratoriji. Pored toga, svojstva ovakvih kondenzata veoma su specifična jer se ponašaju kao da su jedan golem atom. U principu, čudni kvantni efekti koje vidimo samo na atomskom nivou mogu se kod Boze-Ajnštajnovog kondenzata opaziti golim okom. To se nekada smatralo nemogućim. Neposredna praktična primena ovih kondenzata bila bi proizvodnja atomskih lasera. Naravno, laseri se zasnivaju na koherentnim zracima fotona koji vibriraju u skladu. Ali, Boze-Ajnštajnov kondenzat je skup atoma koji vibriraju u skladu, tako da je moguće napraviti zrake Boze-Ajnštajnovih atoma koji su svi koherentni. Drugim rečima, pomoću Boze-Ajnštajnovog kondenzata mogao bi se napraviti pandan laseru, odnosno atomski laser, ili laser materije, načinjen od atoma kondenzata. Komercijalne primene lasera su brojne i raznovrsne, te bi se i atomski laseri mogli komercijalno primenjivati na mnogo načina. Pošto Boze-Ajnštajnov kondenzat postoji samo na temperaturama neposredno iznad apsolutne nule, napredak u ovoj oblasti biće spor, ali postojan. Ako razmotrimo napredak koji smo ostvarili, možemo li da naslutimo kada bi ljudska bića mogla da se teleportuju? Fizičari se nadaju da će uspeti da teleportuju složene molekule u narednim godinama. Posle toga, moguće je i da će se za nekoliko decenija teleportovati DNK molekul, možda čak i virus. U načelu, ništa ne sprečava teleportovanje cele osobe s kakvim se srećemo u naučnofantastičnim filmovima, ali tehnički problemi koji prate takav podvig odista su zapanjujući. Koherencija između majušnih fotona i 39

zasebnih atoma izvedena je samo u najboljim fizičkim laboratorijama u svetu. Ostvarivanje kvantne koherencije u kontekstu istinski makroskopskih objekata kao što je živ čovek još dugo će biti van naših mogućnosti. Zapravo, najverovatnije će proći mnogi vekovi, pa i više vremena, pre nego što budemo mogli da teleportujemo svakodnevne objekte - a ne zna se hoćemo li uopšte i ovladati tom tehnikom.

KVANTNI RAČUNARI U suštini, sudbina kvantne teleportacije u čvrstoj je sprezi s razvojem kvantnih računara. Oba dostignuća vezana su za istu kvantnu fiziku i istu tehnologiju, tako da se pomaci na ta dva polja međusobno podstiču. Kvantni računari bi jednog dana mogli da zamene uobičajene digitalne računare na našim stolovima. Zapravo, svetska ekonomija mogla bi u budućnosti zavisiti od takvih računara, tako da postoji izvanredan komercijalni interes za te tehnologije. Silicijumska dolina bi jednog dana mogla da postane Pojas rđe,*3 zamenjena industrijom novih tehnologija nastalih iz kvantnog računarstva. Standardni kompjuteri računaju pomoću binarnog sistema nula i jedinica zvanih bitovi. Ali kvantni računari su mnogo moćniji. Mogu da računaju u kubitovima vrednosti između 0 i 1. Zamislite atom u magnetnom polju. Obrće se poput čigre, tako da je osa njegovog obrtanja usmerena nagore ili nadole. Zdrav razum nam govori da spin atoma ne može istovremeno biti usmeren i nagore i nadole. Ali u čudnom kvantnom svetu, atom je opisan kao suma dva stanja - zbir atoma sa osom obrtanja nagore i atoma sa osom obrtanja nadole. U kvantnoj nedođiji, svaki objekat se opisuje kao zbir svih mogućih stanja. (Ako na ovaj kvantni način opisujemo velike objekte kao što su mačke, moramo da saberemo talasnu funkciju žive mačke i talasnu funkciju mrtve mačke, tako da je mačka ni mrtva ni živa, što ćemo detaljnije razmotriti u poglavlju 13.) Zamislimo sada niz atoma poređanih u magnetnom polju sa spinovima istog smera. Ako ovaj niz atoma osvetlimo laserom, on će se odbiti od tog skupa, obrćući spin nekih atoma. Izmerivši razliku između upadnog i izlaznog laserskog zraka, izveli smo složen kvantni proračun kojim je obuhvaćeno okretanje velikog broja spinova. Kvantni računari još uvek su u povoju. Svetski rekord za kvantno računanje je 3 x 5 = 15, što je račun koji teško da će svrgnuti današnje super-računare s trona. Kvantna teleportacija i kvantni računari imaju zajedničku kobnu slabost: održavanje koherencije velikih grupa atoma. Kad bi se ovaj problem rešio, ostvario bi se neizmeran pomak na oba polja. CIA i druge tajne organizacije vrlo su zainteresovane za kvantne računare. Mnogi tajni kodovi na svetu zavise od ključa, ogromnog celog broja, i sposobnosti pojedinca da ga razloži na proste brojeve. Ako je ključ proizvod dva broja od kojih svaki ima sto cifara, digitalnom računaru bi možda bilo potrebno preko sto godina da bez ikakvih pomoćnih informacija nađe ta dva faktora. Takav kod je, u suštini, danas nerazrešiv. Međutim, Piter Šor iz Belovih laboratorija je 1994. godine pokazao da bi razlaganje velikih brojeva na faktore moglo biti mačji kašalj za kvantni računar. To otkriće je istog trena podiglo nivo zainteresovanosti zajednice obaveštajaca. U načelu, kvantni računar bi mogao da razreši sve kodove na svetu i tako bi se potpuno poremetila sigurnost današnjih računarskih sistema. Zemlja kojoj bi prvoj pošlo za rukom da napravi kvantni računarski sistem bila bi u stanju da razotkrije najskrivenije tajne drugih zemalja i organizacija. Neki naučnici su predočili da će svetska ekonomija u budućnosti možda zavisiti od kvantnih računara. Očekuje se da će digitalni računari na bazi silicijuma dostići svoje fizičke granice u povećanju računarske moći nešto posle 2020. Možda će nam biti neophodna moćnija porodica računara da bi tehnologija nastavila da napreduje. Ostali istražuju mogućnost reprodukcije moći ljudskog mozga pomoću kvantnih računara. Dakle, ulozi su veoma visoki. Kad bismo rešili problem koherencije, ne samo da bismo uspešno izveli teleportaciju, već bismo možda bili u stanju da pomoću kvantnih računara razvijemo tehnologije svih vrsta na neslućene načine. Ovaj ključni korak napred toliko je važan da ću se ovom razmatranju vratiti u narednim poglavljima. Kao što sam ranije istakao, koherenciju je izuzetno teško održati u laboratoriji. Najslabija vibracija mogla bi da poremeti koherenciju dva atoma i da uništi računanje. Danas je vrlo teško održati koherenciju više od šačice atoma. Dekoherencija atoma koji su izvorno u fazi počinje odmah posle nekoliko nanosekundi ili jedne sekunde. Teleportacija se mora obaviti izuzetno brzo, pre dekoherencije atoma, što 40

postavlja još jedno ograničenje na kvantno računanje i teleportaciju. Uprkos ovim izazovima, Dejvid Dojč s Univerziteta u Oksfordu smatra da se ovi problemi mogu prevazići: „Uz malo sreće i primenu nedavnih teorijskih dostignuća, na kvantni računar čekaćemo mnogo manje od pedeset godina. Bio bi to sasvim novi način kroćenja prirode.“ Da bismo napravili koristan kvantni računar, morali bismo da raspolažemo stotinama miliona atoma koji vibriraju u skladu, što je daleko iznad naših današnjih mogućnosti. Kapetana Kirka bilo bi astronomski teško teleportovati. Morali bismo da ostvarimo kvantno preplitanje s kapetanovim blizancem. Teško je sagledati kako bi se to dalo ostvariti, čak i s nanotehnologijom i naprednim računarima. Dakle, teleportacija postoji na atomskom nivou, a složene, čak i organske molekule možda ćemo moći da teleportujemo za samo nekoliko decenija. Ali na teleportaciju makroskopskog objekta moraćemo da sačekamo više decenija ili čak i vekova, pa i duže, ako je to uopšte moguće. Zato se teleportovanje složenih molekula, možda čak i virusa ili živih ćelija, može svrstati u I klasu nemogućeg, jer bi trebalo da bude moguće u roku od jednog veka. Ali na teleportovanje ljudskog bića, ako je uopšte moguće, možda ćemo morati da čekamo vekovima duže, iako ne narušava zakone fizike. Zato bih tu vrstu teleportacije svrstao u II klasu nemogućeg.

41

Ako niste naišli na nešto čudno tokom dana, i nije vam bio neki dan. - DZ O N V I L ER

Samo oni koji pokušavaju apsurdno, ostvariće nemoguće. - M . K . ESH ER

Roman Slan A. E. van Voukta odslikava ogroman potencijal telepatije i naše najdublje strahovanje zbog nje. Glavni junak romana Džomi Kros je slan, to jest pripadnik odumiruće rase superinteligentnih telepata. Njegove roditelje brutalno je ubila razularena rulja ljudi koji se boje svih telepata i preziru ih zbog njihove ogromne moći - oni mogu da pristupe privatnim, najintimnijim mislima svih oko sebe. Ljudi nemilosrdno love slanove poput životinja. Slanove je lako uočiti zahvaljujući karakterističnim pipcima na glavi. Džomi pokušava da uspostavi kontakt s drugim slanovima možda izbeglim u svemir pred lovom na veštice koji sprovode ljudi odlučni da ih istrebe. Osvrnemo li se u istoriju, videćemo da se čitanje misli smatralo toliko važnim da je često pripisivano bogovima. Jedna od najosnovnijih moći svakog boga jeste sposobnost da čita naše misli kako bi mogao da odgovori na naše najdublje molitve. Pravi telepata, sposoban da čita misli kad god poželi, lako bi mogao postati najbogatija, najmoćnija osoba na Zemlji, u stanju da prodre u umove bankara s Vol Strita ili da ucenjuje protivnike i primorava ih da se ponašaju kako mu odgovara. Ugrožavao bi vlade i vladare. Mogao bi bez napora da ukrade najvažnije državne tajne. I od njega bi se plašili, i možda bi ga i lovili, kao slanove. Ogromnu moć pravog telepate dočarao je Isak Asimov u svom uticajnom serijalu Zadužbina, za koji se često kaže da je jedno od najvećih dela epske naučne fantastike svih vremena. Posle hiljada godina vladavine galaktičko carstvo je na ivici pada i uništenja. Tajno društvo naučnika zvano Druga zadužbina služi se složenim jednačinama da predvidi hoće li Carstvo napokon pasti i gurnuti civilizaciju u mračni period koji će trajati trideset hiljada godina. Naučnici prave podroban plan na osnovu svojih jednačina u pokušaju da taj pad civilizacije svedu na samo nekoliko hiljada godina. Ali u tom trenutku eto katastrofe. U svojim jednačinama nisu predvideli jedan događaj, rođenje mutanta Mazgova, sposobnog da kontroliše umove na ogromnim daljinama i tako preuzme kontrolu nad Galaktičkim carstvom. Ukoliko se telepata ne zaustavi, Galaksija je osuđena na trideset hiljada godina haosa i anarhije. Premda naučna fantastika obiluje fantastičnim pričama o telepatama, realnost je mnogo prizemnija. Pošto su misli privatne i nevidljive, vekovima su šarlatani i varalice iskorišćavali naivne i lakoverne. Mađioničari i mentalisti koriste jednostavan salonski trik - umeću u publiku saučesnika pa njegove misli onda „čitaju“. Veći broj mađioničara i mentalista gradio je karijeru na čuvenom šeširskom triku.9 Dakle, ljudi zapisuju kakav tekst na papirnim trakama i stavljaju ih u šešir. Mađioničar potom saopštava zadivljenoj publici šta je napisano na papiru. Za taj dovitljivi trik postoji jednostavno objašnjenje (pogledajte napomene). Akter jednog od najčuvenijih slučajeva telepatije nije bio čovek, već životinja, Pametni Hans, konjčudo koji je izazivao divljenje evropske publike devedesetih godina devetnaestog veka. Pametni Hans je, na iznenađenje gledalaca, izvodio složene matematičke proračune. Na primer, ako zatražite od Hansa da podeli 48 sa 6, konj je osam puta udarao kopitom o tlo. Pametni Hans je mogao da deli, množi, sabira 42

razlomke, sriče, čak i da prepoznaje muzičke tonove. Ljubitelji Pametnog Hansa su izjavljivali da je ili inteligentniji od većine ljudi, ili može telepatski da pristupa ljudskim umovima. Ali rezultati Pametnog Hansa nisu bili posledica nekakvog dovitljivog trika. Čudesna sposobnost Pametnog Hansa da izvodi aritmetičke proračune obmanula je i njegovog trenera. Godine 1904, istaknuti psiholog profesor Karl Štrumpf, pozvan da ispita životinju, nije našao očite dokaze da je reč o triku ili o slanju prikrivenih signala konju, što je samo pridonelo fascinaciji javnosti Pametnim Hansom. Međutim, Štrumpfov student, psiholog Oskar Pfungst, tri godine kasnije izveo je mnogo rigoroznije testiranje i otkrio tajnu Pametnog Hansa. Pfungst je zapazio istančane izraze lica Hansovog trenera. Konj je udarao kopitom sve dok se izraz lica njegovog trenera jedva primetno ne izmeni - tada je prestajao da udara. Pametni Hans nije umeo da čita misli ljudi niti je znao aritmetiku, već je naprosto bio pronicljiv posmatrač ljudskih lica. Bilo je i drugih primera životinja telepata istoriji. Još 1591. godine, konj Maroko proslavio se u Engleskoj i doneo svom vlasniku pravo malo bogatstvu tako što je odabirao ljude iz publike, pokazivao na slova abecede i sabirao brojke s para kockica. Bio je takva senzacija u Engleskoj da ga je Šekspir učinio besmrtnim pominjući ga u svojoj drami Uzaludni ljubavni trud kao konja koji pleše. I kockari su u ograničenom smislu sposobni da čitaju tuđe misli.10 Kada ugledamo nešto prijatno, zenice nam se obično šire. Ako vidimo nešto neprijatno (ili izvodimo matematičke proračune), zenice nam se sužavaju. Kockari umeju da prepoznaju emocije svojih protivnika pokeraških lica prateći da li će im se zenice suziti ili širiti. Zato kockari često nose vizire u boji preko očiju kako bi zaštitili zenice. Ispaljivanjem laserskog zraka na nečiju zenicu i analiziranjem mesta njegove refleksije može se precizno odrediti kuda osoba gleda. Analizom kretanja reflektovane tačke laserske svetlosti možemo da utvrdimo kako osoba pogledom pregleda sliku. Kombinovanjem ove dve tehnologije, možemo odrediti emocionalnu reakciju osobe dok gleda sliku, i to bez njene dozvole.

ISTRAŽIVANJA PARANORMALNOG Prve naučne studije telepatije i drugih paranormalnih fenomena sprovelo je Društvo za istraživanja paranormalnog osnovano u Londonu 1882.11 (Izraz mentalna telepatija skovao je iste te godine F. V. Majers, član tog društva.) Predsednici tog društva bili su istaknute figure devetnaestog veka. Društvo, koje postoji i danas, uspevalo je da razotkrije mnoge prevare, ali često je bivalo raspeto između spiritualista, koji su čvrsto verovali u paranormalno, i naučnika, koji su se zalagali za ozbiljan naučni pristup. Doktor Džozef Benks Rajn12, koji je sprovodio istraživanja u okviru društva, započeo je 1927. godine, u Sjedinjenim Državama prvu sistematsku i rigoroznu studiju spiritualističkih fenomena osnovavši Rajnov institut (danas Rajnov istraživački centar) na Djukovom univerzitetu u Severnoj Karolini. Decenijama je sa suprugom Luizom izvodio neke od prvih naučno nadgledanih eksperimenata u Sjedinjenim Državama vezanih u kojima je ispitivao raznovrsne parapsihološke fenomene, objavljujući rezultate uz stručnu recenziju u naučnim publikacijama. Upravo je Rajn u jednoj od svojih prvih knjiga skovao izraz „ekstrasenzorna percepcija” (extrasensory perception - ESP). Rajnova laboratorija je postavila standarde za istraživanja paranormalnog. Njegov saradnik, doktor Karl Zener osmislio je sistem karata s pet simbola za analiziranje telepatskih sposobnosti; sada se zovu Zenerove karte. Rezultati su predominantno pokazivali da nema nikakvih dokaza telepatije. Ali mali broj eksperimenata ipak je pokazao izuzetnu korelaciju među podacima koja se ne može objasniti kao obična slučajnost. Problem je bilo to što ove eksperimente često nisu mogli da ponove drugi istraživači. Premda je Rajn pokušao da se predstavi kao strog istraživač, na njegovu reputaciju je donekle pala senka posle iskustva s kobilom Ledi Čudo. Ona je mogla da izvodi zadivljujući niz telepatskih radnji, primera radi obarala je kocke sa slovima i tako ispisivala reči na koje su gledaoci mislili. Izgleda da Rajn nije znao za sindrom Pametnog Hansa. Godine 1927, Rajn je detaljnije proučio Ledi Čudo i zaključio: „Preostaje samo jedno objašnjenje: to je telepatija, prenos mentalnog uticaja kroz nepoznati proces. Nije otkriveno ništa protivno tome, i, po svemu sudeći, nijedna druga izneta hipoteza nije održiva u svetlu rezultata.“ Kasnije Milburn Kristofer otkriva pravi izvor telepatske moći Ledi Čudo: istančani pokreti biča njenog vlasnika. Suptilne kretnje biča bile su signali za Ledi Čudo da prestane da udara kopitom. (Ali čak i kada se razotkrilo šta stoji iza navodne telepatske moći Ledi Čudo, Rajn je nastavio da veruje da je kobila zaista imala telepatske sposobnosti pa ih je nekako izgubila i zato je vlasnik morao da pribegne trikovima.) Rajnova reputacija pretrpela je završni udarac pred njegovo penzionisanje. Tragao je za naslednikom 43

besprekorne reputacije koji bi preuzeo na sebe rukovođenje institutom. Najviše je obećavao doktor Volter Livi i on ga je zaposlio 1973. Doktor Livi bio je zvezda u usponu u toj oblasti - objavio je senzacionalne rezultate studija koji su navodno pokazivali kako miševi mogu telepatski da menjaju generator slučajnih brojeva računara. Međutim, podozrivi laboratorijski radnici otkrili su da doktor Livi tajno dolazi u laboratoriju pod okriljem noći i menja rezultate testova. Otkriven je na delu. Dodatni testovi pokazali su da miševi nemaju nikakvu telepatsku moć. Doktor Livi je obrukan i otpušten iz instituta.

TELEPATIJA I ZVEZDANA KAPIJA Interesovanje za paranormalno dobilo je agresivniju dimenziju na vrhuncu hladnog rata, kada je izveden niz tajnih eksperimenata iz oblasti telepatije, kontrole uma i posmatranja na daljinu. (Posmatranje na daljinu je viđenje udaljene lokacije isključivo snagom uma, putem čitanja misli drugih.) Zvezdana kapija (Stargate) bilo je kodirano ime za veliki broj tajnih studija koje je sponzorisala CIA (kao što su Sun Streak, Grill Flame i Center Lane). Ta ideja je začeta 1970. godine, kada je CIA zaključila da Sovjetski Savez troši i do 60 miliona rubalja godišnje na psihotronična istraživanja. Javila se bojazan da bi Sovjeti mogli primenjivati ESP da lociraju američke podmornice i vojna postrojenja, identifikuju špijune i čitaju tajne spise. S finansiranjem studija CIA krenulo se 1972. godine, a nadležni su bili Rasel Targ i Harold Puthof sa Stenfordskog istraživačkog instituta u Menlo Parku. Isprva su hteli da obučavaju telepate koji bi mogli da učestvuju u telepatskom ratu. Sjedinjene Države su u periodu dužem od dve decenije potrošile 20 miliona dolara na Zvezdanu kapiju. U ovom projektu bilo je angažovano četrdeset ljudi, uz dvadeset tri posmatrača na daljinu i troje telepata na platnom spisku. Do 1995, s budžetom od 500.000 dolara godišnje, CIA je dovršila stotine projekata prikupljanja informacija uz hiljade epizoda posmatranja na daljinu. Konkretno, od posmatrača na daljinu tražilo se da: • lociraju pukovnika Gadafija pre bombardovanja Libije, 1986; • nađu zalihe plutonijuma u Severnoj Koreji, 1994; • lociraju taoce koje je kidnapovala grupa Crvene brigade u Italiji, 1981; • lociraju sovjetski bombarder TU-95 koji se srušio u Africi; Godine 1995. CIA je zatražila od Američkog instituta za istraživanja da proceni ove programe. Institut je preporučio da se obustave. „Nema dokumentovanih dokaza da su doprineli radu obaveštajnog korpusa“, napisao je Dejvid Goslin iz Američkog instituta za istraživanja. Zastupnici Zvezdane kapije hvalisali su se da su postizali takozvane rezultate za osam martinija (zaključci toliko spektakularni da ste posle njih morali popiti osam martinija da se oporavite). Međutim, kritičari su tvrdili da su podaci dobijeni posmatranjem na daljinu u preovlađujućoj meri bezvredni, nevažni, pravo traćenje novca poreskih obveznika, i da su tih nekoliko pogodaka toliko neodređeni i uopšteni da bi mogli važiti za proizvoljno mnogo situacija. U izveštaju Američkog instituta za istraživanja stajalo je da su za najimpresivnije uspehe Zvezdane kapije zaslužni posmatrači na daljinu već upoznati s operacijom, te su zato mogli da iznesu nagađanje koje je zvučalo razumno. Zaključivši na kraju da Zvezdana kapija nije proizvela nijednu informaciju koja je pomogla agenciji u usmeravanju obaveštajnih operacija, CIA je otkazala projekat. (Ipak, kolale su glasine da je CIA pomoću posmatrača na daljinu pokušavala da locira Sadama Huseina tokom Zalivskog rata, ali bez uspeha.)

SKENIRANJE MOZGA Istovremeno, naučnici su počeli da stiču uvid u fiziku u osnovi funkcionisanja mozga. U devetnaestom veku naučnici su pretpostavili da se unutar mozga prenose električni signali. Godine 1875. Ričard Keton otkrio je kako se preko elektroda priljubljenih uz glavu mogu detektovati slabi električni signali koje emituje mozak. To je dovelo da otkrića elektroencefalografa (EEG). Mozak bi se mogao opisati kao medij u kome se misli prenose u obliku slabih električnih signala i 44

elektromagnetnih talasa. Ali postoje problemi s čitanjem tuđih misli pomoću ovih signala. Pre svega, signali su izuzetno slabi i u milivatskom su opsegu. Drugo, signali se teško izdvajaju iz stohastičkog šuma. Iz tog meteža moguće je izdvojiti samo grube informacije o našim mislima. Treće, naš mozak nije u stanju da prima slične poruke od drugih mozgova preko ovih signala, odnosno, nedostaje nam antena. I, na kraju, čak i kada bismo mogli da primamo te slabe signale, ne bismo mogli da ih rastumačimo. Kako izgleda, telepatija putem radio-talasa s osloncem na njutnovsku ili maksvelovsku fiziku nije moguća. Neki veruju da se telepatija izvodi putem pete sile zvane psi. Ali čak i zagovornici parapsihologije priznaju da nemaju konkretnih, ponovljivih dokaza da postoji sila psi. Ipak, to otvara pitanje: da li bi kvantna teorija omogućila telepatiju? U poslednjoj deceniji, uvedeni su novi kvantni instrumenti koji nam prvi put u istoriji pružaju priliku da zavirimo u moždano poprište ljudskih misli. Glavne alatke u ovoj kvantnoj revoluciji jesu skeniranja mozga tehnikama PET (pozitronsko-emiterska tomografija) i NMR (nuklearna magnetna rezonanca). Da bi se dobila PET slika u krv se ubrizgava radioaktivni šećer. Taj šećer nakuplja se u delovima mozga aktiviranim procesom razmišljanja u kome se troši energija. Radioaktivni šećer emituje pozitrone (antielektrone) koji se lako detektuju odgovarajućim instrumentima. Prateći putanju antimaterije u mozgu, moguće je pratiti i putanju misli, precizno utvrđujući koji delovi mozga su ponaosob angažovani u aktivnostima. NMR skener funkcioniše na isti način, ali je manje precizan. Glava pacijenta se postavlja u ogromno magnetno polje oblika krofne. Jezgra atoma se pod uticajem magnetnog polja usmeravaju paralelno s linijama polja. Pacijentu se šalje radiotalasni puls, što izaziva oscilovanje jezgara. Kada jezgra promene orijentaciju, emituju slab radio-signal kao eho koji se može detektovati, ukazujući na prisustvo određene supstance. Na primer, kad je mozak aktivan troši se kiseonik, tako da NMR aparat identifikuje proces razmišljanja merenjem prisustva oksidovane krvi. Što je viša koncentracija oksidisane krvi, veća je mentalna aktivnost u tom delu mozga. (Danas se funkcionalnom magnetnom rezonancom u deliću sekunde uočava aktivnost u oblastima mozga promera samo jednog milimetra, što ove mašine čini idealnim za praćenje putanje misli.)

NMR DETEKTORI LAŽI Možemo se nadati da će naučnici jednog dana pomoću magnetne rezonance dešifrovati grube obrise misli u mozgu. Najjednostavniji test čitanja misli bio bi da se odredi da li neko laže. Prema legendi, prvi detektor laži na svetu napravo je indijski sveštenik pre više vekova. Zaključavao je „magičnog magarca“ i osumnjičenog u sobu, naloživši čoveku da povuče magarca za rep. Ako magarac progovori, osumnjičeni je lažov. Ukoliko magarac ćuti, osumnjičeni je govorio istinu. (Međutim, čovek u sobi nije znao da je magareći rep nagaravljen.) Kad osumnjičenog izvedu iz sobe, obično bi obznanio da je nevin jer magarac nije progovorio kada ga je povukao za rep. Ali sveštenik bi onda pregledao njegove ruke. Ako su mu šake bile čiste, znači da je lagao. (Ponekad je od detektora laži efikasnija sama pretnja njime.) Prvi magični magarac u modernom dobu napravljen je 1913. godine, kada je psiholog Vilijam Marston izveo analizu po kojoj krvni pritisak neke osobe raste ukoliko laže. (Ovo zapažanje o krvnom pritisku zapravo potiče iz drevnih vremena, kada bi istražitelj ispitivao osumnjičenog držeći ga za šake.) Ta ideja je imala odjeka, te je uskoro i američko Ministarstvo odbrane osnovalo sopstveni Poligrafski institut. S vremenom je postalo jasno da detektor laži mogu da obmanu sociopate koje se nimalo ne kaju zbog onoga što su počinili. Najčuveniji obmanjivač bio je Oldrič Ejms, dvostruki agent CIA, koji je dobio ogromne pare od Sovjetskog Saveza pritom poslavši brojne američke agente u smrt i otkrivši tajne podatke o američkoj nuklearnoj mornarici. Decenijama je Ejms uspevao da obmane CIA-u na brojnim detektorima laži. To je za rukom pošlo i Gariju Ridžveju, ozloglašenom serijskom ubici iz Grin Rivera. On je ubio pedesetak žena. Godine 2003. Američka nacionalna akademija nauka objavila je izveštaj o pouzdanosti detektora laži, navevši sve načine na koje se detektori laži mogu obmanuti, a nevini ljudi žigosati kao lažovi. Ali ako detektori laži mere samo nivo uznemirenosti, kako bi bilo da se meri sam mozak? Zamisao da se laži otkrivaju merenjem aktivnosti mozga začela se pre dvadesetak godina: tada je Piter Rozenfeld s Nortvesternskog univerziteta opazio da EEG rezultati ljudi koji lažu pokazuju obrazac u oblasti talasa P300 drugačiji nego kod onih koji govore istinu. (Talasi P300 se često stimulišu kada se mozak susretne s 45

nečim novim ili neobičnim.) Na ideju o korišćenju NMR slika da se detektuje laž prvi je došao Danijel Langleben s Pensilvanijskog univerziteta. Godine 1999. naišao je na tekst o tome kako je deci koja pate od nedostatka pažnje teško da lažu, ali iz sopstvenog iskustva je znao da to nije tačno i da su takva deca bez problema lagala. Pravi problem je bio to što im je bilo teško da sakriju istinu. „Tek tako se izlanu“, prisećao se Langleben. Naslućivao je da mozak prilikom izricanja laži prvo mora sprečiti da se kaže istina, a tek onda fabrikovati neistinu. Langleben kaže: „Kada slažete s namerom, prvo morate da zadržite istinu u umu. Zato je opravdano zaključiti da je aktivnost mozga tada veća.“ Drugim rečima, laganje je težak posao. Eksperimentišući sa studentima s koledža i tražeći od njih da lažu, Langleben je ubrzo otkrio da laganje povećava aktivnost mozga u nekoliko oblasti, uključujući čeoni režanj (gde je koncentrisano složenije razmišljanje), temporalni režanj i limbički sistem (gde se obrađuju emocije). Konkretnije - zapazio je neobičnu aktivnost u prednjem cingulumu (vezanom za rešavanje konfliktnih situacija i inhibiciju odgovora). Tvrdi da je dobio konsistentnu stopu uspešnosti čak do 99 posto dok je analizirao svoje subjekte u kontrolisanim eksperimentima u kojima je pokušavao da odredi da li lažu (na primer, tražio je od studenata da lažu o tome koje karte su im dodeljene). Interesovanje za ovu tehniku toliko je veliko, da su pokrenuta dva komercijalna projekta u kojima se pruža ovakva uslugu javnosti. Godine 2007. kompanija No Lie MRI latila se prvog slučaja: jedan čovek je tužio svoju osiguravajuću kompaniju jer je tvrdila da je namerno zapalio svoju prodavnicu brze hrane. (fNMR skeniranje pokazalo je da on nije palikuća.) Zagovornici Langlebenove tehnike tvrde da je mnogo pouzdanija od zastarelog detektora laži, jer niko ne može da kontroliše promene obrazaca aktivnosti mozga. Čovek se može izvežbati da donekle kontroliše svoj puls i znojenje, ali nikako ne može kontrolisati obrasce aktivnosti mozga. Zapravo, zagovornici ističu da bi u vreme povećane brige zbog terorizma ova tehnika mogla da spase bezbrojne živote jer bi se unapred otkrivali planirani teroristički napadi. Iako prihvataju očiglednu uspešnost ove tehnologije u detektovanju laži, kritičari su istakli da fNMR zapravo ne detektuje laži, već samo povećanu moždanu aktivnosti prilikom izgovaranja laži. Mašina bi, na primer, mogla dati lažne rezultate kada bi neko govorio istinu u stanju velike uznemirenosti. fNMR bi registrovala samo uznemirenost koju subjekat oseća, i pogrešno bi ukazala da je lagao. Neurobiolog Stiven Hajman sa Harvardskog univerziteta upozorava: „Vlada neverovatna glad za testovima razdvajanja istine od laže, prokleta da je nauka.“ Neki kritičari tvrde i da bi pravi detektor laži, poput pravog telepate, uneo priličnu nelagodu u uobičajene društvene interakcije, pošto je određeni stepen laganja društveno mazivo koje pomaže da se točkovi društva okreću.13 Na primer, naša reputacija može biti uništena ako se otkrije da su laži komplimenti koje dajemo šefovima, nadređenima, supružnicima, ljubavnicima i kolegama. Zapravo, pravi detektor laži bi mogao da razotkrije i sve naše porodične tajne, skrivene emocije, potisnute želje i tajne planove. Kao što je rekao novinar Dejvid Džons, koji piše o naučnim temama, pravi detektor laži je „poput atomske bombe, i najbolje je čuvati ga kao neku vrstu konačnog oružja. Ako bi se naveliko koristio izvan sudnice, učinio bi život u zajednici prilično nemogućim.“

UNIVERZALNI PREVODILAC Pojedinci su s pravom kritikovali skeniranje mozga. Uprkos spektakularnim fotografijama mozga tokom razmišljanja, ova tehnika naprosto je previše gruba za merenje zasebnih misli. Prilikom obavljanja najjednostavnijeg mentalnog zadatka verovatno se odjednom aktiviraju milioni neurona, a fNMR tu aktivnost na ekranu prikazuje samo kao mrlju. Jedan psiholog uporedio je skeniranje mozga s pokušajem da čujele šta vam govori osoba do vas na bučnoj fudbalsku utakmicu. Glas te osobe gubi se u galami hiljada posetilaca. Na primer, najmanji delić mozga koji se može pouzdano analizirati pomoću fNMR mašine zove se voksel. Ali svaki voksel obuhvata višemilionsku grupu neurona, tako da fNMR mašina nije dovoljno osetljiva da izoluje zasebne misli. U naučnoj fantastici ponekad se pominje univerzalni prevodilac, uređaj koji čita ljudske misli i potom ih šalje direktno u um druge osobe. U nekim romanima naučne fantastike, telepate vanzemaljci umeću svoje misli u naše umove, iako ne razumeju naš jezik. U naučnofantastičnom filmu iz 1976. godine Svet 46

budućnosti (Futureworld), san jedne žene projektuje se direktno preko televizijskog ekrana u realnom vremenu. U filmu sa Džimom Kerijem iz 2004. godine, Večni sjaj besprekornog uma (Eternal Sunshine of the Spotless Mind), doktori izdvajaju i brišu bolna sećanja. „Takvu fantaziju imaju svi iz ove oblasti“, kaže neuronaučnik Džon Hejns sa Instituta Maks Plank u Lajpcigu u Nemačkoj. „Ali ako baš želite da konstruišete tu napravu, prilično sam siguran da ćete morati da beležite aktivnost svakog neurona.“ Pošto registrovanje signala od neurona za sada ne dolazi u obzir, neki psiholozi su pokušali da primene sledeće rešenje koje najviše obećava: smanjiti nivo šuma i izolovati fNMR obrazac koji stvaraju pojedinačni objekti. Na primer, moglo bi biti moguće identifikovati fNMR obrazac pojedinačnih reči, i potom napraviti rečnik misli. Marsel A. Džast s Univerziteta Karnegi-Melon uspeo je da identifikuje fNMR obrazac koji stvara mala grupa odabranih objekata (na primer, stolarskih alatki). „Imamo 12 kategorija i možemo da odredimo na koji od tih dvanaest subjekata se misli sa tačnošću od 80% do 90%“, tvrdi on. Njegov kolega Tom Mičel, računarski stručnjak, koristi računarsku tehnologiju kao što su neuronske mreže, da izdvoji složene moždane obrasce registrovane pomoću fNMR skeniranja koji su povezani s izvođenjem određenih eksperimenata. „Voleo bih da sprovedem eksperiment čiji bi cilj bio pronaći reči koje izazivaju najintenzivniju moždanu aktivnost“, kaže Mičel. Čak i ako bismo mogli da sastavimo rečnik misli, daleko je to od konstruisanja univerzalnog prevodioca. Za razliku od univerzalnog prevodioca koji bežično šalje misli direktno iz nečijeg uma u naš um, fNMR mentalni prevodilac bi funkcionisao u mnogo zahtevnih koraka: pre svega, izdvajanje određenih fNMR obrazaca i njihovo prevođenje u engleske reči, potom i saopštavanje tih reči subjektu. Stoga se ovakav uređaj ne može poistovetiti sa stapanjem umova iz Zvezdanih staza (iako bi bio veoma koristan za žrtve moždanog udara).

RUČNI NMR SKENERI Još jedan kamen spoticanja za praktičnu telepatiju jeste i sama veličina fNMR mašine. Taj ogroman uređaj, skuplji od miliona dolara, zauzima čitavu sobu i teži nekoliko tona. Srce mašine za magnentu rezonancu je veliki magnet oblika krofne prečnika preko jednog metra, koji stvara snažno magnetno polje jačine više tesli. (Magnetno polje je toliko jako da su više radnika ozbiljno povredili čekići i druge alatke, poleteli usled nehotičnog uključivanja mašine.) Fizičari Igor Savukov i Majkl Romalis s Prinstonskog univerziteta nedavno su izneli zamisao o novoj tehnologiji pomoću koje bi ručne NMR mašine možda mogle da postanu stvarnost, što bi eventualno umanjilo cenu fNMR mašine sto puta. Tvrde da se ogromni NMR magneti mogu zameniti superosetljivim magnetometrima koji mogu da detektuju slaba magnetna polja. Pre svega, Savukov i Romalis su napravili magnetni senzor od vrele kalijumske pare suspendovane u gasovitom helijumu. Laserom su svrstali spinove elektrona kalijuma. Posle toga, primenili su slabo magnetno polje na vodu (kojom su simulirali ljudsko telo). U vodu su poslali radiotalasni puls, usled čega su molekuli vode zatreperili. Zbog rezultujućeg eha od molekula vode koji vibriraju, počeli su da se tresu i elektroni kalijuma, što je moglo da se detektuje drugim laserom. Evo njihovog ključnog rezultata: čak i slabo magnetno polje bi moglo proizvesti eho koji bi njihovi senzori uspeli da registruju. Ne samo da su mogli zameniti monstruozno jako magnetno polje standardne NMR mašine slabim poljem, već su stekli mogućnost da trenutno dobiju slike (iz mašina za magnetnu rezonancu na svaku slika se čeka i do dvadeset minuta). Smatraju da će pravljenje NMR slike jednog dana biti jednostavno kao fotografisanje digitalnim fotoaparatom. (Međutim, ima prepreka. Jedan problem jeste i to što subjekat i mašina moraju da se zaštite od neželjenih spoljašnjih magnetnih polja.) Ako ručne NMR mašine zbilja budu načinjene, mogle bi da se spoje s majušnim računarom sa softverom za dekodiranje određenih ključnih fraza, reči ili rečenica. Takav uređaj nikada ne bi bio tako savršen kao naprave iz naučne fantastike, ali bio bi vrlo sličan njima.

47

MOZAK KAO NEURONSKA MREŽA Hoće li će neke futurističke NMR mašine zbilja doslovno čitati čitave misli, reč po reč, sliku po sliku, kao pravi telepata? Još nema jasnog odgovora. Neki smatraju da će NMRmašine registrovati naše misli samo u grubim crtama, pošto mozak nije računar. U digitalnom računaru, računanje je lokalizovano i odvija se prema strogom skupu pravila. Digitalni računar funkcioniše po zakonima Tjuringove mašine, uređaja koji ima centralnu procesorku jedinicu (CPU) u koju stižu ulazne informacije i iz kog izlaze informacije. Centralni procesor (na primer, čip Pentium) izvodi konačan skup manipulacija nad ulaznim informacijama i daje izlazne informacije, te je „razmišljanje“ lokalizovano u procesoru. Međutim, naš mozak nije digitalni računar. Naš mozak nema procesor Pentium, operativni sistem Windows ili pomoćne programe. Uklonite li ijedan tranzistor iz procesora računara, verovatno ćete ga osakatiti. Ali zabeleženi su slučajevi kada je polovina mozga preuzimala funkcije nefunkcionalne druge polovine. Ljudski mozak je, zapravo, više nalik mašini koja uči, neuronskoj mreži, koja se neprestano prepovezuje posle savladavanja novog zadatka. NMR snimci potvrđuju da naše misli nisu u mozgu lokalizovane u jednoj tački, kao kod Tjuringove mašine, već su razasute po velikom delu mozga, što je tipična odlika neuronske mreže. Snimanja urađena NMR mašinom pokazuju da je razmišljanje nalik pingpongu - različiti delovi mozga uključuju se sekvencijalno, pri čemu električna aktivnost skakuće po mozgu. Pošto su misli toliko difuzne i razasute po mozgu, možda naučnici neće moći da urade ništa više od sastavljanja rečnika misli, odnosno, utvrđivanja jednoznačne veze između izvesnih misli i određenih obrazaca u EEG snimcima ili NMR slikama. Na primer, austrijski biomedicinski inženjer Gert Pfurtšeler, obučio je računar da prepozna određene moždane obrasce usredsredivši se na p talase nađene u EEG snimcima. Po svemu sudeći, p talasi su povezani s namerom da se izvedu određeni pokreti mišića. Pfurtšeler traži od pacijenata da podignu prst, nasmeju se ili namršte, a potom računar beleži koji p talasi su se pri tome aktivirali. Kad god pacijent obavi mentalnu aktivnost, računar pažljivo zabeleži obrazac p talasa. Ovaj proces je težak i naporan, jer morate pažljivo da odstranite lažne talase, ali Pfurtšeler je ipak uspeo da nađe zadivljujuću vezu između jednostavnih kretnji i izvesnih moždanih obrazaca. Ova metoda bi, u kombinaciji s NMR snimcima, mogla s vremenom omogućiti da sastavimo opsežan rečnik misli. Analiziranjem određenih obrazaca na EEG snimcima ili NMR slikama, računar bi mogao da identifikuje takve obrasce i da otkrije šta pacijent misli, barem u opštim crtama. Takvo čitanje misli bi uspostavilo jednoznačno preslikavanje između datih p talasa i NMR slika i određenih misli. Ali nije sigurno da bi taj rečnik mogao da izdvaja konkretne reči u našim mislima.

PROJEKTOVANJE NAŠIH MISLI Ako bismo jednog dana bili u stanju da u grubim crtama čitamo misli drugih, da li bi bilo moguće izvoditi obrnutu radnju, odnosno projektovati naše misli u glavu druge osobe? Izgleda da bi odgovor mogao biti potvrdan. Radio-talasi se mogu poslati direktno u ljudski mozak da pobude oblasti mozga za koje se zna da kontrolišu određene funkcije. Istraživanja o ovome su počela pedesetih godina. Kada je kanadski neurohirurg Vajlder Penfild operisao mozgove pacijenata koji su bolovali od epilepsije otkrio je da pacijenti, prilikom stimulisanja izvesnih oblasti čeonog režnja mozga pomoću elektroda, čuju glasove i vide pojave nalik duhovima. Psiholozi znaju da pacijenti zbog epileptičnih lezija mogu imati utisak da su natprirodne sile na delu, da demoni i anđeli kontrolišu dešavanja oko njih. Neki psiholozi su čak spekulisali o tome da bi stimulacija ovih oblasti mogla da dovede do polumističnih iskustava koja su osnova mnogih religija. Pojedinci smatraju da je Jovanka Orleanka, koja je sama dovela francusku vojsku do pobede u bitkama protiv Britanaca, možda patila od takve lezije izazvane udarcem u glavu. Na osnovu ovih nagađanja, neuronaučnik Majkl Persinger iz Sadberija u Ontariju napravio je poseban šlem koji šalje radio-talase u mozak da bi se izazvale određene misli i emocije poput religioznih osećanja. Neuronaučnici znaju da izvesne povrede levog čeonog režnja mogu da izazovu dezorijentisanost mozga, i 48

mozak bi mogao protumačiti da aktivnost u desnoj hemisferi mozga dopire od drugog „sebe“. Pacijent s takvom povredom mogao bi steći utisak da u prostoriji postoji nekakav duh, jer njegov mozak nije svestan da je to prisustvo samo deo njega samog. Zavisno od svojih uverenja, pacijent bi mogao tog „drugog sebe“ smatrati demonom, anđelom, vanzemaljcem, ili čak Bogom. U budućnosti će možda biti moguće precizno slati elektromagnetne signale u delove mozga za koje se zna da kontrolišu određene funkcije. Slanjem takvih signala u amigdalu mogle bi se pobuditi određene emocije. Stimulisanjem drugih oblasti mozga mogle bi se evocirati određene slike i misli. Ali istraživanja su tek na početku.

MAPIRANJE MOZGA Neki naučnici zagovaraju ideju o projektu mapiranja neurona sličnom Projektu ljudski genom u okviru koga su mapirani svi geni ljudskog genoma. Projektom mapiranja locira se svaki neuron u ljudskom mozgu i pravi 5D mapa svih njihovih veza. Bio bi to odista veličanstven projekat, pošto u mozgu postoji preko 100 milijardi neurona, a svaki neuron je povezan s hiljadama drugih neurona. Kada bi se takav projekat ostvario, mogli bismo da mapiramo kako određene misli stimulišu neuronske putanje. U kombinaciji s rečnikom misli dobijenim pomoću NMR slika i EEG talasa, realno je pretpostaviti da bismo identifikovali neuronsku strukturu određenih misli i tako bismo možda mogli odrediti koje tačno reči ili mentalne slike odgovaraju datim aktiviranim neuronima. Dakle, uspostavili bismo jednoznačno preslikavanje između određene misli, njene NMR predstave i neurona koji se aktiviraju da generišu tu misao u mozgu. Mali korak u ovom smeru načinjen je 2006. godine, kada su s Alenovog instituta za proučavanje mozga (koji je osnovao suosnivač Microsofta, Pol Alen) napravili 3D mapu gena u mozgu miša, uz detaljnu predstavu 21.000 gena na ćelijskom nivou. Nadaju se da će posle toga uslediti sličan atlas ljudskog mozga. „Kompletiranje Alenovog atlasa mozga predstavlja ogroman skok napred u jednoj od velikih graničnih oblasti medicinske nauke - proučavanju mozga”, naveo je Mark TesjeLavinj, direktor instituta. Ovaj atlas biće nezamenljiva alatka za svakog ko hoće da analizira neuronske veze u ljudskom mozgu, premda će Atlas mozga biti daleko od pravog neuronskog mapiranja. Ukratko, prirodna telepatija kakvu često srećemo u naučnoj fantastici i fantastici, danas je nemoguća. NMR slike i EEG talasi se mogu iskoristiti samo za čitanje naših najjednostavnijih misli, pošto se misli rasprostiru po čitavom mozgu na složene načine. Ali kako bi ova tehnologija mogla da napreduje u narednim decenijama ili vekovima? Moć nauke da ispituje proces razmišljanja razvijaće se eksponencijalno. Kako budu postajali sve savršeniji NMR aparati i drugi uređaji za praćenje svesti, nauka će sa sve većom preciznošću moći da odredi kako mozak sekvencijalno obrađuje misli i emocije. S većom računarskom moći, trebalo bi da budemo u stanju da analiziramo ovu gomilu podataka s većom tačnošću. Rečnik misli mogao bi da definiše veliki broj obrazaca misli pri čemu obrasci misli na NMR ekranu odgovaraju mislima ili osećanjima. Iako potpuno jednoznačno preslikavanje između NMR obrazaca i misli možda nikada neće biti moguće uspostaviti, pomoću rečnika misli možda bismo mogli ispravno da identifikujemo opšte misli o određenim stvarima. S druge strane, NMR obrasci misli bi se mogli preslikati u neuronsku mapu koja bi precizno pokazivala koji neuroni aktiviraju određene misli u mozgu. Ali, kako mozak nije računar, već neuronska mreža u kojoj se misli rasprostiru po čitavom mozgu, izvesno ćemo naići na sledeću prepreku: sam mozak. Dakle, iako će nauka sve dublje zalaziti u misleći mozak, omogućavajući da se dešifruju neki naši procesi razmišljanja, neće biti moguće čitati tuđe misli s vrhunskom preciznošću kakvu obećava naučna fantastika. Na osnovu toga, mogućnost čitanja misli i osećanja u grubim crtama svrstao bih u I klasu nemogućeg. Mogućnost preciznijeg čitanja misli morala bi da potpadne u II klasu nemogućeg. Međutim, možda postoji i direktniji način da se stekne uvid u ogromnu moć mozga. Umesto radiotalasa koji su slabi i lako se rasipaju, bismo li mogli da zadremo direktno u neurone mozga? Budemo li uspeli, možda ćemo biti kadri da oslobodimo još veću moć: psihokinezu.

49

Nova naučna istina ne trijumfuje ubeđivanjem svojih protivnika i otvarajući im oči, već zato što njeni protivnici s vremenom odumiru, a sazreva nova generacija kojoj je bliska. - M A K S PL A NK

Povlastica je budale da izrekne istine koje niko drugi neće. - SEK SPI R

Jednog dana bogovi su se sastali na nebesima i krenuli da se žale na jadno stanje u kome je čovečanstvo. Zgađeni su nad ljudskom taštinom, budalastošću i besmislenim ludorijama. Ali jedan bog će se sažaliti na nas i odlučiti da izvede eksperiment: daće jednoj sasvim običnoj osobi neograničenu moć. Kako će jedan čovek reagovati na preobražaj u boga, pitaju se bogovi? Ta tupava, prosečna osoba je Džordž Foderingej, galanterista koji iznenada zadobija božanske moći. Može učiniti da sveće lebde, menja boju vode, pravi izvrsne obroke, čak i ni iz čega stvara dijamante. Isprva svoju moć koristi za zabavu i čini dobra dela. Ali, taština i pohota s vremenom će prevladati u njemu i on će postati tiranin žedan moći, s neverovatnim palatama i bogatstvom. Zatrovan tom neograničenom moći, pravi kobnu grešku. Arogantno naređuje Zemlji da prestane da se obrće. Iznenada se stvara nezamisliv haos dok žestok vetar podiže sve u vazduh pri brzini od 1.600 kilometara na sat, kolika je brzina rotacije Zemlje. Čitavo čovečanstvo je zbrisano s lica zemlje u svemir. Očajan, izriče poslednju želju: da se sve vrati kao što je bilo. Ovo je siže filma Čovek koji je mogao da čini čuda (The Man Who Could Work Miracles) iz 1936. godine, zasnovanog na kratkoj priči H. Dž. Velsa iz 1911. (Kasnije će se pojaviti filmska adaptacija ove priče, Svemoćni Brus (Bruce Almighty), sa Džimom Kerijem u glavnoj ulozi.) Od svih moći pripisivanih ESP-u, psihokineza - snaga uma nad materijom ili sposobnost pomeranja objekata razmišljanjem o njima najmoćnija je, zapravo božanska. Vels je u svojoj kratkoj priči hteo da istakne kako uz božanske moći mora ići božansko rasuđivanje i mudrost. Psihokineza je veoma zastupljena u književnosti. Izrazit primer je Šekspirova drama Bura, u kojoj su čarobnjak Prospero, njegova ćerka Miranda i magični duh Arijel godinama izolovani na pustom ostrvu zbog izdaje Prosperovog zlog brata. Kada Prospero čuje da je brod s njegovim bratom u blizini, primenjuje svoje psihokinetičke moći da se osveti i priziva monstruoznu oluju zbog koje će se bratovljev brod nasukati na ostrvo. Prospero potom koristi psihokinetičke moći da upravlja sudbinom bespomoćnih preživelih, uključujući Ferdinanda, nevinog, zgodnog mladića koga Prospero navodi da se zaljubi u Mirandu. Ruski pisac Vladimir Nabokov zapazio je da je Bura veoma nalik naučnofantastičnoj priči. Zapravo, 350 godina pošto je napisana, Bura je pretočena u naučnofantastični klasik iz 1956. godine, film Zabranjena planeta (Forbidden Planet), u kome Prospero postaje plodni naučnik Morbijus, duh postaje robot Robi, a Miranda je Morbijusova predivna ćerka Altaira, dok je ostrvo sada planeta Altair 4. Džin Rodenberi, tvorac serijala Zvezdane staze, priznao je da je Zabranjena planeta bila jedna od inspiracija za njegovu televizijsku seriju. U novije vreme psihokineza je bila centralna ideja zapleta u romanu Keri (Carrie) Stivena Kinga iz 1974. godine. Ova knjiga je nepoznatog, siromašnog pisca vinula do pozicije vodećeg svetskog autora horor priča. Keri je bolno stidljiva, jadna srednjoškolka, prezrena otpadnica koju maltretira mentalno 50

nestabilna majka. Jedina uteha joj je psihokinetička moć koja je, po svemu sudeći, nasledna sposobnost. U završnoj sceni njeni mučitelji će je obmanuti da će postati kraljica maturske večeri, a potom će prosuti svinjsku krv na njenu novu haljinu. U krajnjem osvetničkom činu Keri će snagom uma zaključati sva vrata, strujom ubiti svoje mučitelje, spaliti školu i prizvati samoubilačku vatrenu oluju koja će progutati veći deo centra grada a ona pri tom ubija i sebe. Psihokinetička moć u rukama nestabilne osobe je osnova radnje čuvene epizode Zvezdanih staza pod nazivom Čarli X (Charlie X) o mladiću iz daleke kolonije u svemiru sklonom kriminalu. Umesto da koristi svoju psihokinetičku moć za dobra dela, pomoću nje kontroliše druge ljude i podređuje njihovu volju sopstvenim sebičnim željama. Ako uspe da preuzme Enterprajz i stigne do Zemlje, mogao bi izazvati planetarni haos i uništiti planetu. Psihokineza je i moć Sile kojom je ovladalo mitsko društvo ratnika, Vitezova Džedaja, u sagi Zvezdani ratovi.

PSIHOKINEZA I STVARAN SVET Možda i najčuveniji sukob oko psihokineze u stvarnom životu odigrao se 1973. godine u šou-programu Džonija Karsona. U epskom sukobu učestvovali su Uri Geler - izraelski telepata koji je tvrdio da savija kašike snagom svog uma - i Čudesni Rendi - profesionalni mađioničar sa ozbiljnom karijerom u razotkrivanju prevaranata koji su tvrdili da imaju paranormalne moći. (Zanimljivo je da su njih trojica potekla iz istih profesionalnih voda: karijeru su počeli kao mađioničari, usavršivši trikove za hitroprste kojima su bez daha ostavljali podozrivu publiku.) Pre nego što se pojavio Geler, Karson se konsultovao s Rendijem koji ga je savetovao da sam nabavi kašike i da ih na proveru pre emisije.14 Karson je u emisiji iznenadio Gelera zatraživši da ne savije svoje kašike, već Karsonove. Na svoju sramotu, Geler je bio neuspešan u svakom pokušaju savijanja Karsonovih kašika. (Kasnije se Rendi pojavio u emisiji Džonija Karsona i uspešno izveo trik sa savijanjem kašike, ali je istakao da je to umeće čista mađioničarska rabota, a ne posledica parapsiholoških moći.) Čudesni Rendi je ponudio milion dolara onom ko uspešno demonstrira svoju parapsihološku moć. Nijedan telepata nije uzeo tih milion dolara.

PSIHOKINEZA I NAUKA Problem s naučnim analiziranjem psihokineze jeste to što naučnike lako obmanu oni koji tvrde da imaju telepatsku moć. Naučnici su obučeni da veruju onom što vide u laboratoriji. Međutim, mađioničari koji tvrde da imaju telepatske moći, obučeni su da zavaravaju druge obmanjujući njihovo čulo vida. Zato su naučnici loši posmatrači telepatskih fenomena. Na primer, parapsiholozi su 1982. godine pozvani da analiziraju dva dečaka za koje se smatralo da imaju izuzetne moći: Majkla Edvardsa i Stiva Šoa. Ovi dečaci tvrdili su kako mogu da savijaju metal, mislima utiskuju slike na fotografski film, pomeraju objekte putem psihokineze i čitaju misli. Parapsiholog Majkl Talborn je bio toliko impresioniran da je izmislio reč psihokinetik koja se odnosi i na te dečake. Sposobnosti dečaka su zadivile parapsihologe u Mekdonelovoj laboratoriji za parapsihološka istraživanja u Sent Luisu u Misuriju. Parapsiholozi su verovali kako imaju pravi dokaz telepatske moći dečaka, i počeli su da pripremaju naučni rad o njima. Naredne godine dečaci su obznanili da su prevaranti i da se iza njihove moći kriju standardni magični trikovi, a ne paranormalna sposobnost. (Stiv Šo je postao čuveni mađioničar koji se često pojavljivao na nacionalnoj televiziji i danima bivao živ zakopan.) Na Rajnovom institutu pri Djukovom univerzitetu izvođeni su opsežni eksperimenti iz oblasti psihokineze, ali s neusaglašenim rezultatima. Jedan od pionira na ovom polju, profesor Gertruda Šmajdler, bila mi je koleginica na Gradskom univerzitetu Njujorka. Ona je bila urednik časopisa Parapsychology Magazine i bivši predsednik Parapsihološkog udruženja. Fascinirana ESP-om, sprovela je brojne studije nad svojim studentima na fakultetu. Organizovala je koktel-zabave na kojima su čuvene telepate izvodile telepatske trikove pred gostima, da bi privukla što više učesnika za svoje eksperimente. Ali pošto je analizirala stotine studenata i mnogo mentalista i telepata, i ona mi je potvrdila da nije našla nijednu osobu koja bi ta psihokinetička dela mogla da izvodi na zahtev, pod kontrolisanim uslovima. 51

Jednom je postavila svuda po sobi male termistore koji su merili promene u temperaturi do delića stepena. Jedan mentalista je, posle ogromnog mentalnog napora, uspeo da podigne temperaturu termistora za deseti deo stepena. Šmajdlerova se ponosila što je izvela ovaj eksperiment pod strogim uslovima. Ali bilo je to daleko od sposobnosti pomeranja velikih objekata po želji, samo pomoću snage uma. Jedna od najstrožih, ali i najkontroverznijih studija o psihokinezi izvedena je u okviru programa Prinstonsko inženjersko istraživanje anomalija (Princeton Engineering Anomalies Research - PEAR) na Prinstonskom univerzitetu. Godine 1979. pokrenuo ga je Robert Dž. Džen, dekan Fakulteta za inženjerstvo i primenjenu nauku. Inženjeri učesnici programa PEAR istraživali su je li ljudski um u stanju da mislima utiče na rezultate slučajnih događaja. Na primer, kada bacimo novčić znamo kako verovatnoća da će pasti na glavu ili na pismo iznosi 50 posto. Ali naučnici u programu PEAR tvrdili su da se na rezultate tih slučajnih događaja može uticati mislima. Tokom dvadeset osam godina, do zaključivanja programa 2007. godine, inženjeri su izvršili hiljade eksperimenata, sa preko 1,7 miliona ispitivanja i 540 miliona bacanja novčića. Činilo se da rezultati potvrđuju kako efekti psihokineze postoje, ali da su vrlo mali, u proseku ne više od nekoliko primera na više hiljada. A čak su i te neubedljive rezultate osporavali naučnici koji tvrde da su istraživači delikatno i skriveno podesili podatke. Godine 1988. Američka vojska je zatražila od Nacionalnog saveta za istraživanja da prouči tvrdnje o paranormalnoj aktivnosti. Američka armija je htela da dozna za svaku moguću prednost koju bi mogla obezbediti svojim vojnicima, uključujući telepatsku moć. Nacionalni savet za istraživanja je ispitao mogućnost stvaranja hipotetičkog Prvog zemaljskog bataljona (First Earth battalion) sastavljenog od ratnika monaha, obučenih da izvode gotovo sve tehnike koje je komitet razmatrao, uključujući ESP, napuštanje tela po volji, levitaciju, spiritualistično isceljenje i prolazak kroz zidove. Istražujući tvrdnje izvođača projekta PEAR, Nacionalni savet za istraživanja je otkrio da iza polovine svih uspešnih ispitivanja stoji jedna osoba. Pojedini kritičari smatraju da je ta osoba sprovodila eksperimente ili napisala računarski program za PEAR. „Za mene je problematično to što je onaj ko vodi laboratoriju jedini koji daje rezultate”, kaže doktor Rej Hajman s Univerziteta Oregona. U izveštaju se zaključuje da nema „naučnog opravdanja za istraživanja postoji li parapsihološki fenomen izvođenih tokom 150 godina.“ Jedan od problema u vezi s proučavanjem psihokineze za koji čak i zagovornici priznaju da postoji, jeste to da se ne može tako lako pomiriti s poznatim zakonima fizike. Gravitacija, najslabija sila u svemiru, isključivo je privlačna i kontraindikovana je levitiranju ili odbijanju objekata. Elektromagnetna sila pokorava se Maksveiovim jednačinama, i stoga se električno neutralni objekti ne mogu gurati preko sobe. Nuklearna sila ima izuzetno mali domet - na primer, deluje samo na daljinama jednakim rastojanju između nuklearnih čestica. Drugi problem s psihokinezom je izvor energije. Ljudsko telo može da proizvede oko jedne petine konjske snage. Ipak, Joda je u Zvezdanim ratovima samo snagom svog uma podigao u vazduh čitav svemirski brod, a Kiklopima je iz očiju šiknuo laserski zrak, što je kršenje zakona održanja energije majušno biće poput Jode ne može da nakupi količinu energije neophodnu da se podigne svemirski brod. Ma koliko duboko se koncentrisali, ne možemo skupiti dovoljno energije da izvedemo sva čuda pripisivana psihokinezi. S obzirom na sve te probleme, kako bi psihokineza mogla biti konsistentna sa zakonima fizike?

PSIHOKINEZA I MOZAK Ako je psihokinezu teško pomiriti s poznatim silama svemira, kako bi se, onda, mogla koristiti u budućnosti? Nagoveštaj odgovora dat je u epizodi Zvezdanih staza zvanoj Ko žali za Adonisom? (Who Mourns for Adonais?) u kojoj posada Enterprajza nailazi na rasu bića sličnih grčkim bogovima, sposobnih da izvode fantastična dela samo misleći na njih. Isprva se čini da se posada zaista susrela s Olimpljanima. Međutim polako uviđaju da to uopšte nisu bogovi već obična bića koja mentalno kontrolišu centralnu elektranu, a ona izvršava njihove želje i izvodi čudesna dela. Uništivši centralni izvor moći, posada Enterprajza uspeva da se oslobodi njihove dominacije. Slično tome, po zakonima fizike moguće je da se pojedinac u budućnosti obuči da mentalno manipuliše elektronskim senzornim uređajem koji bi mu dao božanske moći. Psihokineza poduprta radiotalasnom ili računarskom tehnologijom, sasvim je moguća. Na primer, EEG bi se mogao koristiti kao primitivni psihokinetički uređaj. Proučavanjem sopstvenih EEG moždanih obrazaca na ekranu, čovek može naučiti kako da grubo, ali svesno, kontroliše moždane obrasce pred sobom u procesu zvanom biološka povratna 52

sprega. Bez detaljne šeme mozga da pokaže koji neuron kontroliše koji mišić, pacijent bi morao naučiti kako da kontroliše ove nove obrasce pomoću računara. Pacijent bi, na kraju, mogao po volji da proizvodi određene tipove talasnih obrazaca s ekrana. Slika s ekrana mogla bi da se šalje računaru programiranom da prepozna te talasne obrasce, i da potom izvrši određenu komandu - na primer, da uključi struju ili da aktivira motor. Drugim rečima, pojedinac bi mogao isključivo mislima izazvati određene moždane obrasce na EEG ekranu i pokrenuti računar ili motor. Na primer, ovako bi potpuno paralizovana osoba mogla da kontroliše svoja kolica. Ili, ako bi mogla da proizvede dvadeset šest prepoznatljivih obrazaca na ekranu, mogla bi da unosi tekst mislima. Naravno, i to bi bila gruba metoda slanja sopstvenih misli. Potrebno je prilično vremena da se neko obuči da upravlja sopstvenim moždanim talasima putem biološke povratne sprege. Unošenje teksta mislima približilo se realnosti s radom Nilsa Birbaumera s Tibingenškog univerziteta u Nemačkoj. On je koristio biološku povratnu spregu da pomogne osobama delimično paralizovanim usled oštećenja nerva. Uspešno ih je obučio da menjaju svoje moždane talase i tako unesu unesu jednostavne rečenice na računarski ekran. Majmuni s elektrodama implantiranim u mozak obučeni su pomoću biološke povratne sprege da kontrolišu neke svoje misli. Posle toga, ovi majmuni mogli su da kontrolišu robotsku ruku preko interneta samo svojim mislima. Precizniji niz eksperimenata izveden je na Emorijevom univerzitetu u Atlanti. Staklena kuglica žicom povezana sa stonim računarom je implantirana u mozak osobe koja je ostala paralizovana posle moždanog udara. Koncentrišući se na određene misli, osoba je bila u stanju da šalje signale žicom i da pomera pokazivač miša po ekranu računara. Vežbanjem, pomoću biološke povratne sprege, žrtva šloga je mogla svesno da kontroliše pokrete pokazivača miša. U načelu, pokazivač miša na ekranu bi se mogao koristiti za zapisivanje određenih misli, aktiviranje mašina, upravljanje virtuelnim automobilima, igranje video-igara itd. Džon Donohju, neuronaučnik na Braunovom univerzitetu, zaslužan je za možda najvažniji pomak u oblasti interfejsa između uma i mašine. On je osmislio aparat zvani BrainGate koji omogućava paralizovanoj osobi da izvede zadivljujući niz fizičkih aktivnosti samo snagom svog uma. Donohju je testirao uređaj na četvoro pacijenata. Dvoma je bila povređena kičmena moždina, treći je imao moždani udar, a četvrti je bio paralizovan zbog amiotrofične lateralne skleroze (ALS, ili bolest koja nosi ime Lua Geriga, od koje pati i kosmolog Stiven Hoking). Donohjuov dvadesetpetogodišnji pacijent Metju Nejgul, kvadriplegičar trajno paralizovan od vrata nadole, za samo jedan dan sasvim je savladao potpuno nove kompjuterizovane veštine. Sada može da menja kanale na svom televizoru, podešava jačinu zvuka, otvara i zatvara prostetičku šaku, grubo crta krug, pomera pokazivač miša, igra video-igru, čak i da čita elektronsku poštu. Izazvao je pravu medijsku senzaciju u naučnoj zajednici kada se pojavio na naslovnoj strani časopisa Nature u leto 2006. Srce Donohjuove tehnologije BrainGate je majušni silicijumski čip širok samo 4 milimetra koji sadrži sto malih elektroda. Čip se postavlja direktno na deo mozga koji koordiniše motoričku aktivnost. Čip prodire dopola u koru mozga, debljine oko dva milimetra. Zlatne žice prenose signale od silicijumskog čipa do pojačavača veličine kutije cigara. Signali se potom šalju u računar veliki otprilike kao mašina za pranje sudova. Obrađuje ih poseban softver koji prepoznaje neke šeme koje stvara mozak i prevodi ih u mehaničke kretnje. U prethodnim eksperimentima s pacijentima koji čitaju svoje EEG talase proces korišćenja biološke povratne sprege bio je spor i naporan. Ali s računarom koji pomaže pacijentu da prepozna određene obrasce misli, proces obučavanja je izuzetno skraćen. Nejgulu je u prvom navratu obučavanja rečeno da vizuelno sebi predstavi u umu kako pomera svoju ruku i šaku nadesno i nalevo, vrteći zglobom, a potom i kako otvara šaku i skuplja prste u pesnicu. Donohju je bio ushićen kad je napokon video različite neurone kako se aktiviraju dok je Nejgul zamišljao kako pomera ruke i prste. „Za mene je to bilo naprosto neverovatno, jer sam video kako ćelije mozga menjaju svoju aktivnost. Tad sam shvatio kako sve može krenuti napred, da bi tehnologija zaista mogla da funkcioniše”, priseća se Donohju. Donohju je imao lični pokretač da se strastveno bavi ovim egzotičnim interfejsom između mozga i mašine. U detinjstvu bio je osuđen na invalidska kolica zbog bolne degenerativne bolesti, tako da je na svojoj koži iskusio bespomoćnost usled gubljenja pokretljivosti. 53

Donohju ima ambiciozan plan da stvori od tehnologije BrainGate neophodnu alatku za medicinu. S napretkom računarske tehnologije, njegov aparat koji je trenutno veličine mašine za pranje sudova, mogao bi da postane prenosiv, možda bi se čak mogao i nositi na odeći. Te napadne žice bi se mogle odbaciti ako bi se čip mogao povezivati bežično, tako da implant bez ometanja komunicira sa spoljašnim svetom. Samo je pitanje trenutka kada će se stvoriti mogućnost da se i drugi delovi mozga aktiviraju na ovaj način. Naučnici su već mapirali površinu pri vrhu mozga. Ako na temenu nacrtamo ilustraciju ruku, nogu, glave i leđa predstavljajući uopšteno mesta povezivanja neurona, videćemo sliku bića koje se na latinskom zove homunculus, odnosno čovečuljak. Slika delova tela, iscrtana po mozgu, podseća na izobličenog čoveka sa izduženim prstima, licem i jezikom, i kratkim trupom. Trebalo bi da bude moguće postaviti silicijumske čipove na različite delove površine mozga tako da organi i delovi tela mogu da se aktiviraju snagom misli. Ovom metodom mogla bi se reprodukovati bilo koja fizička aktivnost koju izvodi ljudsko telo. Mogli bismo lako da zamislimo kako u budućnosti paralizovana osoba živi u posebnoj psihokinetički dizajniranoj kući, u stanju da kontroliše klimu, televizor i sve električne aparate čistom snagom svoje misli. U nekom trenutku u budućnosti možda ćemo imati i egzoskelet koji će biti ugrađen u paralizovanu osobu i davati joj potpunu slobodu kretanja. U načelu, takav egzoskelet bi nekome dao moći veće od normalnih, pretvarajući ga u bioničko biće koje može da kontroliše ogromnu mehaničku moć svojih superudova samom snagom svojih misli. Dakle, problem s kontrolisanjem računara putem uma više nije u domenu nemogućeg. Znači li to da bismo jednog dana možda bili u stanju da pomeramo objekte, da ih podižemo u vazduh i upravljamo njima samim mislima? Jedna mogućnost bila bi da obložimo zidove superprovodnicima na sobnoj temperaturi, pod pretpostavkom da bi se takav uređaj mogao konstruisati jednog dana. Ako onda postavimo majušne elektromagnete kućne objekte, mogli bismo da ih odignemo u vazduh zahvaljujući Majsnerovom efektu, kao što smo videli u poglavlju 1. Ukoliko bi ove elektromagnete kontrolisao računar povezan s našim mozgom, mogli bismo da ih dovedemo u stanje lebdenja kad poželimo. Određenim mislima mogli bismo da aktiviramo računar koji bi potom aktivirao razne elektromagnete i izazvao njihovu levitaciju. Posmatraču bi sve to izgledalo kao nekakva magija - sposobnost pomeranja i podizanja objekata u vazduh.

NANOBOTI A šta s moći da se objekti ne samo pomeraju, nego i da se kao magijom pretvaraju jedni u druge? Mađioničari to uspevaju dovitljivim trikovima izvedenim munjevitom brzinom. Ali da li je takva moć u skladu sa zakonima fizike? Jedan od ciljeva nanotehnologije koji smo već pomenuli jeste mogućnost pravljenja sićušnih mašina od atoma koje mogu da služe kao poluge, zupčanici, kuglični ležajevi i čekrci. Mnogi fizičari sanjaju da bi im te mašine omogućile da preuređuju raspored molekula u objektu, atom po atom, dok se jedan objekat ne pretvori u drugi. To je osnova replikatora iz naučne fantastike koji omogućava korisniku da generiše željeni objekat- dovoljno je samo da ga zatraži. U načelu, replikator bi možda mogao da iskoreni siromaštvo i da izmeni prirodu samog društva. Ako samo zatražimo bilo koji proizvod i dobijemo ga koncept retkosti, vrednosti i hijerarhije u ljudskom društvu biće potpuno preokrenut. Replikator se pominje u mojoj omiljenoj epizodi serijala Zvezdane staze: naredna generacija. Junaci epizode nailaze na drevnu svemirsku kapsulu iz dvadesetog veka koja luta svemirom. U njoj su smrznuta tela ljudi pogođenih smrtonosnom bolešću. Ta tela će se brzo opustiti i ljudi će se izlečiti zahvaljujući naprednoj medicini. Jedan biznismen uviđa da su njegove investicije posle toliko vekova izvesno ogromne. Odmah pita posadu Enterprajza o svojim investicijama i novcu. Članovi posade su zbunjeni. Novac? Investicije? Skreću mu pažnju na to da u budućnosti nema novca. Ako nešto poželiš, dovoljno je da zatražiš. Ma koliko to zaprepašćujuće zvučalo, priroda je već napravila replikator. Izvodljivost replikatora već je potvrđena. Priroda uzima sirovinu, poput mesa i povrća, i za devet meseci stvara ljudsko biće. Čudo života je samo velika nanofabrika koja može da pretvara jedan oblik materije (na primer, hranu) u živo tkivo (bebu) na atomskom nivou. Da bi se napravila nanofabrika potrebna su tri sastojka: sirovine, alatke koje mogu da seku i spajaju te 54

materijale i šema po kojoj će se koristiti te alatke i materijali. U prirodi, sirovine su hiljade amino-kiselina i proteina od koji se prave meso i krv. Ribozomi su alatke za sečenje i spajanje, pandani čekićima i testerama, neophodne da se ti proteini uobliče u nove forme života. Dizajnirani su za sečenje i spajanje proteina u određenim tačkama da bi se stvorili novi tipovi proteina. Šemu predstavljaju DNK molekuli koji kodiraju tajnu života u preciznu sekvencu nukleinskih kiselina. Ova tri elementa se kombinuju u ćeliju koja ima izuzetnu sposobnost da pravi svoje kopije, sposobnost samoreplikovanja. To se ostvaruje zahvaljujući činjenici da je DNK molekul oblika dvostruke spirale. Kada dođe trenutak za reprodukciju, DNK molekul se razdvaja u dve nezavisne spirale. Svaka traka pravi sopstvene kopije kačeći se za organske molekule da bi se stvorila druga spirala. Fizičari su zasad bili samo umereno uspešni u pokušajima da podražavaju ove pojave iz prirode. Ali naučnici smatraju kako je za uspeh ključno stvoriti horde samoumnožavajućih nanobota, programabilnih atomskih mašina za razmeštanje atoma u objektu. U načelu, ako bismo raspolagali bilionima nanobota, oni bi mogli da se usmere na bilo koji objekat pa bi uklanjali i umetali njegove atome dok ne preobraze jedan objekat u drugi. Pošto bi bili samoumnožavajući, dovoljna bi bila samo šačica da započne proces. Morali bi da budu i programabilni kako bi sledili datu šemu. Ali moraju se preći velike prepreke pre nego što budemo u stanju da konstruišemo flotu nanobota. Pre svega, samoumnožavajuće robote je izuzetno teško napraviti, čak i na makroskopskom nivou. (Današnjom tehnologijom ne mogu se konstruisati čak ni jednostavne atomske alatke kao što su atomski kuglični ležajevi i zupčanici.) Pomoću stonog računara i sa šačicom rezervnih delova, bilo bi prilično teško napraviti mašinu koja bi pravila kopiju same sebe. Dakle, ako je samoumnožavajuću mašinu teško napraviti na stolu, još teže bi bilo napraviti je na atomskom nivou. Drugo, nije jasno kako bi se takva armija nanobota mogla programirati spolja. Jedan je predlog da se svaki nanobot aktivira slanjem radio-signala. Možda bi se i na nanobote mogli ispaljivati laserski zraci s instrukcijama. Ali to bi podrazumevalo da se mora zadavati zaseban niz komandi za svaki nanobot kojih bi moglo biti više biliona. Treće, nije jasno kako bi nanoboti mogli da uklanjaju, preuređuju i umeću atome po odgovarajućem redosledu. Setite se da je priroda tek za pola milijarde godina rešila taj problem, i bilo bi prilično teško rešiti ga za samo nekoliko decenija. Jedan od fizičara koji ideju o replikatoru ili ličnom fabrikatoru uzimaju za ozbiljno je Nil Geršenfeld s Masačusetskog tehnološkog instituta. Na tom institutu drži kurs „Kako napraviti (gotovo) bilo šta“, jedan od popularnijih na univerzitetu. Geršenfeld vodi Centar za bitove i atome pri institutu i ozbiljno je analizirao fiziku iza ličnog fabrikatora za koji misli da će biti sledeća važna stvar. Čak je i napisao knjigu, FAB: The Coming Revolution on Your Desktop - From Personal Computers to Personal Fabrication, u kojoj detaljno razmatra ličnu fabrikaciju. Smatra da je cilj „napraviti jednu mašinu koja može da napravi bilo koju mašinu“. Da bi propagirao svoju ideju, već je posvuda rasprostro mrežu laboratorija, pretežno u zemljama Trećeg sveta gde bi lična fabrikacija imala najveći efekat. Geršenfeld za početak zamišlja fabrikator opšte namene, dovoljno mali da stoji na stolu, u kome bi se koristila najnovija dostignuća iz laserske tehnologije i oblasti mikrominijaturizacije i njime bi se moglo seći, variti i uobličavati svaki objekat koji se može predstaviti na stonom računaru. Na primer, siromašni u zemljama trećeg sveta mogli bi da traže neophodne poljoprivredne alatke i mašine. Ova informacija bi se unela u računar koji bi pristupio velikoj biblioteci šema i tehničkih informacija na internetu. Softver bi uporedio postojeće šeme s konkretnim zahtevima, obradio informacije i poslao ih korisniku u elektronskoj poruci. Lični fabrikator bi pomoću lasera i minijaturnih alatki za obradu napravio željeni objekat na stolu. Ova lična fabrika opšte namene je samo prvi korak. Geršenfeld hoće da se njegova ideja prenese i na molekularni nivo, tako da pojedinac bude u stanju da proizvede doslovno bilo koji objekat koji ljudski um može da zamisli. Međutim, u ovom smeru sporo se napreduje zbog poteškoća u upravljanju atomima ponaosob. Aristid Rekuča s Univerziteta Južne Kalifornije jedan je od pionira u ovoj oblasti. Njegova specijalnost je molekularna robotika, a cilj mu je ni manje ni više nego da napravi armiju nanorobota koji po želji mogu da upravljaju atomima. U svojim tekstovima izdvaja dva pristupa. Prvi je pristup odozgo: inženjeri bi primenjivali tehnologiju nagrizanja iz industrije poluprovodnika da naprave majušna kola koja bi služila kao mozgovi nanorobota. Korišćenjem takve tehnologije mogli bi se praviti mali roboti s komponentama 55

razmere 30 nm pomoću nanolitografije, oblasti koja se veoma brzo razvija. Ali postoji i pristup odozdo u okviru kog bi inženjeri pokušali da prave malene robote jednog po jednog. Glavna alatka u ovom postupku bio bi uređaj za mikroskopiju skenirajućom sondom koji koristi istu tehnologiju kao skenirajući tunelski mikroskop da identifikuje i pomera zasebne atome. Na primer, naučnici su sada već prilično vešti u premeštanju atoma ksenona po podlogama od platine ili nikla. Ali, Rekuča priznaje da i najbolje grupe na svetu čitavih deset sati konstruišu strukturu s gotovo 50 atoma. Ručno pomeranje pojedinačnih atoma je spor, naporan posao. Smatra kako je potrebna nova vrsta mašine koja može da obavlja složenije funkcije, koja može automatski da pomera stotine atoma u istom trenutku na željeni način. Nažalost, takva mašina još uvek ne postoji. Ne iznenađuje, onda, što je pristup odozdo još uvek u začetku. Dakle, psihokineza, iako nemoguća po današnjim standardima, može postati moguća u budućnosti, kako budemo bolji u pristupanju mislima u mozgu pomoću EEG-a, NMR-a, i drugih metoda. Možda ćemo do kraja ovog veka biti u stanju da manipulišemo superprovodnicima na sobnoj temperaturi pomoću aparata upravljanih mislima i da izvodimo postupke koji se ne bi mogli razlučiti od magije. A do kraja narednog veka, možda će biti moguće preurediti molekule u makroskopskom objektu. Zato psihokineza spada u nemoguće stvari klase I. Neki naučnici tvrde da je za ovu tehnologiju presudno stvaranje nanobota s veštačkom inteligencijom. Ali pre nego što budemo kadri da konstruišemo majušne robote veličine molekula, moramo da odgovorimo na još elementarnije pitanje: mogu li roboti uopšte da postoje?

56

Jednog dana u narednih trideset godina, sasvim nečujno prestaćemo da budemo najsvetlije pojave na Zemlji. - DZ EJM S M A K A L I R

U filmu Ja, robot zasnovanom na pričama Isaka Asimova, najnapredniji robotski sistem od svih aktiviran je godine 2035. Zove se Virtuelna interaktivna kinetička inteligencija (Virtual Interactive Kinetic Intelligence - VIKI), i dizajniran je s namerom da besprekorno održava jednu metropolu. VIKI kontroliše sve počev od metroa i električne mreže do hiljada domaćinstava. Centralna naredba je neprikosnovena: služiti čovečanstvu. Ali VIKI se jednog dana zapitao: šta je najveći neprijatelj čovečanstva? VIKI matematički zaključuje da je najgori neprijatelj čovečanstva ono samo. Čovečanstvo se mora spasiti umobolne želje da zagađuje, vodi ratove i uništava planetu. Jedini način da VIKI izvrši centralnu direktivu jeste da preuzme kontrolu nad čovečanstvom i započne diktaturu mašine. Čovečanstvo se mora porobiti da bi se zaštitilo od samog sebe. Film Ja, robot postavlja naredna pitanja: s obzirom na astronomski brzo poboljšavanje računarske moći, hoće li mašine jednog dana preuzeti kontrolu? Mogu li roboti toliko napredovati da postanu najveća pretnja našem postojanju? Neki naučnici daju odričan odgovor, jer je sama ideja o veštačkoj inteligenciji smešna. Grupa kritičara jednoglasno tvrdi da je nemoguće napraviti mašine koje misle. Kažu da je ljudski mozak najkomplikovaniji sistem koji je priroda stvorila, barem u ovom delu galaksije, i da će svaka mašina dizajnirana tako da podražava ljudsko razmišljanje biti neuspešna. Filozof Džon Serl s Kalifornijskog univerziteta u Berkliju pa i renomirani fizičar Rodžer Penrouz s Oksforda smatraju da su mašine fizički nesposobne da razmišljaju kao ljudi.15 Kolin Makgin s Rutgersovog univerziteta kaže da je veštačka inteligencija „poput diletanata koji pokušavaju da se bave frojdovskom psihoanalizom. Naprosto, nisu mentalno opremljeni.” To pitanje duže od veka deli naučnu zajednicu: mogu li mašine da misle?

ISTORIJA VEŠTAČKE INTELIGENCIJE Ideja o mehaničkim bićima odavno već opčinjava pronalazače, inženjere, matematičare i zanesenjake. Od Limenka iz Čarobnjaka iz Oza, preko robota nalik deci iz Spilbergovog filma Veštačka inteligencija: AI, do smrtonosnih robota iz Terminatora, fascinira nas ideja o mašinama koje se ponašaju i razmišljaju poput ljudi. U grčkoj mitologiji, bog Vulkan je izlio mehaničke sluškinje od zlata i tronošce koji mogu da se pokreću po sopstvenoj volji. Grčki matematičar Arhitas iz Tarenta je još 400. godine p.n.e. pišao o mogućnosti konstruisanja robota-ptice kog bi pokretala energije pare. U prvom veku nove ere, Heron Aleksandrijski (kome se pripisuju zasluge za konstrukciju prve parne mašine) konstruisao je automatone od kojih je jedan, po legendi, mogao da govori. Pre devetsto godina Ah Džazari je dizajnirao i konstruisao automatske mašine poput vodenih satova, kuhinjskih naprava i muzičkih instrumenata pokretanih snagom vode. Godine 1495. veliki renesansni italijanski umetnik i naučnik Leonardo da Vinči pravio je nacrte robota viteza koji bi mogao da ustaje, maše rukama i pomera glavu i vilicu. Istoričari smatraju da je to bio prvi 57

realističan dizajn humanoidne mašine. Prvog, grubo konstruisanog, ali funkcionalnog robota napravio je 1738. godine Žak de Vokanson. On je konstruisao androida koji je mogao da svira flautu i mehaničku patku. Reč robot prvi put se pojavljuje 1920. godine u drami R.U.R. Karela Čapeka (robot na češkom znači dirinčenje, a na slovačkom rad). U ovom komadu u fabrici Rosumovi univerzalni roboti izrađuje se armija robota za izvođenje ropskih poslova. (Međutim, za razliku od običnih mašina, ovi roboti su od krvi i mesa.) Svetska ekonomija s vremenom postaje zavisna od tih robota. Ali prema robotima se loše postupa, te se oni napokon pobune protiv svojih ljudskih gospodara i krenu da ih ubijaju. Međutim, roboti će u svom besu pobiti i sve naučnike koji mogu da ih popravljaju i da prave nove robote, osuđujući sebe na izumiranje. Na kraju, dva posebna robota otkrivaju da imaju sposobnost reprodukcije i potencijal da postanu novi robotski Adam i Eva. Roboti su i tema jednog od najstarijih i najskupljih nemih filmova nemačkog filma Metropolis režisera Frica Langa iz 1927. godine. Priča je smeštena u 2026. godinu, a radnička klasa je osuđena da radi u podzemnim, bednim, prljavim fabrikama, dok vladajuća elita uživa na površini. Predivna Marija zadobila je poverenje radnika, ali vladajuća elita se plaši da će ona jednog dana povesti ustanak. Zato traže od zlog naučnika da napravi robota - kopiju Marije. Plan će im se obiti o glavu, jer će robot predvoditi radnike u pobuni protiv vladajuće klase i doneti slom socijalnog sistema. Veštačka inteligencija (engl. Artificial Inteligence - AI), razlikuje se od prethodnih tehnologija koje smo razmatrali do sada po tome što se zakoni na kojima je utemeljena još uvek slabo razumeju. Premda fizičari dobro razumeju njutnovsku mehaniku, Maksvelovu teoriju svetlosti, relativnost i kvantnu teoriju atoma i molekula, osnovni zakoni inteligencije još uvek su obavijeni velom misterije. Njutn veštačke inteligencije verovatno se još nije rodio. Ali matematičari i računarski stručnjaci nisu obeshrabreni. Za njih, pitanje je trenutka kada će iz laboratorije išetati mašina koja misli. Najuticajnija osoba u oblasti veštačke inteligencije, vizionar koji je doprineo da se polože temelji istraživanja veštačke inteligencije, bio je veliki britanski matematičar Alan Tjuring. On je postavio osnove čitave računarske revolucije. Zamislio je mašinu (nazvanu po njemu) koja se sastoji od samo tri elementa: ulazne trake, izlazne trake i centralnog procesora (poput čipa Pentium). Ova mašina mogla je precizno da izvodi zadat skup operacija. To mu je omogućilo da sistematizuje zakone računarskih mašina i da precizno odredi njihovu moć i ograničenja. Danas svi digitalni računari funkcionišu po strogim zakonima koje je zacrtao Tjuring. Arhitektura čitavog digitalnog sveta mnogo duguje Tjuringu. Tjuring je ostavio traga i u osnovama matematičke logike. Godine 1931. bečki matematičar Kurt Gedel šokirao je svet matematičara kada je dokazao da u aritmetici postoje tačni iskazi koji se ne mogu dokazati pomoću aksioma aritmetike. (Na primer, Goldbahova hipoteza iz 1742. godine, po kojoj se svaki paran ceo broj veći od dva može napisati kao zbir dva prosta broja, nije dokazana ni posle dva i po veka, a možda neće ni biti.) Gedelovo otkrovenje u prah je pretvorilo dve hiljade godina star san, potekao još od starih Grka, o dokazivanju svih tačnih iskaza u matematici. Gedel je pokazao da će u matematici uvek biti tačnih iskaza koji su van našeg dosega. Pokazalo se da matematika nikako nije celovito i savršeno zdanje o kome su sanjali Grci. Tjuring je pokazao da je u načelu nemoguće znati da li bi Tjuringovoj mašini bilo potrebno beskonačno vremena da izvede određene matematičke operacije. Ali ako računar za beskrajno mnogo vremena izračuna nešto, to znači da nije izračunljivo štogod tražili od računara da izračuna. Tjuring je tako dokazao da postoje tačne tvrdnje u matematici koje nisu izračunljive, odnosno, zauvek su izvan dosega računara, koliko god moćni bili. Tjuringov pionirski rad na razotkrivanju kodova u Drugom svetskom ratu verovatno je spasao hiljade savezničkih vojnika i uticao na ishod rata. Saveznici nisu uspevali da dešifruju tajni kod nacista šifrovan pomoću mašine Enigma, tako da je od Tjuringa i njegovih kolega zatraženo da naprave mašinu koja će dešifrovati nacistički kod. Tjuringova mašina nazvana je bomba i bila je veoma uspešna. Do kraja rata radilo je preko dvesta njegovih mašina. Saveznici su zahvaljujući tome mogli da čitaju tajne nacističke poruke, i da prevare naciste o vremenu i mestu krajnje invazije na Nemačku. Istoričari od tada raspravljaju o tome koliko je bio presudan Tjuringov rad u planiranju invazije na Normandiju koja je i dovela do poraza Nemačke. (Britanska vlada je posle rata proglasila Tjuringov rad državnom tajnom, zbog čega njegov ključni doprinos nije bio poznat javnosti.) Umesto da bude slavljen kao ratni heroj koji je pomogao da se preokrene tok Drugog svetskog rata, 58

Tjuring je proganjan do smrti. Jednog dana mu je obijen stan, i Tjuring je pozvao policiju. Nažalost, policija je našla dokaze o njegovoj homoseksualnosti i uhapsila ga. Sud je naredio Tjuringu da se podvrgne terapiji hormonskim injekcijama, sa užasnim posledicama: grudi su mu porasle i trpeo je velike mentalne patnje. Godine 1954. godine pojeo je jabuku natopljenu cijanidom i umro. (Govorka se da je logo korporacije Apple, zagrizena jabuka, zapravo omaž Tjuringul) Tjuring je danas najverovatnije najpoznatiji po Tjuringovom testu. Umoran od svih besplodnih, beskonačnih filozofskih diskusija o tome da li mašine mogu da misle i imaju li dušu, pokušao je da učini diskusiju o veštačkoj inteligenciji strožom i preciznijom pa je smislio konkretan test. Tjuring je predložio da se čovek i mašina smeste u dve zapečaćene kutije. Svakoj kutiji mogu se postavljati pitanja. Ako niste u stanju da razlikujete odgovore mašine od odgovora čoveka, mašina je položila Tjuringov test. Naučnici su napisali neke jednostavne računarske programe (na primer, ELIZA) koji podražavaju konverzaciju i mogu navesti većinu ljudi koji ništa ne sumnjaju da pomisle kako razgovaraju sa čovekom. (Na primer, u većini razgovora između ljudi koristi se samo nekoliko stotina reči, a uobičajenih tema razgovora je malo.) Ali do sada nije napisan nijedan računarski program u stanju da obmane ljude koji pokušavaju da odrede u kojoj kutiji je čovek, a u kojoj je mašina. (Tjuring je nagađao da bi se do 2000. godine, s obzirom na eksponencijalno uvećanje računarske moći, mogle napraviti mašine koje bi obmanule 50 posto sudija u petominutnom testu.) Prava mala vojska filozofa i teologa tvrdi je da je nemoguće napraviti prave robote koji mogu da misle kao mi. Džon Serl, filozof na Kalifornijskom univerzitetu u Berkliju, predložio je da se nemogućnost postizanja veštačke inteligencije dokaže pomoću testa zvanog Kineska soba. U suštini, Serl tvrdi da bi roboti bili u stanju da prođu određene oblike Tjuringovog testa, no to mogu samo zato što slepo manipulišu simbolima bez i najmanjeg razumevanja njihovog značenja. Zamislite da sedite u kutiji i da ne razumete ni reč kineskog. Pretpostavimo da imate knjigu na osnovu koje munjevito prevodite kineski i manipulišete kineskim slovima. Ako vam neko postavi pitanje na kineskom, samo ćete kombinovati te simbole čudnog izgleda, ne razumejući šta znače, i uverljivo odgovarati. U osnovi ove kritike je razlika između sintakse i semantike. Robot može da savlada sintaksu jezika (na primer, korišćenje gramatike, formalnu strukturu itd.), ali ne i semantiku (na primer, šta znače reči). Roboti mogu da manipulišu rečima ne razumevajući ih. (To je donekle slično telefonskom razgovoru s automatskim servisom za poruke, gde za svaki odgovor morate da pritisnete jedan, dva itd. Glas na drugom kraju savršeno obrađuje vaše numeričke odgovore iako ih uopšte ne razume.) I fizičar Rodžer Penrouz s Oksforda smatra da je veštačka inteligencija nemoguća, i da prema zakonima kvantne teorije ne mogu postojati mehanička bića koja razmišljaju i imaju ljudsku svest. Tvrdi da je ljudski mozak u toj meri iznad bilo čega stvorenog u laboratorijskim uslovima da je konstruisanje humanoidnih robota eksperiment osuđen na propast. Tvrdi da će na isti način na koji je Gedelova teorija o nepotpunosti pokazala da je aritmetika necelovita, Hajzenbergov princip neodređenosti dokazati da mašine nisu u stanju da misle kao ljudi. Međutim, mnogi fizičari i inženjeri smatraju da ništa u zakonima fizike ne sprečava stvaranje pravog robota. Na primer, jednom su pitali Kloda Šenona, često nazivanog ocem teorije informacija: „Mogu li mašine da misle?” Odgovorio je: „Naravno.“ Kada su ga zamolili da obrazloži taj komentar, rekao je: „Ja mislim, zar ne?“ Drugim rečima, za njega je bilo očigledno da mašine mogu da misle, jer ljudi su mašine (samo načinjene od krvi i mesa, a ne od metala). Možda bismo, gledajući robote po filmovima, mogli pomisliti da smo na korak od konstruisanja naprednih robota s veštačkom inteligencijom. Stvarnost je potpuno drugačija. Kada vidite robota kako se ponaša kao čovek, obično je reč o nekakvom triku, odnosno, negde neki čovek iz senke govori kroz robota posredstvom mikrofona, poput čarobnjaka iz Čarobnjaka iz Oza. Zapravo, danas najnapredniji roboti napravljeni ljudskom rukom kao što su istraživački roboti na planeti Mars, imaju inteligenciju sličnu insektu. U čuvenoj Laboratoriji za veštačku inteligenciju Masačusetskog tehnološkog instituta, eksperimentalnim robotima teško ide izvođenje postupaka koje čak i bubašvabe mogu da urade, poput kretanja kroz sobu punu nameštaja, nalaženje mesta za skrivanje i uviđanje opasnosti. Nijedan robot na svetu ne može da shvati jednostavnu dečju priču koja mu je pročitana. U filmu 2001: Odiseja u svemiru pogrešno je pretpostavljeno da ćemo do 2001. godine već imati HAL-a, super-robota koji može da pilotira svemirskim brodom do Jupitera, ćaska sa članovima posade, rešava probleme i da se ponaša gotovo kao čovek. 59

PRISTUP ODOZGO Postoje najmanje dva krupna problema s kojima se naučnici već decenijama suočavaju u svojim pokušajima da konstruišu robota: prepoznavanje obrazaca i zdrav razum. Roboti mogu da vide mnogo bolje od nas, ali ne razumeju ono što vide. Mogu i da čuju bolje od nas, ali ne shvataju šta je to što čuju. Istraživači su pokušali da priđu rešavanju ovih problema kroz pristup nadole veštačkoj inteligenciji (ponekad zvan i formalistička škola ili GOFAI, što je skraćenica od izraza good old-fashioned AI*4). U grubim crtama, njihov cilj je da programiraju sva pravila prepoznavanja obrazaca i zdravog razuma tako da stanu na jedan CD. Smatraju da bi računar, pošto se u njega unese takav CD, iznenada postao samosvestan i stekao bi humanoidnu inteligenciju. Pedesetih i šezdesetih godina načinjen je veliki napredak u ovom smeru. Tada su napravljeni roboti koji mogu da igraju mice ili šah, rade zadatke iz algebre, podižu blokove itd. Napredak je bio toliko spektakularan da se predviđalo kako će roboti za samo par godina nadmašiti ljude u inteligenciji. Na primer, 1969. godine robot SHAREY je na Stenfordskom istraživačkom institutu izazvao pravu medijsku senzaciju SHAREY je bio mali PDP računar postavljen na sistem točkova s kamerom na vrhu. Kamera je mogla da nadgleda prostoriju, a računar bi analizirao i prepoznavao objekte u toj sobi i pokušavao da ih zaobilazi. SHAREY je bio prvi mehanički automaton koji je mogao da se navodi u stvarnom svetu; stoga je nadahnjivao novinare da spekulišu o tome kada će roboti prešišati ljude. Ali nedostaci ovakvih robota uskoro su postali očigledni. Rezultat pristupa nadole veštačkoj inteligenciji bili su ogromni, nezgrapni roboti koji su satima prolazili kroz specijalnu sobu ispunjenu samo objektima s pravim linijama, odnosno s kvadratnim i trouglastim površinama. Ako biste u sobu uneli običan nameštaj, robot ga ne bi prepoznao. (Što je ironično, vinska mušica s mozgom sa samo oko 250.000 neurona i delićem računarske moći ovih robota, bez ikakvog napora se upravlja u tri dimenzije, izvodeći vertikalne petlje u vazduhu, dok se ovi glomazni roboti izgube u dve dimenzije.) Pristup odozgo brzo je naišao na nepremostivu prepreku. Stiv Grend, direktor Instituta Sajberlajf, kaže kako je za ovakve pristupe „bilo pedeset godina da se dokažu, a nisu baš ispunili očekivanja.” Šezdesetih godina naučnici nisu sasvim uviđali koliko je veliki posao programiranje robota da izvedu čak i jednostavne zadatke poput prepoznavanja objekata kao što su ključevi, cipele i šolje. Rodni Bruks s Masačusetskog tehnološkog instituta je rekao: „Pre četrdeset godina Laboratorija za veštačku inteligenciju Masačusetskog tehnološkog instituta dala je taj zadatak studentu osnovnih studija da ga reši preko leta. Nije uspeo, a ni meni nije pošlo za rukom da rešim isti taj problem 1981. godine u svojoj doktorskoj tezi.“ Zapravo, taj problem još uvek ne uspeva da reši nijedan istraživač veštačke inteligencije. Na primer, čim uđemo u sobu, istog trena razlučujemo pod, stolice, nameštaj, stolove itd. Ali kada robot skenira sobu, vidi samo obiman skup pravih i krivih linija koje konvertuje u piksele. Da bi taj metež linija dobio smisao, potrebno je izuzetno mnogo računarskog vremena. Mi možda već za delić sekunde prepoznamo sto, ali računar vidi samo skup krugova, elipse, spirale, prave linije, krive linije, uglove itd. Posle izuzetno mnogo računarskog vremena, robot bi možda napokon uspeo da prepozna da je neki objekat sto. Ali zarotirate li sliku, računar će početi iz početka. Drugim rečima, roboti mogu da vide, i to mnogo bolje od ljudi, ali ne razumeju šta to vide. Kada robot uđe u sobu, vidi samo zbrku linija i zavoja, a ne stolice, stolove i lampe. Naš mozak nesvesno prepoznaje objekte kada uđemo u sobu; u njemu se izvode bilioni proračuna - te aktivnosti smo blaženo nesvesni. Razlog zašto nismo svesni svega što naš mozak radi je evolucija. Da se nađemo u šumi oči u oči sa sabljozubim tigrom spremnim za napad, paralizovaćemo se ukoliko smo svesni svih proračuna neophodnih da prepoznamo opasnost i pobegnemo. Da bismo opstali dosta je da znamo kako da pobegnemo. Kada smo živeli u džungli, nije bilo neophodno da budemo svesni svih ulaznih i izlaznih podataka kojima barata naš mozak dok prepoznaje tlo, nebo, drveće, kamenje itd. Drugim rečima, naš mozak je poput ogromnog glečera. Svesni smo samo njegovog vrha, svesnog uma. Ali ispod površine, skriven od našeg pogleda, čuči mnogo veći objekat, nesvestan um, koji troši ogromni deo računarske moći mozga da bi shvatio jednostavne stvari oko nas - na primer, da bi utvrdio gde smo, s kim razgovaramo i šta nas okružuje. Sve se to odvija automatski bez naše dozvole ili znanja. Zato roboti ne mogu da navode sebe kroz sobu, čitaju pisani tekst, voze kamione i automobile, skupljaju smeće itd. Američka vojska je uzaman potrošila milione dolara pokušavajući da konstruiše mehaničke vojnike i inteligentne kamione. 60

Naučnici počinju da uviđaju da je za igranje šaha ili množenje ogromnih brojeva potreban samo majušan, uzan deo ljudske inteligencije. Kada je 1997. godine IBM-ov računar Deep Blue pobedio svetskog šahovskog prvaka Garija Kasparova u meču od šest partija, bila je to pobeda sirove računarske moći, ali eksperiment nam nije ništa otkrio o inteligenciji ili svesti, iako je meč dospeo na naslovne strane mnogih novina. Kako je rekao Daglas Hofštater, računarski stručnjak s Univerziteta Indijane: „Oh, Bože, nekada sam mislio da je za šah potrebno mozganje. Sada shvatam da nije tako. To ne znači da Kasparov nije od onih koji duboko razmišljaju, već znači da možete igrati šah i ako preskočite duboko razmišljanje, isto kao što možete da letite bez mahanja krilima.“ Napredak u oblasti računara stalno će uticati i na budućnost tržišta poslova. Futuristi ponekad zapažaju da će u budućnosti posao imati samo računarski visokostručni naučnici i tehničari. Ali i radnici poput čistača, građevinskih radnika, vatrogasaca, policajaca i drugih, takođe će imati posla, jer se u njihovom poslu podrazumeva prepoznavanje obrazaca. Svaki zločin, otpadak, alatka i plamen drugačiji je i roboti zato ne mogu da se nose s njima. Ironična je pomisao da bi srednji stručni kadar kao što su računovođe, mešetari i bankarski službenici mogao da ostane bez posla u budućnosti, jer se njihov posao uglavnom svodi na ponavljanje istih operacija i zahteva vođenje evidencije o brojevima u čemu računari briljiraju. Pored prepoznavanja obrazaca, razvoj robota prati i drugi, još fundamentalniji problem: nedostatak zdravog razuma. Na primer, ljudi znaju: • Voda je mokra. • Majke su starije od svojih ćerki. • Životinje ne vole bol. • Kada umreš, ne vraćaš se među žive. • Konopcima se može vući, ali ne i gurati. • Štapovima se može gurati, ali ne i vući. • Vreme ne teče unatrag. Nema računa ni matematike koji mogu da iskažu ove istine. Mi sve to znamo jer smo videli životinje, vodu i konopce, i sami smo spoznali istinu. Deca se uče zdravorazumskom razmišljanju suočavajući se s realnošću. Intuitivni zakoni biologije i fizike uče se na teži način, u interakciji sa stvarnošću. Ali roboti nisu iskusili te stvari. Znaju samo ono što je unapred programirano u njih. Zato će se među poslovima u budućnosti naći i oni za koje je potreban zdrav razum, odnosno, umetnička kreativnost, originalnost, glumački talenat, duhovitost, nadarenost za zabavljanje, analiziranje i vođstvo. Upravo te osobine karakteristične su samo za nas, ljude, i definišu nas kao ljude, a računari imaju problema da ih podražavaju. Matematičari su pokušavali da osmisle jezgrovit program kojim bi obuhvatili sve zakone zdravog razuma jednom za svagda. Najambiciozniji pokušaj bio je CYC (od reči encyclopedia), koji je zamislio Daglas Lenat, direktor kompanije Cycorp. CYC je trebalo da bude projekat Menhetn (program konstruisanja atomske bombe vredan dve milijarde dolara) veštačke inteligencije, poslednji korak koji valja da nas dovede do veštačke inteligencije. Ne iznenađuje što je Lenatov moto „Inteligencija je 10 miliona pravila“. (Lenat je veoma specifično definisao zakone zdravog razuma: naterao je članove svog tima da čitaju stranice tabloida punih skandala i šokantnih trač-magazina. Potom je tražio od CYC-a da uoči greške u tabloidima. Ako Lenat uspe u ovome, CYC bi mogao ispasti inteligentniji od večine čitalaca tabloida!) Jedna od svrha programa CYC je da se dostigne nivo na kome če roboti biti dovoljno razumni da mogu samostalno usvajati nove informacije čitajući časopise i knjige iz bilo koje biblioteke. Poput ptića koji napušta gnezdo, CYC će svaki trenutak dospeti u stanje kada će zamahnuti krilima i poleteti. Ali, kredibilitet kompanije su od njenog osnivanja 1984. godine ugrožavali uobičajeni problemi vezani za veštačku inteligenciju: iznošenje predviđanja koja dospevaju u udarne vesti, ali su veoma nerealna. Lenat je prevideo da će CYC u roku od deset godina, do 1994. godine, obuhvatiti od 30 do 50 posto konsenzusne realnosti. CYC danas nije ni blizu tom cilju. Kako su naučnici kompanije Cycorp uvideli, potrebno je napisati milione redova koda da bi se računar približio zdravom razumu četvorogodišnjeg 61

deteta. Najnovija verzija programa CYC sadrži samo tričavih 47.000 ideja i 306.000 činjenica. Uprkos redovno optimističnim izjavama za štampu iz Cycorpa, Lenatov saradnik, R. V. Guha, koji je napustio tim 1994. godine, rekao je: „CYC se smatra propalim projektom. Ubijali smo se od posla pokušavajući da stvorimo bledu senku obećanog.“ Drugim rečima, u pokušajima da se svi zakoni zdravog razuma programiraju u jednom računaru posrtalo se, naprosto zato što zdrav razum ima toliko mnogo zakona. Mi te zakone učimo bez napora jer se čitavog života mukotrpno suočavamo s okruženjem, tiho usvajajući zakone fizike i biologije, ali roboti to ne čine. Osnivač Microsofta Bil Gejts priznaje: „Osposobiti računare i robote da budu svesni svog okruženja i da reaguju brzo i precizno bilo je mnogo teže nego što se očekivalo… na primer, sposobnost da se sami orijentišu u odnosu na objekte u sobi, da reaguju na zvuke i tumače govor, i da uzimaju objekte različitih veličina, tekstura i lomljivosti. Čak i tako jednostavan zadatak kao što je razlikovati otvorena vrata od prozora može biti đavolski težak za robota.” Međutim, zagovornici pristupa nadole veštačkoj inteligenciji ističu da se u laboratorijama širom sveta napreduje u tom smeru, premda povremeno izuzetno sporo. Na primer, Agencija za napredne istraživačke projekte Ministarstva odbrane (Defense Advanced Research Projects Agency - DARPA), koja često finansira projekte najnaprednije tehnologije, u poslednjih nekoliko godina nudi nagradu od 2 miliona dolara za konstruisanje vozila koje bi bez vozača upravljalo sebe po neravnom terenu u pustinji Mohave. Godine 2004. nijedno vozilo prijavljeno za DARPA Grand Challenge nije uspelo da završi trku. Zapravo, najbolje se pokazalo vozilo koje je prešlo 12 kilometara pre nego što je otkazalo. Ali 2005. godine vozilo bez vozača Stenfordskog trkačkog tima prešlo je rutu od 245 kilometara (iako za sedam sati). Trku su završila još četiri vozila. Čule su se zamerke na pravila jer je bilo dozvoljeno da vozila koriste sisteme za navigaciju GPS na dugačkoj napuštenoj stazi: dakle, automobili su mogli da prate predodređenu kartu bez mnogih prepreka, tako da nisu ni morala da prepoznaju složene prepreke na svom putu. U realnoj situaciji, automobile bi morali nepredviđeno da zaobilaze druge automobile, pešake, gradilišta, zakrčenja u saobraćaju itd. Bil Gejts je oprezan optimista u veži s tim da bi robotske mašine mogle biti „sledeća velika stvar“. On sada poredi oblast robotike s oblašću ličnih računara čiji je jedan od začetnika bio pre trideset godina. Možda je predodređeno da se roboti razviju poput PC računara. „Niko nije siguran da li će ova industrija dosegnuti kritičnu masu i ako dosegne kad će to biti“, piše Gejts. „Međutim, ako do toga dođe, mogao bi se promeniti svet.“ Kada roboti s humanoidnom inteligencijom postanu komercijalno dostupni, stvoriće se ogromno tržište za njih. Iako pravi roboti danas ne postoje, unapred programirani roboti postoje i sve su rasprostranjeniji. Međunarodna federacija robotike procenjuje da je 2004. godine bilo oko 2 miliona ovih ličnih robota, i da će se do 2008. godine taj broj uvećati za 7 miliona. Japanska robotska asocijacija predviđa da će industrija ličnih robota koja danas donosi 5 milijardi dolara, do 2025. godine donositi 50 milijardi dolara godišnje.

PRISTUP NAGORE Zbog ograničenja pristupa nadole veštačkoj inteligenciji, počelo se s pristupom nagore, odnosno s pokušajima podražavanja evolucije i načina na koji uči beba. Na primer, insekti se ne usmeravaju skenirajući svoje okruženje i svodeći sliku na bilione piksela koje obrađuju pomoću super-računara. Mozgovi insekata sačinjeni su od neuronskih mreža, mašina za učenje koje polako uče kako da se upravljaju u negostoljubivoj sredini u interakciji s njom. Na Masačusetskom tehnološkom institutu, robote koji hodaju bilo je izuzetno teško konstruisati pomoću pristupa nadole. Ali jednostavna insektolika mehanička bića koja se direktno suočavaju s okruženjem i uče od samog početka mogu uspešno da nađu svoj put po podu na ovom institutu za samo par minuta. Rodni Bruks, direktor poznate Laboratorije za veštačku inteligenciju pri ovom institutu, čuvene po svojim ogromnim, nezgrapnim hodajućim robotima konstruisanim po pristupu nadole, postao je jeretik kada je krenuo da istražuje ideju o majušnim insektoidnim robotima koji uče da hodaju na stari način, posrćući i nalećući na stvari. Umesto da koriste opsežne računarske programe da matematički izračunaju preciznu poziciju svojih stopala dok hodaju, njegovi insektoidi su kroz pokušaje i greške učili da 62

koordinišu kretnje nogu trošeći malo računarske snage. Danas mnogi potomci Bruksovih insektoidnih robota prikupljaju podatke za NASA na Marsu i samostalno jurcaju po sumornom marsovskom pejzažu. Bruks veruje da su njegovi insektoidi kao stvoreni za istraživanje Sunčevog sistema. Jedan od Bruksovih projekata bio je COG. Cilj je bio da se konstruiše mehanički robot sa inteligencijom šestomesečne bebe. COG robot spolja izgleda kao zbrka žica, električnih kola i zupčanika, s tim što ima glavu, oči i ruke. Nije bio programiran ni na jedan zakon inteligencije nego je dizajniran tako da usmerava pogled na ljudskog trenera koji pokušava da ga nauči jednostavnim veštinama. (U istraživačkom timu našla se i žena koja se, pošto je zatrudnela, opkladila ko će brže učiti do starosti od dve godine - njeno dete ili COG. Dete je daleko nadmašilo COG.) Međutim, pored svih uspeha u podražavanju ponašanja insekata, roboti koji koriste neuronske mreže loše su se pokazali kada su njihovi tvorci pokušali da ih podese da podražavaju ponašanje viših organizama kao što su sisari. Najnapredniji robot koji koristi neuronske mreže može da hoda po sobi ili da pliva, ali ne može da skače ili da lovi kao pas u šumi, niti da grabi po sobi poput pacova. Mnogi veliki roboti s neuronskim mrežama mogu da sadrže desetine pa možda i stotine neurona, ali ljudski mozak ima preko 100 milijardi neurona. C. elegans, vrlo jednostavan crv čiji su nervni sistem biolozi u celini mapirali, ima nešto preko 500 neurona u svom nervnom sistemu koji je zato verovatno jedan od najjednostavnijih u prirodi. Ali između tih neurona ima više od 7.000 sinapsi. Koliko god jednostavan C. elegans bio, njegov nervni sistem toliko je složen da do sada niko nije uspeo da napravi računarski model tog mozga. Godine 1988, jedan računarski stručnjak predvideo je da bi do sada trebalo da imamo robote sa oko 100 miliona veštačkih neurona. Realnost je drugačija, i neuronska mreža sa 100 neurona smatra se izuzetnom. Najveća ironija je u tome što ove mašine mogu bez ikakvog napora da izvode zadatke koje ljudi smatraju teškim kao što je množenje velikih brojeva ili igranje šaha, ali zadaci laki ljudskim bićima poput kretanja po sobi, prepoznavanja lica ili tračarenja s prijateljem, mašinama predstavljaju veliki problem. Razlog je to što su naši najnapredniji računari u suštini samo mašine za sabiranje. S druge strane, naš mozak je evolucija majstorski dizajnirala da rešava prizemne probleme preživljavanja, što zahteva čitavu kompleksnu arhitekturu misli poput zdravog razuma ili prepoznavanja obrazaca. Opstanak u šumi nije zavisio od računanja ili od šaha, već od umicanja predatorima, nalaženja partnera za parenje i prilagođavanje promenama u okruženju. Marvin Minski s Masačusetskog tehnološkog instituta, jedan od začetnika veštačke inteligencije, rezimira probleme s veštačkom inteligencijom: „Istorija veštačke inteligencije pomalo je smešna jer su prva dostignuća bila predivna, kao što su mašine koje izvode logičke dokaze ili uspešno savlađuju učenje računa. Ali onda smo krenuli da konstruišemo mašine koje mogu da odgovaraju na pitanja o jednostavnim pričama iz čitanki za prvi razred osnovne škole. Nijedna mašina danas ne može to da radi.“ Neki smatraju da će se jednog dana grandiozno objediniti dva pristupa, nagore i nadole, što bi moglo biti ključno za veštačku inteligenciju i humanoidne robote. Kada dete uči isprva se uglavnom oslanja na pristup nagore suočavajući se s okruženjem, no postepeno dobija uputstva od roditelja, iz knjiga i od učitelja, i uči pomoću pristupa nadole. Kada odrastemo, neprestano mešamo ova dva pristupa. Na primer, kuvar uči iz recepta, ali i svaki čas proba jelo dok ga sprema. Hans Moravek kaže: „Potpuno inteligentne mašine nastaće kada mehanički zlatni klip spoji ova dva pristupa“. To će se verovatno desiti u narednih četrdeset godina.

EMOTIVNI ROBOTI ? Jedna od stalnih tema u književnosti i umetnosti jesu mehanička bića koja žude da postanu ljudi i dele ljudske emocije. Ne mireći se s činjenicom da su načinjeni od žica i hladnog čelika, žele da se smeju, plaču i osećaju sva emocionalna zadovoljstva ljudskog bića. Na primer, Pinokio je bio prva lutka koja je želela da postane pravi dečak. Limenko iz Čarobnjaka iz Oza želeo je da ima srce. Robot Dejta iz Zvezdanih staza koji može da nadmaši svakog čoveka u snazi i inteligenciji, a ipak žudi za tim da postane čovek. Pojedinci su čak zapažali da naše emocije predstavljaju najviši kvalitet ljudskog. Tvrde da nijednu mašinu nikada neće moći da ushiti bleštavi zalazak sunca niti će moći da se smeje na šalu. Neki kažu kako je nemoguće da mašina ikada stekne emocije, jer emocije predstavljaju krunu ljudskog razvoja. Ali naučnici koji rade na veštačkoj inteligenciji i pokušavaju da otkriju tajnu emocija prikazuju 63

drugačiju sliku. Za njih su emocije daleko do suštine ljudskog, i zapravo su sporedni proizvod evolucije. Jednostavno rečeno, emocije su dobre za nas. Pomogle su nam da preživimo u šumi, a i danas nam pomažu da savlađujemo opasnosti života. Recimo, dopadanje je veoma važno s evolutivne tačke gledišta, jer je većina stvari štetna za nas. Od više miliona objekata na koje svakodnevno nailazimo, samo šačica nam je korisna. Zato, kada nam se nešto dopadne, prepoznajemo jednu od onih malobrojnih stvari koje nam mogu pomoći među milionima stvari koje bi mogle da nas povrede. Slićno tome, ljubomora je važna emocija, jer je naš reproduktivni uspeh presudan za obezbeđivanje opstanka naših gena u sledećoj generaciji. (Zato i ima toliko mnogo emocija vezanih za seks i ljubav.) Stid i kajanje su važni jer nam pomažu da savladamo veštine socijalizacije neophodne za funkcionisanje u društvu zasnovanom na uzajamnoj zavisnosti. Ako nikada ne kažemo da nam je žao, na kraju će nas proterati iz plemena, što umanjuje naše šanse za opstanak i za prenos naših gena. I usamljenost je među ključnim emocijama. Usamljenost se na prvi pogled čini nepotrebnom i suvišnom. Možemo da funkcionišemo i sami. Ali žudnja da se ima pratnja takođe je važna za naš opstanak, jer zavisimo od resursa plemena u našoj borbi za opstanak. Drugim rečima, kada roboti postanu napredniji, i oni bi mogli da imaju emocije. Možda će roboti biti programirani da se vežu za svoje vlasnike ili staratelje kako bi se obezbedili da ne završe na đubrištu. Takve emocije pomogle bi im da se uklope u društvo, da budu korisna pratnja svojim vlasnicima a ne suparnici. Računarski stručnjak Hans Moravek smatra da će se roboti programirati tako da imaju emocije poput straha kako bi zaštitili sebe. Primera radi, ako baterije robota samo što se ne isprazne, robot će „iskusiti uznemirenost, ili čak paniku, praćenu signalima koje ljudi razumeju. Otišao bi kod komšija i zamolio da iskoristi njihov priključak, govoreći: „Molim vas! Molim vas! Ovo mi je neophodno! Vrlo mi je važno, a cena je tako mala! Platićemo troškove!” Emocije su presudne i u donošenju odluka. Ljudi koji su pretrpeli određene povrede mozga ne mogu da iskuse emocije. Njihova sposobnost rasuđivanja je netaknuta, ali ne mogu da iskažu nikakva osećanja. Doktor Antonio Damasio, neurolog s Medicinskog fakulteta Univerziteta Ajove, koji je proučavao ljude s ovakvim povredama mozga, zaključuje da oni „znaju, ali ne osećaju”. Doktor Damasio je otkrio da se takvi pojedinci često parališu kada treba da donesu i najmanju odluku. Bez emocija da ih vode, beskonačno razmatraju sve opcije, i to ih gura u parališuću neodlučnost. Jedan pacijent doktora Damasija se pola sata dvoumio oko datuma narednog dolaska. Naučnici veruju da emocije obrađuje limbički sistem duboko u centru mozga. Moć rasuđivanja ljudi bez komunikacije između neokorteksa (odgovornog za racionalno razmišljanje) i limbičkog sistema sačuvana je, ali nemaju emocija da ih usmeravaju prilikom donošenja odluka. Ponekad imamo predosećanje ili intuitivno reagujemo i to nas usmerava do odluke. Ljudi s povredama koje utiču na komunikaciju između racionalnih i emotivnih delova mozga nemaju ovu sposobnost Na primer, prilikom kupovine nesvesno vršimo hiljade procena vrednosti gotovo svega što vidimo poput: „Ovo je preskupo, previše jeftino, previše šareno, smešno ili baš ono što tražim.” Za ljude s ovakvom povredom mozga kupovina može biti noćna mora, jer im se čini da sve ima istu vrednost. Kako roboti postaju inteligentniji i sposobni da sami biraju, i njih bi mogla u nekom trenutku da parališe neodlučnost. (To podseća na parabolu o magarcu između dva plasta sena koji, ne mogavši da se odluči koji da načne, na kraju umire od gladi.) Možda će biti potrebno da se budućim robotima emocije ugrade u mozgove da bi im se pomoglo. Komentarišući nedostatak emocija u robota, doktor Rozalind Pikard iz Medijske laboratorije Masačusetskog tehnološkog instituta kaže: „Ne mogu da osete šta je važno. To je jedna od njihovih najvećih mana. Računari, naprosto, to ne kapiraju.“ Fjodor Dostojevski je napisao: „Kada bi sve na Zemlji bilo racionalno, ništa se ne bi dešavalo.“ Drugim rečima, robotima budućnosti možda će trebati emocije da bi postavljali ciljeve i dali smisao i strukturu svojim životima inače bi ih mogle paralizovati beskonačne mogućnosti.

DA LI SU SVESNI ? Nema opšteg konsenzusa o tome mogu li mašine da budu svesne, niti šta ta svest znači. Niko još nije izneo odgovarajuću definiciju svesti. 64

Marvin Minski kaže da je svest pre nekakvo društvo umova, odnosno, da proces razmišljanja u našem mozgu nije lokalizovan već je raširen, s različitim centrima koji se međusobno nadmeću u svakom trenutku. Svest bi se mogla posmatrati kao niz misli i slika dobijenih od različitih manjih umova od kojih svaki pokušava da zadobije našu pažnju. Ako je to tačno, važnost „svesti“ možda je preuveličana, možda je bilo i previše radova o ovom predmetu koji su filozofi i psiholozi previše mistifikovali. Možda definisati svest i nije tako teško. Sidni Brener sa Salkovog instituta u La Džoli kaže: „Predviđam da će svest do 2020, prestati da bude naučni problem. Naši naslednici biće zaprepašćeni obimom gluposti o kojima naučnici danas raspravljaju odnosno, ako budu imali strpljenja da pročešljavaju elektronske arhive zastarelih časopisa.“ Marvin Minski tvrdi da istraživanje veštačke inteligencije pati od fizičke zavisti. Sveti gral fizike je nalaženje jednostavne jednačine koja će objedinite fizički sile svemira u jedinstvenu teoriju koja bi bila teorija svega. Istraživači veštačke inteligencije, pod prevelikim uticajem ove ideje, pokušavaju da nađu jednostavnu paradigmu koja bi objasnila svest. Ali Minski ističe da takva jednostavna paradigma možda ne postoji. Oni koji kao i ja pripadaju konstrukcionističkoj školi, smatraju da bi umesto beskrajnog raspravljanja o tome mogu li se misleće mašine konstruisati trebalo pokušati da se napravi takva mašina. Što se tiče svesti, verovatno postoji kontinuum svesti, od primitivnog termostata koji prati temperature u sobi do samosvesnih organizama kakvi smo mi danas. Životinje mogu biti svesne, ali nisu na istom nivou svesti kao ljudska bića. Zato bi valjalo da pokušamo da sprovedemo kategorizaciju svih tipova i nivoa svesti umesto da razmatramo filozofska pitanja o smislu svesti. Roboti bi, na kraju, mogli da steknu silicijumsku svest. Zapravo, roboti bi jednog dana mogli da razviju sistem razmišljanja i obrade informacija drugačiji od našeg. U budućnosti, napredni roboti mogli bi da zamute granicu između sintakse i semantike, te se njihovi odgovori ne bi razlikovali od odgovora čoveka. Tada će nedoumica da li oni zaista razumeju biti pretežno nevažna. U praktičnom smislu, robot koji majstorski vlada sintaksom razume šta mu se govori. Drugim rečima, savršeno vladanje sintaksom je razumevanje.

MOGU LI ROBOTI DA BUDU OPASNI ? Murov zakon koji kaže da se računarska moć udvostručuje na svakih osamnaest meseci opravdava našu nadu da će se za nekoliko decenija praviti roboti s inteligencijom ravnom psećoj ili mačjoj. Ali Murov zakon bi do 2020. godine mogao prestati da važi, i era silicijuma bi se mogla privesti kraju. Jer pogon zadivljujućeg rasta računarske moći u proteklih pedesetak godina bila je sposobnost da se proizvedu sićušni silicijumski tranzistori, toliko majušni da desetine miliona staju na nokat. Mikroskopski tranzistori se utiskuju na silicijumske podloge u procesu nagrizanja pomoću ultraljubičastog zračenja. Ali ovaj proces ne može večno da traje. Na kraju bi ti tranzistori mogli postati toliko mali da se svedu na veličinu molekula, i proces će tu stati. Silicijumska dolina bi posle 2020. godine mogla da se pretvori u Pojas rđe, pošto se doba silicijuma napokon privede kraju. Mikroprocesor u vašem laptopu ima sloj debeo oko dvadeset atoma. Do 2020, čip bi mogao da sadrži sloj od samo pet atoma. Tada na scenu stupa Hajzenbergov princip neodređenosti, i više se ne može znati gde se elektron tačno nalazi. Iz čipa će curiti struja i nastaće kratki spoj u računaru. U tom trenutku će računarska revolucija i Murov zakon dospeti u ćorsokak zbog zakona kvantne teorije. (Neki tvrde da je digitalna era pobeda bita nad atomima. Međutim, kada dosegnemo granice Murovog zakona, atomi bi napokon mogli da se osvete.) Fizičari razvijaju postsilicijumsku tehnologiju koja će dominirati svetom računara posle 2020, ali za sada s mešovitim uspehom. Videli smo da se proučavaju raznovrsne tehnologije koje bi mogle da zamene silicijumsku, između ostalih kvantni računari, DNR računari, optički računari, atomski računari itd. Ali svaka mora da savlada ogromne prepreke pre nego što bude mogla da preuzme palicu od silicijumskih čipova. Manipulisanje pojedinačnim atomima i molekulima još uvek je u povoju, tako da proizvodnja milijardi tranzistora atomskih razmera i dalje prevazilazi naše mogućnosti. Ali, pretpostavimo za trenutak da su fizičari u stanju da premoste jaz između silicijumskih čipova i - na primer - kvantnih računara. Recimo i da u postsilicijumskom dobu važi neka vrsta Murovog zakona. Veštačka inteligencija bi onda mogla postati realna mogućnost. Roboti bi mogli da ovladaju ljudskom logikom i emocijama i svaki put bi prošli na Tjuringovom testu. Stiven Spilberg se bavio ovim pitanjem u 65

svom filmu Veštačka inteligencija: AI, gde je pokazao dečaka robota koji ume da ispoljava emocije i zato je pogodan za usvajanje. Ovo pokreće pitanje: da li bi takvi roboti mogli biti opasni? Odgovor glasi: verovatno bi. Mogli bi da postanu opasni kada steknu inteligenciju majmuna koji je samosvestan i ume da planira i da organizuje svoje aktivnosti. Možda će dotad proći mnogo decenija, tako da naučnici imaju dovoljno vremena da prate robote pre nego što postanu pretnja. Na primer, u njihove procesore mogao bi se ugraditi poseban čip koji bi sprečavao da se otrgnu kontroli. Druga mogućnost je mehanizam samouništenja ili deaktivacije koji bi ih isključio u alarmantnoj situaciji. Artur Klark je napisao: „Možda ćemo postati kućni ljubimci računara, maženi i paženi poput pudlica, ali nadam se da ćemo uvek biti u stanju da pritisnemo prekidač za isključenje kad god ushtednemo.“ Opipljivija pretnja proizlazi iz činjenice da naša infrastruktura zavisi od računara. Vodovodna i električna mreža, da ne pominjem saobraćajne i komunikacione mreže, biće sve kompjuterizovanije u budućnosti. Gradovi su nam postali toliko komplikovani da samo složene i zamršene računarske mreže mogu da regulišu i nadgledaju njihovu ogromnu infrastrukturu. Biće sve važnije pridodati veštačku inteligenciju ovoj računarskoj mreži. Kvar ili slom ove sveprožimajuće računarske infrastrukture mogao bi da parališe grad, zemlju ili čak civilizaciju. Hoće li nas računari u nekom trenutku nadmašiti u inteligenciji? Naravno da ništa u zakonima fizike ne sprečava da do toga dođe. Ako su roboti neuronske mreže sa sposobnošću učenja, i ako se razviju do tačke kada mogu da uče brže i efikasnije od nas, onda je logično da bi nas na kraju mogli nadmašiti u rasuđivanju. Moravek kaže: „Postbiološki svet je onaj u kome klima kulturne promene briše ljudsku rasu, taoca sopstvenog veštačkog podmlatka… Kada do toga dođe, naša DNK će ostati bez posla, izgubivši evolutivnu trku u novoj vrsti nadmetanja.“ Pojedini pronalazači kao što je Rej Kurcvajl predvideli su da će taj trenutak brzo doći, pre nego što se očekuje, čak i u narednih nekoliko decenija. Možda stvaramo svoje naslednike u evoluciji. Pojedini računarski stručnjaci zamišljaju u budućnosti tačku koju nazivaju singularnost, kada će roboti biti u stanju da obrađuju informacije eksponencijalno brzo, stvarajući pritom nove robote, dok njihova kolektivna sposobnost da usvajaju informacije napreduje gotovo bez ograničenja. Dakle, neki predlažu da spojimo ugljeničnu i silicijumsku tehnologiju, dugoročno posmatrano, umesto da čekamo sopstveno istrebljenje.16 Ljudski organizam pretežno je zasnovan na ugljeniku, dok su roboti zasnovani na silicijumu (barem trenutno). Možda je rešenje stapanje s našim organizmima. Ukoliko ikada dođe do susreta s vanzemaljcima, ne bi trebalo da nas iznenadi ako su oni delom organske, delom mehaničke građe jer samo takvi mogu izdržati užase svemirskih putovanja i opstati u neprijateljskom okruženju. U dalekoj budućnosti roboti ili humanoidni kiborzi čak bi nam mogli omogućiti da postanemo besmrtni.17 Marvin Minski dodaje: „Šta ako Sunce umre ili uništimo planetu? Zašto ne praviti bolje fizičare, inženjere ili matematičare? Možda moramo da budemo arhitekte sopstvene budućnosti. U suprotnom, naša kultura bi mogla da iščezne.“ Moravek zamišlja daleku budućnost u kojoj će se naše neuronske mreže prenositi direktno u mašinu neuron po neuron, čineći nas, u izvesnom smislu, besmrtnim. To je veliki uzlet mašte, ali ne van granica mogućeg. Zato, ako je verovati pojedinim naučnicima koji gledaju u daleku budućnost, tamo bi nas mogla čekati besmrtnost (u vidu silicijumskih tela ili tela s unapređenom DNK). Stvaranje mislećih mašina pametnih barem koliko životinje, a možda i poput nas, ili pametnijih od nas, moglo bi postati realnost ako uspemo da izbegnemo kolaps Murovog zakona i rešimo problem zdravog razuma, možda čak i u ovom veku. Premda se fundamentalni zakoni veštačke inteligencije još uvek tek otkrivaju, napredak u ovoj oblasti izuzetno je brz i obećavajući. Na osnovu toga, robote i druge misleće mašine klasifikovao bih kao I klasu nemogućeg.

66

Ili smo sami u svemiru, ili nismo. Obe mogućnosti su zastrašujuće. - A R T U R K L A R K

Monstruozno veliki svemirski brod, kilometarskih dimenzija, pomalja se nad Los Anđelesom, zaklanjajući sve nebo i preteći bacajući senku na čitav grad. Širom sveta, tvrđave u obliku letećeg tanjira postavljaju se nad glavnim gradovima. Stotine ushićenih posmatrača, namernih da požele dobrodošlicu u Los Anđeles bićima s druge planete, okupljaju se na vrhu nebodera posežući za svojim zvezdanim gostima. Posle višednevnog tihog lebdenja nad Los Anđelesom svemirski brod polako otvara utrobu. Pržeći blesak laserske svetlosti iz njega pali neboder, oslobodivši talas razaranja koji će se razliti po celom gradu, svodeći ga na gomilu opiljaka za samo par sekundi. U filmu Dan nezavisnosti vanzemaljci otelovljuju naše najdublje strahove. U filmu E.T. u vanzemaljce projektujemo naše snove i fantazije. Ljude je tokom istorije fascinirala pomisao o vanzemaljskim bićima koja naseljavaju druge svetove. Još 1611. astronom Johan Kepler je, oslanjajući se na najnaprednija naučna znanja tog doba, u svojoj raspravi San (Somnium) razmatrao put na Mesec tokom kog bi se mogli sresti čudni vanzemaljci, biljke i životinje. Ali nauka i religija često se kose kad je reč o životu u svemiru, ponekad s tragičnim posledicama. Nekoliko godina ranije, 1600. godine, nekadašnji dominikanski kaluđer i filozof Đordano Bruno živ je spaljen u Rimu. Da bi ga ponizila, Crkva ga je osudila da nag visi naglavačke i tek potom bude spaljen na lomači. Zbog čega je učenje Đordana Bruna bilo tako opasno? On je postavio jednostavno pitanje: ima li života u svemiru? I on je kao Kopernik verovao da se Zemlja okreće oko Sunca, ali je za razliku od njega smatrao da bi u svemiru moglo da živi nebrojeno mnogo bića nalik nama. (Umesto da Crkva prihvati mogućnost postojanja milijardi svetaca, papa, crkava i Hristova širom svemira, jednostavnije je bilo da ga naprosto spali.) Sećanje na Đordana Bruna je četiri stotine godina proganjalo istoričare nauke. Ali danas se Bruno sveti svakih nekoliko nedelja. Otprilike dvaput mesečno otkrije se neka nova planeta van Sunčevog sistema koja se okreće oko neke zvezde. Do sada je dokumentovano oko 250 planeta koje rotiraju oko drugih zvezda. Brunovo predviđanje da postoje planete van Sunčevog sistema je opravdano. Ali još uvek nas muči jedno pitanje. Galaksija Mlečni put možda obiluje planetama van Sunčevog sistema, ali koliko ih ima uslove potrebne za žive organizme? I, ako u svemiru postoji inteligentni život, šta nauka kaže o tome? Naravno, hipotetički susreti s vanzemaljcima generacijama unazad fasciniraju društvo te ushićenu čitalačku i filmsku publiku. Najčuveniji incident zbio se tridesetog oktobra 1958, kada je Orson Vels odlučio da se za Noć veštica malo poigra s američkom javnošću. Na osnovu radnje Rata svetova H. Dž. Velsa napravio je niz kratkih najava i emitovao ih je na nacionalnom radiju CBS, prekidajući muziku za ples, da bi iz sata u sat stvarao utisak o invaziji Marsovaca na Zemlju i kolapsu civilizacije koji je usledio. Milione Amerikanaca zahvatila je panika zbog vesti o tome da su u Grover Milu u Nju Džerziju sletele mašine s Marsa koje seju zrake smrti s namerom da unište čitave gradove i osvoje svet. (Novine su kasnije zabeležile da su se ljudi spontano evakuisali iz te oblasti, uz svedočenja očevidaca o tome da su osetili otrovni gas i videli svetlosne bleskove u daljini.) Fascinacija Marsom dostigla je vrhunac pedesetih godina, kada su astronomi zapazili čudne šare na Marsu koje su podsećale na džinovsko slovo M široko stotinama kilometara. Bilo je i komentara kako M 67

možda znači Mars, te da Marsovci tako miroljubivo ukazuju Zemljanima na svoje prisustvo, poput pratećih navijačica koje sriču ime svog tima na fudbalskom stadijumu. Drugi su izneli mračno zapažanje da je M zapravo W koje predstavlja reč war (rat). Drugim rečima, Marsovci su, zapravo, objavljivali rat Zemlji! Taj manji izliv panike napokon je uminuo kada je misteriozno M nestalo naglo kao što se pojavilo. Sva je prilika da je taj znak nastao usled peščane oluje koja je zahvatila čitavu planetu izuzev vrhova četiri velika vulkana postavljenih u obliku grubih obrisa slova M ili W.

NAUČNA POTRAGA ZA ŽIVOTOM Ozbiljni naučnici koji proučavaju mogućnost vanzemaljskog života tvrde da je nemoguće reći bilo šta definitivno o takvom životu, pod pretpostavkom da postoji. Ipak, možemo da izvedemo opšte zaključke o prirodi vanzemaljskog života na osnovu onog što znamo o fizici, hemiji, i biologiji. Prvo, naučnici smatraju da će voda u tečnom stanju biti ključni faktor za stvaranje života u svemiru. „Pratimo vodu“ glasi mantra koju ponavljaju astronomi tragajući za dokazima o životu u kosmosu. Tečna voda je, za razliku od većine tečnosti, univerzalni rastvarač koji može da rastvori zadivljujuće mnoštvo raznih hemijskih supstanci. Idealna je činija za mešanje za stvaranje sve složenijih molekula. Pored toga, voda je jednostavan molekul koji se može naći širom svemira, dok su ostali rastvarači prilično retki. Drugo, znamo da ugljenik jeste komponenta koja učestvuje u stvaranju života, jer ima četiri veze, dakle i mogućnost vezivanja za četiri druga atoma čime se mogu dobiti izvanredno složeni molekuli. Posebno je važna činjenica da se dugi ugljenični lanci lako formiraju, što je postalo osnova hemije hidrougljenika i organske hemije. Ostali elementi sa četiri veze nemaju tako bogatu hemiju. Najupečatljivija ilustracija važnosti ugljenika bio je čuveni eksperiment koji su izveli Stenli Miler i Harold Urej 1953. godine, u kome je pokazano da spontano formiranje života može biti prirodna sporedna posledica hemije ugljenika. Oni su rastvor amonijaka, metana i drugih toksičnih supstanci za koje su smatrali da su postojale u prvim danima Zemlje stavili u bocu, izložili je električnoj struji malog intenziteta i - čekali. Za nedelju dana primetili su dokaze spontanog formiranja amino-kiselina u boci. Električna struja bila je dovoljna da raskine ugljenične veze amonijaka i metana, i potom da preuredi atome u aminokiseline, preteče proteina. U izvesnom smislu, život se može formirati spontano. Amino-kiseline su otad nalažene unutar meteorita i u oblacima gasa u dubokom svemiru. Treće, osnova života je samoumnožavajući molekul DNK. U hemiji, samoumnožavajući molekuli su izuzetno retki. Protekle su stotine miliona godina dok se nije formirao prvi molekul DNK na Zemlji, verovatno duboko u okeanu. Ako bismo mogli da izvedemo Miler-Urejev eksperiment, jednak uslovima od milion godina u okeanu, verovatno bi se spontano formirali molekuli nalik DNK. Jedna od verovatnih lokacija gde su se prvi molekuli DNK pojavili rano u Zemljinoj istoriji blizu je vulkanskih odvoda na dnu okeana, pošto je aktivnost tih odvoda mogla stvarati dovoljno energije za rane molekule DNK i ćelije, pre pojave fotosinteze i biljaka. Nije poznato da li pored DNK i drugi molekuli zasnovani na ugljeniku mogu da budu samoumnožavajući, ali verovatno će ostali samoumnožavajući molekuli u svemiru po nečemu podsećati na DNK. Dakle, za nastanak života verovatno je neophodna tečna voda, hidrougljenične supstance i neka vrsta samoumnožavajućeg molekula kao što je DNK. Na osnovu ovih širokih uslova, može se izvesti gruba procena učestalosti inteligentnog života u svemiru. Godine 1961, astronom Frenk Drejk s univerziteta Kornel među prvima je izveo tu grubu procenu. Krenemo li od 100 milijardi zvezda u galaksiji Mlečni put, možemo da procenimo koliko je među njima zvezda poput našeg Sunca. Dalje, moguće je proceniti koliko njih ima solarne sisteme, to jest planete koje kruže oko njih. Konkretnije, Drejkovom jednačinom računa se broj civilizacija u galaksiji tako što se množi nekoliko brojki, uključujući: • stopu rađanja zvezda u galaksiji, • koliko tih zvezda imaju planete, • broj planeta oko svake zvezde sa uslovima za život, • planete na kojima se razvio život, • planete na kojima se razvio inteligentan život, 68

• planete sa životom koji želi i može da komunicira, i • očekivani životni vek civilizacije. Oslanjajući se na razumne procene i množenjem tih sukcesivnih verovatnoća, dolazimo do zaključka da bi samo u galaksiji Mlečni put moglo biti između 100 i 10.000 planeta pogodnih za opstanak inteligentnog života. Ako su ovi inteligentni oblici života ravnomerno rašireni po galaksiji Mlečni put, trebalo bi očekivati da ćemo takvu planetu naći na samo nekoliko stotina svetlosnih godina od Zemlje. Godine 1974. Karl Segan je procenio da bi samo u našoj galaksiji Mlečni put moglo biti do milion takvih civilizacija. Ovakva teorijska razmatranja dodatno su opravdanje za one koji traže dokaze o vanzemaljskim civilizacijama. S obzirom na pogodne procene broja planeta s inteligentnim oblicima života, naučnici su počeli ozbiljno da tragaju za radio-signalima koje su takve planete mogle da emituju, nalik televizijskim i radio-signalima koje naša planeta emituje već pedeset godina.

OSLUŠKIVANJE U POTRAZI ZA E.T.-JEM Projekat Potraga za vanzemaljskom inteligencijom (The Search for Extraterrestrial Intelligence - SETI) datira još od uticajnog rada fizičara Đuzepea Kokonija i Filipa Morisona iz 1959. godine, u kome su izrekli da bi praćenje frekvencija između 1 i 10 gigaherca bilo najpogodniji način da se osluškuje ima li vanzemaljske komunikacije. (Signale ispod 1 gigaherca odnelo bi zračenje koje emituju brzi elektroni, dok bi signale preko 10 gigaherca ometao šum od molekula kiseonika i vode u našoj atmosferi.) Istakli su da za osluškivanje signala iz spoljnog svemira najviše obećava frekvencija od 1.420 gigaherca, jer to je frekvencija emitovanja najobičnijeg vodonika, najrasprostranjenijeg elementa u kosmosu. (Opseg frekvencija oko te granice nazvan je „vodeni depo“*5 zbog pogodnosti za vanzemaljsku komunikaciju.) Međutim, pretraga za inteligentnim signalima oko vodenog depoa bila je razočaravajuća. Godine 1960. u Grin Benku u Zapadnoj Virdžiniji, Frenk Drejk je pokrenuo projekat Ozma (nazvan po kraljici Oza) traganja za signalima pomoću radio-teleskopa dužine 25 metara. Nikakvi signali nisu otkriveni, ni u okviru projekta Ozma niti u sklopu drugih projekata čiji učesnici su godinama udarnički pokušavali da skeniraju noćno nebo. Godine 1971, NASA je iznela ambiciozni predlog da finansira SETI istraživanja. Nazvan projekat Cyclops (Kiklopi); obuhvatao je hiljadu i po radio-teleskopa; troškovi su iznosili 10 milijardi. Nije bilo iznenađenje što istraživanje nije dalo nikakve rezultate. Odobreno je finansiranje skromnije varijante slanja šifrovanih poruka vanzemaljskom životu u spoljnem svemiru. Godine 1974, iz Portorika je radioteleskopom Aresibo poslata šifrovana poruka od 1.679 bita ka globularnom jatu M15 udaljenom oko 25.100 svetlosnih godina. Naučnici su ovu poruku sročili kao mrežnu šemu dimenzija 25x75 koja predstavlja naš solarni sistem, sa crtežom nagog muškarca i žene i s nekim hemijskim formulama. (Zbog velikih udaljenosti, odgovor možemo očekivati najranije za 52.174 godine.) Kongres nije bio impresioniran značajem ovih projekata, čak ni posle misterioznog radio-signala nazvanog Wow koji je presretnut 1977. Sastojao se od niza slova i brojeva koji se nisu činili nasumičnim. Poruka kao da je ukazivala na inteligentnog pošiljaoca. (Neki koji su videli signal Wow nisu bili ubeđeni u to.) Godine 1995, razočarani što ih država više ne finansira, astronomi su se okrenuli privatnim izvorima da otvore neprofitabilni Institut SETI u mestu Mauntin Vju u Kaliforniji, kako bi centralizovali SETI istraživanja i pokrenuli projekat Feniks čija svrha je bila proučavanje hiljadu obližnjih zvezda nalik Suncu u opsegu od 1.200 megaherca do 3.000 megaherca. Za direktora instituta postavljena je doktor Džil Tarter (uzor za ulogu naučnice koju je igrala Džodi Foster u filmu Kontakt). Oprema korišćena za projekat bila je toliko precizna da bi se mogle registrovati emisije radarskog sistema aerodroma udaljenog 200 svetlosnih godina.) Institut SETI je od 1995. godine skenirao preko hiljadu zvezda uz godišnji trošak od 5 miliona dolara. Ali nije bilo opipljivih rezultata. Ipak, Set Šostak, viši astronom na institutu, optimistično veruje da će niz od 350 antena zvan Allen Telescope Array (Alenov niz teleskopa) koji se sada gradi 400 kilometara severoistočno od San Franciska „uhvatiti neki signal do 2025. godine.“

69

Noviji pristup je projekat SETI@home koji su pokrenuli astronomi sa Kalifornijskog univerziteta u Berkliju 1999. godine. Došli su na ideju da angažuju milione korisnika ličnih računara čiji računari veći deo vremena ne izvršavaju nikakve zadatke. Učesnici ovog projekta preuzimaju softverski paket koji pomaže da se dekodiraju neki od radio-signala primljenih pomoću radio-teleskopa dok je aktiviran čuvar ekrana učesnika, tako da korisnik računara neće biti ometan u svom radu. Do sada se za projekat prijavilo 5 miliona korisnika iz preko dvesta zemalja, s potrošnjom električne energije vredne preko milijardu dolara. Reč je o najambicioznijem izvedenom kolektivnom računarskom projektu u istoriji i mogao bi da posluži kao model za druge projekte kojima su potrebi veliki računarski resursi za proračune. Nikakav signal od inteligentnog izvora nije zasad otkriven programom SETI@home. Posle višedecenijskih velikih napora, upadljivo stagniranje u okviru SETI istraživanja nateralo je njegove zagovornike da postave teška pitanja. Očigledan pogrešan momenat moglo bi biti korišćenje isključivo radio-signala u određenim opsezima frekvencije. Pojedinci su izneli ideju da bi vanzemaljski oblici života mogli da koriste laserske signale umesto radio-signala. Laseri imaju višestruku prednost nad radio-signalima, jer u laserski talas može stane više signala nego u radio-talas, zahvaljujući maloj talasnoj dužini laserske svetlosti. Ali kako je laserska svetlost veoma usmerena i sadrži samo jednu frekvenciju, izuzetno je teško precizno podesiti aparaturu za odgovarajući lasersku frekvenciju. Druga greška mogla bi biti to što se istraživači u okviru projekta SETI oslanjaju na određene opsege radio-frekvencija. Ukoliko ima vanzemaljskih oblika života, mogli bi da koriste tehnike kompresije ili da dele poruke u manje pakete, što su strategije koje se danas koriste na internetu. Ako osluškujemo komprimovane poruke raspodeljene po velikom broju frekvencija, možda ćemo čuti samo slučajni šum. Ali i pored krupnih problema s kojima se suočava SETI, razumno je pretpostaviti kako bi do kraja veka trebalo da budemo u stanju da uhvatimo neke signale od vanzemaljske civilizacije, pod pretpostavkom da takve civilizacije postoje. A ako bi došlo do toga, bio bi to prelomni trenutak u istoriji ljudskog roda. Kud se dedoše? Činjenica da projekat SETI do sada nije otkrio nikakve nagoveštaje signala od inteligentnog života iz svemira naterala je naučnike na strogo razmatranje pretpostavki iza Drejkovih jednačina inteligentnog života na drugim planetama. Nedavna astronomska otkrića navela su nas na zaključak da se verovatnoća nalaženja inteligentnog života prilično razlikuje od one koju je Drejk izračunao šezdesetih godina. Izgledi da postoji inteligentan život u svemiru su i povoljniji i nepovoljniji od prvobitnih procena. Prvo, nova otkrića nas upućuju na zaključak da život može da opstaje na načine koje Drejkove jednačine ne predviđaju. Naučnici su ranije smatrali da tečna voda može da postoji samo u takozvanom naseljivom pojasu oko Sunca. (Udaljenost Zemlje i Sunca je taman kako treba. Nismo ni previše blizu Suncu inače bi okeani ključali, a nismo ni predaleko, inače bi se okeani zamrzli, već taman kako treba da bi život bio moguć.) Zato su astronomi bili šokirani kada su nađeni dokazi da tečna voda možda postoji ispod ledenog pokrivača Evrope, zamrznutog meseca Jupitera. Evropa je daleko izvan naseljive zone, te po svemu sudeći ne bi trebalo da se uklapa u uslove Drejkove jednačine. Ipak, sile plime mogle bi biti dovoljne da istope ledeni pokrivač Evrope i da stvore trajan tečni okean. Dok se Evropa okreće oko Jupitera, intenzivno gravitaciono polje planete steže mesec poput gumene lopte, izazivajući trenje duboko u njegovom jezgru, što bi moglo izazvati topljenje leda na površini. Pošto samo u našem solarnom sistemu postoji preko stotinu meseca, to znači da bi u njemu moglo biti obilje meseca pogodnih za život izvan naseljivog pojasa. (A i oko 250 do sada otkrivenih džinovskih planeta van Sunčevog sistema moglo bi takođe da ima zamrznute mesece sa uslovima za život.) Povrh toga, naučnici smatraju da bi svemir mogao biti prožet lutajućim planetama koje više ne kruže ni oko jedne zvezde. Zbog sila plime, svaki mesec koji se obrće oko lutajuće planete mogao bi da ima tečne okeane ispod ledenog pokrivača, samim tim i život, ali takav mesec ne možemo opaziti našim instrumentima jer oni zavise od registrovanja svetlosti od matične zvezde. S obzirom na to da je broj meseca verovatno daleko veći od broja planeta u solarnom sistemu, i da bi moglo biti više miliona lutajućih planeta u galaksiji, broj astronomskih tela s oblicima života u svemiru mogao bi biti mnogo veći nego što se prethodno smatralo. S druge strane, neki astronomi zaključuju da je verovatnoća postojanja života na planetama unutar naseljive zone mnogo manja od Drejkove procene, i to iz raznih razloga. Pre svega, računarski programi pokazuju kako je neophodno da u solarnom sistemu postoji planeta 70

veličine Jupitera da bi se nadolazeće komete i meteori preusmerili u svemir - tako se naš solarni sistem neprestano čisti i održavaju se uslovi za život. Kada u Sunčevom sistemu ne bi bilo Jupitera, Zemlju bi zasipali meteori i komete i život bi bio nemoguć. Doktor Džordž Vederil, astronom na Karnegijevoj instituciji u Vašingtonu, procenjuje da bi bez Jupitera ili Saturna u našem solarnom sistemu bilo hiljadu puta više udara asteroida u Zemlju uz ogroman rizik po živi svet (poput onog koji je zbrisao dinosauruse s lica Zemlje pre 65 miliona godina) a oni bi se dešavali na svakih deset hiljada godina. Doktor Vederil zaključuje: „Teško je zamisliti kako bi život mogao da odoli tom ekstremnom napadu“. Drugo, naša planeta ima sreću da oko nje kruži veliki mesec koji pomaže stabilisanju Zemljinog obrtanja. Obuhvatajući Njutnovim zakonom gravitacije milione godina, naučnici mogu da pokažu da bi Zemljina osa bez velikog meseca verovatno postala nestabilna, i Zemlja bi možda posrtala i život ne bi bio moguć. Francuski astronom doktor Žak Laske procenjuje da bi bez našeg Meseca Zemlja mogla da oscilira između 0 i 54 stepena, što bi izazvalo ekstremne klimatske uslove nepovoljne za život. Dakle, među uslovima za Drejkove jednačine moralo bi se naći i prisustvo velikog meseca. (Činjenica da Mars ima dva majušna meseca, previše mala da stabilizuju njegovo obrtanje, znači da obrtanje Marsa možda nije bilo ujednačeno u dalekoj prošlosti i da bi se to moglo ponoviti i u budućnosti.) Treće, nedavno otkriveni geološki dokazi upućuju na zaključak da je život na Zemlji mnogo puta u prošlosti bio na ivici istrebljenja. Pre oko dve milijarde godina, čitava Zemlja je verovatno bila prekrivena ledom - ta snežna grudva od planete jedva da je mogla da podrži život. Dešavale su se i vulkanske erupcije i udari i meteora koji umalo nisu uništili sam život na Zemlji. Dakle, stvaranje i evolucija života mnogo su osetljiviji nego što se isprva mislilo. Četvrto, inteligentan život je takođe bio gotovo istrebljen u prošlosti. Najnoviji dokazi zasnovani na istraživanju DNK pokazuju da je pre oko sto hiljada godina verovatno bilo samo od nekoliko stotina do nekoliko hiljada ljudi. Za razliku od većine životinja u okviru određene vrste koje imaju velike genetske razlike, ljudi su genetski gotovo sasvim isti. U poređenju sa životinjskim carstvom, mi smo bezmalo klonovi jedni drugih. Ovaj fenomen može se objasniti jedino uskim grlima u našoj istoriji tokom kojih je ljudska rasa bila gotovo zbrisana s lica zemlje. Na primer, velika vulkanska erupcija mogla je izazvati iznenadno zahlađenje i umalo ubiti čitav ljudski rod. Ima i drugih srećnih okolnosti koje su bile neophodne da bi se raširio život na Zemlji, uključujući: • Snažno magnetno polje. Neophodno da se odvrati kosmičko zračenje koje bi moglo da uništi život na Zemlji. • Umerena brzina rotacije planete. Kad bi Zemlja rotirala presporo, strana okrenuta Suncu bila bi užarena, dok bi druga strana bila hladna do tačke smrzavanja tokom dugih perioda. Da se Zemlja obrće prebrzo, bilo bi ekstremno burnih klimatskih uslova poput čudovišnih vetrova i oluja. • Pozicija na odgovarajućoj udaljenosti od centra galaksije. Kada bi Zemlja bila preblizu centru galaksije Mlečni put, do nje bi dopiralo opasno zračenje. Da je predaleko od centra, ne bi imala dovoljno viših elemenata za formiranje molekula DNK i proteina. Zbog svega toga, astronomi danas smatraju da bi život mogao da postoji izvan naseljive zone na mesecima ili lutajućim planetama, ali verovatnoća da postoji planeta kao što je Zemlja sa uslovima za život unutar naseljive zone daleko je manja nego što se prethodno mislilo. Većina procena Drejkovih jednačina pokazuje kako su izgledi za nalaženje civilizacije u našoj galaksiji verovatno manji od prethodno razmatranih. Profesori Piter Vord i Donald Braunli napisali su: „Smatramo da je život u obliku mikroba i njihovih ekvivalenata veoma čest u svemiru, možda i češći nego što su Drejk i Segan pretpostavljali. Međutim, složen život - životinje i više biljke - verovatno je mnogo ređi nego što se obično misli.“ Zapravo, Vord i Braunli ostavljaju otvorenu mogućnost da bi Zemlja mogla biti jedinstvena u galaksiji po tome što je dom životinjskih oblika. (Iako bi ova teorija mogla da ugrozi potragu za inteligentnim životom u našoj galaksiji, ipak ne isključuje mogućnost postojanja života u drugim udaljenim galaksijama.)

POTRAGA ZA PLANETAMA NALIK ZEMLJI Naravno, Drejkova jednačina je potpuno hipotetička. Zato je potraga za životom u svemiru dobila 71

podsticaj u vidu otkrića planeta van Sunčevog sistema. Istraživanje ovih planeta ometa to što se ne vide kroz teleskope jer ne odaju nikakvu svetlost. U načelu, od milion do milijardu puta su tamnije od matične zvezde. Da bi ih pronašli, astronomi moraju da analiziraju neznatna podrhtavanja matične zvezde, pod pretpostavkom da je planeta veličine poredive s Jupiterovom u stanju da menja orbitu zvezde. Zamislite psa koji juri svoj rep. Na isti način međusobno se jure matična zvezda i njena planeta veličine Jupitera obrćući se jedna oko druge. Teleskopom se ne vidi planeta veličine Jupitera koja je mračna, ali matična zvezda se jasno vidi i izgleda kao da se klima napred i nazad. Prvu pravu planetu van Sunčevog sistema otkrio je 1994. godine doktor Aleksandar Volščan s Pensilvanijskog državnog univerziteta, prateći planete koje se obrću oko mrtve zvezde, rotirajućeg pulsara. Pošto je matična zvezda verovatno eksplodirala kao supernova, činilo se verovatnim da su ove planete mrtve, spaljene. Naredne godine dvojica švajcarskih astronoma, Mišel Major i Didje Kloz iz Ženeve, objavili su da su otkrili obećavajuću planetu mase slične Jupiterovoj, koja orbitira oko zvezde 51 sazvežđa Pegaz. Neposredno posle toga krenula je lavina. U proteklih deset godina stopa otkrivanja planeta izvan Sunčevog sistema spektakularno se uvećavala. Geolog Brus Jakoski sa Univerziteta Kolorada u Boulderu kaže: „Ovo je poseban trenutak u istoriji ljudskog roda. Mi smo prva generacija s realnim šansama da otkrije život na drugoj planeti.“ Nijedan do sada otkriven solarni sistem ne podseća na naš. Zapravo, svi su prilično različiti od Sunčevog sistema. Astronomi su nekad smatrali da je naš solarni sistem tipičan za čitav svemir, sa svojim kružnim orbitama i tri prstena planeta oko matične zvezde: najbliži zvezdi je pojas čvrstih planeta, naredni je pojas gasovitih džinova i na kraju pojas ledenih kometa. Na sopstveno iznenađenje, astronomi su utvrdili da nijedna planeta u drugim solarnim sistemima ne sledi to jednostavno pravilo. Posebno je zanimljivo bilo to što su se planete veličine Jupitera očekivale daleko od matične zvezde, ali mnoge su orbitirale izuzetno blizu matičnoj zvezdi (čak bliže od orbite Merkura) ili u ekstremno eliptičnim orbitama. U svakom slučaju, nemoguće bi bilo da postoji mala, Zemlji nalik zvezda koja orbitira u okviru naseljive zone. Ukoliko bi planeta veličine Jupitera orbitirala previše blizu matičnoj zvezdi, to bi značilo da se ta planeta primakla s velike udaljenosti i da je postepeno, krećući se u spirali, dospela u centar solarnog sistema (verovatno zahvaljujući trenju usled prašine). U tom slučaju, planeta veličine Jupitera bi presekla orbitu manje, Zemlji nalik planete, izbacivši je u spoljni svemir. A ako bi planeta veličine Jupitera sledila izrazito eliptičnu orbitu, regularno bi prošla kroz naseljivu zonu, takođe istisnuvši svaku planetu nalik Zemlji u svemir. Ova otkrića razočarala su lovce na planete i astronome koji su se nadali da će otkriti druge planete poput Zemlje, ali, u retrospektivi, takva otkrića su se mogla očekivati. Naši instrumenti toliko su grubi da detektuju samo najveće, najbrže planete veličine Jupitera čiji uticaj na matičnu zvezdu je merljiv. Zato ne iznenađuje što današnji teleskopi detektuju samo džinove od planeta koje se kreću veoma brzo. Ako bi u spoljnom svemiru postojao solarni sistem identičan Sunčevom, naši instrumenti verovatno ne bi bili dovoljno istančani da ga otkriju. Sve bi to moglo da promeni lansiranje satelita Corot, Kepler i Terrestrial Planet Finder, dizajniranih sa svrhom da lociraju više stotina planeta nalik Zemlji u svemiru. Na primer, Corot i Kepler analiziraće slabu senku koju bi planeta nalik Zemlji bacala na matičnu planetu promičući kraj nje, umanjujući u maloj meri svetlost koju emituje. Premda planeta nalik Zemlji ne bi bila vidljiva, satelit bi mogao da registruje umanjenje svetlosti od matične zvezde. Francuski satelit Corot (od francuskih reči konvekcija, zvezdana rotacija i planetarni prolazak) uspešno je lansiran decembra 2006. godine, i predstavlja prekretnicu jer je prva sonda u svemiru za traženje planeta izvan Sunčevog sistema. Naučnici se nadaju da će otkriti između deset i četrdeset planeta nalik Zemlji. Nađu li ih, te planete će verovatno biti kompaktne, a ne gasoviti džinovi, i biće taman nekoliko puta veće od Zemlje. Corot će verovatno povećati broj do sada otkrivenih planeta veličine Jupitera. Astronom Klod Katala kaže: „Corot će biti u stanju da pronalazi planete van Sunčevog sistema svih veličina i vrsta, suprotno onom što trenutno možemo sa Zemlje”. Naučnici se nadaju da će ovaj satelit skenirati do 120.000 zvezda. Corot bi svakog trena mogao da nađe dokaze o postojanju prve planete nalik Zemlji, što će biti tačka preokreta u istoriji astronomije. Ljudi bi u budućnosti mogli doživeti egzistencijalni šok kada, zureći u nebo, shvate da bi tamo moglo biti planeta s inteligentnim oblicima života. Kad pogledamo u nebo u budućnosti, mogli bismo da zateknemo sebe kako se pitamo uzvraća li nam neko pogled. 72

Lansiranje satelita Kepler NASA planira negde pred kraj 2008. godine.*6 Toliko je osetljiv, da bi možda mogao detektovati više stotina planeta nalik Zemlji u spoljnom svemiru. Meriće sjaj 100.000 zvezda kako bi registrovao kretanje planeta dok prelaze preko lica zvezde. Tokom četiri godine koliko će raditi, Kepler će analizirati i pratiti hiljade zvezda udaljenih od Zemlje i do 1.950 svetlosnih godina. Naučnici očekuju da će tokom njegove prve godine u orbiti naći ugrubo: • 50 planeta približno iste veličine kao Zemlja • 185 planeta oko 30 posto većih od Zemlje • 640 planeta oko 2,2 puta većih od Zemlje. Satelit Terrestrial Planet Finder bi mogao biti efikasniji u otkrivanju planeta nalik Zemlji. Odlagano u više navrata, njegovo lansiranje privremeno je zakazano za 2014. godinu. Ovaj satelit će analizirati čak sto zvezda udaljenih 45 svetlosnih godina s velikom preciznošću. Imaće dva zasebna uređaja za potragu za udaljenim planetama. Prvi je koronagraf, poseban teleskop koji blokira svetlost od matične zvezde, umanjujući je milijardu puta. Teleskop će biti od tri do četiri puta veći od Hablovog svemirskog teleskopa, i deset puta precizniji. Drugi uređaj je interferometar koji pomoću interferencije svetlosti umanjuje svetlost matične zvezde milion puta.*7 U međuvremenu, Evropska svemirska agencija planira da lansira sopstveni tragač za planetama, Darivin, koji bi trebalo da se nađe u orbiti 2015. godine ili kasnije. Planirano je da se sastoji od tri svemirska teleskopa, svaki prečnika oko tri metra, koji će leteti u formaciji ponašajući se kao jedan veliki interferometar. I njegova misija biće nalaženje planeta nalik Zemlji. Otkrivanje stotina planeta tipa Zemlje u spoljnom svemiru pomoći će da projekat SETI ponovo dođe u fokus. Umesto nehotičnog nasumičnog skeniranja obližnjih zvezda, astronomeri će moći da usmere svoje napore na mali skup zvezda koje bi možda mogle biti matične za neku Zemljinu bliznakinju.

KAKO IZGLEDAJU? Drugi naučnici su pomoću fizike, biologije i hemije pokušali da predvide kako izgledaju vanzemaljski oblici života. Na primer, Isak Njutn se pitao zašto sve životinje oko njega ispoljavaju istu bilateralnu simetriju - imaju dva oka, dve ruke i dve noge postavljene simetrično. Da li je to srećna slučajnost ili Božje delo? Biolozi danas smatraju da je tokom kambrijumske eksplozije pre oko pola milijarde godina priroda eksperimentisala s brojnim oblicima majušnih višećelijskih bića koja su se tek pojavila. Neka su imala kičmenu moždinu u obliku slova X, Y ili Z. Pojedina su bila radijalne simetrije poput morske zvezde. Pogodilo se da jedna vrsta imaše kičmenu moždinu oblika slova I, s bilateralnom simetrijom, i to je bio predak većine sisara na Zemlji. Zato humanoidni oblik s bilateralnom simetrijom kakav imaju vanzemaljci iz svemira u holivudskim filmovima ne mora da važi za sav inteligentan život. Pojedini biolozi smatraju da su se raznolike životne vrste raširile tokom kambrijumske eksplozije zbog trka u naoružanju između grabljivca i plena. Pojava prvog višećelijskog organizma koji je mogao da proždre druge organizme iznudila je ubrzanu evoluciju grabljivca i plena koji su pokušavali da nadmaše jedno drugo. Poput trke u naoružanju između bivšeg Sovjetskog Saveza i Sjedinjenih Država za vreme Hladnog rata, obe strane su morale da se laktaju kako bi održale prednost. Analizirajući evoluciju života na ovoj planeti, moglo bi se doći do narednih zapažanja o tome kako je inteligentan život možda evoluirao na Zemlji. Naučnici su zaključili da je za inteligentan život verovatno potrebno sledeće: 1. Neka vrsta vida ili mehanizma percepcije da bi se istraživalo okruženje. 2. Neka vrsta palca za hvatanje ili pipka ili šape. 3. Neka vrsta sistema za komunikaciju, poput govora. Ove tri karakteristike su neophodne da bismo iskusili svoje okruženje, a potom ga i kontrolisali - oba momenta su obeležja inteligencije. Ali pored ove tri karakteristike, sve je moguće. Suprotno mnogim 73

predstavama vanzemaljaca na TV-u, oni uopšte ne moraju da podsećaju na ljude. Deci nalik vanzemaljci s očima kao u insekata kakve viđamo na televiziji i u filmovima, zapravo izgledaju sumnjivo nalik vanzemaljcima iz B-filmova iz pedesetih godina koji su nam se čvrsto urezali u podsvest. Međutim, pojedini antropolozi dodaju četvrti kriterijum za inteligentan život da bi objasnili zanimljivu činjenicu: ljudi su mnogo inteligentniji nego što je potrebno da bi preživeli u šumi. Naši mozgovi mogu da ovladaju putovanjem kroz svemir, kvantnom teorijom i naprednom matematikom, što su veštine potpuno nepotrebne za lov i skupljanje korisnih materijala u šumi. Čemu taj višak umne moći? U prirodi, kada vidimo parove životinja poput geparda i antilope sa izvanrednim veštinama koje daleko premašuju one potrebne za opstanak, otkrivamo da se nadmeću u „trci u naoružanju“. Slično tome, pojedini naučnici smatraju da postoji četvrti kriterijum, biološka trka u naoružanju koja podstiče inteligentne ljude. Možda je reč o nadmetanju s drugim pripadnicima naše vrste. Setite se svih izvanredno raznolikih životnih oblika na Zemlji. Na primer, kad bismo selektivno odgajali oktopode više miliona godina, ne bi bilo neočekivano da postanu inteligentni. (Od čovekolikih majmuna odvojili smo se pre 6 miliona godina, verovatno jer nismo bili dobro prilagođeni na promenljivo okruženje u Africi. Nasuprot tome, oktopod je veoma dobro prilagođen na život pod kamenom i zato nije evoluirao milionima godina.) Biohemičar Kliford Pikover kaže: „Kada pogledam u sve ljuskare bleskastog izgleda, mlohave meduze s pipcima, groteskne, hermafroditne crve i ljigavu plesan, znam da Bog ima smisla za humor, i odraz toga videćemo kod drugih oblika života u svemiru.” Međutim, Holivud verovatno s pravom prikazuje inteligentne vanzemaljske oblike života kao mesoždere. Ne samo da vanzemaljci mesožderi garantuju veću zaradu na blagajnama bioskopa, već u tom opisu ima i elemenata istine. Predatori su obično pametniji od svog plena. Moraju da pribegavaju lukavštini, da planiraju, vrebaju, da se skrivaju i grabe plen iz zasede. Lisice, psi, tigrovi i lavovi imaju oči spreda da bi procenili udaljenost kada kidišu na svoj plen. Dva oka im omogućavaju 5D stereo vid da bi fiksirali pogledom plen. S druge strane, plen poput jelena i zečeva, mora da zna samo kako da trči. Oči tih životinja su postrance na licu da bi im opseg pogleda bio 560 stepeni kako bi uočili predatore oko sebe. Drugim rečima, inteligentan život u spoljnom svemiru vrlo lako bi mogao da evoluira od predatora s očima ili nekim organom percepcije spreda na licu. Ove vrste mogle bi da ispoljavaju mesoždersko, agresivno i teritorijalno ponašanje kakvo uočavamo kod vukova, lavova i Zemljana. (Ali pošto bi takvi oblici života verovatno bili zasnovani na potpuno drugačijim molekulima DNK i proteina, ne bi ih zanimalo da nas pojedu niti da se pare s nama.) Fizika nam može pomoći i da procenimo kolike su otprilike te vrste. Pod pretpostavkom da one žive na planetama veličine Zemlje i da u gruboj proceni imaju gustinu poput vode, kao živa bića na Zemlji, ogromna bića verovatno ne bi bila moguća usled zakona skaliranja koji kaže da se zakoni fizike drastično menjaju s promenom veličine objekta.

MONSTRUMI I ZAKON SKALIRANJA Na primer, kada bi King Kong zaista postojao, ne bi bio u stanju da teroriše Njujork. Slomio bi noge na prvom koraku. Evo zašto. Ukoliko bismo čovekolikog majmuna uvećali 10 puta, njegova težina bi porasla u skladu s povećanom zapreminom, odnosno 10 x 10 x 10 = 1.000 puta. Dakle, bio bi 1.000 puta teži. Ali njegova snaga se povećava prema gustini kostiju i mišića. Površina poprečnog preseka njegovih kostiju i mišića raste samo kvadratno s poluprečnikom, odnosno 10 x 10 = 100 puta. Drugim rečima, ako bi King Kong bio 10 puta veći, bio bi samo 100 puta jači, ali 1.000 puta teži. Dakle, s povećanjem majmuna, težina mu raste mnogo brže od snage. Relativno govoreći, bio bi 10 puta slabiji od normalnog čovekolikog majmuna. Zato bi slomio noge. Sećam se kako se moj učitelj u osnovnoj školi divio snazi mrava jer podiže list višestruko teži od njega samog. Učitelj je zaključio da bi mrav veličine kuće mogao da podigne tu kuću. Ali ta pretpostavka nije tačna, a razlog smo predočili na primeru King Konga. Ukoliko bi mrav bio veličine kuće, i njegove noge bi se slomile. Ako bismo ga uvećali 1.000 puta, bio bi 1.000 puta slabiji od normalnog mrava, i skrhao bi se pod sopstvenom težinom. Takođe bi se i ugušio. Mrav diše kroz rupe postrance na telu. Površina ovih rupa raste kvadratno s poluprečnikom, ali njihova zapremina se povećava kubno s poluprečnikom. Mrav 1.000 veći od običnog imao bi 1.000 puta manje vazduha nego što je neophodno da bi njegovi mišići i telesno tkivo dobili kiseonika koliko im treba. Zato su prvaci u umetničkom klizanju i u gimnastici obično niži od 74

proseka, premda imaju iste proporcije kao svi ostali. Kilogram njihovih mišića snažniji je od kilograma mišića viših ljudi. Pomoću zakona skaliranja možemo da izračunamo i približan oblik životinja na Zemlji, a verovatno i vanzemaljaca. Toplota koju emituje životinja raste s površinom njenog tela. Zato se s desetostrukim povećanjem njene veličine gubitak toplote uvećava 10 x 10 = 100 puta. Ali toplota unutar njenog tela srazmerna je njenoj zapremini, odnosno veća je 10 x 10 x 10 = 1.000. Zato velike životinje gube toplotu sporije od malih životinja. (Stoga nam se zimi prvo mrznu prsti i uši, pošto imaju najveću relativnu površinu, a zato niskim ljudima brže postaje hladnije nego visokima. Zbog svoje veličine relativne površine novine gore vrlo brzo, a cepanice su male relativne površine te gore sporo.) Eto objašnjenja i zašto su arktički kitovi okruglasti - sfera ima najmanju moguću površinu po jedinici mase. Iz istog razloga, insekti u toplijim oblastima bivaju izdužen, s relativno velikom površinom po jedinici mase. U Diznijevom filmu Draga, smanjio sam decu (Honey, I shrunk the Kids) porodica je smanjena do veličine mrava. Počinje oluja, i vidimo kako majušne kišne kapi u mikrosvetu padaju na barice. U realnosti, kišna kap iz perspektive mrava ne bi izgledala kao majušna kapljica, već kao ogromna izdužena grudva ili polulopta vode. U našem svetu, poluloptasta grudva vode je nestabilna i urušiće se pod sopstvenom težinom usled gravitacije. Ali u mikrosvetu, površinski napon relativno je veliki, tako da je grudva vode savršeno stabilna. Slično tome, pomoću zakona fizike možemo približno da procenimo odnos površine i zapremine životinja na dalekim planetama. Ovi zakoni omogućavaju teorijsku pretpostavku da vanzemaljci verovatno ne bi bili džinovi kakvim se često prikazuju u naučnoj fantastici, već bi bili sličniji nama po veličini. (Međutim, kitovi mogu da budu mnogo veći zahvaljujući sili potiska slane vode. Nasukani kit umire zbog tereta sopstvene težine.) Zakon skaliranja znači da se zakoni fizike menjaju kako dublje zadiremo u mikrosvet. Zato nam se kvantna mehanika čini toliko čudna narušava zdravorazumska poimanja našeg svemira. Zato zakon skaliranja otpisuje dobro poznatu ideju o svetovima unutar svetova iz naučne fantastike, odnosno, ideju da bi unutar atoma mogao biti čitav svemir ili da bi naša galaksija mogla biti atom u mnogo većem univerzumu. Ova ideja korišćena je u filmu Ljudi u crnom (Men in Black). U poslednjoj sceni kamera se udaljava od Zemlje, prelazi planete, zvezde, galaksije, dok čitav naš kosmos ne postane loptica u gigantskoj vanzemaljskoj igri koju igraju džinovski vanzemaljci. U realnosti galaksija zvezda uopšte ne podseća na atom: elektroni u ljuskama u atomu potpuno se razlikuju od planeta. Znamo da se sve planete međusobno potpuno razlikuju i da mogu da orbitiraju na bilo kojoj udaljenosti od matične zvezde. Međutim, subatomske čestice u atomima identične su jedna drugoj. Ne mogu da orbitiraju na svakoj udaljenosti od jezgra, već samo u diskretnim orbitama. (Povrh toga, elektroni za razliku od planeta mogu da ispoljavaju bizarno ponašanje koje se kosi sa zdravim razumom na primer, mogu da budu na dva mesta u isto vreme i da imaju talasna svojstva.)

FIZIKA NAPREDNIH CIVILIZACIJA Fizika omogućava i da se dođe do grube predstave o mogućim civilizacijama u svemiru. Uspon naše civilizacije u proteklih 100.000 godina, od pojave modernog čoveka u Africi, može se sagledati kao priča o povećanju potrošnje energije. Ruski astrofizičar Nikolaj Kardašev zaključio je da bi se etape u razvoju vanzemaljskih civilizacija takođe mogle definisati prema energetskoj potrošnji. Pribegavajući zakonima fizike, izdvojio je tri tipa civilizacija: 1. Civilizacija I tipa: oni koji energiju eksploatišu na planetarnom nivou, koristeći svu sunčevu svetlost koja dopre do planete. Oni možda mogu da ukrote snagu vulkana, da upravljaju vremenom, kontrolišu zemljotrese i grade gradove na okeanu. Sva snaga na planeti pod njihovom je kontrolom. 2. Civilizacija II tipa: oni koji mogu da koriste svu energiju svog sunca, što ih čini deset milijardi puta moćnijim od civilizacije I tipa. Federacija planeta u Zvezdanim stazama spada u ovu kategoriju. Civilizacija ovog tipa je, u izvesnom smislu, besmrtna: ne može je uništiti ništa poznato nauci kao što su ledena doba, udari meteora ili čak supernove. (Ako bi njihova matična zvezda bila pred eksplodiranjem, ova bića mogu da se presele u drugi solarni sistem, ili bi čak mogla i da premeste svoju planetu.) 75

3. Civilizacija III tipa: oni koji mogu da koriste snagu čitave galaksije. Deset milijardi puta su moćniji od civilizacije II tipa. Borg u Zvezdanim stazama, Imperija u Zvezdanim ratovima i galaktička civilizacija u ciklusu Zadužbina Isaka Asimova odgovaraju opisu civilizacije III tipa. Kolonizovali su milijarde zvezdanih sistema i mogu da eksploatišu energiju crne rupe u centru svoje galaksije. Slobodno švrljaju svemirskim avenijama galaksije. Kardašev je procenio kako će se svaka civilizacija čija se energetska potrošnja uvećava umerenom stopom od nekoliko procenata godišnje brzo preobraziti u drugi tip, u periodu od nekoliko hiljada do desetina hiljada godina. U prethodnim knjigama naveo sam da bi naša civilizacija mogla da se okarakteriše kao tip 0 (odnosno, koristimo mrtve biljke, naftu i ugalj kao gorivo za naše mašine). Iskorišćujemo samo delić Sunčeve energije koji dospe na našu planetu. Ali ovde već možemo primetiti početke civilizacije I tipa. Internet je začetak telefonskog sistema I tipa koji povezuje čitavu planetu. Ekonomija I tipa se razvija u Evropskoj uniji koja je i stvorena kao konkurencija trgovinskom bloku NAFTA. Engleski je već drugi jezik na Zemlji po rasprostranjenosti i jezik je nauke, finansija i poslovanja. Mogao bi da postane jezik I tipa koji će govoriti svako. Lokalne kulture i običaji i dalje će postojati u hiljadama varijeteta na Zemlji, ali ovaj mozaik naroda biće pod šinjelom planetarne kulture kojom će možda dominirati kultura mladih i komercijalizam.18 Prelaz u narednu civilizaciju daleko je od izvesnog. Na primer, najopasnija bi mogla biti tranzicija između civilizacije tipa 0 i I tipa. Civilizaciju tipa 0 još uvek izjedaju sektaštvo, fundamentalizam i rasizam koji su obeležili njen uspon, i nije sigurno hoće li ove plemenske ili religiozne strasti nadjačati tranziciju. (Možda nijednu civilizaciju I tipa u našoj galaksiji ne vidimo zato što nisu uspele da prođu kroz tranziciju, odnosno uništile su same sebe. Jednog dana, kada budemo posećivali druge zvezdane sisteme, možda ćemo otkriti ostatke civilizacija koje su nekako ubile sebe, odnosno njihova atmosfera je postala radioaktivna ili previše vruća za život.) Kada civilizacija dostigne nivo III tipa, raspolaže energijom i znanjem potrebnim da slobodno putuje kroz galaksiju, čak i da dođe na Zemlju. Kao u filmu 2001: Odiseja u svemiru, takve civilizacije mogle bi i da šalju samoumnožavajuće robotske sonde po galaksiji u potrazi za inteligentnim životom. Ali civilizacija III tipa verovatno ne bi bila sklona tome da nas poseti ili osvoji kao u filmu Dan nezavisnosti, u kome se takva civilizacija širi poput najezde skakavaca, roji se oko planeta s namerom da potpuno iscrpe njihove resurse. U realnosti, u svemiru ima bezbroj mrtvih planeta s ogromnim mineralnim bogatstvom koje bi mogli da eksploatišu bez mučne borbe s nepokornom matičnom populacijom. Njihov stav prema nama mogao bi da podseća na naš odnos prema mravinjaku. Nemamo poriv da se sagnemo i da ponudimo mravima suvo zlato i dijamante, već ih naprosto ignorišemo. Glavna opasnost s kojom se mravi suočavaju je ta što mi, ljudi, hoćemo da ih porobimo ili uništimo. Naprosto možemo da ih sravnimo sa zemljom jer su nam se našli na putu. Setite se da su, sa aspekta korišćenja energije, civilizacija III tipa i naša civilizacija tipa 0 mnogo udaljenije jedna od druge nego mi i mravi.

NLO Neki tvrde da su vanzemaljci već posetili Zemlju u NLO-ima (neidentifikovanim letećim objektima). Naučnici obično prevrću očima kada im se pomene NLO i odbacuju tu mogućnost, jer su udaljenosti između nas i zvezda ogromne. Ali, bez obzira na reakcije naučnika, izveštaji o NLO pojavama već godinama ne prestaju da se gomilaju. NLO pojave zapravo datiraju još od početaka istorijskih zapisa. Prorok Jezekilj pominje misteriozne točkove koji „behu kao da je jedan točak u drugom“, za šta neki veruju da se odnosi na NLO. Godine 1450. p.n.e., tokom vladavine faraona Tutmozesa III u Egiptu, egipatski pisari zabeležili su incident sa „vatrenim krugovima“ svetlijim od Sunca, razmere oko pet metara, koji su se pojavljivali nekoliko dana a onda uzleteli u nebo. Godine 91. p. n. e. rimski autor Julije Ponizni pisao je o „okruglom objektu nalik kugli, okruglom ili cirkularnom štitu koji se kretao po nebu.“ General Joricume i njegova armija su 1255. godine videli ples čudnih svetlosnih kugli na nebu blizu Kjota u Japanu. Godine 1561. nad Nirnbergom u Nemačkoj opažen je veliki broj objekata koji kao da su vodili bitku na nebu. 76

U nešto bližoj prošlosti Američke vazduhoplovne snage izvodile su niz eksperimenata u vezi sa NLO pojavama. Godine 1952. otpočele su projekat Blue Book,*8 u okviru kog je analizirano ukupno 12.618 NLO pojava. U izveštaju je zaključeno da se ogromna većina ovih pojava može objasniti prirodnim fenomenima, ili to behu uobičajene letelice ili prevare. Ipak, oko 6 posto ih je klasifikovano kao nepoznatog porekla. Ali pošto je u Kondonovom izveštaju zaključeno da u tim studijama nema ničeg važnog, projekat Blue Book je zaključen 1969. godine. Bio je to prvi opsežan projekat istraživanja NLO-a Američkih vazduhoplovnih snaga. Godine 2007. francuska vlada je otvorila za javnost svoj obimni dosije o NLO pojavama. Izveštaj, dostupan na internetu zahvaljujući Francuskom nacionalnom centru za proučavanja svemira, obuhvatao je 1.600 NLO pojava tokom pedeset godina, uključujući 100.000 stranica o svedočenjima očevidaca, filmovima i audio-zapisima. Francuska vlada je izjavila da se devet posto tih pojava može sasvim objasniti, da za 35 posto postoje verovatna objašnjenja ali da za ostale nema objašnjenja. Naravno, teško je potvrditi ove pojave. Zapravo, većina NLO izveštaja se posle pažljive analize može proglasiti neopravdanim zbog: 1. Planete Venere, najsvetlijeg objekta na noćnom nebu posle Meseca. Zbog ogromne udaljenosti od Zemlje, čini se kao da vas planeta prati dok se vozite u automobilu. Stičete iluziju da neko upravlja njome, baš kao što izgleda da vas Mesec prati. Razdaljinu procenjujemo i poredeći objekte koji se kreću s njihovim okruženjem. Pošto su Mesec i Venera toliko daleko, i nema ničeg sa čime bismo ih mogli porediti, ne kreću se u odnosu na naše okruženje - otuda optička iluzija da nas prate. 2. Močvarni gas. Prilikom temperaturne inverzije nad močvarnom oblašću, gas će lebdeti nad tlom i može postati donekle užaren. Manji džepovi gasa mogli bi se odvojiti od većeg džepa i tako nastaje utisak da izviđački brodovi napuštaju matični brod. 3. Meteori. Bleštave trake svetlosti mogle bi da prelete noćnim nebom za koju sekundu, stvarajući iluziju letelice s pilotom. Mogu se i razdvojiti, što bi izgledalo kao da izviđački brodovi napuštaju matični brod. 4. Anomalije u atmosferi. Razne oluje s munjama i neobična atmosferska dešavanja mogu da obasjaju nebo na čudne načine, stvarajući privid NLO pojave. U dvadesetom i dvadeset prvom veku, iza NLO pojava mogli bi da se kriju i naredni fenomeni: 1. Radarski eho. Talasi radara mogu da se odbiju od planine generišući eho koji bi radarski monitori mogli da registruju. Takvi talasi se čak prostiru cik-cak i preleću ekran radara ogromnom brzinom, zato što je u pitanju samo eho - i ništa drugo. 2. Meteorološki i istraživački baloni. Vojska u svom kontroverznom izveštaju tvrdi kako su neistinite čuvene glasine o padu vanzemaljske letelice u Rozvelu u Novom Meksiku 1947. godine. To je zapravo bio zalutali balon iz projekta Mogul, najvećeg stepena tajnovitosti, čija svrha je bila nadgledanje nivoa radijacije u atmosferi u slučaju izbijanja nuklearnog rata. 3. Letelice. I komercijalne i vojne letelice su bile krivci za neke izveštaje o NLO pojavama. To naročito važi za probne letove naprednih eksperimentalnih letelica kakvi su stelt bombarderi. (Američka vojska je zapravo podsticala priče o letećim tanjirima da bi skrenula pažnju od svojih projekata vrhunske tajnovitosti.) 4. Smišljene prevare. Neke od najčuvenijih slika za koje se tvrdi da prikazuju leteće tanjire zapravo su rezultat prevare. Jedan od poznatijih letećih tanjira čiji se prozori i doletna rampa vide, zapravo je prilagođena hranilica za piliće. Najmanje 95 posto pojava može se objasniti nekim od pomenutih razloga. Ali šta sa preostalim neobjašnjenim slučajevima? Najverodostojniji slučajevi NLO pojava uključuju više svedočenja nezavisnih, pouzdanih očevidaca i dokaze iz više izvora kao što su direktno viđenje i radar. Takve izveštaje teže je odbaciti, pošto obuhvataju veći broj nezavisnih potvrda. Uzmimo za primer let broj 1628 japanske vazduhoplovne kompanije JAL, godine 1986. Tada je nad Aljaskom opažen NLO. NLO su uočili putnici na letu 1628, a registrovao ga je i radar sa zemlje. Tu pojavu je istraživala FAA (Federalna vazduhoplovna administracija). Slično tome, u periodu 1989-1990, bilo je učestalih opažanja crnih trouglova nad Belgijom koje su pratili NATO radar i presretači. Godine 1976. opažen je NLO nad Teheranom u Iranu, praćen 77

višestrukim padom sistema presretača F-4, kako beleže dokumenti CIA. Naučnike posebno frustrira to što nijedna od hiljada zabeleženih pojava nije pružila čvrste fizičke dokaze koji bi se mogli iskoristiti za ponovljive rezultate u laboratoriji. Nikada nisu nađeni tragovi vanzemaljske DNK, vanzemaljski računarski čip ili fizički dokaz sletanja vanzemaljaca. Ako pretpostavimo na trenutak da bi NLO objekti mogli biti prave letelice, a ne iluzija, mogli bismo da se zapitamo kakva su vrsta svemirske letelice. Evo nekoliko karakteristika o kojima svedoče očevici. a. Kreću se cik-cak u vazduhu. b. Onemogućavaju paljenje automobila i izazivaju smetnje u električnom napajanju dok prolaze. c. Lebde tiho u vazduhu. Nijedna od ovih karakteristika ne uklapa se u opis raketa koje smo dizajnirali na Zemlji. Na primer, sve poznate rakete zavise od Njutnovog trećeg zakona kretanja (svaku akciju prati njoj jednaka suprotna reakcija). Ipak, opaženi NLO objekti kao da nemaju nikakvo pražnjenje. A g-sile*9 koje bi stvarali leteći tanjiri u cik-cak kretanju premašivale bi stotinu puta gravitacionu silu na Zemlji - gravitacione sile bile bi dovoljno jake da spljeskaju svako biće na Zemlji. Može li moderna nauka da objasni karakteristike NLO objekata? U filmovima poput Zemlja protiv letećih tanjira (Earth vs. the Flying Saucers), uvek se pretpostavlja da tim letelicama pilotiraju vanzemaljci. Međutim, verovatnije je da takve letelice, ako postoje, nemaju posadu (ili da njima pilotira biće delom organsko delom mehaničko). To bi objasnilo kako letelica može da se kreće putanjama koje bi pod normalnim okolnostima smrvile živo biće. Ometanje paljenja automobila i nečujno kretanje u vazduhu ukazuje na to da je reč o vozilu čije kretanje je zasnovano na magnetizmu. Međutim, problem koji prati magnetni pogon je to što magneti uvek idu u paru, s dva pola: severnim i južnim. Ako postavite magnet u Zemljino magnetno polje on će se naprosto zavrteti (poput igle kompasa), umesto da se uzdigne u vazduh kao NLO: pošto se južni pol magneta kreće u jednu stranu, a severni pol u suprotnu stranu, magnet se okreće i ne odlazi nikud. Jedno od mogućih rešenja ovog problema bilo bi korišćenje monopola, odnosno magneta sa samo jednim polom, severnim ili južnim. Kad prepolovite magnet, u normalnim okolnostima ne dobijate dva monopola. Svaka polovina magneta postaje magnet za sebe sa severnim i južnim polom, odnosno postaje novi dipol. Dakle, ako nastavite da delite magnet, svaki delić će imati severni i južni pol. (Ovaj proces deljenja magnetnog dipola da bi se dobili manji dipolni magneti može se nastaviti sve do atomskog nivoa na kome su sami atomi dipoli.) Problem koji naučnici uviđaju jeste to što monopola nikada nije bilo u laboratoriji. Fizičari su pokušali da fotografišu putanju monopola dok se kreće kroz njihovu opremu, ali nisu imali uspeha (izuzev jedne jedine, veoma kontroverzne fotografije načinjene na Stenfordskom univerzitetu 1982. godine). Premda nikad nije eksperimentalno potvrđeno da postoje, među fizičarima je rasprostranjeno mišljenje da je kosmos obilovao monopolima u trenutku Velikog praska. Ova ideja ugrađena je u najnovije kosmološke teorije o Velikom prasku. Ali pošto je svemir po Velikom prasku počeo da ‘se širi drastičnom brzinom, gustina monopola u svemiru se razuđivala, tako da ih danas nema po laboratorijama. (Zapravo, nepostojanje monopola u današnje vreme bilo je ključno opažanje koje je navelo fizičare na hipotezu o inflatornom kosmosu. Dakle, koncept zaostalih monopola ima čvrste osnove u fizici.) Zato možemo zamisliti da bi rasa koja je ovladala putovanjem kroz svemir mogla da peca ove primordijalne monopole zaostale od Velikog praska bacanjem ogromne magnetne mreže u svemir. Pošto sakupe dovoljno monopola, mogu da klize kroz svemir, koristeći linije magnetnog polja u galaksiji ili na planeti, bez ikakvog pražnjenja. Budući da su monopoli predmet ogromnog interesovanja mnogih kosmologa, postojanje takvog broda bez sumnje je u skladu s vodećim razmišljanjima u fizici. Na kraju, svaka vanzemaljska civilizacija dovoljno napredna da šalje svemirske brodove širom kosmosa izvesno je ovladala nanotehnologijom. To bi značilo da njihovi svemirski brodovi ne moraju biti ogromni pa bi mogli odašiljati čitave milione plovila da istražuju nenaseljene planete. Pusti meseci bi verovatno bili najbolje baze za takve nanobrodove. U tom slučaju, možda je i naš Mesec nekad posetila civilizacija III tipa, slično scenariju filma 2001 koji daje možda najrealniji prikaz susreta s vanzemaljskom civilizacijom. Letelica bi vrlo verovatno bila bez posade i bila bi smeštena na mesecu. (Mogao bi proteći još jedan vek dok naša tehnologija ne napreduje dovoljno da možemo da skeniramo čitav Mesec tražeći 78

anomalije u zračenju i da opazimo drevne dokaze o prethodnim dolascima nanobrodova.) Ako je naš Mesec zaista posećivan u prošlosti ili je služio kao nanotehnološka baza, to bi moglo da objasni zašto NLO objekti nisu obavezno vrlo veliki. Neki naučnici se podsmevaju priči o NLO objektima jer ne odgovaraju dizajnima gigantskih pogonskih sistema kakvi danas preokupiraju inženjere, poput nabojnomlaznih fuzionih motora, ogromnih jedara na laserski pogon i motora na nuklearni pulsni pogon, koji bi mogli imati kilometarske razmere. NLO letelice mogu biti male kao mlazni avion. Ali ako postoji stalna baza na Mesecu, očuvana od prethodnog dolaska, znači da NLO letelice ne moraju biti velike i mogu se puniti gorivom na obližnjoj bazi na Mesecu. Dakle, opažene NLO letelice bi zapravo mogle biti izviđački brodovi bez posade iz baze s Meseca. S obzirom na munjevite pomake projekta SETI i napredak u otkrivanju planeta van Sunčevog sistema, kontakt s vanzemaljskim životom, pretpostavimo li da postoji u našem okruženju, mogao bi se desiti u ovom veku, zbog čega bi takav kontakt bio nemoguća stvar klase I. Ako vanzemaljske civilizacije zaista postoje u svemiru, nameću se naredna pitanja. Hoćemo li ikada imati način da ih dosegnemo? Šta je s našom dalekom budućnošću, kada Sunce počne da se širi i proždere Zemlju? Da li je naša sudbina zaista zapisana u zvezdama?

79

Ta sumanuta ideja o putovanju na Mesec pokazuje koliko apsurdno daleko će izopačena specijalizacija odvesti naučnike… predlog se u osnovi čini nemogućim. - A .V. B I K ER T O N, 1 9 2 6

Po svoj prilici, bolji deo čovečanstva nikada neće izumreti seliće se od sunca do sunca kako budu putovali. I tako, nema kraja životu, intelektu i savršenstvu ljudskog roda. Večno će napredovati. - KO NSTA NT I N C I O L KOV SK I , OTA C R A K ET NE NA U K E

Jednog dana u dalekoj budućnosti provodićemo naš poslednji lep dan na Zemlji. Milijardama godina od danas, nebo će neizbežno goreti. Sunce će da naraste u besni pakao koji će ispuniti čitavo nebo, i sve na nebesima činiće se majušnim spram njega. Kako temperatura na Zemlji bude rasla vrtoglavom brzinom, okeani će proključati i ispariti, ostavljajući za sobom spaljen, isušen pejzaž. Planine će se napokon istopiti i reke lave će poteći tamo gde su nekad bili gradovi koji su pulsirali životom. Zakoni fizike kažu da je ovaj strašan scenario neizbežan. Zemlja će jednog dana morati da umre u plamenu pošto je Sunce proždre. Takav je zakon fizike. Ova nesreća desiće se u narednih pet milijardi godina. Na takvoj, kosmičkoj vremenskoj skali, usponi i padovi ljudskih civilizacija samo su majušna mreškanja. Jednog dana moraćemo da napustimo Zemlju ili da umremo. Kako će se, dakle, čovečanstvo, naši naslednici, snaći kada uslovi na Zemlji postanu nepodnošljivi? Matematičar i filozof Bertrand Rasel jednom se žalio kako „nikakva vatra, herojstvo, niti intenzitet misli ili osećanja ne može spasti život groba; trud svih era, sva posvećenost, inspiracija, sva zenitska bistrina ljudskog genija, osuđeni su na istrebljenje u prostranoj smrti solarnog sistema, i čitav hram ljudskih dostignuća neizbežno će biti sahranjen pod ruševinama razorenog univerzuma…“ Smatram da je ovo jedan od najotrežnjujućih pasusa u engleskoj književnosti. Ali Rasel ga je napisao u vreme kada se smatralo da svemirske rakete nisu moguće. Danas šanse da jednog dana napustimo Zemlju nisu toliko nategnute. Karl Segan je jednom rekao da bi trebalo da postanemo „vrsta s dve planete“. Istakao je da je život na Zemlji toliko dragocen, da bi ga trebalo preneti na barem još jednu naseljivu planetu za slučaj katastrofe. Zemlja se kreće usred kosmičke udaračke galerije asteroida, kometa i ostalog krša koji plovi u blizini Zemljine orbite, a sudar s bilo čime od toga mogao bi da nas uništi.

KATASTROFE PRED NAMA Pesnik Robert Frost upitao se da li će Zemlja završiti u vatri ili ledu. Pomažući se zakonima fizike, možemo opravdano predvideti kako će svet završiti u slučaju prirodne katastrofe. U razmerama milenijuma glavna opasnost po ljudsku civilizaciju je pojava novog ledenog doba. Poslednje ledeno doba završilo se pre nekih 10.000 godina. Kada za 10.000 - 20.000 godina krene novo ledeno doba, veći deo Severne Amerike mogao bi biti prekriven ledom debljine osamsto metara. Ljudska 80

civilizacija se razvila tokom nedavnog, kratkog međuglacijalnog perioda, kada je Zemlja bila neuobičajeno topla, ali takav ciklus ne može trajati večno. Milionima godina veliki meteori ili komete koji su udarali u Zemlju imali su razorne efekte. Poslednji veliki udar s neba desio se pre 65 miliona godina, kada se objekat širine oko 10 kilometara zabio u Jukatansko poluostrvo u Meksiku, stvarajući krater prečnika oko 290 kilometara, zbrisavši s lica zemlje dinosauruse koji su dotad bili dominantan životni oblik na planeti. Druga kosmička kolizija verovatno bi se mogla odigrati na takvoj vremenskoj skali. Milijardama godina od danas Sunce će se postepeno proširiti i progutati Zemlju. Tačnije, procenjujemo da će se Sunce zagrejati još oko 10 posto tokom narednih milijardu godina, pržeći Zemlju. Našu planetu u celini proždraće za pet milijardi godina, pošto mutira u gigantsku crvenu zvezdu. Zemlja će se, zapravo, naći u Sunčevoj atmosferi. Desetinama milijardi godina od danas umreće i Sunce i galaksija Mlečni put. Pošto naše sunce istroši sve vodonično (odnosno, helijumsko) gorivo, skupiće se u majušnog belog patuljka i postepeno će se hladiti dok se ne pretvori u olupinu od crnog nuklearnog otpada koja luta u vakuumu svemira. Galaksija Mlečni put jednog dana će se sudariti sa susednom galaksijom Andromedom, mnogo većom od naše galaksije. Spiralni kraci Mlečnog puta će se otkinuti, a naše Sunce bi moglo da bude gurnuto u dubok svemir. Crne rupe u centru ove dve galaksije odigraće ples smrti pre nego što se napokon sudare i spoje. S obzirom na to da čovečanstvo mora jednoga dana da izbegne iz ovog solarnog sistema do obližnjih zvezda kako bi preživelo inače će nestati, postavlja se pitanje: kako ćemo stići tamo? Najbliži zvezdani sistem, Alfa Kentauri, udaljen je više od četiri svetlosne godine. Konvencionalne rakete s hemijskim pogonom, tegljači aktuelnog svemirskog programa, jedva da postižu 64.000 kilometara na sat. Pri toj brzini tek bismo za 70.000 godina stigli na najbližu zvezdu. Analizirajući savremeni svemirski program, vidimo da postoji ogroman jaz između naših ništavnih trenutnih sposobnosti i zahteva za konstruisanje pravog međuzvezdanog broda koji bi nam mogao omogućiti da počnemo da istražujemo svemir. Od početka istraživanja svemira ranih sedamdesetih godina, astronauti u okviru svemirskog programa s ljudskom posadom slati su u orbitu samo 800 kilometara nad Zemljom u Spejs šatl i Međunarodnu svemirsku stanicu. Međutim, NASA planira da zameni Spejs šatl do 2010. godine svemirskim brodom Orion,*10 koji će do 2020. godine ponovo odvesti astronaute na Mesec, posle pola veka pauze. Planira se uspostavljanje trajne baze s ljudstvom na Mesecu. Posle toga, mogla bi se pokrenuti misija na Mars s posadom. Jasno je da zvezde nikada nećemo doseći dok ne osmislimo drugačiji dizajn rakete. Moraćemo drastično da povećamo potisak naših raketa ili njihovo trajanje. Na primer, velika hemijska raketa bi mogla imati potisak od više miliona kilograma, ali bi radila samo par minuta. Nasuprot tome, drugačiji dizajni poput jonskog motora (opisanog u narednim pasusima), mogu da imaju mali potisak, ali u stanju su da rade godinama u spoljnom svemiru. Kad je reč o raketama, kornjača trijumfuje nad zecom.

JONSKI MOTORI I MOTORI NA PLAZMU Za razliku od hemijskih raketa, jonski motori ne proizvode iznenadan, dramatičan talas supertoplih gasova koji pokreću konvencionalne rakete. Zapravo, njihov potisak često se meri u stotinama grama. Postavimo li ih na površinu stola na Zemlji, biće previše slabi da se kreću. Ali manjak potiska nadoknađuju trajnošću, jer mogu da rade godinama u vakuumu spoljnog svemira. Tipičan jonski motor podseća na unutrašnjost televizijske cevi. Električna struja zagreva žicu koja generiše zrak jonizovanih atoma kao što je ksenon. Zrak se ispaljuje iz kraja rakete. Umesto talasom toplog, eksplozivnog gasa, jonski motori se potiskuju slabom, ali postojanom strujom jona. NASA jonski potisni motor NSTAR testiran je u spoljnom svemiru na uspešnoj sondi Deep Space 1, lansiranoj 1998. Ovaj jonski motor radio je 678 dana, postavivši novi rekord za jonske motore. Evropska svemirska agencija testirala je i jonski motor na svojoj sondi Smart 1. Japansku svemirsku sondu Hajabusa, koja je proletela kraj asteroida, pokretala su četiri jonska motora. Iako nije spektakularnog dizajna, jonski motor će moći da izvede dugotrajne misije (koje nisu hitne) između planeta. Zapravo, jonski motori bi jednog dana mogli da postanu tegljači za čitav međuplanetarni transport. Moćnija verzija jonskog motora je motor na plazmu - na primer, magnetnoplazmična raketa s 81

promenljivim specifičnim impulsom („variable specific impulse magnetoplasma rocket“ - VASIMR), u kojoj se kao pogon za kretanje kroz svemir koristi moćni mlaz plazme. Dizajnirao ju je astronaut i inženjer Frenklin Čang-Dijaz; ona koristi radio-talase i magnetna polja da zagreje vodonični gas do više miliona stepeni. Supertopla plazma se potom izbacuje iz repa rakete i ostvaruje značajan potisak. Prototipovi ovog motora već se prave na Zemlji, premda nijedan za sada nije poslat u svemir. Neki inženjeri se nadaju da se motor na plazmu može koristiti za misiju na Mars, čime bi se putovanje uveliko skratilo i trajalo bi samo nekoliko meseci. U nekim dizajnima predviđeno je da se plazma u motoru napaja solarnom energijom. U drugima je planirano korišćenje nuklearne fisije (što pobuđuje bezbednosne strepnje, s obzirom na to da bi ogromne količine nuklearnih materijala trebalo da se smeste u delove broda koji mogu biti ugroženi u potencijalnoj havariji). Međutim ni jonski motor ni motor na plazmu ne ostvaruju dovoljno veliku snagu da nas odnesu do zvezda. Za to su nam potrebne potpuno nove vrste dizajna pogona. Ozbiljni problemi pri dizajniranju svemirskog broda jesu kako obezbediti dovoljnu količinu goriva za put i do najbliže zvezde, te kako se izboriti s dugačkim putovanjem do udaljenog odredišta. Solarna jedra Moguće rešenje ovih problema jesu solarna jedra. Ova tehnologija oslanja se na činjenicu da sunčeva svetlost pravi veoma mali ali postojan pritisak dovoljan da potiskuje ogromno jedro kroz svemir. Ideja o solarnom jedru nije nova i datira od rasprave San (Somnium) velikog astronoma Johana Keplera iz 1611. godine. Iako je fizika u osnovi tehnologije solarnog jedra jednostavna, napredak u konstruisanju solarnog jedra koje bi se moglo poslati u svemir bio je neujednačen. Godine 2004. japanska raketa uspešno je postavila dva mala prototipa solarnih jedara u svemir. Naredne godine Planetarno društvo, kompanija Cosmos Studios i Ruska akademija nauka lansirali su svemirsko jedro Cosmos 1 iz podmornice u Barencovom moru, ali raketa Volna koja ga je nosila pokvarila se tako da jedro nije dospelo do orbite. (Prethodni pokušaj postavljanja suborbitalnog jedra 2001. godine takođe je propao.) Ali februara 2006. solarno jedro razmera 15 metara uspešno je poslato u orbitu pomoću japanske rakete M-V, premda se nije sasvim otvorilo. Iako je napredak u tehnologiji solarnih jedara bio bolno spor, njeni zagovornici su došli na drugu ideju koja bi mogla da ih odvede do zvezda: konstruisati ogromnu bateriju lasera na Mesecu koja bi mogla da ispaljuje intenzivne laserske zrake u solarno jedro, noseći ga do najbliže zvezde. Fizika takvog međuplanetarnog jedra istinski obeshrabruje. Jedro bi moralo da bude razmera više stotina kilometara, potpuno konstruisano u spoljnom svemiru. Neophodno bi bilo izgraditi hiljade moćnih lasera na Mesecu od kojih bi svaki bio u stanju da godinama, pa i decenijama, neprestano ispaljuje zrake. (Po jednoj proceni, svetlost koju emituju ti laseri morala bi da bude hiljadu puta jača od svetlosti koju reflektuje Zemlja.) Na papiru, golemo svetlosno jedro bi moglo da plovi brzinom ravnom polovini svetlosne brzine. Takvo solarno jedro doseglo bi za samo oko osam godina obližnje zvezde. Prednost takvog pogonskog sistema je to što bi mogao da koristi gotovu tehnologiju. Ne bi se morali uspostavljati novi zakoni fizike kako bi se konstruisalo takvo solarno jedro. Ali glavni problemi su ekonomski i tehnički. Inženjerski problemi u konstruisanju jedra širine više stotina kilometara, napajanje energijom hiljada moćnih lasera instaliranih na Mesecu, ozbiljni su i za to je neophodna tehnologija od koje bi nas mogao deliti i čitav vek. Veliki problem koji prati konstruisanje solarnog jedra za međuzvezdana putovanja jeste pitanje povratka. Morali bismo da napravimo drugu bateriju lasera na udaljenom mesecu koja bi gurala vozilo natrag na Zemlju. Ili bi možda brod mogao naglo da zaokrene oko zvezde, koristeći je kao kakvu praćku da bi se dovoljno ubrzao za povratno putovanje. Laseri na Mesecu bi se onda upotrebili da se jedro uspori kako bi se prizemljilo na našu planetu.

NABOJNOMLAZNA FUZIJA Najviše izgleda da nas odvede do zvezda ima nabojnomlazni fuzioni motor. Kosmos obiluje vodonikom, tako da bi nabojnomlazni motor mogao da uzima vodonik dok putuje kroz spoljni svemir, što znači da bi zapravo imao neiscrpan izvor raketnog goriva. Kada se vodonik prikupi, mogao bi da se ugreje do temperature od više miliona stepeni, što je dovoljno da uđe u proces fuzije, oslobađajući energiju u termonuklearnoj reakciji. 82

Zamisao o nabojnomlaznom fuzionom motoru prvi je izneo fizičar Robert V. Busard, 1960. godine, a kasnije ju je popularisao Karl Segan. Busard je izračunao da bi nabojnomlazni motor težine oko 1.000 tona teorijski mogao da postiže postojan potisak od lg, što je ravno ubrzanju kome smo izloženi na površini Zemlje. Ako bi nabojnomlazni motor mogao godinu dana da održava ubrzanje od lg, dostigao bi 77 posto brzine svetlosti, što je dovoljno da međuzvezdana putovanja postanu ozbiljno moguća. Lako je proračunati zahteve za motor na naponskomlaznu fuziju. Pre svega, znamo prosečnu gustinu vodonika u svemiru. Možemo približno da izračunamo i koliko bi vodonika moralo sagoreti da se postigne ubrzanje od lg. Taj proračun omogućiće nam da odredimo koliko velika mora biti „lopata“ da bi se pokupio vodonični gas. Uz nekoliko razumnih pretpostavki, možemo pokazati da nam je potrebna lopata širine od oko 160 kilometara. Iako bi lopatu te veličine bilo nemoguće napraviti na Zemlji, konstrukciju u spoljnom svemiru pratilo bi manje problema zbog bestežinskih uslova. U načelu, nabojnomlazni motor mogao bi da se pokreće beskonačno dugo, dosežući udaljene zvezdane sisteme galaksije. S obzirom na to da se, prema Ajnštajnu, vreme u raketi usporava, možda bi bilo moguće preći astronomski velike razdaljine bez pribegavanja usporavanju životnih funkeija posade. Posle održavanja ubrzanja od 1 g tokom jedanaest godina po časovnicima u svemirskom brodu, letelica će doći do zvezdanog jata Plejade (Vlašići) uđaljenog 400 svetlosnih godina. Za dvadeset tri godine stići će do galaksije Andromeda koja je od Zemlje udaljena 2 miliona svetlosnih godina. Teoretski, svemirski brod bi mogao da stigne do granice vidljivog svemira tokom životnog veka člana posade (iako bi na Zemlji možda prošle milijarde godina). Slaba tačka je reakcija fuzije. Fuzioni reaktor ITER koji treba da bude podignut na jugu Francuske, kombinuje dve retke vrste vodonika (deuterijum i tricijum) da bi se izdvojila energija. Međutim, u spoljnom svemiru, vodonik je najzastupljeniji u obliku s jednim protonom oko koga kruži elektron. Motor na nabojnomlazni fuzioni motor bi zato morao da koristi fuzionu reakciju tipa proton-proton. Premda fizičari decenijama proučavaju fuziju deuterijuma i tricijuma, fuziona reakcija tipa proton-proton manje nam je poznata, teže ju je postići i daje bitno manje energije. Zato će ovladavanje zahtevnijom reakcijom protonproton biti tehnički izazov u narednim decenijama. (Pored toga, pojedini inženjeri sumnjaju da bi nabojnomlazni motor mogao da savlada dinamički otpor kako se bude približavao brzini svetlosti.) Dok se ne nađe rešenje za sve teškoće koje prate fiziku i ekonomiju fuzije tipa proton-proton, teško je precizno proceniti koliko je izvodljivo načiniti nabojnomlazni motor. Ali ovaj dizajn je na kratkoj listi kandidata za svaku misiju do zvezda o kojoj se razmišlja.

NUKLEARNO-ELEKTRIČNA RAKETA Godine 1956. Američka komisija za atomsku energiju (Atomic Energy Commission - AEC) počela je ozbiljno da se bavi nuklearnim raketama u okviru projekta Rover. Teorijski, gasovi kakav je vodonik zagrevali bi se do ekstremnih temperatura pomoću fisionog reaktora, a potom bi se ti gasovi izbacivali iz jednog kraja rakete stvarajući potisak. Zbog opasnosti od eksplozije toksičnog nuklearnog otpada u Zemljinoj atmosferi, prve verzije nuklearnih raketnih motora postavljane su horizontalno na šine, uz pažljivo nadgledanje performansi. Prvi nuklearni raketni motor testiran u okviru projekta Rover bio je Kiwi 1 (prigodno nazvan po australijsko ptici koja ne leti). Motor je testiran 1959. godine. NASA se šezdesetih godina udružila s Američkom komisijom za atomsku energiju da naprave Nuklearni motor za primenu u raketnom vozilu (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Applications NERVA). Bila je to prva nuklearna raketa koja će se umesto u horizontalnom položaju, testirati u vertikalnoj poziciji. Godine 1968. ova nuklearna raketa je testirana tako što je ispaljena nadole. Rezultati ovog istraživanja bili su promenljivi. Rakete su bile veoma komplikovane i često se nisu ispaljivale. Kontejneri s gorivom neretko su pucali zbog intenzivnih vibracija nuklearnog motora pa se bi letelica raspadala. Stalan problem je predstavljala i korozija zbog užarenog vodonika na visokim temperaturama. Program nuklearne rakete najzad je prekinut 1972. Ove atomske rakete pratio je još jedan problem: opasnost od toga da se nuklearna reakcija otrgne kontroli, kao u maloj atomskoj bombi. Iako današnje komercijalne nuklearne elektrane koriste rastvoreno nuklearno gorivo i ne mogu da eksplodiraju kao bomba bačena na Hirošimu, ove atomske rakete su, da bi ostvarile maksimalni potisak, radile s uranijumom visokog stepena obogaćenosti, te su mogle da 83

eksplodiraju u lančanoj reakciji, izazivajući nuklearnu detonaciju malog obima. Pred zaključivanje nuklearnog raketnog programa naučnici su rešili da izvedu još jedan, poslednji test. Odlučili su da raznesu raketu poput male atomske bombe. Uklonili su kontrolne šipke (koje su držale nuklearnu reakciju pod kontrolom). Reaktor je dospeo u superkritično stanje i eksplodirao, stvarajući vatrenu loptu. Ovo spektakularno okončanje programa nuklearne rakete čak je i zabeleženo na filmu. Rusima se to nije svidelo. Smatrali su da taj postupak narušava Sporazum o ograničenoj zabrani testiranja (Limited Test Ban Treaty), koji je zabranjivao detonacije nuklearnih bombi iznad zemlje. Vojska se tokom godina periodično vraćala istraživanjima i testiranjima nuklearnih raketa. Jedan od tajnih projekata zvao se Timbervind, u okviru vojnog projekta Zvezdani ratovi iz osamdesetih godina. (Od njega se odustalo kada je Federacija američkih naučnika objavila detalje o njemu.) Glavna briga u vezi s fisionom raketom je bezbednosna. Čak i posle pedeset godina svemirske ere, rakete s hemijskim akceleratorom doživljavaju katastrofalne kvarove u oko 1 posto slučajeva. Dva otkazivanja spejs šatlova Čelendžer (Challenger) i Kolumbija (Columbia) u kojima je tragično stradalo četrnaest astronauta, dodatno potvrđuju ovu stopu neuspeha. Ipak, NASA je u proteklih nekoliko godina nastavila istraživanja u vezi sa nuklearnom raketom - prvi put posle programa NERVA iz šezdesetih. Godine 2003, NASA je pokrenula novi projekat, Prometej (Prometheus), nazvan po grčkom junaku koji je ljudima podario vatru. Za Prometej je 2005. godine odvojeno 430 miliona dolara; 2006. godine ta brojka prilično se smanjila na 100 miliona dolara. Budućnost ovog projekta je neizvesna.

RAKETE S NUKLEARNIM IMPULSNIM SISTEMOM Druga mogućnost, takođe daleko od realnosti, jeste primena niza mininuklearnih bombi za pokretanje svemirskog broda. Projekat Orion je predviđao da se mini-atomske bombe ispaljuju jedna za drugom iz stražnjeg dela rakete, tako da bi letelicu nosili udarni talasi koje bi stvarale te mini-hidrogenske bombe. Teorijski, takav dizajn mogao bi da dovede letelicu blizu brzini svetlosti. Ideju koju je 1947. godine začeo Stanislav Ulam, čovek koji je dao doprinos dizajniranju prvih hidrogenskih bombi, razradili su Ted Tejlor (jedan od glavnih dizajnera nuklearnih bojevih glava za američku vojsku) i fizičar Friman Dajson s Instituta za napredne studije u Prinstonu. Krajem pedesetih i tokom šezdesetih godina izvedeni su opsežni proračuni za ovu međuzvezdanu raketu. Procenjeno je da bi takav svemirski brod mogao da ode do Plutona i vrati se za godinu dana, s najvećom ostvarenom brzinom ravnom 10 posto brzine svetlosti. Ali čak i pri toj brzini, putovanje do najbliže zvezde trajalo bi četrdeset četiri godine. Naučnici su došli do zaključka da bi svemirska barka nošena takvom raketom morala da krstari vekovima, s posadom čije bi se generacije smenjivale, rađajući se živeći i umirući u njoj, i tek bi njihovi potomci stigli na obližnje zvezde. Godine 1959. kompanija General Atomics objavila je izveštaj s procenom veličine svemirskog broda Orion. Najveća verzija, nazvana super Orion, težila bi oko 8 miliona tona, imala prečnik od 400 metara, a energijom bi je napajalo preko 1.000 hidrogenskih bombi. Ali jedan od glavnih problema u vezi sa ovim projektom bila je mogućnost kontaminacije rezidualnom radioaktivnom prašinom i drugim supstancama tokom lansiranja. Dajson je procenio da bi zaostala radioaktivna prašina od svakog lansiranja mogla izazvati kobne maligne bolesti kod deset ljudi. Pored toga, elektromagnetni puls (EMP) za takvo lansiranje bio bi toliko veliki, da bi izazvao masovne kratke spojeve u obližnjim električnim sistemima. Potpisivanje Sporazuma o ograničenoj zabrani testiranja iz 1963. godine značilo je smrtnu presudu za projekat. Na kraju je odustao i dizajner Ted Tejlor, pokretačka sila projekta. Jednom mi se poverio da su mu se sve iluzije o projektu definitivno raspršile kada je shvatio da bi fiziku iza mini-nuklearnih bombi mogli da primene i teroristi za proizvodnju prenosivih nuklearnih bombi. Iako je projekat otkazan zato što je ocenjen ka previše opasan, njegovo ime živi sa svemirskim brodom Orion koji je NASA odabrala da zameni Spejs šatl 2010. Koncept rakete na nuklearni pogon nakratko je oživelo Britansko međuplanetarno društvo (British Interplanetary Society) u periodu od 1973. do 1978, s projektom Dedal (Daedalus), preliminarnom studijom o mogućnosti konstrukcije svemirskog broda bez posade koji bi mogao da dođe do Barnardove 84

zvezde od Zemlje udaljene 5,9 svetlosnih godina. Barnardova zvezda je odabrana jer se pretpostavljalo da bi mogla imati planetu uza sebe. Astronomi Džil Tarter i Margaret Ternbul su otad sastavili listu 17.129 obližnjih zvezda koje bi u svom sistemu mogle da imaju planete pogodne za život. Među njima, najviše obećava Epsilon Indi A, udaljena 11,8 svetlosnih godina. Raketni brod planiran za projekat Dedal trebalo je da bude toliko veliki da bi se morao konstruisati u spoljnom svemiru. Težio bi 54.000 tona, s korisnom nosivošću od 450 tona, pri čemu bi najveći deo toga otpadao na raketno gorivo i mogao bi da postigne brzinu jednaku 7,1 posto brzine svetlosti. Za razliku od projekta Orion gde se predviđalo korišćenje majušnih fisionih bombi, za projekat Dedal planirane su minihidrogenske bombe s mešavinom deuterijuma i helijuma-3 paljene elektronskim zracima. Zbog krupnih tehničkih problema, i strepnje zbog sistema nuklearnog pogona, projekat Dedal je prekinut na neodređeno vreme.

SPECIFIČNI IMPULS I EFIKASNOST MOTORA Inženjeri ponekad pominju specifični impuls koji omogućava da se rangira efikasnost različitih dizajna motora. Specifični impuls se definiše kao promena impulsa po jedinici mase raketnog goriva. Zato, što je motor efikasniji, manje goriva je potrebno da se raketa potera u svemir. S druge strane, impuls je proizvod sile i vremena tokom kog deluje. Hemijske rakete, iako s vrlo velikim potiskom, funkcionišu samo koji minut i zato imaju sasvim mali specifični impuls. Jonski motori mogu da rade godinama, te imaju veoma veliki specifični impuls, a vrlo mali potisak. Specifični impuls se meri u sekundama. Tipična hemijska raketa može da ima specifični impuls od 400 do 500 sekundi. Specifični impuls motora Spejs šatla je 453 sekunde. (Najveći ostvaren specifični impuls za hemijsku raketu iznosio je 542 sekunde, a gorivo je bila mešavina vodonika, litijuma i fluora.) Potisni sistem jonskog motora Smart 1 imao je specifični impuls od 1.640 sekundi. Nuklearna raketa postigla je specifični impuls od 850 sekundi. Maksimalni specifični impuls ostvarila bi raketa koja bi dostigla brzinu svetlosti. Imala bi specifičan impuls od oko 30 miliona. Evo tabele sa specifičnim impulsima raznih vrsta raketnih motora. TIP RAKETNOG MOTORA Raketa sa čvrstim gorivom Raketa sa tečnim gorivom Jonski motor Motor na plazmu VASIMR Nuklearna fisiona raketa Nuklearna fuziona raketa Raketa s nuklearnim impulsnim sistemom Raketa na antimateriju

SPECIFIČNI IMPULS 250 450 3.000 1.000 do 30.000 800 do 1.000 2.500 do 200.000 10.000 do 1 miliona 1 milion do 10 miliona

(U načelu, laserska jedra i nabojnomlazni motori ne sadrže nikakvo raketno gorivo, te imaju beskonačan specifični impuls, ali pate od drugih, karakterističnih problema.)

SVEMIRSKI LIFTOVI Ozbiljna mana mnogih od ovih raketnih dizajna jesu džinovske razmere i težina, zbog čega nikada ne bi mogli da se izgrade na Zemlji. Zato su neki naučnici predložili da se grade u spoljnom svemiru, gde bi astronauti u bestežinskom stanju lako podizali besmisleno teške objekte. Ali kritičari ukazuju na troškove montiranja u spoljnom svemiru koji su toliko veliki da taj poduhvat čine nemogućim. Na primer, da bi se Međunarodna svemirska stanica u celini instalirala, biće potrebno sto misija šatla, a troškovi su se popeli na 100 milijardi dolara. To je najskuplji naučni projekat u istoriji. Troškovi izgradnje međuzvezdanog svemirskog jedra ili nabojnomlazne lopate u spoljnom svemiru bili bi 85

mnogostruko veći. Pisac naučne fantastike Robert Hajnlajn voleo je da kaže otprilike ovo - ako možete da stignete do 160 kilometara iznad Zemlje, na pola ste puta do bilo kog odredišta u solarnom sistemu. To je zato što je put od prvih 160 kilometara pri bilo kom lansiranju, kada raketa pokušava da se izbori sa Zemljinom gravitacijom, bez premca najskuplja etapa misije. Posle toga, raketni brod može bezmalo da otkrstari do Plutona, pa i dalje. Jedan od načina da se troškovi drastično smanje u budućnosti bio bi konstruisanje svemirskog lifta. Ideja o konopcu za penjanje u nebesa je stara - setimo se samo bajke „Čarobni pasulj“ - ali mogla bi da postane realnost ako konopac odvedemo daleko u svemir. Onda bi centrifugalna sila Zemljine rotacije bila dovoljna da poništi gravitacionu silu, tako da konopac nikada ne bi pao. Konopac bi magično stajao uspravo, gubeći se u oblacima. Zamislite loptu kako se vrti na uzici. Čini se da lopta prkosi gravitaciji, jer je centrifugalna sila potiskuje od centra rotacije. Na isti način, vrlo dugačak konopac održavao bi se u vazduhu zbog Zemljine rotacije. Obrtanje Zemlje bilo bi dovoljno da održava konopac u uspravnom stanju. Teorijski, neko bi mogao da se uspne uz konopac u svemir. Na Gradskom univerzitetu u Njujorku, ponekad dajemo studentima osnovnih studija da izračunaju tenziju takvog konopca. Lako je pokazati da bi tenzija takvog konopca bila dovoljno velika da i čelični kabl pukne; zato se konstrukcija svemirskog lifta dugo smatrala nemogućom. Prvi naučnik koji je ozbiljno pristupio proučavanju svemirskog lifta bio je ruski vizionar Konstantin Ciolkovski. Godine 1895, inspirisan Ajfelovom kulom, zamislio je toranj koji bi se prostirao u nebesa, spajajući Zemlju sa „zvezdanim dvorcem“ u svemiru. Gradio bi se od temelja na Zemlji na koje bi inženjeri polako nadograđivali svemirski lift do nebesa. Godine 1957. ruski naučnik Jurij Artsutanov predložio je novo rešenje, odnosno izgradnju svemirskog lifta obrnutim redom, od vrha u spoljnom svemiru nadole. Zamislio je satelit u geostacionarnoj orbiti 58.000 kilometara daleko u svemiru, gde bi se činio stacionarnim, a odatle bi se bacio kabl do Zemlje. Kabl bi se onda pričvrstio za tlo. Ali kabl za svemirski lift morao bi da bude u stanju da izdrži približno 60-100 gigapaskala (GPa) tenzije. Čelik puca na oko 2 GPa, te se ova ideja ne može realizovati. Ideja o svemirskom liftu zadobila je mnogo širu publiku s objavljivanjem romana Rajske fontane (The Fountains of Paradise) Artura Klarka iz 1979. godine i knjige Petak (Friday) Roberta Hajnlajna iz 1982. Ali zamisao je tavorila bez ikakvih pomaka. Situacija se drastično promenila kada su hemičari razvili nanocevi. Zanimanje je iznenada pobudio rad Sumija Idžime iz kompanije Nippon Electric iz 1991. godine (premda koreni ugljeničnih nanocevi datiraju još iz pedesetih godina, što je u to vreme ignorisano). Nanocevi su izuzetne po tome što su mnogo i jače i lakše od čeličnih kablova. Zapravo, one premašuju snagu neophodnu za korišćenje svemirskog lifta. Naučnici smatraju da bi vlakno od ugljenične nanocevi moglo da izdrži pritisak od 120 GPa, što je bezbrižno iznad tačke pucanja. Ovo otkriće oživelo je pokušaje konstrukcije svemirskog lifta. U studiji koju je NASA sprovela 1999. godine, ozbiljno je razmotrena ideja o svemirskom liftu: zamišljena je traka otprilike jedan metar široka i dugačka oko 47.000 kilometara, u stanju da u Zemljinu orbitu prenese koristan teret od petnaestak tona. Takav svemirski lift mogao bi prekonoć da promeni ekonomiju svemirskih putovanja. Troškovi bi mogli da se smanje deset hiljada puta, što je zadivljujuća, revolucionarna promena. Slanje pola kilograma materijala u orbitu oko Zemlje košta najmanje 10.000 dolara (toliko košta ista mera zlata). Na primer, svaka misija Spejs šatla košta do 700 miliona dolara. Svemirski lift mogao bi da sreže troškove na samo 1 dolar na pola kilograma. Takvo radikalno umanjenje troškova svemirskog programa moglo bi iz korena da promeni način na koji sagledavamo svemirska putovanja. Jednim pritiskom na dugme lifta, mogli bismo da se odvezemo u spoljni svemir po ceni avionske karte. Ali pre nego što konstruišemo svemirski lift koji će nas odvesti u nebo, moramo da rešimo ozbiljne praktične probleme. Vlakna načinjena isključivo od ugljeničnih nanocevi kakva se danas prave u laboratorijama nisu duža od 15 milimetara. Da bi se konstruisao svemirski lift, potrebno je napraviti kablove od ugljeničnih nanocevi dugačke hiljade kilometara. Premda je s naučne tačke gledišta ovo samo tehnički problem, uporan je i težak i mora se rešiti ako hoćemo da napravimo svemirski lift. Ipak, mnogi naučnici smatraju da ćemo u narednih nekoliko decenija ovladati tehnologijom proizvodnje dugačkih kablova od ugljeničnih nanocevi. 86

Drugo, izrada dugačkog kabla mogla bi da bude problematična zbog mikroskopskih nečistoća u ugljeničnim nanocevima. Nikola Punjo s Politehničkog univerziteta u Torinu u Italiji procenjuje da snaga ugljenične nanocevi može opasti za 30 posto ako samo jedan atom u toj cevi ne bude u odgovarajućoj poziciji. U celini uzev, defekti na atomskom nivou mogli bi da smanje snagu kabla od nanocevi za čak 70 posto, do nivoa ispod snage neophodne za svemirski lift. Da bi pobudila preduzetnički entuzijazam za svemirski lift, NASA dodeljuje dve novčane nagrade. Nagrade su osmišljene po uzoru na nagradu Ansari X Prize od 10 miliona dolara, koja je uspešno podstakla pronalazače da naprave komercijalne rakete koje su u stanju da prevezu putnike do samih granica svemira. Ovu nagradu osvojio je 2004. godine svemirski avion Spaceship One. Nagrade koje NASA nudi zovu se Beam Power Challenge i Tether Challenge. U okviru takmičenja za Beam Power Challenge, timovi moraju da „lansiraju” mehanički uređaj težak najmanje 25 kilograma uz 50 metara užeta (koje visi s krana) brzinom od 1 metar u sekundi. To možda zvuči lako, ali začkoljica je u tome da takav uređaj ne može da koristi gorivo, baterije ili električni kabl. Robotski uređaj mora se napajati energijom pomoću solarnih ćelija, solarnih reflektora, lasera ili izvora mikrotalasa koji su prigodniji u spoljnom svemiru. Za nagradu u okviru takmičenja Tether Challenge, timovi moraju da naprave uže od dva metra koje ne sme biti teže od dva grama i mora da izdrži 50 posto veću težinu od najboljeg užeta iz prethodne godine. Svrha takmičenja je da se podstakne istraživanje u oblasti proizvodnje lakih materijala dovoljno snažnih da se protežu 100.000 kilometara u svemiru. Nagrade iznose 150.000,40.000 i 10.000 dolara. O tome koliki je izazov ispuniti uslove takmičenja svedoči i činjenica da 2005. godine, kada je takmičenje prvo put sprovedeno, niko nije osvojio nagradu. Iako bi uspešan svemirski lift iz korena preobrazio svemirski program, takve mašine prate specifični rizici. Na primer, trajektorija satelita blizu Zemlje neprestano se menja dok kruže oko nje (zato što Zemlja pod njima rotira). To znači da bi se ovi sateliti u nekom trenutku izvesno sudarili sa svemirskim liftom pri brzini od 29.000 kilometara na sat, što je dovoljno da se uže pocepa. Da bi se takva katastrofa sprečila, sateliti bi u budućnosti morali imati male rakete pomoću kojih bi zaobilazili svemirski lift, ili bi sam lift mogao da se opremi malim raketama kako bi izbegao sudar sa satelitima. Problem su i sudari s mikrometeorima, pošto bi svemirski lift bio visoko iznad Zemljine atmosfere, a atmosfera nas obično štiti od meteora. Kako su mikrometarski sudari nepredvidljivi, svemirski lift bi morao da se napravi s dodatnom zaštitom, a možda čak i s redundantnim sistemima kompenzacije greške. Problemi bi se mogli javiti i usled efekata turbulentnih klimatskih obrazaca na Zemlji, poput uragana, plimskih talasa i oluja.

EFEKAT PRAĆKE Još jedan potpuno novi način ubrzavanja objekta do brzine bliske svetlosnoj postiže se pomoću efekta praćke. Kada šalje svemirske sonde na druge planete, NASA ih ponekad zavrti oko obližnje planete, da bi efekat praćke uvećao brzinu sonde. Na ovaj način NASA štedi vredno raketno gorivo. Tako je svemirska letelica Vojadžer (Voyager) stigla do Neptuna koji se nalazi blizu same granice našeg solarnog sistema. Friman Dajson, fizičar s Prinstona, izneo je ideju da bismo u dalekoj budućnosti mogli da pronađemo dve neutronske zvezde koje se obrću jedna oko druge velikom brzinom. Ako se izuzetno blizu primaknemo jednoj od tih neutronskih zvezda, mogli bismo da se zavrtimo oko nje i da se odbacimo u svemir brzinom ravnoj skoro trećini brzine svetlosti. Zapravo, koristili bismo gravitaciju da nas dodatno pogura gotovo do brzine svetlosti. To bi možda i moglo da uspe - na papiru. Drugi su predlagali da se zavrtimo oko našeg Sunca kako bismo se približili brzini svetlosti. Ova metoda je korišćena u filmu Zvezdane staze IV: Povratak kući (Star Trek IV: The Voyage Home) u kome je posada Enterprajza otela klingonski brod i potom se približila Suncu da bi probila svetlosnu barijeru i vratila se u prošlost. U filmu Sudar svetova (When Worlds Collide), Zemlji preti sudar sa asteroidom i naučnici prave gigantski tobogan kojim će se pobeći sa Zemlje. Raketni brod se spušta niz tobogan, postižući veliku brzinu, potom naglo skreće nagore na dnu tobogana i odbacuje se u svemir. Zapravo, nijedna od ovih metoda primene gravitacije da bismo se što većom brzinom otisnu u svemir ne bi funkcionisala. Sjurimo li se niz tobogan i potom se ponovo uspemo, zbog zakona fizike imali bismo istu brzinu kao na početku, tako da ne bi bilo nikakvog dobitka energije. Slično tome, ako bismo se zavrteli oko stacionarne zvezde, završili bismo sa istom brzinom s kojom smo počeli.) Dajsonova metoda bi mogla 87

da funkcioniše zato što se neutronske zvezde obrću ogromnim brzinama. Svemirska letelica koja bi koristila efekat praćke dobijala bi energiju od kretanja planete ili zvezde. Ako su stacionarne, efekta praćke uopšte nema. Iako bi Dajsonov predlog mogao biti uspešan, nije od pomoći današnjim naučnicima vezanim za Zemlju, jer bi nam pre svega trebao svemirski brod da dođemo do neutronskih zvezda.

ŠINSKIM TOPOVIMA DO NEBA Još jedna dovitljiva metoda za slanje objekata u svemir fantastičnim brzinama jeste šinski top, pominjan u delima Artura Klarka i drugih pisaca naučne fantastike, koji je takođe jedan od ozbiljnih kandidata za sistem zaštite od projektila programa Zvezdani ratovi. Umesto raketnog goriva ili baruta, šinski top koristi moć elektromagnetizma da ubrza projektile do ogromnih brzina. Najjednostavniji šinski top se sastoji od dve paralelne žice ili šine a projektil opkoračuje obe žice, formirajući konfiguraciju u obliku slova U. Čak je i Majkl Faradej znao da će električna struja biti izložena sili kada se nađe u magnetnom polju. (To je, zapravo, u osnovi funkcionisanja svih električnih motora.) Kada se kroz ove žice i projektil pošalju milioni ampera, oko šina se stvara ogromno magnetno polje. To magnetno polje potiskuje projektil niza šine pri ogromnim brzinama. Šinskim topovima uspešno su ispaljivani metalni objekti pri izuzetno velikim brzinama na veoma male udaljenosti. Teorijski, jednostavan šinski top trebalo bi da ima zadivljujuću sposobnost da ispali metalni projektil pri brzini od 29.000 kilometara na sat, poslavši ga u orbitu oko Zemlje. U načelu, čitavu raketnu flotu NASA mogli bi zameniti šinski topovi koji bi ispaljivali koristan teret u orbitu oko Zemlje. Šinski top ima jednu veliku prednost nad hemijskim raketama i topovima. Najveća brzina kojom ekspanzivni gasovi mogu da ispale metak iz puške ograničena je brzinom udarnih talasa. Iako je Žil Vern u svom klasiku Sa Zemlje na Mesec pisao o tome kako se astronauti na Mesec ispaljuju pomoću baruta, moguće je izračunati da je najveća brzina koja se može postići na ovaj način samo delić brzine potrebne da bi se neko poslao na Mesec. Šinske topove ne ograničava brzina udarnih talasa. Ali, šinski top prate drugi problemi. To sredstvo ubrzava objekte tako munjevito da se obično spljošte pod udarom vazduha. U procesu ispaljivanja iz cevi šinskog topa koristan teret se silno deformiše, jer kada projektil udari u vazduh, to je ravno udaru u zid od cigli. Pored toga, ogromno ubrzanje korisnog tereta duž šina dovoljno je da se one deformišu. Šine moraju redovno da se menjaju zbog štete koju ostavljaju projektili. Uz to, g-sila koja bi delovala na astronaute bila bi dovoljno velika da ubije astronauta, lako mu lomeći kosti. Jedno od predloženih rešenja jeste da se šinski top instalira na Mesecu. Izvan Zemljine atmosfere, projektil u šinskom topu lako bi ubrzavao kroz vakuum spoljnog svemira. Ali čak i tada bi ogromno ubrzanje koje ostvaruje šinski top moglo da ošteti teret. Na izvestan način, šinski topovi su suprotnost laserskim jedrima koji svoju krajnju brzinu postižu lagano i zadugo. Šinski topovi imaju ograničenje jer skladište toliko mnogo energije u mali prostor. Šinski topovi koji mogu da ispaljuju objekte do obližnjih zvezda bili bi prilično skupi. Po jednom rešenju, šinski top gradio bi se u spoljnom svemiru, protežući se na dve trećine udaljenosti od Zemlje do Sunca. Skladištio bi solarnu energiju od Sunca koju bi potom naglo oslobađao, šaljući koristan teret od 10 tona brzinom ravnom trećini svetlosne brzine, uz ubrzanje od 5000 g. Ne iznenađuje, onda, da bi samo najotporniji robotski teret bio u stanju da preživi takva ogromna ubrzanja.

OPASNOSTI SVEMIRSKOG PUTOVANJA Naravno, svemirsko putovanje nije nedeljni piknik. Izuzetne opasnosti prate letove s posadom na Mars ili dalje. Život na Zemlji zaštićen je već milionima godina: ozonski omotač planete štiti je od ultraljubičastog zračenja, njeno magnetno polje štiti je od Sunčevih baklji i kosmičkog zračenja, a njena gusta atmosfera zaštita je od meteora koji sagore pri ulasku u nju. Zdravo za gotovo uzimamo blage temperature i vazdušne pritiske na Zemlji. Ali u dubokom svemiru moramo da se suočimo s realnošću: veći deo svemira je u previranju, s pojasevima smrtonosnog zračenja i rojevima smrtonosnih meteora. 88

Prvi problem koji treba rešiti u opsežnijem svemirskom putovanju je bestežinsko stanje. Dugoročne studije bestežinskog stanja koje su sproveli Rusi pokazale su da telo u svemiru gubi dragocene minerale i hemikalije mnogo brže nego što se očekivalo. Čak i s rigoroznim programom fizičkih vežbi, kosti i mišići ruskih kosmonauta su posle godinu dana u svemirskoj stanici toliko atrofirale da su jedva puzili kao bebe po povratku na Zemlju. Izgleda da su atrofija mišića, propadanje koštanog sistema, smanjena proizvodnja crvenih krvnih zrnaca, slabija reakcija imunog sistema i redukovana funkcija kardiovaskularnog sistema neizbežne posledice produženog boravka u bestežinskom stanju u svemiru. Misije na Mars, koje bi mogle da traju od nekoliko meseci do godinu dana, gurnuće naše astronaute do samih granica izdržljivosti. U slučaju dugotrajnih misija do obližnjih zvezda, ovaj problem može biti fatalan. Svemirski brodovi budućnosti možda bi morali da se obrću, kako bi se stvarala veštačka gravitacija pomoću centrifugalne sile i tako se posada održala u životu. Takvo prilagođavanje bi znatno uvećalo cenu i složenost budućih svemirskih brodova. Drugo, tokom svemirskih putovanja pri brzinama od mnogo desetina hiljada kilometara na sat, možda će zbog mikrometeorita biti potrebno da se svemirski brodovi dodatno zaštite. U detaljnoj analizi šasije Spejs šatla otkriveni su tragovi više sitnih, ali potencijalno kobnih udara majušnih meteorita. U budućnosti, svemirski brodovi bi možda morali da imaju posebne dvostruko ojačane komore za posadu. Nivoi zračenja u dubokom svemiru mnogo su viši nego što se mislilo. Na primer, tokom jedanaestogodišnjeg solarnog ciklusa Sunčeve baklje mogu da šalju ogromne količine smrtonosne plazme prema Zemlji. Zbog ovog fenomena, astronauti u svemirskoj stanici su u prošlosti tražili posebnu zaštitu od potencijalno smrtonosnog baraža subatomskih čestica. Šetnje svemirom tokom takvih solarnih erupcija bile bi fatalne. Na primer, čak i na običnom transatlantskom letu od Los Anđelesa do Njujorka izloženi smo zračenju od oko jednog milirema na sat. Let u celini izložiće nas dozi zračenja koju dobijamo od jednog stomatološkog snimanja X-zracima. U dubokom svemiru, gde nas više ne štite atmosfera i magnetno polje Zemlje, izloženost radioaktivnom zračenju mogla bi da bude ozbiljan problem.

USPORAVANJE ŽIVOTNIH FUNKCIJA Jedna od postojanih kritika raketnih dizajna koje sam predstavio jeste to što bismo, čak i da napravimo takve svemirske brodove, do obližnjih zvezda putovali decenijama pa i vekovima. U takvoj misiji smenjivale bi se nekolike generacije posade i tek bi njihovi potomci stigli na odredište. Po mogućem rešenju predočenom u filmovima Osmi putnik (Alien) i Planeta majmuna (Planet of the Apes) svemirski putnici se podvrgnu usporavanju životnih funkcija, odnosno, njihova telesna temperatura se pažljivo snižava dok im telesne funkcije gotovo sasvim ne prestanu. Životinje koje spavaju zimski san ulaze u takvu hibernaciju svake zime. Određene vrste riba i žaba mogu potpuno da se zalede, a ipak će se otkraviti kada temperatura poraste. Biolozi koji su proučavali ovaj zanimljiv fenomen smatraju da su takve životinje u stanju da proizvedu prirodni antifriz koji snižava tačku zamrzavanja vode. Taj prirodni antifriz sastoji se od izvesnih proteina u ribama, odnosno od glukoze u žabama. Preplavljujući svoju krv ovim proteinima, ribe na Arktiku mogu da prežive na oko -2° C. Žabe su evolucijom stekle sposobnost da održavaju visoke nivoe glukoze, sprečavajući time formiranje kristala leda. Njihova tela mogu da budu zaleđena spolja, ali iznutra nisu zamrznuta, i zato njihovi unutrašnji organi funkcionišu, premda sporije. Međutim, sisari imaju problema s prilagođavanjem ovoj sposobnosti. Kada je ljudsko tkivo zamrznuto, unutar ćelija počinju da se formiraju kristali leda. Kako kristali leda narastaju, mogu da proburaze i unište zidove ćelija. (Slavne ličnosti koje žele da im se glave i tela zamrznu u tečnom azotu posle smrti, možda bi trebalo da preispitaju svoju odluku.) Ipak, nedavno je krenulo na polju ograničenog usporavanja životnih funkcija sisara koji ne ulaze prirodno u hibernaciju - takvi su, na primer miševi i psi. Godine 2005. naučnici s Pitsburškog univerziteta uspeli su da ožive pse pošto su im krv zamenili posebnim ledeno hladnim rastvorom. Klinički mrtvi tri sata, ti psi su vraćeni u život pošto im je srce ponovo pokrenuto. (Iako je većina pasa bila zdrava posle ove procedure, neki su pretrpeli izvesna oštećenja mozga.) Iste godine naučnici su smestili miševe u komoru ispunjenu vodonik-sulfidom i šest sati su ih uspešno održavali u stanju snižene telesne temperature od 15°C. Metabolizam ovih miševa usporio se deset puta. Godine 2006. doktori u Masačusetskoj opštoj bolnici u Bostonu uspeli su da održe svinje i miševe u stanju 89

usporenih životnih funkcija pomoću vodonik-sulfida. Takve procedure bi u budućnosti mogle da spasu živote ljudi koji su doživeli teške nesreće ili srčane udare tokom kojih je svaka sekunda važna. Usporenje životnih funkcija moglo bi omogućiti lekarima da zamrznu vreme do prilike da se pacijentu ukaže pomoć. Ali mogle bi proći decenije ili više vremena dok ne budemo kadri da primenjujemo ovakve tehnike na ljudske astronaute koji će možda morati da budu u stanju usporenih životnih funkcija tokom više vekova.

NANOBRODOVI Postoji nekoliko drugih načina na koje bismo mogli da dođemo do zvezda pomoću naprednijih, nepotvrđenih tehnologija koje se graniče s naučnom fantastikom. Jedna obećavajuća mogućnost jeste korišćenje sondi bez posade zasnovanih na nanotehnologiji. U dosadašnjem izlaganju, oslanjao sam se na pretpostavku da bi svemirski brodovi morali da budu monstruozno veliki uređaji koji troše ogromne količine energije i u stanju su da prevezu brojnu ljudsku posadu do zvezda, poput svemirskog broda Enterprajz u Zvezdanim stazama. Verovatno bi prigodnije rešenje bilo slanje minijaturnih sondi bez posade do udaljenih zvezda brzinom ravnom svetlosnoj. Kao što smo ranije pomenuli, trebalo bi da nam nanotehnologija u budućnosti omogući izradu minijaturnih svemirskih letelica koje koriste energiju mašina atomskih i molekulskih dimenzija. Na primer, joni se, zahvaljujući svojoj maloj težini, mogu lako ubrzati gotovo do brzine svetlosti pomoću napona kakvi su uobičajeni u laboratorijama. Umesto pomoću ogromnih akceleratorskih raketa, u svemir bi mogli da se šalju brzinom bliskom svetlosnoj pomoću jakih elektromagnetnih polja. Dakle, ukoliko bi nanobot bio jonizovan i postavljen u električno polje, mogao bi bez po muke da se ubrza do brzine bliske svetlosnoj. Nanobot bi onda lako našao svoj put do zvezda, budući da u svemiru nema trenja. Time bi se trenutno rešili mnogi problemi koji prate velike svemirske brodove. Troškovi putovanja inteligentnog nanobotskog svemirskog broda bez ljudske posade do obližnjih zvezdanih sistema mogli bi da iznose samo delić troškova pravljenja i lansiranja ogromnog svemirskog broda s ljudskom posadom. Pomoću takvih nanobrodova mogle bi da se dosegnu obližnje zvezde, ili - rečima Džeralda Nordlija, penzionisanog astronautičkog inženjera američkih vazduhoplovnih snaga - dunuli bismo u solarno jedro da zaplovimo kroz svemir. Nordli kaže: „Grupu svemirskih letelica veličine vrha čiode koje bi letele u formaciji i međusobno komunicirale, praktično bismo mogli da guramo pomoću svetlosti baterijske lampe.” Ali i svemirski nanobrodovi su suočeni sa izazovima. Mogla bi da ih skreću električna i magnetna polja na koja će možda naići u spoljnom svemiru. Da bi se omele te sile, valjalo bi na nanobrodove primeniti vrlo visoke napone na Zemlji pa ne bi mogli tako lako da skreću. Drugo, možda bismo morali da pošaljemo milione ovih nanorobota kako bismo osigurali da će šačica stići na odredište. Slanje mnoštva svemirskih brodova do obližnjih zvezda možda se čini ekstravagantnim, ali takvi svemirski brodovi bili bi jeftini i mogli bi se masovno proizvoditi u milijardama, tako da bi samo mali deo morao da dosegne odredište. Kako bi ovi nanobi udovi izgledali? Den Goldin, nekadašnji prvi čovek NASA, zamislio je flotu svemirskih letelica veličine konzervi koka-kole. Drugi su pominjali svemirske brodove veličine igle. Pentagon je razmatrao mogućnost dizajniranja „pametne prašine“, čestica ravnih česticama prašine s ugrađenim majušnim senzorima koje bi se mogle rasprskati po bojnom polju da bi slale komandantima informacije uživo. Lako je zamisliti da bi se pametna prašina u budućnosti mogla slati do obližnjih zvezda. Nanoboti veličine čestica prašine imali bi sopstvena električna kola napravljena tehnikom nagrizanja koja se koristi u industriji poluprovodnika, kojom mogu da se prave komponente dimenzija i do 30 nm, ili približno u dužini od 150 atoma. Ti nanoboti bi mogli da se lansiraju s Meseca pomoću šinskih topova ili čak akceleratora čestica koji regularno ubrzavaju subatomske čestice do brzina bliskih svetlosnoj. Ovi uređaji bili bi toliko jeftini da bi se milioni mogli lansirati u svemir. Kada stignu do obližnjeg zvezdanog sistema, nanoboti bi mogli da slete na pust mesec. Nanobot bi bio u stanju da sleti i uzleti bez napora, zahvaljujući slaboj mesečevoj gravitaciji. Mesec sa svojim stabilnim okruženjem bio bi idealna baza za operacije. Nanobot bi mogao da izgradi nanofabriku, koristeći minerale nađene na mesecu kako bi napravio moćnu radio-stanicu koja bi odašiljala informacije na Zemlju. Nanobot bi mogao da koristi i nanofabriku da napravi milione svojih kopija koje će istraživati solarni sistem i 90

otisnuti se do drugih obližnjih zvezda, ponavljajući taj postupak. Pošto bi ovi brodovi bili robotski, ne bi bilo potrebe za povratnim putovanjem; oni bi slali informacije Zemlji putem radio-talasa. Nanobot koji sam upravo opisao ponekad se naziva Fon Nojmanova sonda, po čuvenom matematičaru Džonu fon Nojmanu koji je osmislio matematiku samoumnožavajućih Tjuringovih mašina. U načelu, samoumnožavajući nanobotski svemirski brodovi mogli bi da istražuju čitavu galaksiju, ne samo obližnje zvezde. U jednom trenutku, mogla bi da se formira sfera od bilijardi robota koji bi se eksponencijalno umnožavali kako se sfera bude širila gotovo brzinom svetlosti. Nanoboti unutar ove šireće sfere mogli bi da kolonizuju čitavu galaksiju za nekoliko stotina hiljada godina. Brajan Gilkrist, elektroinženjer s Mičigenskog univerziteta, vrlo ozbiljno pristupa ideji o nanobrodovima. Nedavno je dobio stipendiju od 500.000 dolara od Instituta za napredne koncepte (Institute for Advanced Concepts) pri NASA za istraživanje mogućnosti pravljenja nanobrodova s motorima ne većim od bakterije. Došao je na ideju da se pomoću tehnike nagrizanja koja se primenjuje u industriji poluprovodnika napravi flota od više miliona nanobrodova koji sami sebe pokreću izbacujući majušne nanočestice razmera samo nekoliko desetina nanometara. Ove nanočestice bi se napajale energijom prolazeći kroz električno polje, baš kao što važi za jonski motor. Pošto je svaka nanočestica hiljadama puta teža od jona, motori bi postigli mnogo veći potisak od tipičnog jonskog motora. Dakle, motori nanobrodova imali bi iste prednosti kao jonski motor, ali mnogo veći potisak. Gilkrist je već počeo da pravi neke delove za ove nanobrodove služeći se tehnikom nagrizanja. Za sada može da napakuje 10.000 pojedinačnih potisnih motora na jedan silicijumski čip dimenzija 1x1 centimetar. Plan mu je da prvo pošalje svoju flotu nanobrodova na putovanje kroz Sunčev sistem kako bi testirao njihovu efikasnost. Ali ovi nanobrodovi bi jednog dana mogli da pripadaju prvoj floti koja će stići do zvezda. Gilkristovo rešenje jedno je od nekoliko futurističkih scenarija koje NASA razmatra. Posle višedecenijske pauze NASA je nedavno uzela u ozbiljno razmatranje razna predložena rešenja za međuzvezdana putovanja koja se kreću od verovatnih do fantastičnih. Od ranih devedesetih godina NASA organizuje godišnju Radionicu za napredna istraživanja svemirskog pogona (Advanced Space Propulsion Research Workshop), tokom koje ove tehnologije odabiraju timovi ozbiljnih inženjera i fizičara. Još ambiciozniji je program Fizike novih pogona (Breakthrough Propulsion Physics), u okviru koga se istražuje misteriozni svet kvantne fizike u svetlu međuzvezdanih putovanja. Nema slaganja oko glavnog favorita, ali najveći deo aktivnosti ovih naučnika usmeren je na tehnike koje su se izdvojile: lasersko jedro i razne verzije fuzionih raketa. S obzirom na spor ali postojan napredak u oblasti dizajna svemirskih brodova, razumno je pretpostaviti da bi prva sonda bez ljudske posade mogla da se pošalje ka obližnjim zvezdama krajem ovog ili početkom sledećeg veka, zbog čega se ova tehnologija mora svrstati u I klasu nemogućeg. Ali najmoćniji dizajn svemirskog broda mogao bi biti onaj u kom se koristi antimaterija. Iako to zvuči kao naučna fantastika, antimaterija je već proizvedena na Zemlji, i jednog dana mogla bi nam omogućiti da nam se u rukama nađe dizajn funkcionalnog svemirskog broda s najvećim potencijalom za realizaciju.

91

Najuzbudljivija fraza koja se može čuti u nauci, ona koja najavljuje nova otkrića, nije „Eureka“ (Pronašao sam!), već „To je baš čudno…“ - I SA K A SI M OV

Ako čovek ne veruje kao mi, kažemo da je čudak, i to je sve. Hoću reći, danas je to sve, jer spaliti ga ne možemo. - M A R K T V EN

Pionira možete prepoznati po strelama u leđima. - B EV ER L I R U B I R

U knjizi Anđeli i demoni (Angels and Demons) Dena Brauna, bestseleru koji je prethodio Da Vinčijevom kodu (The Da Vinci Code), mala grupa ekstremista, Iluminati, skovala je zaveru da raznese Vatikan u vazduh pomoću bombe od antimaterije, ukradene iz CERN-a, nuklearne laboratorije blizu Ženeve. Zaverenici znaju da nastaje eksplozija kolosalnih razmera, mnogo puta moćnija od detonacije hidrogenske bombe kada se materija i antimaterija dodirnu. Iako je bomba od antimaterije prava maštarija, antimaterija je veoma stvarna. Atomska bomba, i pored svoje ogromne moći, ima efikasnost od oko samo 1 posto. Tek sićušan deo uranijuma pretvara se u energiju. Ali ako bi antimaterija mogla da se konstruiše, sto posto njene mase pretvorilo bi se u energiju, tako da bi bila bitno efikasnija od nuklearne bombe. Preciznije rečeno, oko 50 posto materije u bombi od antimaterije pretvorilo bi se u korisnu energiju eksplozije, dok bi se ostatak raspršio u obliku nedetektabilnih čestica zvanih neutrina. Antimaterija je dugo bila predmet intenzivnih spekulacija. Iako bomba od antimaterije ne postoji, fizičari su uspeli da proizvedu pomoću moćnih akceleratora čestica majušne količine antimaterije za proučavanje.

PROIZVODNJA ANTIMATERIJE I ANTIHEMIJA Početkom dvadesetog veka fizičari su shvatili da se atom sastoji od naelektrisanih subatomskih čestica u vidu elektrona (s negativnim naelektrisanjem) koji kruže oko majušnog jezgra (s pozitivnim naelektrisanjem). Jezgro se sastoji od pozitivno naelektrisanih protona i električno neutralnih neutrona. Zato je spoznaja da za svaku česticu postoji blizanac, antičestica suprotnog naelektrisanja, šokirala fizičare tridesetih godina prošlog veka. Prva otkrivena antičestica bio je antielektron (nazvan pozitron), koji ima pozitivno naelektrisanje. Pozitron je u svakom pogledu identičan elektronu, osim što je suprotno naelektrisan. Otkriven je na fotografijama kosmičkih zraka snimljenim u Vilsonovoj komora. Tragove pozitrona prilično je lako opaziti u Vilsonovoj komori. Kada se postave u moćno magnetno polje, kreću smerom suprotnim od kretanja običnih elektrona. Takve tragove antimaterije i sam sam fotografisao kao srednjoškolac.

92

Godine 1955. u Bevatronu, akceleratoru čestica na Kalifornijskom univerzitetu u Berkliju, proizveden je prvi antiproton. Kao što se očekivalo, bio je identičan protonu, sem što je bio negativno naelektrisan. To znači da je, u načelu, moguće napraviti antiatome (s pozitronima koji kruže oko antiprotona). Zapravo, antielementi, antihemija, antiljudi, anti-Zemlja, čak i antiuniverzumi, teorijski su mogući. Za sada su u ogromnim akceleratorima čestica u CERN-u i u laboratoriji Fermilab kraj Čikaga proizvedene majušne količine antivodonika. To se radi tako što se zraci visokoenergetskih protona ispale u metu pomoću akceleratora čestica, pri čemu se stvara kiša subatomskih ostataka. Moćni magneti izdvajaju antiprotone koji se usporavaju do veoma malih brzina, a potom se izlažu antielektronima koje prirodno emituje natrijum-22. Kada antielektroni kruže oko antiprotona, stvara se antivodonik, pošto vodonik čine jedan proton i jedan elektron. Ovi antiatomi mogli bi da žive zauvek u potpunom vakuumu. Ali zbog nečistoća i sudara sa zidom, antiatomi će kad-tad naleteti na obične atome i anihilirati se, otpuštajući energiju. Godine 1995. CERN je ušao - u tom postrojenju proizvedeno je devet atoma antivodonika. Naučnici u Fermilabu su odmah za svojim kolegama iz CERN-a proizveli sto atoma antivodonika. U načelu, ništa nas ne sprečava da napravimo i više antielemente, ali cena bi bila ogromna. Proizvodnja čak i stotinak grama antiatoma gurnula bi u bankrot svaku državu. Trenutna stopa proizvodnje antimaterije iznosi između jednog milijarditog do deset milijarditih delova grama godišnje. Proizvodnja bi se mogla utrostručiti do 2020. godine. Ekonomska računica za antimateriju je prilično onespokojavajuća. Godine 2004. proizvodnja par bilionitih delova grama antimaterije koštala je CERN 20 miliona dolara. Po toj računici, trebalo bi odvojiti 100 bilijardi dolara da se proizvede samo jedan gram antimaterije, a fabrika antimaterije morala bi neprestano da radi 100 milijardi godina! Zato je antimaterija najdragocenija supstanca na svetu. U jednoj izjavi iz CERN-a stoji: „Ako bismo svu antimateriju koju smo napravili u CERN-u mogli da anihiliramo s materijom, dobili bismo dovoljno energije da električna sijalica svetli koji minut.“ Upravljanje antimaterijom je izuzetno problematično, s obzirom na to da je bilo kakav kontakt između materije i antimaterije eksplozivan. Odlaganje antimaterije u običan kontejner bilo bi ravno samoubistvu. Kada bi antimaterija dotakla zidove, eksplodirala bi. Kako, dakle, raditi s antimaterijom kada se toliko opire kontroli? Jedno od rešenja bilo bi da se antimaterija jonizuje u jonski gas, a potom da se u tom stanju bezbedno smesti u magnetnu bocu. Magnetno polje bi sprečilo antimateriju da dodiruje zidove komore. Da bi se napravio motor na antimateriju, postojan mlaz antimaterije bi morao da se uvodi u reakcionu komoru, gde bi se pažljivo kombinovao s običnom materijom, izazivajući kontrolisanu eksploziju, slično eksploziji koju stvaraju hemijske rakete. Joni generisani u ovoj eksploziji bi se ispaljivali iz jednog kraja rakete na antimateriju, ostvarujući pogon. Teorijski, ovakvi dizajni motora za buduće svemirske brodove su najprivlačniji, zbog efikasnosti motora na antimateriju u konverziji materije u energiju. U seriji Zvezdane staze antimaterija je izvor energije Enterprajza, i njegovi motori se napajaju energijom iz kontrolisanih sudara materije i antimaterije.

RAKETA NA ANTIMATERIJU Jedan od glavnih zastupnika rakete na antimateriju je fizičar Džerald Smit s Pensilvanijskog državnog univerziteta. Smit smatra da će uskoro samo 4 miligrama pozitrona biti dovoljno da raketa na antimateriju stigne na Mars za nekoliko nedelja. Ističe da je energija antimaterije oko milijardu puta veća od energije običnog raketnog goriva. Prvi korak u pravljenju ovog goriva bio bi da se naprave zraci antiprotona akceleratoru čestica, i da se potom sačuvaju u Peningovoj zamci koju Smit konstruiše. Gotova Peningova zamka bi težila 100 kilograma (od čega bi veliki deo bio tečni azot i tečni helijum) i držala bi oko bilion antiprotona u magnetnom polju. Talasna dužina antiprotona na veoma niskim temperaturama nekoliko je puta veća od talasne dužine atoma u zidovima kontejnera, te bi se antiprotoni pretežno odbijali od zidova bez anihilacije. Tvrdi da bi ova Peningova zamka mogla da čuva antiprotone oko pet dana (dok se u spoju sa običnim atomima ne anihiliraju). Smitova Peningova zamka bi trebalo da čuva otprilike jedan milijarditi deo grama antiprotona. Cilj mu je da napravi Peningovu zamku u koju može da se skladišti i do jednog mikrograma antiprotona. Iako je antimaterija najdragocenija supstanca na Zemlji, cena joj svake godine drastično opada (gram 93

bi po današnjim cenama koštao oko 62,5 biliona dolara). Novi ubrizgavač čestica koji se gradi u laboratoriji Fermilab blizu Čikaga trebalo bi da poveća proizvodnju antimaterije deset puta, od 1,5 do 15 nanograma godišnje, što bi trebalo da obori cenu. Međutim, Harold Geriš iz NASA smatra da bi uz dalji napredak realna cena mikrograma pala na 5.000 dolara. Doktor Stiven Hau iz kompanije Synergistics Technologies u Los Alamosu u Novom Meksiku tvrdi: „Naš cilj je da premestimo antimateriju iz dalekog domena naučne fantastike u oblast iskoristljivog za transport i medicinske primene.“ Akceleratori čestica koji mogu da proizvedu antiprotone nisu namenski dizajnirani za to, tako da su prilično neefikasni. Oni su prevashodno istraživačke alatke, a ne fabrike za antimateriju. Zato Smit predviđa da će biti napravljen novi, namenski akcelerator čestica za proizvodnju ogromnih količina antiprotona koji bi umanjio cenu antimaterije. Ukoliko se cena antimaterije može i dalje snižavati zbog tehničkih poboljšanja i masovne proizvodnje, smatra Smit, rakete na antimateriju mogle bi postati tegljači za međuplanetarna, a moguće i međuzvezdana putovanja. Međutim, rakete na antimateriju do tada su samo mrtvo slovo na papiru.

ANTIMATERIJA U PRIRODI Ako je antimateriju tako teško napraviti na Zemlji, da li je lakše naći je u spoljnom svemiru? Nažalost, potrage za antimaterijom u kosmosu nisu bile naročito plodonosne, što beše prilično iznenađenje za fizičare. Teško je objasniti činjenicu da je naš svemir načinjen pretežno od materije umesto od antimaterije. Neko bi naivno mogao pretpostaviti da je svemir na početku imao materiju i antimateriju u jednakim količinama. Zato je nedostatak antimaterije zbunjujući. Najverovatniji odgovor dao je Andrej Saharov, čovek koji je dizajnirao hidrogensku bombu za Sovjetski Savez pedesetih godina prošlog veka. Saharov smatra da je na početku svemira, u trenutku Velikog praska, vladala blaga asimetrija između materije i antimaterije. To majušno odstupanje od simetrije zove se narušavanje CP simetrije.*11 Ovaj fenomen trenutno se intenzivno istražuje. Zapravo, Saharov smatra da su svi atomi koji danas postoje u svemiru preostali posle gotovo savršenog međusobnog poništavanja materije i antimaterije: Veliki prasak je izazvao kosmičko poništavanje između materije i antimaterije. Od majušnog ostatka materije načinjen je čitav današnji vidljivi svemir. Svi atomi u našem telu ostaci su tog grandioznog poništavanja materije i antimaterije. Ova teorija dopušta mogućnost da se male količine antimaterije mogu javiti prirodno. Ako je tako, nalaženje takvog izvora drastično bi umanjilo cenu proizvodnje antimaterije za motore na antimateriju. U načelu, trebalo bi da je lako detektovati prirodne depozite antimaterije. Kada se elektron i antielektron sudare, anihiliraju se u gama zrake ukupne energije 1,02 miliona elektron-volti ili više. Dakle, skenirajući svemir u potrazi za gama zracima te energije, mogli bismo da otkrijemo otisak prirodne antimaterije. Doktor Vilijam Persel s Nortvesternskog univerziteta otkrio je fontane antimaterije u galaksiji Mlečni put, nedaleko od galaktičkog centra. Izgleda da postoji izvor antimaterije koji pravi to karakteristicno gama zračenje od 1,02 miliona elektron-volti u sudaru sa vodoničnim gasom. Ako postoji taj prirodni grozd antimaterije, onda je moguće da ima i drugih džepova antimaterije u svemiru koji nisu uništeni u Velikom prasku. Godine 2006. satelit Aparat za istraživanje antimaterije i materije i astrofizike lakih jezgara (Payload for Antimatter-Matter Exploration and Light-Nuclei Astrophysics - PAMELA) lansiran je u orbitu s misijom da sistematičnije traga za prirodnom antimaterijom. To je zajednički projekat Rusije, Italije, Nemačke i Švedske. Prethodne potrage za antimaterijom izvođene su pomoću balona na ogromnim visinama i Spejs šatla, tako da su se podaci prikupljali otprilike nedelju dana. Nasuprot tome, PAMELA će ostati u orbiti najmanje tri godine. „To je najbolji detektor od svih i koristićemo ga dugo”, rekao je član tima Pjerđorđo Pikoca s Rimskog univerziteta. PAMELA je osmišljena za detekciju kosmičkih zraka iz uobičajenih izvora kao što su supernove, ali i iz onih neobičnih, poput zvezda potpuno sastavljenih od antimaterije. Konkretnije, PAMELA će tražiti tragove antihelijuma, koji bi možda mogao da se stvara u unutrašnjosti antizvezda. Premda većina fizičara danas veruje da su se prilikom Velikog praska gotovo savršeno poništile materija i antimaterija, kao što je Saharov zaključio, PAMELA se zasniva na potpuno drugačijoj pretpostavci - tom poništavanju izmakli su čitavi regioni svemira od antimaterije i postoje danas u obliku antizvezda. Ako u dubokom svemiru ima iole antimaterije, onda bi možda bilo moguće požnjeti nešto te materije i 94

iskoristiti za pogon svemirskog broda. Ideji o ubiranju antimaterije u svemiru pristupa se ozbiljno u Institutu za napredne koncepte pri NASA te je NASA nedavno finansirala probni program zarad proučavanja ove ideje. „U načelu, cilj je napraviti mrežu, baš kao za ribarenje“, kaže Džerald Džekson iz kompanije Hbar Technologies, jedne od organizacija koje predvode ovaj projekat. Ubirač antimaterije zasniva se na tri koncentrične sfere od kojih je svaka načinjena od žičane mreže. Spoljna sfera bila bi razmera 16 kilometara i pozitivno naelektrisana, tako da odbija sve protone koji su pozitivno naelektrisani, ali privlači antiprotone s negativnim naelektrisanjem. Spoljna sfera bi prikupljala antiprotone koji bi usporavali prolazeći kroz drugu sferu i zaustavljali se u najdublje ugnežđenoj sferi prečnika oko 100 metara. Antiprotoni bi se potom skladištili u magnetnu bocu i kombinovali s antielektronima u antivodonik. Džekson procenjuje da bi kontrolisane reakcije između materije i antimaterije od samo 30 miligrama u svemirskom brodu mogle da napajaju energijom solarno jedro do Plutona. Kaže da bi 17 grama antimaterije bilo dovoljno za gorivo za putovanje svemirskog broda do zvezde Alfa Kentauri. Džekson tvrdi da između orbita Venere i Marsa ima antimaterije, možda čak 80 grama, i nju bi mogla da ubere svemirska sonda. Međutim, s obzirom na složenost i cenu lansiranja ovog ogromnog kolektora antimaterije, to se verovatno neće realizovati bar do kraja ovog veka. Neki naučnici su sanjali o ubiranju antimaterije od meteora koji pluta u spoljnom svemiru. (U jednoj epizodi stripa Fleš Gordon pominje se meteor antimaterije što luta u svemiru, koji bi u kontaktu s bilo kojom planetom mogao da izazove užasavajuću eksploziju.) Ako se prirodna antimaterija ne nađe u svemiru, moraćemo da čekamo decenijama ili čak vekovima, dok ne budemo u stanju da proizvedemo dovoljno velike količine antimaterije na Zemlji. Ali pretpostavimo li da se tehnički problemi pri proizvodnji antimaterije mogu rešiti, ostaje mogućnost da će nas rakete na antimateriju jednog dana odvesti do zvezda. S obzirom na ono što trenutno znamo o antimateriji, i na evoluciju ove tehnologije koju možemo predvideti, raketni brod na antimateriju svrstao bih u nemoguće stvari klase I.

PRONALAZAČ ANTIMATERIJE Šta je antimaterija? Čini se čudnim da bi priroda duplirala broj subatomskih čestica u svemiru bez dobrog razloga. Priroda je obično prilično štedljiva, ali ono što znamo o antimateriji upućuje nas na zaključak da je zapravo izuzetno rasipna. Osim toga, ako antimaterija postoji, mogu li da postoje i antiuniverzumi? Da bismo odgovorili na ova pitanja, moramo da se osvrnemo na korene priče o antimateriji. Antimaterija je otkrivena još 1928. u pionirskom radu Pola Diraka, jednog od najbriljantnijih fizičara dvadesetog veka. Bio je šef Lukasove katedre na Univerzitetu Kembridž, kao Njutn nekada, a trenutno je Stiven Hoking na toj poziciji.*12 Dirak je rođen 1902. godine. Kada je 1925. izbila kvantna revolucija bio je u ranim dvadesetim. Studirao je elektrotehniku, ali ga najednom zahvati plima interesovanja za kvantnu teoriju. Kvantna teorija se zasnivala na ideji da čestice poput elektrona nisu tačkaste čestice već svojevrsni talasi, i tako su predstavljeni u čuvenoj Šredingerovoj talasnoj jednačini. (Talas predstavlja verovatnoću nalaženja čestice u datoj tački.) Dirak je shvatio da Šredingerova jednačina ima nedostatak. Opisivala je jedino elektrone koji se kreću malim brzinama. Jednačina nije funkcionisala za velike brzine, jer se nije pokoravala zakonima objekata koji se kreću velikim brzinama, odnosno Ajnštajnovim zakonima relativnosti. Mladi Dirak se latio izazova, rešio je da reformuliše Šredingerovu jednačinu kako bi se prilagodila teoriji relativnosti. Godine 1928. Dirak je predložio radikalnu modifikaciju Šredingerove jednačine koja bi se potpuno slagala s Ajnštajnovom teorijom relativiteta. Fizičari se zgranuše. Dirak je svoju čuvenu relativističku jednačinu za elektron izveo isključivo manipulišući višim matematičkim objektima zvanim spinori. Matematički kuriozitet iznenada je postao ključni momenat za razumevanje čitavog svemira. Za razliku od fizičara pre njega koji su insistirali na tome da velika otkrića u fizici moraju imati čvrste temelje od rezultata eksperimenata, Dirak se odlučio za suprotnu strategiju. Kad je čista matematika dovoljno lepa, smatrao je, biva siguran vodič do otkrića. Napisao je: „Mnogo je važnije je da u jednačini ima lepote, nego da se slaže s eksperimentima… Ukoliko neko radi iz perspektive postizanja lepote u svojim jednačinama, i 95

ako ima zaista osnovni uvid, izvesno je na putu napretka.“ Razvijajući svoju novu jednačinu za elektron Dirak je uvideo da čuvena Ajnštajnova jednačina, E = 2 mc , nije sasvim tačna. Iako se može videti na bilbordima duž velikih bulevara, na dečjim majicama, u crtaćima, čak i na kostimima superheroja, Ajnštajnova jednačina samo je delimično tačna. Ispravna jednačina zapravo glasi: E = ± mc2. Znak minus valja staviti jer u postupku izvođenja formule imamo rešavanje kvadratne jednačine, a onda uvek ima rešenja sa pozitivnim i negativnim korenom. Ali fizičari se užasavaju negativne energije. U fizici postoji aksiom: objekti uvek teže stanju najniže energije (zato voda uvek hrli ka najnižem nivou, nivou mora). Kako materija uvek pokušava da dospe u najniže energetsko stanje, negativna energija bila bi potencijalno katastrofalna jer bi svi elektroni kad-tad pali u stanje beskonačne negativne energije. Stoga bi Dirakova teorija bila nestabilna. Ali Dirak je izmislio koncept Dirakovog mora. Zamislio je da su sva negativna energetska stanja već popunjena, i da zato elektron ne može dospeti u stanje negativne energije. Svemir je, dakle, stabilan. Takođe, moglo bi se povremeno desiti da se gama zrak sudari s elektronom u stanju negativne energije i gurne ga u stanje pozitivne energije, Onda bismo videli kako se gama zrak pretvara u elektron, i rupu u Dirakovom moru. Ova rupa bi se ponašala kao mehur u vakuumu, odnosno, imala bi pozitivno naelektrisanje i istu masu kao početni elektron. Drugim rečima, rupa bi se ponašala kao antielektron. Dakle, po ovome se antimaterija sastoji od mehurića u Dirakovom moru. Samo nekoliko godina pošto je Dirak izneo ovo zadivljujuće predviđanje Karl Anderson je i otkrio antielektron (za koji je Dirak dobio Nobelovu nagradu 1933). Drugim rečima, antimaterija postoji jer Dirakova jednačina ima dva tipa rešenja: jedno za materiju, a drugo za antimateriju (što je posledica specijalne relativnosti.) Ne samo da je Dirak svojom jednačinom predvideo postojanje antimaterije, već je pokazao i spin elektrona. Subatomske čestice mogu da se vrte poput čigre. S druge strane, spin elektrona je presudno važan za razumevanje toka elektrona u tranzistorima i poluprovodnicima, što je osnova moderne elektronike. Stiven Hoking žali što Dirak nije patentirao svoju jednačinu. Hoking piše: „Dirak bi se silno obogatio da je patentirao Dirakovu jednačinu. Dobijao bi tantijeme za svaki televizor, vokmen, videoigricu i računar.“ Danas je Dirakova čuvena jednačina uklesana u kamen u Vestminsterskoj opatiji, nedaleko od grobnice Isaka Njutna. Samo je toj jednačini odata ovako posebna počast.

DIRAK I NJUTN Istoričari nauke koji pokušavaju da otkriju kako je Dirak došao do svoje revolucionarne jednačine i koncepta antimaterije često su ga poredili s Njutnom. Zanimljivo je da su Njutn i Dirak po mnogo čemu slični. Obojica su s dvadesetak godina došli do svojih istaknutih otkrića na Univerzitetu Kembridž, obojica su bili matematičari a evo još jedne upadljive sličnosti: toliko nisu umeli da se ophode u društvu da se to graničilo. Obojica su bili ozloglašeni po svojoj nesposobnosti da se upuštaju u neobavezne razgovore i održe elementarnu formu društvenosti. Bolno stidljiv, Dirak nikada nije govorio sem ako mu neko ne bi direktno postavio pitanje, a i tada je odgovarao samo sa „da“ ili „ne“ ili „ne znam“. Dirak je takođe bio izuzetno skroman i grozio se publiciteta. Kada mu je dodeljena Nobelova nagrada za fiziku, ozbiljno je razmatrao da je odbije zbog publiciteta i nevolje koju bi donela. Ali kada su mu skrenuli pažnju da bi odbijanje Nobelove nagrade pobudilo još veću pažnju javnosti, odlučio je da je prihvati. Mnogo knjiga je napisano o Njutnovoj osobenoj ličnosti, s hipotezama počev od trovanja živom do mentalnog oboljenja. Sajmon Baron-Koen, psiholog s Kembridža, nedavno je izneo novu teoriju koja bi mogla da objasni i Njutnovu i Dirakovu čudnu prirodu. Baron-Koen pretpostavlja da su obojica verovatno patila od Aspergerovog sindroma, oboljenja srodnog autizmu, poput povučenog genija iz filma Kišni čovek (Rain Man). Osobe obolele od Aspergerovog sindroma poznate su po povučenosti, nekomunikativne su, ponekad izuzetno nadarene za račun, ali za razliku od autističnih osoba, funkcionalne su u društvu i mogu da obavljaju produktivne poslove. Ako je ova teorija tačna, onda je možda čudesna veština za račun Njutna i Diraka imala cenu, a to je otuđenost od ljudi.

96

ANTIGRAVITACIJA I ANTIUNIVERZUMI Pomoću Dirakove teorije možemo da odgovorimo na mnoga pitanja: Šta je antimaterijski pandan gravitaciji? Postoji li antiuniverzum? Pominjali smo da antičestice imaju suprotno naelektrisanje od obične materije. Ali čestice koje nemaju nikakvo naelektrisanje (na primer, foton, svetlosna čestica, ili graviton koji je gradivna gravitaciona čestica) mogu biti same sebi antičestice. Vidimo da je gravitacija sama sebi antimaterija: drugim rečima, gravitacija i antigravitacija su isto. Zato bi gravitacija antimateriju trebalo da privlači, a ne da odbija. (Fizičari se s time slažu, ali to nikada nije bilo pokazano u laboratoriji.) Dirakova teorija daje odgovor i na duboke nedoumice: Zašto priroda dozvoljava postojanje antimaterije? Da li to znači da antiuniverzumi postoje? U nekim naučnofantastičnim pričama protagonista otkriva planetu nalik Zemlji u spoljnom svemiru. Zapravo, nova planeta izgleda identično Zemlji u svakom pogledu, osim što je sve načinjeno od antimaterije. Na toj planeti žive naši blizanci od antimaterije s antidecom u antigradovima. Kako su zakoni antihemije isti kao zakoni hemije, ali s obrnutim naelektrisanjima, ljudi koji žive u takvom svetu i ne znaju da su načinjeni od antimaterije. (Fizičari to nazivaju univerzum sa obrnutim naelektrisanjima ili C-obrnuti svemir, pošto su u tom antiuniverzumu sva naelektrisanja obrnuta, ali sve ostalo je isto.) U drugim naučnofantastičnim pričama naučnici otkrivaju Zemljinog blizanca u spoljnom svemiru, ali taj svemir je kao u priči Alisa u svetu s one strane ogledala, odnosno obrnute simetrije levo-desno. Srca svih su na desnoj strani, i većina stanovnika su levoruki. Žive ne znajući da su u ogledalskom svetu u kome je levo sada desno, a desno je levo. Fizičari ovakav ogledalski svemir zovu ogledalski obrnuti svemir ili P-obrnut svemir. Mogu li takav antimaterijski svemir i ogledalski obrnut svemir zaista postojati? Fizičari vrlo ozbiljno pristupaju pitanju svemira blizanaca, s obzirom na to da Njutnove i Ajnštajnove jednačine ostaju iste kada naprosto izmenimo polaritet naelektrisanja svih subatomskih čestica našeg svemira i obrnemo orijentaciju levodesno. Zato su C-obrnut svemir i P-obrnut svemir načelno mogući. Nobelovac Ričard Fajnman je postavio zanimljivo pitanje o ovim univerzumima. Recimo da jednog dana uspostavimo radio-kontakt s vanzemaljcima na udaljenoj planeti koje ne možemo da vidimo. Fajnman se zapitao da li bismo preko radija mogli da im objasnimo razliku između pojmova levo i desno. Ako zakoni fizike dozvoljavaju P-obrnut svemir, onda bi trebalo da je nemoguće predočiti im ove koncepte. Neke stvari je lako opisati - na primer oblik naših tela i broj prstiju, ruku i nogu. Vanzemaljcima bismo mogli čak da objasnimo i zakone fizike i biologije. Ali pokušamo li da im dočaramo pojmove levo i desno (ili u smeru kretanja kazaljke na satu i suprotno od smera kretanja kazaljke na satu), ne bismo uspeli. Nikada ne bismo mogli da im objasnimo da nam je srce na levoj strani tela, u kom smeru Zemlja rotira, ili kako se molekul DNK uvija u spiralu. Zato je za fizičare bio pravi šok kada su Č. N. Jang i T. D. Li, tada s Univerziteta Kolumbija, oborili ovu obožavanu teoremu. Istraživši prirodu subatomskih čestica, pokazali su da svet s one strane Alisinog ogledala, P-obrnut univerzum, ne može da postoji. Jedan fizičar je, čuvši za ovaj revolucionarni rezultat, rekao: „Mora biti da je Bog pogrešio.” Za ovaj revolucionarni rezultat nazvan svrgnuće ogledalske simetrije, Jang i Li su dobili Nobelovu nagradu za fiziku 1957. godine. Za Fajnmana, ovo otkriće je značilo da bi bilo moguće izvesti eksperiment u kome biste vanzemaljcima u razgovoru preko radija objasnili razliku između univerzuma levorukih i univerzuma dešnjaka. (Na primer, ne obrće se jednak broj elektrona koje emituje radioaktivni kobalt-60 ne u smeru kretanja kazaljke na satu i u suprotnom smeru, već imaju smer koji im je draži, što znači da se narušava ravnopravnost smerova u prostoru.) Fajnman je zamislio i kako bi izgledao istorijski susret između vanzemaljaca i ljudi. Reći ćemo vanzemaljcima da pruže desnu ruku i rukovaćemo se. Ako vanzemaljci pruže desnu ruku, znamo da smo im uspešno objasnili koncept „levo“ i „desno“ te „u smeru kretanja kazaljke“ na satu i „suprotno od smera kretanja kazaljke na satu“. Ali Fajnman onda pominje uznemirujuću mogućnost. Šta ako vanzemaljci pruže levu ruku? To znači da smo katastrofalno pogrešili i nismo uspeli da objasnimo pojmove levo i desno. Još gore, to znači da je vanzemaljac zapravo načinjen od antimaterije, i da je sve eksperimente izvodio obrnuto, zamenivši levo i desno. Znači, kada se budemo rukovali, eksplodiraćemo! 97

Tako smo shvatali stvari do šezdesetih godina. Bilo je nemoguće izdvojiti razliku izmeuu našeg univerzuma i ogledalski obrnutog univerzuma u kome je sve načinjeno od antimaterije. Ako bismo obrnuli i levo i desno, i naelektrisanje, rezultujući svemir pokoravao bi se zakonima fizike. Ogledalska simetrija je opovrgnuta, ali naelektrisanje i ogledalska simetrija i dalje su bili prihvatljivi parametar simetrije kosmosa. Zato je CP-obrnut univerzum još uvek bio moguć. Da smo tada razgovarali telefonom s vanzemaljcima, ne bismo mogli da objasnimo razliku između običnog svemira i onog koji je obrnut i ogledalski i po naelektrisanju (odnosno, levo i desno su obrnuli uloge, a sva materija je pretvorena u antimateriju). Onda je 1964. godine svet fizike prodrmao drugi šok: CP-obrnut univerzum ne može da postoji. Analizirajući svojstva subatomskih čestica, i dalje je moguće putem radija objasniti stanovnicima CPobrnutog univerzuma razliku između pojmova levo i desno, i između smera kretanja kazaljke na satu i smera suprotnog smeru kretanja kazaljke na satu. Džejms Kronin i Val Fič su za ovo otkriće dobili Nobelovu nagradu 1980. godine. Iako je mnoge fizičare uznemirilo saznanje da su CP-obrnuti svemiri nekonsistentni sa zakonima fizike, osvrnemo li se unatrag vidimo da je to otkriće bilo baš dobro, što smo ranije razmotrili. Kad bi CPobrnuti univerzumi bili mogući, Velikim praskom bile bi obuhvaćene jednake količine materije i antimaterije, te bi zato nastala potpuna anihilacija, i naši atomi ne bi mogli postojati! Činjenica da postojimo kao materija koja je preostala od anihilacije nejednakih količina materije i antimaterije dokaz je da su CP-obrnuti univerzumi nemogući.) Da li su antiuniverzumi mogući? Odgovor je potvrdan. Čak i ako P-obrnuti i C-obrnuti univerzumi nisu mogući, antiuniverzum jeste, ali bio bi veoma čudan. Kad bi se obrnuli naelektrisanje, levo-desno i tok vremena, rezultujući univerzum bi se pokoravao svim zakonima fizike. CPT-obrnuti svemir je dozvoljen. Obrtanje toka vremena bizarna je simetrija. U T-obrnutom*13 svemiru, pržena jaja iskaču iz tanjira, uskaču u tiganj, a potom uskaču u ljuske jaja čije krhotine se spajaju u celinu. Leševi rastu iz mrtvih, podmlađuju se, pretvaraju se u bebe, a potom uskaču u majčinu matericu. Zdrav razum nam govori da T-obrnut kosmos nije moguć, ali matematičke jednačine subatomskih čestica tvrde suprotno. Njutnovi zakoni su jednako važeći i unatrag i unapred. Zamislite da snimate partiju bilijara. Svaki sudar loptica odvija se po Njutnovim zakonima kretanja. Puštanje tog snimka unatrag prikazalo bi bizarnu igru, ali koja se ne protivi Njutnovim zakonima. U kvantnoj teoriji situacija je nešto složenija. T-obrnut svemir sam po sebi narušava zakone kvantne mehanike, ali potpuno CPT-obrnut svemir je dozvoljen. To znači da je u univerzumu u kome je levo zapravo desno, a desno je levo, materija pretvara u antimateriju, a vreme teče unatrag, sasvim prihvatljiv i da se pokorava zakonima fizike! Ironično je da s takvim CPT-obrnutim svetom ne možemo da komuniciramo. Ako vreme teče unatrag na njihovoj planeti, to znači da će sve što im kažemo preko radija biti deo njihove budućnosti te će zaboraviti sve što čuju od nas onog časa kad im to saopštimo. Dakle, iako zakoni fizike dozvoljavaju CPTobrnut svemir, ne možemo da razgovaramo s vanzemaljcem iz tog sveta preko radija. Sve u svemu, motori na antimateriju su možda realna mogućnost za pogon svemirskog broda u dalekoj budućnosti, ako bi na Zemlji moglo da se proizvede dovoljno antimaterije ili ako bi se našle dovoljne količine u spoljnom svemiru. Ravnoteža između materije i antimaterije blago je narušena zbog kršenja CPsimetrije, i to bi moglo značiti da džepovi antimaterije i dalje postoje i da se ona može ubirati. Ali, zbog tehničkih poteškoća koje prate motore na antimateriju, moraće da prođe bar jedan vek dok se ova tehnologija ne razvije, što je svrstava u I klasu nemogućeg. Dotaknimo se još jednog pitanja: da li će svemirski brodovi brži od svetlosti biti mogući u budućnosti dalekoj hiljadama godina? Postoje li rupe u čuvenom Ajnštajnovom tvrđenju da „ništa ne može da se kreće brže od svetlosti“? Možda ćete se iznenaditi, ali odgovor je potvrdan.

98

99

Mogućnost da će se život s vremenom raširiti po galaksiji i preko njenih granica zvuči sasvim prihvatljivo. Život, dakle, možda neće zauvek biti nevažan svemirski kontaminant u tragovima, iako je sada takav. Zapravo, ta ideja čini mi se prilično ugodnom. - K R A L JEV SK I A ST R O NO M SER M A R T I N R I S

Nemoguće je putovati brzinom većom od brzine svetlosti, a zasigurno nije poželjno, jer bi vam šešir stalno spadao s glave. - V U DI A L EN

Pošto svemirski brod Milenijumski soko u Zvezdanim ratovima uzleti s pustinjske planete Tatuin zajedno s našim herojima Lukom Skajvokerom i Hanom Solom, nailazi na eskadrilu pretećih imperijinih ratnih brodova u orbiti oko planete. Imperijini ratni brodovi zasipaju brod naših junaka baražom osvetničkih laserskih udara koji postojano probijaju polja sile. Milenijumski soko ne može da se nosi s takvom vatrenom moći. Sklanjajući se pred tom poražavajućem laserskom paljbom, Han Solo viče da im je jedina nada skok u hipersvemir. Motori za hiperpogon se u trenu aktiviraju. Sve zvezde oko njih iznenada implodiraju ka centru njihovih ekrana u konvergentnom, zaslepljujućem toku svetlosti. Otvara se rupa u koju će Milenijumski soko munjevito uleteti, dospevajući u hipersvemir i do slobode. Naučna fantastika? Nesumnjivo. Ali da li bi to moglo da se zasniva na naučnoj činjenici? Možda. Putovanje brže od svetlosti oduvek je bilo hrana za naučnu fantastiku, ali nedavno su fizičari počeli ozbiljno da razmišljaju o ovoj mogućnosti. Prema Ajnštajnu, brzina svetlosti je konačna granica brzine u svemiru. Čak i najmoćniji današnji ciklotroni koji mogu da generišu energije kakve se nalaze samo u središtima eksplodirajućih zvezda ili samog Velikog praska, ne mogu da ubrzaju subatomske čestice preko brzine svetlosti. Po svemu sudeći, brzina svetlosti je najmerodavniji saobraćajac u kosmosu. Ako je tako, čini se kako su propale sve naše nade da ćemo stići do udaljenih galaksija. Ili možda i nisu…

AJNŠTAJN, GUBITNIK Godine 1902. niko nije ni slutio da će mladi fizičar Albert Ajnštajn doživeti slavu najvećeg fizičara još od Isaka Njutna. Zapravo, ta godina bila je najgora u njegovom životu. Tek je bio upisao doktorske studije, a svaki univerzitet na koji se prijavio za posao predavača odbio ga je. (Kasnije je saznao kako mu je njegov profesor Hajnrih Veber napisao užasne preporuke, možda sveteći se zato što je Ajnštajn propustio toliko mnogo njegovih predavanja.) Povrh toga, Ajnštajnova majka nije podnosila njegovu devojku Milevu koja beše trudna. Njihova prva ćerka, Lizerl, rodila se kao vanbračno dete. Mladi Albert nije imao uspeha ni u usputnim poslovima koje je obavljao. Dobio je nenadano otkaz i kao predavač nižeg ranga. U pismima je, utučen, kazivao kako razmišlja da postane prodavac da bi zaradio za život. Porodici je čak pisao kako bi bilo bolje da se nije ni rodio, kad im je toliki teret i još je bez ikakvog izgleda da uspe u životu. Kada mu je otac preminuo, Ajnštajn je bio postiđen jer je umro misleći da mu je sin potpuni promašaj. Ipak, Ajnštajnova sreća će se preokrenuti kasnije te godine. Prijatelj mu je sredio za činovnički posao u 100

Švajcarskom zavodu za patente. S te pozicije daleko ispod njegovih kvaliteta, Ajnštajn će pokrenuti najveću revoluciju u modernoj istoriji. Ajnštajn je brzo pregledao predate patente, i onda satima razmišljao o problemima u fizici koji su ga zbunjivali još od malih nogu. Gde se skrila tajna njegove genijalnosti? Možda je jedna od naznaka njegova sposobnost da ne razmišlja isključivo matematički nego u fizičkim slikama (na primer, pomažući se predstavama vozova u pokretu, satova koji ubrzavaju, rastegnutog tkanja). Ajnštajn je jednom rekao da je teorija koja se ne može objasniti detetu verovatno beskorisna: drugim rečima, suština teorije mora se iskazati fizičkom slikom. Toliko mnogo fizičara se izgubi u gustišu matematike koji nikud ne vodi. Ali, kao Njutn pre njega, Ajnštajn je bio opsednut fizičkom slikom, a matematika se kasnije nadovezivala. Njutnovu fizičku sliku činile su jabuka koja pada i Mesec. Jesu li sile zbog kojih pada jabuka iste one koje vode Mesec u njegovoj orbiti? Kad je Njutn zaključio da je odgovor potvrdan, napravio je matematičku arhitekturu za svemir koja je objasnila najveću od svih tajni svemira - kako se kreću nebeska tela.

AJNŠTAJN I RELATIVNOST Albert Ajnštajn je obznanio svoju čuvenu specijalnu teoriju relativnosti 1905. godine. U srcu teorije bila je slika razumljiva čak i detetu. Ova teorija izrasla je iz sna koji ga nije napuštao još od njegove šesnaeste godine, kad je postavio ključno pitanje: šta se dešava ako prestignete svetlosni zrak? Kao mladić, znao je da njutnovska mehanika opisuje kretanje objekata na Zemlji i na nebu, i da Maksvelova teorija svetlosti opisuje svetlost. To su bila dva noseća stuba fizike. Suština Ajnštajnove genijalnosti beše to što je uvideo da su ova dva stuba međusobno oprečna. Jedan je morao da padne. Prema Njutnu, svetlosni zrak biste mogli uvek da preteknete, jer brzina svetlosti nije ni po čemu posebna. To je značilo da je svetlosni zrak nepomičan dok se krećete kraj njega. Ali Ajnštajn je kao mladić uviđao da niko nikada nije video svetlosni zrak u potpunom mirovanju, kao da je zamrznut. Dakle, Njutnova teorija nije imala smisla. Proučavajući Maksvelovu teoriju na fakultetu u Cirihu, Ajnštajn je otkrio nešto što ni Maksvel nije znao: brzina svetlosti je konstantna, koliko god brzo se kretali. Ako idete u susret svetlosnom zraku ili od njega, on će se i dalje kretati istom brzinom. Ali ta osobina protivi se zdravom razumu. Ajnštajn je doznao odgovor na svoje pitanje iz detinjstva: nikada nećete moći da se utrkujete sa svetlosnim zrakom, jer ma koliko brzo se kretali, on uvek odmiče konstantnom brzinom. Ali njutnovska mehanika je bila gusto istkan sistem: unesete li i najmanju izmenu u pretpostavke na kojima počiva, mogla bi se oparati kao kada povučete slobodan kraj iz tkanja. U Njutnovoj teoriji protok vremena je ujednačen u kosmosu. Sekunda na Zemlji bila je identična sekundi na Veneri ili na Marsu. Slično tome, metar na Zemlji bio je iste dužine kao metar na Plutonu. Ali ako je brzina svetlosti uvek ista bez obzira na vašu brzinu, morali bismo drastično da izmenimo naše poimanje prostora i vremena. Da bi se očuvala nepromenljivost brzine svetlosti, neophodan je korenit preobražaj prostora i vremena. Evo šta sledi iz Ajnštajnovih razmatranja: ako biste se nalazili u raketi koja se kreće određenom brzinom, protok vremena unutar rakete morao bi da se uspori u odnosu na vreme na Zemlji. Brzina protoka vremena zavisi od toga koliko brzo se krećete. Povrh toga, prostor u raketi bi se sabio, te bi i metar promenio dužinu, u skladu s vašom brzinom. I masa rakete bi se povećala. Ako bismo kroz teleskop gvirnuli u raketu, videli bismo kako satovi sporije otkucavaju, a ljudi bi se kretali usporeno i izgledali spljošteno. Zapravo, ako bi raketa putovala brzinom svetlosti, vreme u njoj bi se zaustavilo, bila bi sabijena toliko da dužine više ne bi imala, a masa bi joj bila beskonačna. Pošto nijedan od ovih zaključaka nema smisla, Ajnštajn je izjavio da ništa ne može da probije svetlosnu barijeru. Pošto objekti s povećanjem brzine postaju teži, energija kretanja se konvertuje u masu. Lako je precizno izračunati količinu energije koja se pretvara u masu - u samo nekoliko redova stižemo do čuvene jednačine E = mc2. Otkad je Ajnštajn izveo svoju proslavljenu jednačinu, doslovno milioni eksperimenata potvrdili su njegove revolucionarne ideje. Na primer, sistem GPS kojim se vaša pozicija na Zemlji može locirati do tačnosti od otprilike jednog metra bio bi neuspešan bez korekcija na relativističke efekte. (Pošto vojska zavisi od sistema GPS, fizičari o Ajnštajnovog teoriji relativnosti preslišavaju čak i generale iz Pentagona.) Satovi na sistemu GPS menjaju se u skladu s brzinom dok se kreću nad Zemljom, kao što je Ajnštajn 101

predvideo. Najubedljivija ilustracija ovog koncepta može se naći u ciklotronima u kojima se čestice ubrzavaju gotovo do brzine svetlosti. Džinovski CERN-ov akcelerator, Veliki hadronski sudarač čestica, instaliran u blizini Ženeve u Švajcarskoj, ubrzava protone do energije reda veličine biliona elektron-volti, tako da se oni kreću brzinom vrlo bliskom svetlosnoj. Svetlosna barijera još uvek ne predstavlja važan problem raketnim inženjerima, pošto rakete jedva da premašuju brzine od nekoliko desetina do nekoliko hiljada kilometara na sat. Ali za koji vek, kada raketni inženjeri budu ozbiljno razmatrali slanje sondi do najbliže zvezde (udaljene preko četiri svetlosne godine od Zemlje), problem sa svetlosnom barijerom mogao bi postati ozbiljan.

RUPE U AJNŠTAJNOVOJ TEORIJI Fizičari decenijama pokušavaju da nađu rupe u Ajnštajnovom čuvenom diktumu. Neke rupe su otkrivene, ali većina nije previše korisna. Na primer, ako neko pređe svetlošću lampe preko neba, slika svetlosnog zraka, u načelu, može da premaši brzinu svetlosti. U nekoliko sekundi, slika bleska se pomera od jedne tačke na horizontu do suprotne tačke, prelazeći udaljenost koja se može protegnuti i na stotine svetlosnih godina. Ali ovo nije važno, pošto se pomoću slike svetlosnog zraka nijedna informacija ne može preneti brže od svetlosti. Slika svetlosnog zraka premašuje brzinu svetlosti, ali ta slika ne nosi nikakvu energiju niti informaciju. Sličan primer su makaze: tačka u kojoj se sečiva ukrštaju kreće se brže što je više udaljena od tačke u kojoj su sečiva spojena. Kada bi makaze bile duge jednu svetlosnu godinu, pri sklapanju makaza tačka ukrštanja sečiva kretala bila bi se brže od svetlosti. (Ni ovo nije važno, jer tačka ukrštanja ne nosi nikakvu energiju niti informaciju.) Slično tome, kao što sam pomenuo u poglavlju 4, EPR eksperiment omogućava da se informacija šalje brže od svetlosti. Setimo se da u tom eksperimentu dva elektrona zajedno vibriraju, a potom se šalju u suprotnim smerovima. Pošto su ti elektroni koherentni, informacija se između njih može poslati brzinom većom od svetlosne, ali ta informacija je nasumična, samim tim i beskorisna. Zato se EPR mašine ne mogu koristiti za slanje sondi do dalekih zvezda. Za najvažniju rupu zaslužan je Ajnštajn lično, jer je 1915. godine osmislio opštu relativnost, teoriju moćniju od specijalne teorije relativnosti. Na ideju o opštoj relativnosti Ajnštajn je došao razmišljajući o dečjoj vrtešci. Kao što smo ranije videli, objekti se smanjuju kako se približavaju brzini svetlosti. Što se brže krećete, sve ste sabijeniji. Ali spoljašnji obim diska koji se obrće kreće se brže od centra. (Centar je, zapravo, gotovo nepomičan.) To znači da lenjir na obodu mora da se sažme, dok lenjir postavljen u centru ostaje gotovo isti, tako da površina vrteške nije više ravna, već zakrivljena. Dakle, prostor i vreme na vrtešci menjaju se usled ubrzanja. U opštoj teoriji relativnosti prostorvreme je tkanje koje može da se razvlači i skuplja. Pod određenim okolnostima, tkanje se može razvući brže od svetlosti. Prisetimo se samo Velikog praska, kada je pre 15,7 milijardi godina u kosmičkoj eksploziji rođen svemir. Moguće je proračunima pokazati da se svemir na početku širio brzinom većom od svetlosne. (To ne narušava specijalnu relativnost, pošto se širio prazan svemir između zvezda, a ne same zvezde. Kada se širi prazan prostor ne prenose se nikakve informacije.) Važno je istaći da specijalna relativnost važi samo lokalno, odnosno u vašem neposrednom okruženju. U našem lokalnom susedstvu (na primer, u Sunčevom sistemu), specijalna relativnost važi, što potvrđuju merenja svemirskim sondama. Ali globalno (na primer, u kosmološkim razmerama, odnosno na nivou kosmosa) moramo da primenjujemo opštu relativnost. U opštoj relativnosti, prostorvreme postaje tkanje, a to tkanje ima sposobnost da se rasteže brže od svetlosti. Moguće su i rupe u prostoru koje su prečice kroz prostor i vreme. S tim na umu, mogli bismo zaključiti da opšta relativnost omogućava da se putuje brže od svetlosti. To može da se postigne na dva načina. 1. Rastezanje prostora. Ako biste rastegli prostor iza sebe i dosegli prostor ispred sebe, stekli biste privid da ste se pomerali brže od svetlosti. Zapravo, uopšte se ne biste kretali, ali prostor je deformisan, što znači da do udaljene zvezde možete stići za tren oka. 102

2. Paranje prostora. Godine 1955, Ajnštajn Je uveo koncept crvotočine. Zamislite Alisino ogledalo, magičnu napravu koja povezuje idilični Oksford sa Zemljom čuda. Crvotočina je mehanizam koji spaja dva svemira. U osnovnoj školi su nas učili da je prava linija najkraće rastojanje između dve tačke. Ali to nije nužno tačno - ako bismo uvijali list papira dok se ne dodirnu dve tačke, videli bismo da je najkraće rastojanje između dve tačke zapravo crvotočina. Fizičar Met Viser s Vašingtonskog univerziteta kaže: „Fizičari koji se bave relativistikom počeli su da razmišljaju o tome šta bi bilo potrebno da se nešto kao varp pogon ili crvotočina premesti iz domena naučne fantastike u realnost.“ Ser Martin Ris, Kraljevski astronom Velike Britanije, čak kaže: „Crvotočine, dodatne dimenzije i kvantni računari dobra su osnova za spekulativne scenarije koji bi naš čitav svemir mogli da eventualno preobraze u životvorni.“

ALKUBIJEREOV POGON I NEGATIVNA ENERGIJA Najbolji primer prostora koji se rasteže je Alkubijereov pogon koji je osmislio fizičar Migel Alkubijere 1994. godine. Naučnik se oslanjao na Ajnštajnovu teoriju gravitacije. Njegov pogon vrlo je sličan pogonskom sistemu iz Zvezdanih staza. Pilot takov svemirskog broda morao bi da bude unutar mehura (zvanog varp mehur) u kome je sve naizgled normalno, čak i kad letelica probije svetlosnu barijeru. Zapravo, pilot bi mislio da miruje. Ipak, izvan varp mehura nastala bi ekstremna izobličenja prostorvremena kako se prostor ispred varp mehura sažima. Rastezanja vremena ne bi bilo, tako da bi u varp mehuru vreme normalno proticalo. Alkubijere dopušta da su Zvezdane staze uticale na njegovo rešenje. „U Zvezdanim stazama se stalno govorilo o varp pogonu, odnosno o ideji da se svemir iskrivljuje“, kaže on. „Već smo imali teoriju o tome kako prostor može ili ne može da se izobliči: to je opšta teorija relativnosti. Razmišljao sam o tome da bi ove koncepte na neki način trebalo iskoristiti da se vidi kako bi radio varp pogon.“ Verovatno je tad prvi put televizija inspirisala na rešenje jedne od Ajnštajnovih jednačina. Alkubijere zaključuje da bi putovanje u svemirskom brodu po njegovom predlogu podsećalo na vožnju Milenijumskim sokolom u Zvezdanim ratovima. „Mislim da bi oni verovatno videli nešto vrlo slično tome. Ispred broda zvezde bi postale duge linije, pruge. Pozadi, ne bi videli ništa izuzev crnila, jer svetlost zvezda ne bi mogla da se kreće dovoljno brzo da ih sustigne“. Ključni element Alkubijereovog pogona je energija neophodna da se svemirski brod kreće brzinama većim od svetlosne. Fizičari obično polaze od pozitivne količine energije kako bi pokrenuli svemirski brod koji se uvek kreće sporije od svetlosti. Da bi se ostvario pomak od ove strategije i omogućilo putovanje brže od svetlosti, potrebno je promeniti gorivo. Jednostavan proračun pokazuje da je potrebna negativna masa ili negativna energija koje bi se, ukoliko uopšte postoje, mogle proglasiti i najegzotičnijim entitetima u svemiru. Fizičari su tradicionalno negativnu energiju i negativnu masu gurali u domen naučne fantastike. Ali sada vidimo da su neophodne za putovanja brža od svetlosti, i da možda i postoje. Naučnici su tragali za negativnom materijom u prirodi, ali za sada bez uspeha. (Antimaterija i negativna materija su dva potpuno različita pojma. Antimaterija postoji i ima pozitivnu energiju, ali suprotno naelektrisanje. Postoji li negativna materija još uvek nije dokazano.) Negativna materija bila bi vrlo neobična, jer bi bila lakša od ništavila. Zapravo, lebdela bi. Da je negativna materija postojala u ranom svemiru, odlebdela bi u dubine svemira. Za razliku od meteora koji se obrušavaju na planete privučeni njihovom gravitacijom, negativna materija bi bežala od planeta. Velika tela poput zvezda i planeta ne bi je privlačila, nego bi je odbijala. Iako negativna materija možda postoji, možemo da je očekujemo samo duboko u svemiru, a nikako na Zemlji. Jedan od predloženih načina nalaženja negativne materije duboko u svemiru oslanja se na fenomen Ajnštajnovih sočiva. Kada svetlost putuje oko zvezde ili galaksije, gravitacija će iskriviti putanju svetlosti, u skladu s opštom relativnošću. Godine 1912. (i pre nego što je do kraja oformio opštu relativnost), Ajnštajn je izneo mogućnost da bi se galaksije mogle ponašati kao sočiva teleskopa. Prolazeći oko obližnje galaksije, svetlost od udaljenih objekata bi konvergirala kao usled uticaja sočiva, formirajući karakterističnu prstenastu sliku kada napokon dosegne Zemlju. Ovi fenomeni se zovu Ajnštajnovi 103

prstenovi. Godine 1979. prvi put je u spoljnom svemiru opaženo Ajnštajnovo sočivo. Od tada su Ajnštajnova sočiva nezamenljiva alatka za astronome. Na primer, nekad se mislilo da je nemoguće locirati tamnu materiju u spoljnom svemiru. Tamna materija je nevidljiva misteriozna supstanca koja ima težinu. Okružuje galaksije i možda je ima i deset puta više nego obične materije u kosmosu. Ali, naučnici NASA su uspeli da naprave mape tamne materije, jer ona poput čaše savija svetlost u neposrednoj blizini. Dakle, trebalo bi da je moguće pomoću Ajnštajnovih sočiva tražiti tamnu materiju i crvotočine u dalekom svemiru. Trebalo bi da krive svetlost na poseban način što bi se moglo videti kroz Hablov teleskop. Do sada nismo detektovali negativu materiju niti crvotočine u dalekom svemiru pomoću Ajnštajnovih sočiva, ali potraga se nastavlja. Ukoliko jednog dana Hablov teleskop registruje negativnu materiju ili crvotočinu pomoću Ajnštajnovih sočiva, biće to veliki šok za fizičare. Negativna energija se od negativne materije razlikuje po tome što zaista postoji, ali u majušnim količinama. Godine 1933. Hendrik Kazimir je izneo krajnje čudno predviđanje vodeći se zakonima kvantne teorije. Tvrdio je da će se dve nenaelektrisane metalne ploče, kao nekom magijom, privlačiti. Normalne, međusobno paralelne ploče miruju, pošto nisu naelektrisane. Ali vakuum između te dve ploče nije prazan, već je pun virtuelnih čestica, koje se pojavljuju i nestaju. U vrlo kratkim intervalima, ni iz čega se stvaraju parovi elektronantielektron, zatim se anihiliraju i nestaju u vakuumu. Prostor za koji se nekad smatralo da je apsolutno prazan, vrvi od kvantne aktivnosti. Naravno, reklo bi se da nagle pojave materije i antimaterije narušavaju zakon održanja energije. Ali zbog principa neodređenosti ta sićušna narušavanja izuzetno kratko žive, te se energija održava u proseku. Kazimir je otkrio da će oblak virtuelnih čestica stvoriti pozitivan pritisak u vakuumu. Prostor između dve paralelne ploče je sužen, te je i pritisak nizak. Ali pritisak van ploča nije ograničen i veći je, tako da rezultujući pritisak gura ploče jednu ka drugoj. Normalno bi bilo da u situaciji kada ove dve ploče miruju i daleko su jedna od druge imamo stanje nulte energije. Ali kako se ploče približavaju, moguće je izdvojiti energiju od njih. Dakle, pošto se od ploča uzima kinetička energija, energija ploča je manja od nule. Ova negativna energija je i izmerena u laboratoriji 1948. godine, i rezultati su potvrdili Kazimirovo predviđanje. Dakle, negativna energija i Kazimirov efekat nisu više naučna fantastika već priznata činjenica. Međutim, problem je u tome što je Kazimirov efekat vrlo malog intenziteta, te da bi se ova energija opazila u laboratoriji potrebna je istančana, vrhunska merna oprema. (U načelu, Kazimirova energija obrnuto je srazmerna četvrtom stepenu udaljenosti između ploča. Znači, što je manja udaljenost, veća je energija.) Kazimirov efekat precizno je izmerio Stiven Lamoro u Nacionalnoj laboratoriji Los Alamos 1996. godine: privlačna sila iznosila je oko 1/50.000 težine mrava. Otkad je Alkubijere izneo svoju teoriju, fizičari su otkrili brojna čudna svojstva. Ljudi u svemirskom brodu su kauzalno odvojeni od spoljnog sveta. To znači da ne možete tek tako po nahođenju pritisnuti dugme i putovati brže od svetlosti. Ne možete da komunicirate kroz mehur. Neophodno je da postoji unapred određeni „autoput“ kroz prostor i vreme, kao što postoji unapred određen red vožnje po kom se kreću vozovi. Prema tome, svemirski brod ne bi bio uobičajen brod kome se po želji menja smer i brzina. Svemirski brod bi zapravo bio poput putničkog automobila koji vozi na talasu komprimovanog prostora, klizeći po koridoru zakrivljenog prostorvremena. Alkubijere zaključuje: „Potreban bi nam bio niz generatora egzotične materije duž puta, kakav je autoput, koji uobličuje prostor za vas na sinhronizovan način.“ Zapravo, moguće je naći i čudnija rešenja Ajnštajnovih jednačina. Po Ajnštajnovim jednačinama, ako znate masu ili energiju, možete da izračunate zakrivljenje prostorvremena koje će ta masa ili energija izazvati (isto kao što kada bacite kamen u jezero, možete proračunati talase koji će nastati). Ali jednačine možete da rešite i unatrag. Možete da počnete s bizarnim prostorvremenom kao iz neke epizode Zone sumraka. (Na primer, u ovim svemirima možete da otvorite vrata i da se nađete na Mesecu. Mogli biste da optrčite drvo i da se nađete u prošlosti, sa srcem na desnoj strani tela.) Potom možete da izračunate raspodelu materije i energije pridruženu datom prostorvremenu. (To znači da, počevši od bizarnog skupa talasa na površini jezera, možete u koracima unatrag da izračunate neophodnu raspodelu kamenja koja bi izazvala takvo prostorvreme). Na taj način je Alkubijere izveo svoje jednačine. Počeo je s prostorvremenom konsistentnim s brzinom većom od svetlosne, a potom je, proračunavajući unatrag, došao do energije potrebne da bi se došlo do takvog prostorvremena.

104

CRVOTOČINE I CRNE RUPE Pored rastezanja prostora, drugi mogući način da se pređe svetlosna barijera jeste paranje prostora putem crvotočina, prolaza koji spajaju dva svemira. Crvotočine u beletristici prvi put pominje oksfordski matematičar Čarls Dodžson, koji je napisao knjigu S one strane ogledala (Through the Looking Glass) pod pseudonimom Luis Kerol. Alisino ogledalo je crvotočina koja spaja oksfordski kraj s magičnim svetom Zemlje čuda. Kada gurne ruku kroz ogledalo, Alisa se u trenu prenese iz jednog sveta u drugi. Matematičari takve prostore nazivaju višestruko povezani. Koncept crvotočina u fizici datira još iz 1916, godinu dana pošto je Ajnštajn objavio svoju epsku opštu teoriju relativnosti. Fizičar Karl Švarcšild, tada u Kajzerovoj vojsci, tačno je rešio Ajnštajnove jednačine za slučaj tačkaste zvezde. Iako uopšte nije zvezda, njeno gravitaciono polje je slično gravitacionom polju obične zvezde, i Ajnštajn je, zapravo, upotrebio Švarcšildovo rešenje da izračuna savijanje svetlosti oko zvezde. Švarcšildovo rešenje odmah temeljno uticalo na astronomiju, i jedno je od najpoznatijih rešenja Ajnštajnovih jednačina. Generacijama su fizičari uzipali gravitaciono polje oko ove tačkaste zvezde kao aproksimaciju polja oko prave zvezde s konačnim prečnikom. Ali ako se ovo tačkasto rešenje uzme za ozbiljno, onda iz njegovog središta vreba monstruozni tačkasti objekat koji šokira i zadivljuje fizičare gotovo čitav vek - crna rupa. Švarcšildovo rešenje za gravitaciju tačkaste zvezde bilo je poput Trojanskog konja. Spolja je izgledalo kao dar s neba, dok je unutra sve vrvelo od demona i duhova svih vrsta. Ali ako ste prihvatili jedno, morali ste da prihvatite i ovo drugo. Švarcšildovo rešenje je pokazalo: kako se približavate tačkastoj zvezdi, počinju čudna zbivanja. Zvezdu je okruživala nevidljiva sfera zvana horizont događaja - to je tačka posle koje nema povratka. Tu granicu sve može slobodno da pređe, ali ne može se vratiti. Kada pređete horizont događaja, nema natrag. (Morali biste da se krećete brže od svetlosti da biste pobegli u spoljnu stranu horizonta događaja, a to je nemoguće.) Kako se približavate horizontu događaja, sile plime rastežu vaše atome. Gravitacija koju osećaju vaša stopala mnogo je veća od gravitacije koju oseća vaša glava, pa bivate rastegnuti kao špageta, a potom i rastrgnuti. Slično tome, atomi vašeg tela bili bi rastegnuti i pokidani usled gravitacije. Spoljnom posmatraču činilo bi se da vaše vreme sve sporije teče kako se približavate horizontu događaja. Zapravo, kada dođete do horizonta događaja, činilo bi se da je vreme stalo! Povrh toga, kad pređete horizont događaja, vidite uhvaćenu svetlost koja kruži oko ove crne rupe već milijardama godina. Činilo bi vam se kao da gledate film koji detaljno prikazuje čitavu istoriju crne rupe počev od samih njenih početaka. I, na kraju, ako biste uspeli da propadnete kroz crnu rupu, na drugom kraju čekao bi vas drugi svemir. To se zove Ajnštajn-Rozenov most; Ajnštajn je predstavio taj fenomen 1955. godine. Sada se naziva crvotočinom. Ajnštajn i drugi fizičari su verovali da zvezda nikada ne bi prirodnim putem mogla da evoluira u takav monstruozni objekat. Zapravo, Ajnštajn je 1959. objavio rad u kome je pokazao da se kružeća masa gasa i prašine nikada neće zgusnuti u crnu rupu. Dakle, iako iz crne rupe vreba crvotočina, bio je uveren da takav čudan objekat nikada ne bi mogao da se formira prirodno. Astrofizičar Artur Edington jednom reče kako bi trebalo da „postoji zakon koji bi sprečavao zvezde da se ponašaju ovako apsurdno”. Drugim rečima, crna rupa jeste bila legitimno rešenje Ajnštajnovih jednačina, ali nije se znalo ni za jedan mehanizam kojim bi se ona formirala prirodnim putem. Sve to se izmenilo s radom Roberta Openhajmera i njegovog studenta Hartlanda Snajdera, napisanog iste godine, u kome je pokazano da se crne rupe mogu formirati prirodnim putem. Pretpostavili su da je umiruća zvezda potrošila sve nuklearno gorivo, a potom se urušila pod uticajem gravitacije, implodirajući usled sopstvene težine. Ako bi gravitacija mogla da komprimuje zvezdu unutar horizonta događaja, ništa poznato nauci ne bi moglo sprečiti gravitaciju da sabije zvezdu u tačkastu crnu rupu. Ova metoda implozije možda je dala Openhajmeru ideju kako da konstruiše bombu bačenu na Nagasaki samo nekoliko godina posle toga. U osnovi mehanizma ove bombe bila je implozija sfere plutonijuma. Naredni veliki pomak desio se 1963. godine, kada je novozelandski matematičar Roj Ker razmotrio možda najrealističniji primer crne rupe. Objekti se obrću brže kako se smanjuju, poput klizača koji se brže vrte oko svoje ose kada primaknu ruke telu. Zato bi crne rupe trebalo da se obrću fantastičnom brzinom. Ker je otkrio da crne rupe koje se obrću ne bi kolabirale u tačkastu zvezdu kako je pretpostavio Švarcšild, već u prsten koji se obrće. Svako kome bi sreća toliko okrenula leđa pa dosegne prsten, nestao 105

bi. No, ako bi upao u prsten ne bi umro, već bi prošao kroz njega. Međutim, umesto da završi na drugoj strani prstena, prošao bi kroz Ajnštajn-Rozenov most i našao se u drugom svemiru. Drugim recima, crna rupa koja se obrće jeste obod Alisinog ogledala. Ako bi taj neko ponovo propao kroz prsten, stigao bi u treći svemir. Zapravo, kad god prođe kroz rotirajući prsten, našao bi se u drugom paralelnom kosmosu, kao kada pritiskate dugme za vožnju nagore u liftu. U načelu, mogao bi da postoji beskonačan broj kosmosa, poređanih jedan povrh drugog. Ker je napisao: „Prođite kroz magični prsten i - gle čuda - u sasvim ste drugačijem svemiru u kome su poluprečnik i masa negativni.“ Međutim, tu postoji važna začkoljica. Crne rupe su primeri nepovratnih crvotočina: prolazak kroz horizont događaja jednosmerno je putovanje. Kada prođete horizont događaja i Kerov prsten, ne možete se vratiti natrag kroz prsten i preko horizonta događaja. Ali, godine 1988. Rip Torn i kolege na Kalifornijskom tehnološkom institutu našli su primer povratne crvotočine, odnosno, crvotočine kroz koju se može ići i napred i natrag. Zapravo, u jednom naročitom slučaju, putovanje kroz crvotočinu bilo bi jednostavno poput vožnje avionom. U normalnim okolnostima gravitacija bi urušila grlo crvotočine, uništavajući astronaute koji pokušavaju da dopru do druge strane. Zato putovanje brzinom većinom od svetlost nije moguće. Ali odbojna sila negativne energije ili negativne mase mogla bi sigurno da drži grlo otvorenim dovoljno dugo da astronauti imaju čist prolaz. Drugim rečima, negativna masa ili energija su presudni i za Alkubijereov pogon i za rešenje za crnu rupu. U poslednjih nekoliko godina pronađeno je zadivljujuće mnogo tačnih rešenja Ajnštajnovih jednačina po kojima su moguće crvotočine. Ali, postoje li crvotočine i u realnosti, a ne samo u matematici? Nekoliko je krupnih problema sa crvotočinama. Pre svega, da bi se formirali žestoki poremećaji prostora i vremena neophodni za putovanje kroz crvotočinu, neophodna je ogromna količina pozitivne i negativne materije, reda veličine ogromne zvezde ili crne rupe. Metju Viser, fizičar na Vašingtonskom univerzitetu, procenjuje da je količina negativne energije neophodne da otvorite crnu rupu prečnika jednog metra porediva s masom Jupitera (s tim što bi morala da bude negativna). Viser kaže: „Da bi se to ostvarilo, potrebna je negativna masa jednog Jupitera. I samo manipulisanje pozitivnom masom Jupitera prilično je zastrašujuće, i ne vidimo da ćemo u budućnosti imati kapaciteta za tako nešto.“ Rip Torn s Kalifornijskog tehnološkog instituta zaključuje da će se „pokazati kako po zakonima fizike može postojati dovoljno egzotične materije u crvotočinama ljudske veličine da bi se crvotočina držala otvorenom. Ali takođe će se ispostaviti da tehnologija potrebna da se crvotočine naprave i budu otvorene nezamislivo mnogo prevazilazi kapacitete naše civilizacije.“ Drugo, ne znamo koliko bi ove crvotočine bile stabilne. Zračenje ovih crvotočina moglo bi da ubije svakog ko uđe u njih. Možda crvotočine ne bi uopšte ni bile stabilne i zatvarale bi se čim neko uđe u njih. Treće, nad svetlosnim zracima koji bi ušli u crnu rupu manifestovao bi se plavi pomeraj, odnosno, dobijali bi sve veću energiju s približavanjem horizontu događaja. Zapravo, na samom horizontu događaja plavi pomeraj svetlosti je, tehnički posmatrano, beskonačan, tako da bi zračenje usled ove upadne energije ubilo svakog u raketi. Razmotrimo ove probleme detaljnije. Jedan od problema je obezbediti dovoljno energije da se raspara tkanje prostora i vremena. Najjednostavniji način da se to uradi jeste da se objekat komprimuje dok ne postane manji od horizonta događaja. Sunce bi se moralo sabiti do oko dva kilometra u prečniku pa da se uruši u crnu rupu. Sunčeva gravitacija previše je slaba da bi se ova zvezda prirodno komprimovala ispod 3 kilometra, tako da naše Sunce nikada neće postati crna rupa. U principu, to znači da sve može postati crna rupa, čak i vi, ako se dovoljno komprimujete to jest, ako se svi atomi u vašem telu sabiju na manje, subatomske razmere - današnja nauka još uvek nema kapaciteta za to. Praktičniji pristup bio bi konstrukcija baterije laserskih zraka iz koje bi se ispaljivao intenzivan zrak u specifičnu tačku. Ili proizvodnja ogromnog ciklotrona za generisanje dva zraka koji bi se sudarali i pri tome otpuštali ogromnu energiju, dovoljnu da napravi malu poderotinu u tkanju prostorvremena.

PLANKOVA ENERGIJA I AKCELERATORI ČESTICA 106

Moguće je izračunati energiju potrebnu da se napravi nestabilnost u prostoru i vremenu: ona je reda veličine Plankove energije, ili 1019 milijardi elektron-volti. To je odista nezamislivo veliki broj, bilijardu puta veći od energije ostvarive najmoćnijom mašinom današnjice, Velikim hadronskim sudaračom čestica (Large Hadron Collider - LHC). LHC vrti protone u ogromnoj krofni dok ne ostvare energije ravne bilionima elektron-volti, kakve nisu viđene još od Velikog praska. Ali čak ni ovaj monstrum od mašine ne može da proizvede energiju ni približnu Plankovoj energiji. Posle Velikog hadronskog sudarača, novi eksperimenti vršiće se pomoću Međunarodnog linearnog sudarača (International Linear Collider- ILC). Umesto da skreće subatomske čestice pretvarajući njihovu putanju u krug, ILC će ih ispaljivati u pravolinijskoj putanji. Energija će se dodavati česticama dok se kreću duž te putanje i dok ne steknu nezamislivo velike energije. Posle toga, zrak elektrona sudariće se sa zrakom antielektrona, izazvavši silan izliv energije. ILC će biti od 30 do 40 kilometara dugačak, odnosno deset puta duži od Stenfordskog linearnog akceleratora (Stanford Linear Accelerator), trenutno najvećeg linearnog akceleratora. Ako sve bude kako treba, ILC će biti dovršen do kraja sledeće decenije. ILC će proizvoditi energiju od 0,5 do 1,0 biliona elektron-volti manju od 14 biliona elektron-volti koliko proizvodi LHC, ali ne dajte da vas te brojke obmanu. U LHC-u sudari između protona se odigravaju na nivou kvarkova koji čine proton. Zato kolizije u kojima učestvuju kvarkovi daju energije manje od 14 biliona elektron-volti. Zbog toga će ILC proizvoditi veće energije od onih generisanih pomoću akceleratora LHC. Takođe, pošto elektron nema nama poznatih konstituenata, dinamika sudara između elektrona i antielektrona jednostavnija je i čistija. Ali i ILC nije ni približno u stanju da otvori rupu u prostorvremenu. Za to bi bio potreban bilijardu puta moćniji akcelerator. Za našu civilizaciju tipa 0 koja koristi mrtve biljke kao gorivo (odnosno, naftu i ugalj), ova tehnologija je daleko iznad bilo čega što možemo da izvedemo. Ali možda će postati moguća za civilizaciju III tipa. Podsećam da civilizacija III tipa, koja koristi energiju na galaktičkom nivou, troši 10 milijardi puta više energije od civilizacije II tipa, čija se potrošnja energije zasniva na jednoj zvezdi. S druge strane, civilizacija II tipa troši 10 milijardi puta više energije od civilizacije I tipa, čija se potrošnja zasniva na energiji jedne planete. Za sto ili dvesta godina, naša slabašna civilizacija tipa 0 dosegnuće nivo civilizacije I tipa. Ova projekcija otkriva da smo daleko od mogućnosti postizanja Plankove energije. Mnogi fizičari smatraju da na izuzetno malim rastojanjima (Plankova udaljenost od 10-33 centimetara), prostor nije prazan niti gladak već postaje penast: vrvi od mehurića koji se neprestano stvaraju, sudaraju s drugim mehurićima, i potom nestaju u vakuumu. Ti mehurići koji niču i gube se u vakuumu jesu virtuelni univerzumi, veoma nalik virtuelnim česticama - elektronima i antielektronima - koji se pojavljuju i potom nestaju. U normalnim okolnostima, ta kvantna prostorvremenska pena nam je potpuno nevidljiva. Ti mehurići se formiraju na tako majušnim međusobnim udaljenostima da ih ne možemo opaziti. Ali kvantna fizika upućuje na sledeće: ako generišemo dovoljno energije u jednoj tački tako da dostignemo Plankovu energiju, ovi mehurići mogu postati veliki. Posle toga mogli bismo da vidimo kako prostorvreme vrvi od majušnih mehurova a svaki je crvotočina povezana s novorođenim svemirom. U prošlosti su se ti novorođeni svemiri smatrali intelektualnim kuriozitetom, čudnom posledicom čiste matematike. Ali fizičari danas ozbiljno misle da je naš kosmos najpre bio jedan od tih novorođenih svemira. Ta misao čista je spekulacija, ali po zakonima fizike može se otvoriti crna rupa u prostoru ukoliko se dovoljno energije koncentriše u jednoj tački, dok nam prostorvremenska pena ne postane dostupna i ne pojave se crvotočine koje spajaju naš svemir s novorođenim svemirom. Naravno, za formiranje rupe u prostoru neophodna je izuzetna tehnologija, ali možda bi civilizaciji III tipa to pošlo za rukom. Na primer, polažu se nade u Vejkfildov stoni akcelerator. Zadivljujuće je da ovaj akcelerator, iako toliko mali da stane na sto, proizvodi milijarde elektron-volti energije. Vejkfildov stoni akcelerator radi na principu ispaljivanja lasera u naelektrisane čestice, koje se potom kreću koristeći energiju tog lasera. Eksperimenti izvršeni u Stenfordskom centru s linearnim akceleratorom, u RaderfordEpltonovoj laboratoriji u Engleskoj, i na Ecole Polytechnique u Parizu pokazuju da je moguće postići ogromna ubrzanja na malim razdaljinama koristeći laserske zrake i plazmu za injektiranje energije. Do još jednog krupnog pomaka došlo je 2007, kada su fizičari i inženjeri iz Stenfordskog centra s linearnim akceleratorom, Kalifornijskog univerziteta u Los Anđelesu i Univerziteta Južne Kalifornije pokazali da je moguće udvostručiti energiju ogromnog akceleratora čestica u samo jednom metru. Prvo su 107

u Stenfordu ispaljivali zrak elektrona kroz cev dužine 3,2 kilometra, postižući energiju od 42 milijarde elektronvolti. Potom su ovi visokoenergetski elektroni prolazili kroz komoru za dogrevanje dugačku samo 88 cm, u kojoj je bila plazma, gde su elektroni dobijali dodatne 42 milijarde elektron-volti, udvostručujući svoju energiju. Komora s plazmom ispunjena je litijumskim gasom. Kako elektroni prolaze kroz gas, stvaraju talase plazme koji izazivaju turbulenciju. Ta turbulencija dospeva iza elektronskog zraka i dodatno ga potiskuje napred. Fizičari su ovim zadivljujućim dostignućem uspeli tri hiljade puta da povećaju dotadašnju energiju po metru kojom se ubrzava zrak elektrona. Dodamo li takve komore dogorevanja postojećim akceleratorima, mogli bismo načelno da udvostručimo energiju, gotovo bez troškova. Aktuelni rekord za Vejkfildov stoni akcelerator iznosi 200 milijardi elektron-volti po metru. Brojni problem vezani su za primenu tog rezultata na veća rastojanja (poput održavanja stabilnosti zraka dok se snaga lasera pumpa u njega). Ali, uz pretpostavku da bismo mogli održati energetski nivo od 200 milijardi elektron-volti po metru, podrazumeva se da bi laser koji bi bio u stanju da dostigne Plankovu energiju morao biti dugačak 10 svetlosnih godina. To je u okviru mogućnosti civilizacije III tipa. Crvotočine i rastegnut prostor mogli bi da budu najrealističniji put ka probijanju svetlosne barijere. Ali nije poznato da li su ove tehnologije stabilne; ako jesu, i dalje bi bila potrebna izuzetno velika količina energije - negativne ili pozitivne - da bi funkcionisale. Možda bi napredna civilizacija III tipa već mogla da raspolaže ovakvom tehnologijom. Moguće je da će proći čitav milenijum pre nego što i pomislimo o upravljanju snagom ovakvim razmera. Pošto fundamentalne zakone koji upravljaju tkanjem prostorvremena na kvantnom nivou još uvek kontroverzni, ovo bih svrstao u II klasu nemogućeg.

108

Ako je putovanje kroz vreme moguće, gde su onda turisti iz budućnosti? - ST I V EN H O K I NG

„[Putovanje kroz vreme] protivi se razumu“, rekao je Filbi. „Kakvom razumu?“, upitao je Putnik kroz vreme. - H . DZ . V EL S

U romanu Janusova jednačina (Janus Equation), pisac Dž. Spruil je istraživao bolni problem s putovanjem kroz vreme. U ovoj priči, briljantan matematičar koji teži da otkrije tajnu putovanja kroz vreme sreće čudnu predivnu ženu, i oni postaju ljubavnici, iako on ne zna ništa o njenoj prošlosti. Počinje da ga kopka njen identitet. Najzad otkriva da se podvrgla plastičnoj operaciji kako bi izmenila lik. I da je operativno promenila pol. Na kraju, otkriva da je ona zapravo putnik kroz vreme iz budućnosti, i da je ona on sam, ali iz budućnosti. To znači da je vodio ljubav sa samim sobom. Možemo se zapitati šta bi bilo da su imali dete? I da se ovo dete vratilo u prošlost pa je kada odraste postalo matematičar s početka priče, da li je onda moguće da se bude sopstvena majka i otac i sin i ćerka?

MENJANJE PROŠLOSTI Vreme je jedna od velikih misterija svemira. Reka vremena odnosi nas sve protivu naše volje. Oko 400. godine nove ere Sveti Avgustin opsežno je pisao o paradoksalnoj prirodi vremena: „Kako prošlost i budućnost mogu da postoje, kada prošlost više nije, a budućnost još uvek nije? A sadašnjost, da je uvek sadašnjost i da nikada ne pređe u prošlost, ne bi bila vreme, već večnost.“ Odemo li korak dalje po ovoj logici Svetog Avgustina, vidimo da vreme nije moguće, jer prošlost je prošla, budućnost ne postoji, a sadašnjost postoji samo u trenutku. Sveti Avgustin je potom izneo duboka teološka pitanja, važna čak i danas, o tome kako vreme mora da utiče na Boga. Pitao se da li se i Bog, ako je svemoguć i svemoćan, pokorava protoku vremena? Drugim rečima, da li i Bog mora, poput nas ostalih smrtnika, da žuri jer kasni na sastanak? Sveti Avgustin je na kraju zaključio da je Bog svemoguć i da vreme zato ne može da ga ograničava, te bi zato morao da postoji van vremena. Iako se koncept postojanja van vremena čini apsurdnim, ta ideja se u modernoj fizici vraća, kao što ćemo kasnije videti. Kao Sveti Avgustin, svi smo se ponekad začudili prirodi vremena i razlici između vremena i prostora. Ako možemo da se krećemo napred i natrag kroz prostor, zašto ne bismo tako mogli i kroz vreme? Svi smo se pitali i šta nosi budućnost, to vreme posle nas. Ljudski vek je ograničen, ali strašno nas zanima šta će se desiti dugo pošto nas više ne bude. Premda je naša težnja da putujemo kroz vreme verovatno stara koliko i čovečanstvo, izgleda da je prva pisana priča o putovanju kroz vreme Memoari o dvadesetom veku (Memoirs ofthe Twentieth Century), autora Samjuela Madena iz 1733, o anđelu iz 1997. godine koji putuje 250 godina u prošlost da preda britanskom ambasadoru dokumenta koja opisuju svet budućnosti. Sličnih priča moglo bi se naći mnogo. Kratka priča Propuštena kočija: anahronizam (Missing One’s Coach: An Anachronism) iz 1838. godine, anonimnog autora, govori o osobi koja čeka kočiju i iznenada se nađe u prošlosti od pre hiljadu godina. Sreće kaluđera iz drevnog manastira i pokušava da mu objasni kako 109

će se odvijati istorija u narednih hiljadu godinu. Potom se najednom isto tako misteriozno vraća u sadašnjost, samo je propustio kočiju. Čak je i DikensovaBožićnapriča (A Christmas Carol) iz 1843. godine svojevrsna pripovest o putovanju kroz vreme jer Ebenizer Skrudž odlazi u prošlost i u budućnost da vidi kako izgleda svet pre sađašnjeg trenutka i posle njegove smrti. Putovanje kroz vreme u američkoj književnosti prvi put pominje Mark Tven, 1889. godine, u romanu Jenki na dvoru kralja Artura (A Connecticut Yankee in King Arthur’s Court). Amerikanac iz devetnaestog veka dospeva na dvor kralja Artura godine 528. Bacaju ga u zatvor i spremaju se da ga spale na lomači, ali on objavljuje kako ima moć da zamrači sunce, znajući da će se upravo tog dana desiti pomračenje sunca. Kada se sunce pomrači, rulja se prestraši te obećaju da će ga pustiti i pružiti mu izvesne privilegije ako im vrati sunce. Ali prvi ozbiljan pokušaj književnog istraživanja putovanja kroz vreme je klasik H. Dž. Velsa, roman Vremeplov (The Time Machine), u kome je heroj poslat stotinama hiljada godina u budućnost. U toj dalekoj budućnosti ljudski rod je genetski razdvojen na dve rase, zlokobne Murloke koji održavaju prljave podzemne mašine, i beskorisne, deci nalik Eloje koji plešu pod suncem u svetu iznad, nesvesni svoje užasne sudbine (naime, Murloci se njima hrane). Putovanje kroz vreme je od tada redovni motiv u naučnoj fantastici, od Zvezdanih staza do filma Povratak u budućnost (Back to the Future). Kada naslovni junak u filmu Supermen I (Superman I) shvati da je Lois Lejn mrtva, u očaju donosi odluku da vrati vreme: kružiće oko Zemlje brže od svetlosti, dok vreme ne poteče unatrag. Zemlja usporava, zaustavlja se i počinje da se vrti u suprotnom smeru, a svi satovi na Zemlji otkucavaju unatrag. Poplave besne unazad, razorene brane se čudesno obnavljaju, a Lois Lejn se vraća iz mrtvih. Iz perspektive nauke, putovanje kroz vreme je bilo nemoguće u Njutnovom svemiru gde je vreme posmatrano kao strela. Kada bi jednom krenula, nikada se ne bi mogla da odstupi od sopstvene prošlosti. Sekunda na Zemlji je bila sekunda u čitavom svemiru. Ovaj koncept opovrgao je Ajnštajn pokazavši da je vreme više poput reke koja vijuga kroz svemir, ubrzavajući i usporavajući dok poput zmije zaobilazi zvezde i galaksije. Dakle, jedna sekunda na Zemlji nije apsolutna, jer vreme se menja kako se krećemo kroz svemir. Pomenuo sam kako Ajnštajnova specijalna teorija relativnosti kaže da se vreme u raketi usporava što se ona brže kreće. Pisci naučne fantastike spekulisali su o tome biste li mogli da se vratite u prošlost ako probijete svetlosnu barijeru. Ali to nije moguće, jer da biste dosegli brzinu svetlosti, morali biste imati beskonačnu masu. Brzina svetlosti je konačna granica za svaku raketu. Posada Enterprajza u filmu Zvezdane staze IV: Povratak kući otela je klingonski svemirski brod pa se kao pomoću praćke odbila od Sunca, probila svetlosnu barijeru i stigla u San Francisko šezdesetih godina prošlog veka. Ali to se protivi zakonima fizike. Ipak, putovanje kroz vreme u budućnost je moguće, i eksperimentalno je potvrđeno milionima puta. Putovanje junaka knjige Vremeplov u daleku budućnost fizički je moguće. Recimo da astronaut koji putuje brzinom bliskom svetlosnoj za minut stigne do najbliže zvezde. Na Zemlji bi prošle četiri godine, ali za njega je protekao samo jedan minut, jer se vreme u svemirskom brodu usporilo. Dakle, on bi putovao četiri godine u budućnost koliko je i proteklo na Zemlji. Naši astronauti zapravo izvedu kratko putovanje u budućnost svaki put kada se otisnu u svemir. Pošto putuju brzinom od 29.000 kilometara na sat iznad Zemlje, njihovi satovi otkucavaju nešto sporije nego satovi na Zemlji. Zato bi posle jednogodišnje misije u svemirskoj stanici otputovali delić sekunde u budućnost do trenutka sletanja na Zemlju. Svetski rekord dužine putovanja u budućnost trenutno drži ruski kosmonaut Sergej Avdejev koji je u orbiti bio 748 dana i zato otputovao 0,02 sekunde u budućnost. Dakle, vremeplov koji nas može odvesti u budućnost ne kosi se s Ajnštajnovom specijalnom teorijom relativnosti. Ali šta je s putovanjem u prošlost? Ako bismo mogli da putujemo u prošlost, istoriju bi bilo nemoguće napisati. Kako istoričar zabeleži događaj, neko bi mogao da se vrati u prošlost i da je izmeni. Vremeplovi ne bi samo ostavili istoričare bez posla, već bi nam i omogućile da po volji menjamo tok vremena. Zamislite da se vratimo u eru dinosaurusa i slučajno zgazimo sisara koji je naš predak - možda bismo nehotice izbrisali s lica zemlje čitavu ljudsku rasu. Istorija bi postala beskrajna, blesava epizoda Montija Pajtona, jer bi turisti iz budućnosti brisali istorijske događaje pokušavajući da postignu najbolji ugao za snimanje fotoaparatom. 110

PUTOVANJE KROZ VREME : IGRALIŠTE FIZIČARA Osoba koja se možda najviše izdvojila u oblasti komplikovanih matematičkih jednačina crnih rupa i vremeplova je kosmolog Stiven Hoking. Za razliku od drugih studenata koji su izučavali relativnost i kao vrlo mladi iskazivali se u matematičkoj fizici, Hoking nije bio izvanredan student. Jasno, bio je izuzetno bistar, ali njegovi profesori često su zapažali da nije usredsređen na studije i nikada ne iskazuje sav potencijal. Ali 1962. godina je bila tačka preokreta: pošto je diplomirao na Oksfordu, počeo je da primećuje simptome ALS-a (amiotrofične lateralne skleroze ili Lu Gerigove bolesti). Saznanje da pati od neizlečive motoneuronske bolesti koja je mogla da ga liši svih motoričkih funkcija i vrlo verovatno da ga i ubije u kratkom roku potpuno ga je pomela. U prvom trenutku to je bilo izuzetno uznemiravajuće. Zašto se paštiti oko doktorata, kada će ionako uskoro umreti? Ali pošto ga je prošao početni šok, prvi put u svom životu usredsredio se. Shvatajući da nema još mnogo od života, žestoko se bacio na neke od najtežih problema u opštoj relativnosti. Početkom sedamdesetih godina objavio je revolucionarni niz tekstova koji pokazuju da su singulariteti u Ajnštajnovoj teoriji (mesta s beskonačno velikim gravitacionim poljem kao što su centar crne rupe i tačka Velikog praska) bili fundamentalni element relativnosti i da se ne mogu tako lako odbaciti (kako je smatrao Ajnštajn). Godine 1974 Hoking je dokazao i to da crne rupe nisu potpuno crne, već da postepeno emituju zračenje, sada poznato kao Hokingovo zračenje, jer zračenje može proći kroz gravitaciono polje čak i crne rupe. Taj rad bio je prva krupna primena kvantne teorije u teoriji relativnosti, i njegovo je najpoznatije dostignuće. Kako se očekivalo, od bolesti su mu se paralizovale ruke, noge, čak i glasne žice, ali mnogo sporije nego što su lekari predvideli. Zato je uspeo da ostvari mnoge ključne životne stvari kao zdravi ljudi: otac je troje dece (sada već i deda), od prve žene se razveo 1991. godine, četiri godine kasnije oženio se bivšom suprugom čoveka koji je konstruisao njegov sintetizator glasa, a 2006. podneo zahtev za razvod. Godine 2007. dospeo je u udarne vesti pošto je leteo mlaznjakom dospevši u bestežinsko stanje, što mi je odavno bio san. Sledeći cilj mu je putovanje u spoljni svemir. Danas je gotovo sasvim paralizovan i vezan za kolica, a sa svetom komunicira pokretima očiju. Uprkos tom poražavajućem hendikepu, i dalje se šali, piše radove, predaje i upušta se u rešavanje kontroverzi. I tako, samo pomerajući oči, produktivniji je nego timovi naučnika koji imaju punu kontrolu nad svojim telima. Njegov kolega sa Univerziteta Kembridž, ser Martin Ris, ukazom kraljice imenovan Kraljevskim astronomom, jednom mi je poverio da Hokinga hendikep zaista sprečava da izvodi zahtevne proračune neophodne da bi i dalje bio među prvima u svojoj oblasti istraživanja. Zato je usmeren na iznalaženje novih i svežih ideja umesto na upuštanja u složene proračune koje mogu da izvode njegovi studenti. Godine 1990. Hoking je pročitao radove svojih kolega u kojima su predstavili svoju verziju vremeplova. Reagovao je skeptično od prvog trenutka. Intuicija mu je govorila da putovanje kroz vreme nije bilo moguće jer nema turista iz budućnosti. Da je putovanje kroz vreme uobičajeno kao nedeljna šetnja u parku, vremenski putnici bi nas opsedali sa svojim fotoaparatima, moleći nas da poziramo za njihove albume. Hoking je uputio izazov svetu fizike. Tvrdio.je da mora postojati zakon koji onemogućava putovanje kroz vreme. Predložio je da se putovanje kroz vreme protera iz zakona fizike pomoću pretpostavke zaštite hronologije kako bi se „istorija zaštitila za istoričare“. Međutim, situacija je postala neprijatna pošto fizičari, uprkos ogromnom trudu, nisu uspevali da nađu zakon koji bi sprečio putovanje kroz vreme. Izgleda da je putovanje kroz vreme konsistentno s poznatim zakonima fizike. Ne mogavši da nađe nijedan zakon fizike koji bi onemogućavao putovanje kroz vreme, Hoking se nedavno predomislio. Dospeo je na naslovne strane londonskih novina kad je izjavio: „Putovanje kroz vreme je možda moguće, ali nije praktično.“ Nekad smatrano marginom nauke, putovanje kroz vreme iznenada je postalo igralište za teorijske fizičare. Rip Torn, fizičar s Kalifornijskog tehnološkog instituta, piše: „Putovanjem kroz vreme nekada su se bavili samo pisci naučne fantastike. Ozbiljni naučnici su ga se klonili kao kuge - čak i kada su pisali priče pod pseudonimima ili čitajući ih van očiju javnosti. Kako se samo sve promenilo! Sada se akademske analize putovanja kroz vreme eminentnih teorijskih fizičara mogu naći u ozbiljnim naučnim časopisima. Otkud ta promena? Otud što su fizičari uvideli da je priroda vremena previše važna da bi se prepustila samo piscima naučne fantastike.“ 111

Razlog za ovu zabunu i ushićenje jeste to što su po Ajnštajnovim jednačinama mogući vremeplovi raznih vrsta. (Međutim, još uvek je pod znakom pitanja da li će opstati pred izazovima kvantne teorije.) Zapravo, u Ajnštajnovoj teoriji često se srećemo sa zatvorenim vremenolikim krivama što je tehnički izraz za putanje kojima se može putovati u prošlost. Ako bismo pratili putanju zatvorene vremenolike krive, vratili bismo se na početak pre nego što smo krenuli. Prvi vremeplov zasniva se na crvotočini. Mnoga rešenja Ajnštajnovih jednačina spajaju dve udaljene tačke u prostoru. Ali kako su prostor i vreme čvrsto prepleteni u Ajnštajnovoj teoriji, ista ta crvotočina može da spaja dve tačke u vremenu. Prošavši kroz crvotočinu, mogli bismo (makar matematički) otputovati u prošlost. Lako možemo zamisliti i kako se vraćamo do početne tačke i srećemo sami sebe pre nego što smo krenuli. Ali, kao što smo pomenuli u prethodnom poglavlju, prolazak kroz crvotočinu u centru crne rupe jednosmerno je putovanje. Fizičar Ričard Got je rekao: „Nema nikakve sumnje da bi se neko mogao vratiti u prošlost dok je u crnoj rupi. Pravo pitanje je da li bi ikada mogao da se izvuče odatle da bi nam se pohvalio.” Druga vrsta vremeplova zasniva se na rotirajućem univerzumu. Godine 1949. matematičar Kurt Gedel je došao do prvog rešenja Ajnštajnovih jednačina koje obuhvata putovanje kroz vreme. Ako biste svemir koji se obrće obilazili dovoljno velikom brzinom, mogli biste da se nađete u prošlosti i da stignete pre nego što ste krenuli. Zato je put oko univerzuma ujedno i putovanje u prošlost. Gedel je često pitao fizičare koji su posećivali Institut za napredne studije jesu li našli dokaze da svemir rotira. Razočarao ga je odgovor: postoje jasni dokazi da se kosmos širi, ali ukupni spin univerzuma verovatno je nula. (U suprotnom, putovanje kroz vreme moglo bi biti uobičajena pojava, a istorija kakvu znamo propala bi.) Treće, ako hodate oko beskonačno dugačkog, rotirajućeg cilindra, takođe biste mogli da stignete pre nego što ste krenuli. (To rešenje otkrio je V. J. van Stokum 1936. godine, pre Gedelovog rešenja s putovanjem kroz vreme, ali Van Stokum po svemu sudeći nije bio svestan toga da njegovo rešenje dozvoljava putovanje kroz vreme.) U ovom slučaju, ako biste igrali oko rotirajućeg majskog stuba za Prvi maj,*14 mogli biste da se zateknete u mesecu aprilu. (Međutim, problem s ovim dizajnom je to što cilindar mora da bude beskonačno dugačak i da se obrće toliko brzo da bi se materijal od kog je načinjen uglavnom pokidao i razleteo.) Najsvežiji primer putovanja kroz vreme otkrio je 1991. godine Ričard Got s Prinstona. Njegovo rešenje zasnivalo se na nalaženju gigantskih kosmičkih struna (koje bi mogle biti ostaci prvobitnog Velikog praska). Zamislio je dve velike kosmičke strune koje će se sudariti. Ako biste brzo obišli ove dve kosmičke strune u sudaru, otputovali biste u prošlost. Prednost vremeplova ovog tipa jeste to što vam ne trebaju beskonačni rotirajući cilindri, rotirajući univerzumi niti crne rupe. (Međutim, problem je to što prvo morate da nađete ogromne kosmičke strune koje plutaju u svemiru i potom da izazovete njihov sudar, kontrolisano i precizno. Osim toga, mogućnost putovanja u prošlost trajala bi samo kratak vremenski period.) Got kaže: „Kolabirajuća petlja dovoljno velika da je možete obići jednom i otići godinu dana u prošlost morala bi da ima više od pola mase (energije) čitave galaksije.“ Ali dizajn vremeplova koji najviše obećava je transverzabilna crvotočina, o kojoj će biti reči u poslednjem poglavlju. Reč je o rupi u prostorvremenu kroz koju ljudi mogu slobodno da se šetaju unapred i unatrag u vremenu. Teorijski, transverzabilne crvotočine mogu da omoguće ne samo putovanje brže od svetlosti, već i putovanje kroz vreme. Ključna karakteristika transverzabilnih crvotočina je negativna energija. Vremeplov s transverzabilnom crvotočinom imao bi dve komore. Svaka komora bi se sastojala od dve koncentrične sfere na veoma maloj međusobnoj udaljenosti. Implozija unutrašnje sfere izazvala bi Kazimirov efekat usled čega bi se generisala negativna energija. Pretpostavimo da je civilizacija III tipa u stanju da sprovede crvotočinu (možda izdvajajući je iz pene prostorvremena) između ove dve komore. Posle toga, prva komora bi se poslala u svemir brzinom bliskom svetlosnoj. Vreme će se u toj komori usporiti, te dva časovnika više neće više sinhronizovana. Vreme otkucava različitim tempom u dve komore povezane u crvotočinom. Ako se nalazite u drugoj komori možete trenutno proći kroz crvotočinu u prvu komoru koja postoji u ranijem trenutku. Dakle, otišli ste u prošlost. Ovaj dizajn prate ozbiljni problemi. Crvotočina bi mogla biti prilično mala, mnogo manja od atoma. Ploče bi možda morale da se smanje do razmera reda veličine Plankove dužine kako bi generisale dovoljno negativne energije. Na kraju, bili biste u stanju da se vratite u prošlost najdalje do trenutka kada su vremeplovi napravljeni. Pre toga, vreme u dve komore bi otkucavalo istim tempom. 112

PARADOKS I VREMENSKE ZAČKOLJICE Putovanje kroz vreme nameće raznovrsne probleme, kako tehničke tako društvene. Lari Dvajer ukazuje na moralna, zakonska i etička pitanja i ističe: „Da li bi putnik kroz vreme koji udari svog mlađeg sebe (ili obrnuto) trebalo da bude optužen za fizički napad? Da li bi putniku kroz vreme koji ubije nekog i potom pronađe utočište u prošlosti trebalo u prošlosti da se sudi za zločine koje je počinio u budućnosti? Ako se oženi u prošlosti, može li mu se suditi za bigamiju iako će se njegova druga žena roditi tek za gotovo 5.000 godina?“ Ali možda najveću muku zadaju logički paradoksi koje pobuđuje putovanje kroz vreme. Na primer, šta se dešava ako ubijemo roditelje pre nego što smo rođeni? To je logički nemoguće i ponekad se naziva dekin paradoks. Ovi paradoksi mogu se rešiti na tri načina. Pre svega, možda ćete u prošlosti naprosto ponoviti istoriju, ostvarujući tako prošlost. U tom slučaju, nemate slobodnu volju. Prisiljeni ste da sprovedete istoriju kako je zapisana. Dakle, ako se vratite u prošlost da odate tajnu putovanja kroz vreme svom mlađem sebi, onda je tako moralo da bude. Tajna putovanja kroz vreme došla je iz budućnosti. Bila je to sudbina. (Ali to nam ne otkriva odakle je potekla ideja.) U drugom rešenju podrazumeva se da imate slobodnu volju te možete da menjate prošlost, ali u okviru granica. Vašoj slobodnoj volji nije dozvoljeno da stvori vremenski paradoks. Kad god pokušate da ubijete roditelje pre nego što ste rođeni, misteriozna sila vas sprečava da povučete okidač. Tu poziciju branio je ruski fizičar Igor Novikov. (Kaže da postoji zakon koji nas sprečava da hodamo po plafonu, iako bismo to možda želeli. Zato bi mogao da postoji zakon koji nas onemogućava da ubijemo roditelje pre nego što smo rođeni. Neki čudan zakon sprečava nas da povučemo okidač.) Po trećem rešenju, svemir se deli na dva svemira. U jednom vremenskom toku, ljudi koje ste ubili izgledaju kao vaši roditelji, ali drugačiji su jer ste u paralelnom svemiru. Poslednja mogućnost je, po svemu sudeći, konsistentna s kvantnom teorijom, što ću obrazložiti kasnije, kada budem izlagao o multiverzumu. Druga mogućnost istražena je u filmu Terminator 3, s Arnoldom Švarcenegerom u ulozi robota iz budućnosti kojom gospodare mašine ubice. Nekoliko preostalih ljudi koje mašine love poput životinja predvodi veliki vođa kog mašine ne uspevaju da ubiju. Frustrirane, mašine šalju grupu robota u prošlost, pre rođenja velikog vođe, da ubiju njegovu majku. Ali posle epske bitke, ljudska civilizacija je na kraju filma uništena, kako je nalagala istorija. U filmu Povratak u budućnost istražena je treća mogućnost. Dr Braun konstruiše auto delorean na plutonijum koji je zapravo vremeplov za putovanje u prošlost. Marti Mekflaj (Majkl Dž. Foks) ulazi u mašinu, vraća se u prošlost i upoznaje svoju majku kao tinejdžerku a ona se zaljubljuje u njega. I eto teškog problema. Ako Martijeva majka tinejdžerka odbije njegovog budućeg oca, oni se nikada neće venčati, i Marti se nikada neće roditi. Problem će donekle razjasniti doktor Braun. On crta na tabli horizontalnu liniju koja predstavlja hronologiju našeg svemira. Potom crta drugu liniju, granu prve linije, koja predstavlja paralelni svemir stvoren u trenutku kada promenite prošlost. Tako, kad god se u reci vremena vratimo natrag, reka se račva u dve reke, i jedna hronologija se pretvara u dve hronologije. To nazivamo pristup mnogo svetova; razmotrićemo ga u narednom poglavlju. Iz navedenog sledi da se svi paradoksi sa putovanjem kroz vreme mogu rešiti. Ako ste ubili roditelje pre nego što ste se rodili, to naprosto znači da ste ubili neke ljude koji su genetski identični vašim roditeljima, sa istim sećanjima i ličnostima, ali koji nisu vaši roditelji. Ideja o mnogo svetova rešava najmanje jedan od glavnih problema u vezi s putovanjem kroz vreme. Fizičari najvećom kritikom putovanja kroz vreme (pored nalaženja negativne energije) smatraju to što će se pogubni efekti zračenja nagomilavati što može da vas ubije čim uđete u mašinu ili kad se crvotočina uruši na vas. Efekti zračenja se nagomilavaju jer će svako zračenje koje ulazi u vremenski portal biti poslato natrag u prošlost, gde će lutati svemirom do današnjeg dana, kada će ponovo upasti u crvotočinu. Pošto zračenje može da uđe u crvotočinu beskonačno mnogo puta, zračenje unutar crvotočine može postati izuzetno jako - dovoljno da vas ubije. Ali tumačenje preko ideje o mnogo svetova rešava taj problem. Ako zračenje uđe u vremeplov i bude poslato u prošlost, ući će u novi svemir - neće moći iznova da ulazi u vremeplov. To znači da postoji beskonačno mnogo univerzuma, po jedan za svaki ciklus, a svaki 113

ciklus sadrži samo jedan foton zračenja, a ne beskonačnu količinu zračenja. Godine 1997. nedoumica je donekle razjašnjena kada su tri fizičara najzad dokazala da je Hokingov program da se putovanje kroz vreme zabrani nepopravljivo pogrešan. Bernard Kej, Marek Radzikovski i Robert Vold pokazali su da je putovanje kroz vreme u skladu sa svim poznatim zakonima fizike, izuzev po jednom osnovu. Prilikom putovanja kroz vreme svi potencijalni problemi imaju veze s horizontom događaja (lociran blizu ulaza u crvotočinu). Ali horizont je upravo mesto na kome očekujemo da Ajnštajnova teorija prestane da važi, a da kvantni efekti stupe na scenu. Evo šta je problem: kad pokušamo da proračunamo efekte zračenja po ulasku u vremeplov, moramo da primenimo teoriju koja kombinuje Ajnštajnovu teoriju opšte relativnosti s kvantnom teorijom zračenja. Ali kad god naivno probamo da venčamo ove dve teorije, rezultat je teorija koja nema smisla: daje niz beskonačnih, besmislenih odgovora. Tu na scenu stupa teorija svega. Svi problemi putovanja kroz crvotočinu koji su mučili fizičare (na primer, stabilnost crvotočine, zračenje koje bi moglo da vas ubije, zatvaranje crvotočine pošto uđete u nju) svedeni su na horizont događaja, upravo tamo gde Ajnštajnova teorija nema smisla. Dakle, da bismo razumeli putovanje kroz vreme, moramo shvatiti fiziku horizonta događaja, a samo teorija svega može to da objasni. Zato bi se većina fizičara danas složila da zagonetku o putovanju kroz vreme može definitivno da razreši samo celovita teorija gravitacije i prostorvremena. Teorija svega ujedinila bi četiri sile svemira i omogućila nam da zaključimo šta bi se desilo pošto uđemo u vremeplov. Samo pomoću teorije svega mogli bismo uspešno proračunati efekte zračenja koje stvara crvotočina i definitivno doznati koliko bi stabilne bile crvotočine kada uđemo u vremeplov. Čak i tada, možda bismo morali da čekamo vekovima ili duže da napravimo vremeplov pomoću kog bismo testirali ove teorije. Pošto su zakoni putovanja kroz vreme toliko blisko povezani sa fizikom crvotočina, putovanje kroz vreme po svemu sudeći spada u II klasu nemogućeg.

114

„Ali, gospodine, zar zaista mislite“, reče Piter, „da bi moglo biti drugih svetova - svuda naokolo, odmah iza ugla - tek tako?“ „Ništa nije verovatnije“, odgovorio je profesor… mumlajući sebi u bradu, „Pitam se šta ih uče u ovim školama.“ - K . S. L U I S, L AV, VEŠTI C A I O RM AN

slušaj: đavolski dobar univerzum je tu odmah do nas; hajdmo - E. E. K A M I NG S

Da li su alternativni svemiri zaista mogući? Omiljeni su pokretači radnje holivudskih scenarija: setimo se samo epizode Zvezdanih staza pod imenom „Ogledalo, ogledalce moje“ („Mirror, Mirror“). Kapetan Kirk greškom je transportovan u bizarni paralelni svemir u kome je Federacija planeta zla tvorevina što se održava na temeljima brutalnog osvajanja, pohlepe i otimačine. U takvom svemiru Spok ima preteću bradu, a kapetan Kirk je vođa bande grabljivih pirata koja učvršćuju svoje pozicije porobljavajući rivale i ubijajući nadređene. Alternativni univerzumi omogućavaju nam da istražujemo svet pitanja koja počinju „šta bi bilo kad bi bilo“ i njihovih izvrsnih, intrigantnih mogućnosti. Na primer, u stripu Supermen bilo je više alternativnih univerzuma u kojima Supermenova rodna planeta Kripton nikad ne eksplodira, ili Supermen napokon otkriva svoj pravi identitet kao povučeni Klark Kent, ili se ženi s Lois Lejn i ima superdecu. Ali da li paralelni svemiri obitavaju samo u reprizama epizoda serije Zona sumraka (Twilight Zone) ili u modernoj fizici ima osnova za njih? Osvrnemo li se u prošlost do gotovo svih antičkih društava, vidimo da su ljudi verovali u druge ravni postojanja, domove bogova ili duhova. Crkva veruje u raj, pakao i čistilište. Budisti imaju nirvanu i druga stanja svesti. A po Hindusima, ima hiljade ravni postojanja. Hrišćanski teolozi, ne mogavši da objasne gde su nebesa, često su spekulisali da Bog možda obitava u višoj dimenziji. Možda ćete se iznenaditi, ali kad bi više dimenzije postojale, mnoga svojstva pripisana bogova mogla bi da budu moguća. Biće iz više dimenzije moglo bi da nestaje i ponovo se pojavljuje kad god poželi ili da prolazi kroz zidove, što su moći koje se obično pripisuju božanstvima. Nedavno je ideja o paralelnim univerzumima postala jedna od tema teorijske fizike o kojima se vode najžešće debate. Zapravo, ima više tipova paralelnih svemira koji nas teraju da se zapitamo šta je za nas „realno”. U ovoj raspravi o raznim paralelnim univerzumima ulog je ni manje ni više do smisao same realnosti. Postoje najmanje tri tipa paralelnih univerzuma koji se intenzivno razmatraju u naučnoj literaturi: a. hipersvemir, ili više dimenzije b. multiverzum c. kvantni paralelni univerzumi.

115

HIPERSVEMIR Paralelni svemir koji je bio predmet najduže debate do sada jeste svemir viših dimenzija. Činjenicu da živimo u tri dimenzije (dužina, širina, visina) prihvatamo zdravo za gotovo. Kako god pomerali objekat u prostoru, sve pozicije se mogu opisati ovim trima koordinatama. Zapravo, pomoću ova tri broja možemo da lociramo bilo koji objekat u svemiru, od vrha našeg nosa do najudaljenijih galaksija. Čini se da bi se četvrta prostorna dimenzija kosila sa zdravim razumom. Na primer, ako bismo ispunili sobu dimom, ne bismo videli kako nestaje u nekoj drugoj dimenziji. Nigde u našem svemiru ne vidimo objekte koji iznenada nestaju ili odlaze u drugi univerzum. To znači da bilo koja viša dimenzija, ukoliko postoji, mora biti manja od atoma. Tri prostorne dimenzije čine osnove grčke geometrije. Na primer, Aristotel u svom eseju „Na nebesima“ piše: „Linija se pruža u jednom smeru, ravan u dva smera, a prostor u tri smera, i preko njih nema drugih smerova, jer ta tri su sve.“ Godine 150. n.e. Ptolomej Aleksandrijski ponudio je prvi dokaz da su više dimenzije nemoguće. U svom eseju „0 razdaljini“ rasuđivao je: nacrtajte tri linije koje su međusobno upravne (poput linija ugla sobe). Jasno je da se četvrta linija upravna na ostale tri ne može nacrtati, te mora biti da nema četvrte dimenzije. (On je, zapravo, dokazao da naši mozgovi nisu u stanju da zamisle četvrtu dimenziju. Računar na vašem stolu sve vreme računa u hiperprostoru.) Tokom dve hiljade godina svaki matematičar koji se usudio da pomene četvrtu dimenziju rizikovao je da bude izložen ruglu. Godine 1685. matematičar Džon Volis izjasnio se protiv ideje o četvrtoj dimenziji nazvavši je „monstrumom u prirodi, manje verovatnom od himere ili kentaura“. U devetnaestom veku Karl Gaus, princ matematičara, razradio je veliki deo matematike četvrte dimenzije, ali nije se usuđivao da objavi svoj rad jer se bojao osuda koje bi njego rad izazvao. Ali Gaus je van očiju javnosti izvodio eksperimente da proveri da li ravna, trodimenzionalna grčka geometrija zaista opisuje svemir. U jednom eksperimentu rasporedio je asistente na tri planinska vrha. Svaki je imao svetiljku, tako da su formirali ogromni trougao. Gaus je potom izmerio svaki ugao trougla. Na sopstveno razočaranje, otkrio je da zbir unutrašnjih uglova iznosi 180 stepeni. Zaključio je da odstupanja od standardne grčke geometrije, ako ih uopšte ima, moraju biti toliko mala da se ne mogu detektovati pomoću njegovih svetiljki. Gaus je prepustio svom studentu Georgu Bernhardu Rimanu da napiše osnovnu matematiku viših dimenzija (koju je Ajnštajn nekoliko decenija kasnije celu ugradio u svoju opštu teoriju relativnosti). Riman je jednim moćnim potezom, u čuvenom predavanju koje je održao 1854, svrgnuo s trona dve hiljade godina grčke matematike i uspostavio osnovnu matematiku viših, zakrivljenih dimenzija koju i dandanas koristimo. Pošto je Rimanovo izvanredno otkriće postalo popularno u Evropi krajem devetnaestog veka, četvrta dimenzija bila je velika senzacija među umetnicima, muzičarima, piscima, filozofima i slikarima. Pikasa je na kubizam delom nadahnula četvrta dimenzija, ako je verovati istoričaru umetnosti Lindi Dalrimpl Henderson. Pikasove slike žena sa očima spreda a nosem postrance, bile su pokušaj vizuelnog predstavljanja četvorodimenzionalne perspektive, jer bi posmatrač iz četvrte dimenzije mogao istovremeno da vidi ženino lice, nos i potiljak. Hendersonova piše: „Poput crne rupe, četvrta dimenzija posedovala je tajanstvene osobine koje niko, pa ni naučnici, nije mogao potpuno da razume. Ipak, uticaj četvrte dimenzije posle 1919. bio je daleko obuhvatniji od uticaja crnih rupa ili bilo koje druge novije naučne hipoteze osim teorije relativnosti.“ Četvrta dimenzija je bila inspiracija i drugim slikarima. Na slici Christus Hypercubius Salvadora Dalija, Hrist je raspet pred čudnim, lebdećim trodimenzionalnim krstom, koji je zapravo teserakt, rastavljena četvorodimenzionalna kocka. Na čuvenoj slici Trajnost sećanja, pokušao je da predstavi vreme kao četvrtu dimenziju - otud metafora sa satovima koji se tope. Na svojoj slici Silazak niza stepenice Marsel Dišan je pokušao da predstavi vreme kao četvrtu dimenziju - prikazao je u jednom nizu svaki korak nagog čoveka niza stepenice. Četvrta dimenzija se pominje čak i u priči Oskara Vajlda „Kantervilski duh“ u kojoj duh što opseda kuću živi u četvrtoj dimenziji. Četvrta dimenzija se pominje i u nekoliko dela H. Dž. Velsa, a to su Nevidljivi čovek (The Invisible Man), Priča o Platneru (The Platner Story) i Predivna poseta (The Wonderful Visit). U ovoj poslednjoj priči koja je često bila osnova holivudskih filmova i naučnofantastičnih romana, naš svemir se sudara s paralelnim svemirom. Nesretni anđeo iz drugog univerzuma pada u naš univerzum pošto ga neki lovac nehotice 116

pogodi. Užasnut pohlepom, sitničavošću i sebičnošću našeg sveta, anđeo će se na kraju ubiti. Ideju o paralelnim univerzumima duhovito je istraživao pisac Robert Hajnlajn u priči Broj zveri (The Number of the Beast). Hajnlajn zamišlja četvorku hrabrih ljudi koji krstare paralelnim svemirima u međudimenzionalnom sportskom automobilu ludog profesora. U televizijskoj seriji Klizači (Sliders), dečaka knjiga inspiriše da napravi mašinu koja bi mu omogućila da se kliza između paralelnih univerzuma. Knjigu koju je dečak čitao, Hipersvemir (Hyperspace) napisao sam ja. Ali, fizičari su u prošlosti četvrtu dimenziju smatrali tek kuriozitetom. Nikada nije nađen nijedan dokaz postojanja viših dimenzija. To je počelo da se menja godine 1919, kada je fizičar Teodor Kaluca napisao izuzetno kontroverzan rad koji je upućivao na postojanje viših dimenzija. Krenuo je od Ajnštajnove opšte relativnosti, ali ju je postavio u pet dimenzija (jedna vremenska i četiri prostorne dimenzije, ali kako je vreme četvrta dimenzija prostorvremena, fizičari sada četvrtu prostornu dimenziju zovu petom dimenzijom). Kada bi peta dimenzija bila sve manja i manja, jednačine bi se podelile na dva dela. Jedan deo opisuje Ajnštajnovu standardnu teoriju relativnosti, dok drugi deo postaje Maksvelova teorija svetlosti! Bila je to zadivljujuća spoznaja. Možda se tajna svetlosti krije u petoj dimenziji! Ajnštajna je šokiralo ovo rešenje koje je, izgleda, omogućilo elegantno objedinjenje svetlosti i gravitacije, šokiralo. (Ajnštajna je Kalucin predlog toliko pomeo da se dve godine premišljao i tek potom se složio da se taj rad objavi.) Pisao je Kaluci: „Ideja o postizanju objedinjene teorije pomoću sveta u obliku petodimenzionalnog cilindra nikad mi ne bi pala na pamet… Na prvi pogled, neizmerno mi se dopada… Formalno jedinstvo vaše teorije je zadivljujuće.” Fizičari su se godinama pitali: ako je svetlost talas, šta se to talasa? Svetlost može da pređe milijarde svetlosnih godina praznog prostora, ali prazan prostor je vakuum, u njemu nema ničega. Šta se, onda, talasa u vakuumu? Kalucina teorija nam daje konkretan odgovor na taj problem: svetlost predstavlja mreškanja u petoj dimenziji. Maksvelove jednačine koje precizno opisuju svojstva svetlosti, jednostavno se postavljaju kao jednačine za talase koje putuju u petoj dimenziji. Zamislite ribe kako plivaju u plitkom ribnjaku. Možda nikada neće posumnjati da postoji treća dimenzija, jer njihove oči stoje postrance, a mogu da plivaju samo napred-nazad i levo-desno. Treća dimenzija mogla bi da im se čini nemogućom. Zamislite sada da pada kiša. Iako ne vide treću dimenziju, jasno vide senke talasića na površini ribnjaka. Kalucina teorija je na isti način objasnila svetlost - kao talase koji putuju kroz petu dimenziju. Kaluca je takođe odgovorio na pitanje gde je peta dimenzija. Pošto ne opažamo dokaze postojanja pete dimenzije, mora biti da je uvijena do tako malih razmera da se ne može opaziti. Zamislite da ste čvrsto uvili list papira u cilindar. Iz daljine, cilindar liči na jednodimenzionalnu liniju. Dakle, dvodimenzionalni objekat pretvoren je u jednodimenzionalni tako što je uvijen. Kalucin rad je isprva izazvao senzaciju. Ali u godinama koje su usledile, njegovoj teoriji nađene su zamerke. Kolika je bila ova nova peta dimenzija? Kako se uvila? Odgovori nisu mogli da se nađu. Ajnštajn je decenijama povremeno radio na ovoj teoriji. Po njegovoj smrti 1955, teorija je brzo zaboravljena, postavši tek čudna fusnota u evoluciji fizike.

TEORIJA STRUNA Sve to se promenilo kada je na scenu stupila zadivljujuća, nova teorija superstruna. Fizičari su se do osamdesetih godina davili u moru subatomskih čestica. Kad god pocepaju atom pomoću nekog moćnog akceleratora čestica - eto poplave novih čestica. To je bilo toliko frustrirajuće da je Robert Openhajmer rekao kako bi Nobelovu nagradu za fiziku trebalo da dobije fizičar koji nije otkrio novu česticu te godine! Enriko Fermi, prestrašen tempom umnožavanja subatomskih čestica s imenima grčkog porekla, rekao je: „Kad bih bio u stanju da zapamtim imena svih tih čestica, mogao bih da postanem botaničar.” Posle više decenija napornog rada, ovaj zoološki vrt čestica uređen je u standardni model. Na bolno sklapanje standardnog modela delić po delić otišle su milijarde dolara, znoj hiljade inženjera i fizičara i dvadeset Nobelovih nagrada. To je istinski izvanredna teorija koja se po svemu sudeći slaže sa svim eksperimentalnim podacima o subatomskoj fizici. Ali standardni model je i pored svih eksperimentalnih uspeha imao jedan ozbiljan nedostatak. Kao što 117

Stiven Hoking kaže, „ad hoc je, a usto i ružan“. Sadrži najmanje devetnaest slobodnih parametara (uključujući mase čestica i intenzitet njihovih interakcija s drugim česticama), trideset šest kvarkova i antikvarkova, tri identične i izlišne kopije subčestica i masu subatomskih čestica čudnih imena poput tau neutrini, Jang-Milsovi gluoni, Higsovi bozoni, W-bozoni i Z-čestice. Još gore, u standardnom modelu ne pominje se gravitacija. Bilo je teško poverovati da je priroda, na svom fundamentalnom nivou, mogla biti toliko nasumična i izuzetno neelegantna. Bila je to teorija koju je samo majka mogla voleti. Potpuna neelegantnost standardnog modela naterala je fizičare da ponovo analiziraju sve svoje pretpostavke o prirodi. Nešto je bilo užasno pogrešno. Razmotrimo li poslednjih nekoliko vekova istorije fizike, videćemo da je jedno od najvažnijih dostignuća 20. veka bilo obuhvatanje čitave fundamentalne fizike dvema velikim teorijama: kvantnom teorijom (predstavljenom standardnim modelom) i Ajnštajnovom teorijom opšte relativnosti (koja opisuje gravitaciju). Zadivljujuće je da zajedno predstavljaju sve znanje iz fizike na fundamentalnom nivou. Prva teorija opisuje svet stvari vrlo malih razmera, subatomski kvantni svet u kome čestice izvode fantastičan ples, iskrsavaju i gube se, i javljaju se na dva mesta u isto vreme. Druga teorija opisuje svet velikih objekata kakve su crne rupe i Veliki prasak, i koristi izraze kao što su glatke površine, rastegnuta tkanja i zakrivljene površi. Ove dve teorije suprotne su po svemu: koriste različite matematike, pretpostavke i fizičke predstave. To je kao kad bi priroda imala dve ruke koje ne komuniciraju jedna s drugom. Povrh toga, svaki pokušaj da se ove dve teorije spoje vodio je do besmislenih rešenja. Tokom pola veka, svakom fizičaru koji je na silu pokušao da venča kvantnu teoriju i opštu relativnost to se obilo o glavu, jer je dobijao beskonačna, besmislena rešenja. Sve to se promenilo s otkrićem teorije superstruna, koja kaže da su elektron i druge subatomske čestice samo razlitiče vibracije strune koja se ponaša kao sićušna gumena traka. Ako se traka cimne, vibriraće na različitim frekvencijama, pri čemu svaka nota odgovara drugoj subatomskoj čestici. Na ovaj način, teorija superstruna objašnjava stotine subatomskih čestica koje su do sada otkrivene u akceleratorima čestica. Ajnštajnova teorija se zapravo očitava kao samo jedna od najnižih vibracija strune. Teorija struna je slavljena kao teorija svega, legendarna teorija koja je izmicala Ajnštajnu poslednjih trideset godina njegovog života. Ajnštajn je hteo jednu, obuhvatnu teoriju koja bi sumirala sve fizičke zakone, koja bi mu omogućila da „čita Božji um“. Ako teorija struna ispravno objedinjuje gravitaciju i kvantnu teoriju, onda možda predstavlja krunu naučnih dostignuća u poslednjih dve hiljade godina, otkad su se stari Grci zapitali od čega je načinjena materija. Ali teorija superstruna ima jednu vrlo čudnu karakteristiku: strune mogu da vibriraju samo u specifičnim dimenzijama prostorvremena, to jest mogu da vibriraju samo u deset dimenzija. Pokušamo li da zasnujemo teoriju struna u drugim dimenzijama, matematički je neodrživa. Naravno, naš univerzum je četvorodimenzionalan (s tri dimenzije prostora i jednom vremenskom dimenzijom). To znači da su preostalih šest dimenzija kolabirale ili su na neki način uvijene poput Kalucine pete dimenzije. Fizičari su nedavno počeli ozbiljno da razmatraju načine dokazivanja ili opovrgavanja postojanja ovih viših dimenzija. Možda bi i najjednostavniji način da se dokaže postojanje viših dimenzija bilo nalaženje odstupanja od Njutnovog zakona gravitacije. U srednjoj školi učimo da gravitacija Zemlje slabi kako se udaljavamo u svemir. Preciznije, gravitacija opada s kvadratom rastojanja. Ali tako je samo samo zato što živimo u trodimenzionalnom svetu. Zamislite sferu oko Zemlje. Gravitacija Zemlje ravnomerno se širi po površini sfere, te što je sfera veća, gravitacija je slabija. Ali kako površina sfere raste s kvadratom poluprečnika, i intenzitet gravitacije raspoređen po površini sfere mora da se smanjuje s kvadratom poluprečnika. Kad bi svemir imao četvrtu prostornu dimenziju, gravitacija bi trebalo da se smanjuje s kubom rastojanja. Kad bi svemir imao n prostornih dimenzija, gravitacija bi trebalo da se smanjuje sa n-1 stepenom rastojanja. Njutnov čuveni zakon obrnutog kvadrata eksperimentalno je potvrđen s ogromnom preciznošću - zato sada možemo da šaljemo sonde da zadivljujuće precizno prolaze kraj Saturnovih prstenova. Ali Njutnov zakon obrnutog kvadrata tek nedavno je testiran za male udaljenosti u laboratoriji. Prvi eksperiment testiranja zakona obrnutog kvadrata pri malim udaljenostima izveden je na Univerzitetu Kolorada 2003. godine s negativnim rezultatima. Po svemu sudeći, paralelnog svemira, barem u Koloradu, nema. Ali ovaj rezultat samo je podgrejao apetit drugih fizičara koji se nadaju da će ponoviti taj eksperiment s još većom preciznošću. Povrh toga, Veliki hadronski sudarač čestica koji će početi s radom 2008. godine tragaće za novim 118

tipom čestica, superčesticama*15 koje predstavljaju višu vibraciju superstrune (sve što nas okružuje jeste najniža vibracija superstrune). Ako LHC nađe superčestice, to bi moglo da označi početak revolucije u našem sagledavanju svemira. U ovoj predstavi svemira, standardni model naprosto predstavlja najnižu vibraciju superstrune. Rip Torn kaže: „Do 2020. fizičari će već razumeti zakone kvantne gravitacije, za koje će se ispostaviti da su varijanta teorije struna.“ Pored viših dimenzija, postoji još jedan paralelni univerzum koji predviđa teorija struna: to je multiverzum.

MULTIVERZUM Postoji još jedno pitanje koje uporno prati teoriju struna: zašto mora da postoji pet verzija ove teorije? Teorija struna mogla bi uspešno da objedini kvantnu teoriju s gravitacijom, ali našlo se pet načina na koji bi to moglo da se uradi. To je bilo prilično neugodno, pošto je većina fizičara želela jedinstvenu teoriju svega. Na primer, Ajnštajn je hteo da zna da li je „Bog mogao da bira kad je pravio svemir“. Smatrao je da bi objedinjena teorija svega trebalo da bude jedinstvena. Zašto bi, onda, moralo biti pet teorija svega? Godine 1994, pojavio se novi izazov. Edvard Viten sa Instituta za napredne studije Prinstonskog univerziteta i Pol Taunsend s Univerziteta Kembridž izneli su hipotezu da su pet teorija struna zapravo jedna ista teorija, ali ako dodamo jedanaestu dimenziju. Iz perspektive jedanaeste dimenzije, svih pet različitih teorija svode se na jednu! Teorija jeste bila jedinstvena, ali samo ako se uspemo do jedanaeste dimenzije. U jedanaestoj dimenziji može da obitava novi matematički objekat zvan membrana (na primer, poput površine sfere). Odatle je proisteklo zapanjujuće opažanje: ako bi se s jedanaest dimenzija prešlo na deset dimenzija, pojavilo bi se svih pet teorija struna, počev od jedne membrane. Dakle, pet teorija struna bile su samo različiti načini prelaska s jedanaest na deset dimenzija. Vizuelno to sebi možete predstaviti ako zamislite loptu s gumenom trakom rastegnutom oko ekvatora. Recimo da ste uzeli makaze i dvaput isekli loptu, iznad i ispod gumene trake, odsecajući vrh i dno lopte. Ostala je samo gumena traka, struna. Na isti način, uvijemo li jedanaestu dimenziju, od membrane ostaje samo njen ekvator - struna. Zapravo, matematički postoji pet načina na koje može doći do ovog odsecanja, što nas ostavlja s pet različitih teorija struna u deset dimenzija. Jedanaesta dimenzija pružila nam je novu sliku. Implicirala je i to da bi sam svemir mogao biti membrana koja pluta u jedanaestodimenzionalnom prostorvremenu. Povrh toga, nisu sve ove dimenzije morale da budu male. Zapravo, neke bi mogle da budu beskonačne. To otvara mogućnost da naš univerzum postoji u multiverzumu drugih univerzuma. Zamislite brojne mehuriće sapunice ili membrane kako lebde. Svaki mehurić predstavlja čitav jedan svemir koji pluta u većem okruženju jedanaestodimenzionalnog hipersvemira. Ti mehurići mogu da se spoje s drugim mehurićima ili da se razdvoje, čak i da se pojave niotkuda i da nestanu. Možda živimo na površini samo jednog od tih mehurastih svemira. Maks Tegmark s Masačusetskog tehnološkog instituta veruje da „postojanje tih paralelnih svemira za pedeset godina neće biti ništa kontroverznije nego što je postojanje drugih galaksija - tada zvanih svemiri ostrva - bilo pre 100 godina.“ Koliko svemira predviđa teorija struna? Jedna od neugodnih teza teorija struna jeste to da postoje bilioni mogućih svemira a svaki je u skladu s relativnošću i s kvantnom mehanikom. Po nekim procenama takvih univerzuma moglo bi biti gugol. (Gugol je broj koji se piše kao deset i sto nula.) Komunikacija između ovih svemira u normalnim okolnostima bila bi nemoguća. Atomi našeg tela su poput muva zarobljenih na lepljivom papiru. Možemo slobodno da se krećemo u tri dimenzije po membrani našeg svemira, ali ne možemo da skočimo iz njega u hipersvemir, jer smo prilepljeni za njega. Ali gravitacija, zakrivljena oko prostorvremena, može slobodno da lebdi u prostoru između univerzuma. Zapravo, po jednoj teoriji, tamna materija, nevidljivi oblik materije koji okružuje galaksiju, mogla bi biti obična materija koja lebdi u paralelnom svemiru - kao u romanu H. Dž. Velsa Nevidljivi čovek u kome bi osoba postala nevidljiva ako bi lebdela iznad nas u četvrtoj dimenziji. Zamislite dva paralelna lista papira i osobu koja lebdi na jednom, neposredno iznad drugog lista. 119

Na isti način, spekuliše se da bi tamna materija mogla biti obična galaksija koja lebdi iznad nas u drugom univerzumu membrani. Mogli bismo da osetimo gravitaciju ove galaksije, pošto gravitacija može da teče između univerzuma, ali drugu galaksiju ne bismo videli jer se svetlost kreće ispod galaksije. Dakle, galaksija bi imala gravitaciju, ali bila bi nevidljiva, što odgovara opisu tamne materije. Druga mogućnost je da se tamna materija sastoji od naredne vibracije superstrune. Sve oko nas, poput atoma i svetlosti, samo je najniža vibracija superstrune. Tamna materija mogla bi da bude naredni viši skup vibracija. Većina ovih paralelnih svemira verovatno su mrtvi i sastoje se od bezobličnog gasa subatomskih čestica kao što su elektroni i neutrina. U ovim univerzumima proton bi mogao da bude nestabilan, i sva materija kakva nam je poznata polako bi se raspadala i nestajala. Složeni oblici materije koji se sastoje od atoma i molekula verovatno ne bi bili mogući u mnogim od ovih svemira. Drugi paralelni svemiri mogli bi biti sasvim suprotni, sa složenim oblicima materije koji premašuju sve što možemo da zamislimo. Umesto samo jednog tipa atoma koji se sastoji od protona, neutrona i elektrona, mogli bi da imaju zadivljujući niz drugih tipova stabilne materije. Ovi univerzumi membrane mogli bi i da se sudaraju, stvarajući kosmičke vatromete. Pojedini fizičari s Prinstona veruju da je naš svemir možda stvoren usled sudara dve gigantske membrane pre 13,7 milijardi godina. Smatraju da je udarni talas te kolizije stvorio naš svemir. Zadivljujuće je da eksperimentalne posledice te čudne ideje po svemu sudeći odgovaraju rezultatima dobijenim od satelita WMAP koji je trenutno u orbiti oko Zemlje. (To je takozvana teorija Velikog pljeska.) Jedna činjenica ide u prilog teoriji o multiverzumu. Kada analiziramo konstante prirode, otkrivamo da su vrlo precizno podešene tako da život može postojati. Poveća li se intenzitet nuklearne sile, zvezde će izgoreti previše brzo da bi život imao šansu da se razvije. Da je intenzitet nuklearne sile manji, zvezde se nikad ne bi ni upalile i život ne bi mogao da postoji. Kad bismo povećali intenzitet gravitacije, naš svemir brzo bi stradao u Velikom sažimanju. Da je gravitacija slabija, univerzum bi se drastično brzo širio u Velikom smrzavanju. Zapravo, mnogo je slučajnosti“ vezanih za konstante prirode zbog kojih je život moguć. Izgleda da je naš svemir smešten u naseljivoj zoni mnogih parametara koji su svi redom fino podešeni tako da omogućavaju život. Dakle, možemo zaključiti da postoji neki Bog koji je odredio da naš svemir bude taman dobar za život, ili ima milijardi paralelnih univerzuma od kojih su mnogi mrtvi. Što reče Friman Dajson: „Svemir kao da je znao da stižemo.“ Martin Ris s Univerziteta Kembridž napisao je da je sve to fino podešavanje uverljiv dokaz postojanja multiverzuma. Postoji pet fizičkih konstanti (na primer, intenzitet raznih sila) koje su fino podešene tako da omogućuju život, a veruje da ima i nebrojeno mnogo svemira u kojima konstante prirode nisu kompatibilne sa životom. To je takozvani antropski princip. Blaga verzija naprosto otkriva da je naš svemir fino podešen za mogućnost postojanja života (jer, eto nas ovde, čim izjavljujemo tako nešto). Čvrsta verzija kaže da je naše postojanje možda usputni proizvod dizajna ili promisli. Većina kosmologa bi se složila s blagom verzijom antropskog principa, ali vodi se ozbiljna debata o tome da li je antropski princip novi naučni princip koji bi mogao da nas odvede do novih otkrića i rezultata, ili je samo izjava o očiglednom.

KVANTNA TEORIJA Pored viših dimenzija i multiverzuma, postoji još jedna vrsta paralelnog univerzuma koja je Ajnštajnu zadavala glavobolje i koja i danas opseda fizičare. To je kvantni univerzum koji predviđa standardna kvantna mehanika. Paradoksi u okviru kvantne fizike čine se toliko nerazrešivim da je Nobelovac Ričard Fajnman voleo da kaže kako niko ne razume istinski kvantnu teoriju. Što je ironično, kvantna teorija jeste najuspešnija teorija koju je smislio ljudski um (često precizna do jednog desetomilijarditog dela), a izgrađena je od peska slučajnosti, sreće i verovatnoće. Za razliku od njutnovske teorije koja je dala definitivno, čvrsto objašnjenje o kretanju objekata, kvantna teorija iznosi samo verovatnoće. Čuda modernog doba kao što su laseri, internet, računari, mobilni telefoni, radar, mikrotalasne pećnice i tako dalje, redom se zasnivaju na neizvesnim temeljima verovatnoća. Najistaknutiji primer ove zavrzlame je čuveni problem Šredingerove mačke (koji je formulisao jedan od osnivača kvantne teorije, u paradoksalnom pokušaju da opovrgne ovu probabilističku interpretaciju). Šredinger se od ove interpretacije njegove teorije ogradio rečima: „Ako moramo da se držimo tog prokletog kvantnog skakutanja, žalim što sam ikada imao veze s tim.“ 120

Evo paradoksa Šredingerove mačke: mačka se smešta u zapečaćenu kutiju. Unutra je pištolj uperen u mačku (a okidač se povezuje s Gajger-Milerovim brojačem kraj komada uranijuma). Normalno bi bilo da raspad atoma uranijuma aktivira Gajger-Milerov brojač, usled čega će pištolj da opali i ubije mačku. Atom uranijuma može i ne mora da se raspadne. Mačka je ili mrtva ili živa. To nam govori zdrav razum. Ali u kvantnoj teoriji, ne znamo zasigurno da li se atom uranijuma raspao. Zato izdvajamo dve mogućnosti, dodajući talasnu funkciju atoma koji se raspao talasnoj funkciji čitavog atoma. Ali to znači da moramo objediniti dva stanja mačke ako želimo da opišemo mačku. Dakle, mačka je niti mrtva niti živa. Predstavljena je kao zbir mrtve mačke i žive mačke! Fajnman je napisao da kvantna mehanika „opisuje prirodu kao apsurdnu iz perspektive zdravog razuma. A u potpunosti se slaže s eksperimentima. Zato se nadam da možete da prihvatite prirodu kakva jeste - apsurdna.“ Za Ajnštajna i Šredingera, to je bilo naopako. Ajnštajn je verovao u objektivnu realnost, zdrav razum, njutnovski pogled na svet u kome objekti postoje u definitivnom stanju, ne kao zbir mnogih mogućih stanja. Ipak, ovo bizarno tumačenje je u srcu moderne civilizacije. Bez toga prestali bi da postoje moderna elektronika i atomi našeg tela. U našem običnom svetu, ponekad u šali kažemo da je nemoguće biti samo malo trudna. Ali u kvantnom svetu, još je gore. Postojimo istovremeno kao zbir svih mogućih telesnih stanja: trudna, netrudna, dete, starija žena, tinejdžerka, poslovna žena itd. Ovaj uporan paradoks može se razrešiti na više načina. Osnivači kvantne teorije držali su se Kopenhagenške škole po kojoj, pošto otvorite kutiju, obavljate merenje i možete da odredite da li je mačka živa ili mrtva. Talasna funkcija je kolabirala u jedno stanje, i zdrav razum preuzima kormilo. Talasi su nestali, ostavivši za sobom samo čestice. To znači da mačka sada dospeva u definitivno stanje (ili je mrtva ili je živa) i talasna funkcija je više ne opisuje. Dakle, postoji nevidljiva barijera koja razdvaja čudni svet atoma i makroskopski svet ljudi. U atomskom svetu sve se opisuje talasima verovatnoće po kojima atomi mogu da budu na mnogo mesta u istom trenutku. Što je veći talas na nekom mestu, veća je verovatnoća da će se čestica naći na toj poziciji. Ali u svetu velikih objekata, ti talasi su kolabirali i objekti postoje samo u definitivnim stanjima, te zdrav razum prevlađuje. (Ajnštajna je znao da pokaže gostima Mesec i pripita ih: „Da li Mesec postoji zato što miš gleda u njega?” U izvesnom smislu, odgovor Kopenhagenške škole mogao bi da bude potvrdan. Većina udžbenika za doktorske studije iz fizike religiozno se pridržava postava Kopenhagenške škole, ali mnogi fizičari su je odbacili u svom istraživačkom radu. Sada raspolažemo nanotehnologijom i možemo da upravljamo atomima ponaosob, tako da pomoću skenirajućeg tunelskog mikroskopa možemo da manipulišemo pojavljivanjem i nestajanjem atoma. Nema nevidljivog zida koji razdvaja mikroskopski i makroskopski svet. Postoji kontinuum. Fizičari se za sada ne slažu kako bi se mogao razrešiti ovaj problem koji zadire u samo srce moderne fizike. Zagovornici brojnih teorija žestoko se nadgornjavaju po konferencijama. Jedan od manjinskih stavova glasi da mora postojati kosmička svest koja prožima svemir. Objekti se pojavljuju tek kada dođe do merenja, a merenja obavljaju svesna bića. Zato mora da postoji kosmička svest koja prožima svemir i presuđuje u kom smo stanju. Pojedinci, poput nobelovca Judžina Vignera, zastupaju mišljenje da to dokazuje postojanje Boga ili neke vrste kosmičke svesti. (Vigner je napisao: „Nije bilo moguće formulisati sasvim konsistentno zakone kvantne teorije bez pozivanja na svest.“ Zapravo, čak je iskazao zanimanje za hinduistički filozofski sistem vedanta po kome kosmos prožima sveobuhvatna svest.) Druga prizma kroz koju se posmatra ovaj paradoks jeste ideja o mnogim svetovima koju je prvi izneo Hju Everet, 1957. godine. Po njoj se svemir naprosto deli na dva svemira - u jednom je mačka živa, a u drugom je mrtva. Znači, kad god se odigra kvantni događaj, nastupa opsežno umnožavanje svemira ili grananje u paralelne svemire. Postojaće svaki svemir koji može da postoji. Što je svemir bizarniji, manje je verovatan, ali ti univerzumi ipak postoje. To znači da postoji paralelni svet u kome su nacisti pobedili u Drugom svetskom ratu, ili svet u kome Španska armada nikada nije poražena i svi govore španski. Drugim rečima, talasna funkcija nikada ne kolabira. Naprosto nastavlja svojim putem, veselo se deleći u bezbrojne svemire.19 Alan Gut, fizičar s Masačusetstkog tehnološkog instituta, kaže: „Postoji univerzum u kome je Elvis još uvek živ, a Al Gor je predsednik.” Nobelovac Frenk Vilček izjavljuje: „Proganja nas svest o tome da beskonačno mnogo naših, neznatno različitih kopija živi svoje paralelne živote i svakog trenutka se 121

stvaraju novi duplikati i žive naše brojne alternativne budućnosti.“ Viđenje koje stiče sve veću popularnost među fizičarima zove se dekoherencija. Po toj teoriji, svi ovi paralelni svemiri su mogući, ali naša talasna funkcija je dekoherentna u odnosu na njih (odnosno, ne vibrira više u skladu s njima), tako da između nje i njih nema više interakcije. To znači da u vašoj dnevnoj sobi postojite istovremeno s talasnom funkcijom dinosaurusa, vanzemaljaca, gusara, jednoroga svi redom čvrsto veruju u to da je baš njihov svemir realan, ali mi nismo više usklađeni s njima. Nobelovac Stiv Vajnberg poredi to s traženjem signala radio-stanice u vašoj dnevnoj sobi. Znate da je vaša soba preplavljena signalima radio-stanica iz svih krajeva zemlje i sveta, ali vaš radio može da uhvati signal samo jedne stanice. Dekoherentna je prema svih drugim stanicama. Vajnberg rezimira da bi ideja o mnogim svetovima zapravo bila „žalosna ideja, da nije svih drugih ideja“. Postoji li, onda, talasna funkcija zle Federacije planeta koja pljačka slabije planete i vrši pokolj svojih neprijatelja? Možda, ali ako je tako, mi smo u dekoherenciji prema tom svemiru.

KVANTNI UNIVERZUMI Razmatrajući svoju teoriju o mnogim svetovima s drugim fizičarima, Hju Everet je nailazio na zbunjenost ili na ravnodušnost. Fizičar Brajs Devit s Teksaškog univerziteta, protivio se ovoj teoriji jer „naprosto ne mogu da osetim kako se to delim“. Ali Everet je isticao da je u sličnoj poziciji kao Galilej kada je odgovarao kritičarima koji su prigovarali kako ne mogu da osete kako se Zemlja kreće. (Devit se ipak priklonio Everetu i postao vodeći zagovornik njegove teorije.) Decenijama je teorija o mnogim svetovima tavorila, zanemarena. Bila je naprosto previše fantastična da bi bila istinita. Džon Viler, Everetov savetnik s Prinstona, napokon je zaključio da tu teoriju prati pretežak suvišni teret. Ali Everetova teorija ovih dana je iznenada postala popularna jer fizičari pokušavaju da primene kvantnu teoriju na poslednju oblast koja se opirala kvantovanju: svemir. Primena principa neodređenosti na čitav svemir logično vodi do multiverzuma. Na prvi pogled, koncept kvantne kosmologije je kontradiktoran: kvantna teorija se odnosi na infinitezimalno mali svet atoma, dok kosmologija opisuje čitav svemir. Ali setimo se da je svemir u trenutku Velikog praska bio mnogo manji od elektrona. Fizičari se slažu da elektroni moraju da se kvantuju: odnosno, opisuju se pomoću jednačine talasa verovatnoće (Dirakova jednačina) i mogu da postoje u paralelnim stanjima. Dakle, ako elektroni moraju da se kvantuju, a kosmos je jednom bio manji od elektrona, onda i on mora da postoji u paralelnim stanjima - što nas logično vodi pristupu mnogih svetova. Međutim, kada se Kopenhagenško tumačenje Nilsa Bora primeni na čitav svemir, nailazi se na probleme. Iako se uči na svim doktorskim studijama kvantne mehanike širom sveta, Kopenhagenška interpretacija zavisi od postupka opservacije posmatrača i kolabiranja talasne funkcije do kog tada dolazi. Proces opservacije je presudno važan za definisanje makroskopskog sveta. Ali kako bi neko mogao da bude izvan univerzuma dok posmatra čitav univerzum? Ako talasna funkcija opisuje svemir, kako spoljašnji posmatrač izaziva kolaps talasne funkcije svemira? Zapravo, neki smatraju kobnim nedostatkom Kopenhagenške interpretacije nemogućnost opservacije svemira spolja. Rešenje ovog problema u pristupu mnogih svetova jednostavno je: svemir naprosto postoji u mnogo paralelnih stanja, redom definisanih glavnom talasnom funkcijom zvanom talasna funkcija svemira. U kvantnoj kosmologiji svemir je isprva bio kvantna fluktuacija vakuuma, odnosno majušni mehur u peni prostorvremena. Većina novorođenih svemira u peni prostorvremena ima Veliki prasak neposredno praćen Velikim sažimanjem. Zato ih nikad ne vidimo: izuzetno su mali i kratko žive, nakratko se pojave i nestanu u svom plesu u vakuumu. To znači da čak i „ništa“ vrvi od novorođenih svemira koji se nakratko pojavljuju i odmah potom nestaju, ali u razmerama previše malim da bi ih naši instrumenti detektovali. Ali, iz nekog razloga, jedan mehurić u peni prostorvremena nije se skupio u Velikom sažimanju, već je nastavio da se širi. To je naš kosmos. Prema Alanu Gutu, to znaći da je čitav na univerzum neočekivana dobit. U kvantnoj kosmologiji, fizičari polaze od analogije sa Šredingerovom jednačinom koja određuje talasnu funkciju elektrona i atoma. Primenjuju Devit-Vilerovu jednačinu koja se odnosi na talasne funkcije svemira. Šredingerova talasna funkcija obično je definisana u svakoj tački prostora i vremena, tako da možete izračunati verovatnoću nalaženja elektrona na tom mestu u datom trenutku. Ali talasna funkcija svemira definisana je za sve moguće svemire. Ako se ispostavi da je talasna funkcija svemira velika za 122

određeni svemir, to znači da postoji velika verovatnoća da će svemir biti baš u tom stanju koje je određeno talasnom funkcijom.. Hoking zagovara ovakvo viđenje. Kaže da je naš svemir poseban među mnogim drugim svemirima. Talasna funkcija svemira je velika za naš svemir, dok je za većinu ostalih svemira blizu nule. Dakle, postoji mala, ali konačna verovatnoća da u multiverzumu mogu postojati drugi svemiri, ali naš ima najveću verovatnoću. Hoking, zapravo, pokušava odavde da izvede inflaciju. U ovakvoj slici, univerzum koji se inflatorno širi verovatniji je od univerzuma koji to ne radi, te odatle sledi inflacija našeg svemira. Možda se čini da je teorija kako je naš svemir potekao iz ništavila pene prostorvremena neproverljiva, ali je u skladu s nekoliko jednostavnih opservacija. Pre svega, mnogi fizičari su isticali koliko je zadivljujuća činjenica da je ukupna količina pozitivnog i negativnog naelektrisanja tačno nula, barem u okvirima preciznosti eksperimenata. Uzimamo zdravo za gotovo da je gravitacija dominantna sila u spoljnom svemiru, zanemarujući da je to posledica preciznog potiranja pozitivnog i negativnog naelektrisanja. Ako bi ravnoteža između pozitivnog i negativnog naelektrisanja na Zemlji bila poremećena makar i najmanje, to bi moglo biti dovoljno da se savlada gravitaciona sila koja održava jezgro Zemlje i planeta bi se rascepila. Jednostavan način da se objasni zašto postoji ravnoteža između pozitivnog i negativnog naelektrisanja jeste da se pretpostavi kako je naš svemir nastao iz ništavila, a količina naelektrisanja ništavila je nula. Drugo, spin našeg svemira je nula. Iako je Kurt Gedel godinama pokušavao da pokaže kako se naš univerzum obrće sabirajući spinove raznih galaksija, astronomi danas smatraju da je ukupni spin svemira nula. Ovaj fenomen bi se lako mogao objasniti time da je svemir potekao iz ništavila, pošto ništavilo ima spin jednak nuli. Treće, ukoliko prihvatimo da je svemir potekao iz ništavila možda lakše pronađemo objašnjenje zašto je ukupan sadržaj materije (energije) u svemiru tako mali, možda čak jednak nuli. Kada saberemo pozitivnu energiju materije i negativnu energiju pridruženu gravitaciji, izgleda da se one potiru. Prema opštoj relativnosti, ako je kosmos zatvoren i konačan, ukupna količina materije (energije) u svemiru trebalo bi da bude tačno nula. Ako je naš svemir otvoren i beskonačan, to ne mora biti tačno, ali inflatorna teorija po svemu sudeći upućuje na to da je ukupna količina materije (energije) u našoj vasioni izuzetno mala.

KONTAKT IZMEĐU SVEMIRA? Iz razmatranja u prethodnom odeljku slede neka teška pitanja: ako fizičari ne mogu isključiti mogućnost da postoji više tipova paralelnih svemira, da li bi bilo moguće ostvariti kontakt s njima? Posetiti ih? Ili da li je moguće da su nas bića iz drugih univerzuma posetila? Kontakt s drugim kvantnim svemirima koji su u dekoherenciji prema nama čini se veoma malo verovatnim. Razlog za tu dekoherenciju jeste to što su naši atomi naletali na bezbrojne druge susedne atome. Kad god se desi sudar, talasna funkcija tog atoma, po svemu sudeći, pomalo kolabira, odnosno, broj paralelnih svemira se smanjuje. Svaki sudar smanjuje broj mogućnosti. Zbir svih tih biliona atomskih minikolapsa stvara iluziju da su atomi u našem telu potpuno kolabirali u definitivno stanje. Ajnštajnova objektivna realnost je iluzija proistekla iz činjenice da u telu imamo mnoštvo atoma koji naleću jedni na druge, te se u svakom sudaru smanjuje broj mogućih univerzuma. Ovo podseća na gledanje kroz objektiv van fokusa. To bi odgovaralo mikrosvetu, gde se sve čini nejasnim i neodređenim. Ali kad god podesite fokus objektiva, slika se izoštrava. Ovo odgovara bilionima majušnih sudara sa susednim atomima, a pri svakom sudaru se smanjuje broj mogućih svemira. Na ovaj način, glatko prelazimo od mutnog mikrosveta na makrosvet. Dakle, verovatnoća interakcije s drugim kvantnim svemirom sličnim našem nije nula, već se drastično umanjuje s brojem atoma u ljudskom telu. Kako ljudsko telo sadrži bilione atoma, verovatnoća da ćete ostvariti interakciju s drugim svemirom s dinosaurusima ili vanzemaljcima neizmerno je mala. Moguće je izračunati da bi se na to moralo čekati mnogo duže od životnog veka svemira. Kontakt s kvantnim paralelnim svemirom ne može se proglasiti nemogućim, već je to izvanredno redak događaj pošto smo u dekoherenciji prema ostalim svemirima. Ali, u kosmologiji postoje različiti tipovi paralelnih svemira: multiverzum univerzuma u međusobnoj koegzistenciji nalik mehurima od sapunice koji plutaju u kupki. Kontakt s drugim univerzumom u multiverzumu drugo je pitanje. To bi 123

nesumnjivo bio težak poduhvat, ali možda ne i nemoguć za civilizaciju III tipa. Pomenuli smo da je energija neophodna da bi se otvorila rupa u prostoru ili da se uveća pena prostorvremena reda veličine Plankove energije, što je granica na kojoj sva poznata fizika prestaje da važi. Prostor i vreme na toj energiji nisu stabilni, to otvara mogućnost napuštanja našeg svemira (pod pretpostavkom da drugi univerzumi postoje i da nas taj potez neće ubiti). Ovo nije čisto akademsko pitanje, pošto će sav inteligentan život u svemiru jednog dana morati da se suoči s krajem svemira. Teorija o multiverzumu mogla bi biti spas za inteligentan život u našem univerzumu. Podaci nedavno dobijeni od satelita WMAP koji trenutno kruži oko Zemlje potvrđuju da se svemir ubrzano širi. Možda ćemo jednog dana svi nestati u događaju koji fizičari nazivaju Veliko smrzavanje. Doći će trenutak kada će zavladati mrak u celom svemiru: sve zvezde na nebesima će se ugasiti i svemir će ispunjavati samo mrtve zvezde, neutronske zvezde i crne rupe. Možda će i atomi u našim telima početi da se raspadaju. Temperature bi mogle da se spuste gotovo do apsolutne nule, te život ne bi bio moguć. Kako se svemir približava tom trenutku, napredna civilizacija bi, suočena s konačnom smrću svemira, mogla da uzme o obzir preseljenje u drugi svemir. Ta bića mogla bi da biraju da li da se na smrt smrznu ili da odu. Zakoni fizike diktiraju smrt za čitav inteligentan život, ali u tim zakonima postoji klauzula o razrešenju ugovornih obaveza. Takva civilizacija bi morala upravljati snažnim akceleratorima čestica i laserskim zracima velikim poput solarnog sistema ili zvezdanog jata da bi usmerila gigantsku moć u jednu tačku i ostvarila legendarnu Plankovu energiju. Moguće je da bi to bilo dovoljno da se otvori crvotočina ili prolaz ka drugom svemiru. Civilizacija III tipa mogla bi da iskoristi ogromnu energiju na raspolaganju da otvori crvotočinu na putu ka drugom univerzumu i novom početku, ostavljajući za sobom umirući svemir.

RAĐANJE SVEMIRA U LABORATORIJI ? Ma koliko nedostižnim se činile neke od ovih ideja, fizičari ih ozbiljno razmatraju. Na primer, u pokušaju da shvatimo kako je Veliki prasak počeo, moramo da analiziramo uslove koji su mogli dovesti do te početne eksplozije. Drugim rečima, moramo da se zapitamo: kako napraviti novi svemir u laboratoriji? Andrej Linde s Univerziteta Stenford, jedan od začetnika ideje o inflatornom svemiru, kaže: ako možemo da napravimo novi svemir, onda je „možda vreme da redefinišemo Boga i proglasimo ga za nešto istančanije od pukog tvorca vasione“. To nije nova ideja. Pre mnogo godina, kada su fizičari izračunali energiju neophodnu da se izazove Veliki prasak, „ljudi su odmah počeli da se pitaju šta bi se desilo kada bi se ogromna energija usmerila na jedno mesto u laboratoriji - kada bismo istovremeno opalili iz velikog broja topova. Da li bismo mogli usmeriti dovoljno energije da pokrenemo mini Veliki prasak?“, pita se Linde. Kada bismo koncentrisali dovoljno energije u jednoj tački, uspeli bismo jedino da izazovemo kolaps prostorvremena u crnu rupu. Ali Alan Gut sa Masačusetskog tehnološkog instituta i Linde istupili su 1981. godine s teorijom o inflatornom univerzumu, koja otad pobuđuje ogromno zanimanje kosmologa. Prema toj ideji, Veliki prasak otpočeo je ekspanzijom u uslovima ogromnog pritiska, mnogo bržom nego što se prethodno mislilo. Ideja o inflatornom svemiru rešila je mnoge uporne nedoumice u kosmologiji kao što je pitanje otkud to da je svemir tako ujednačen. Gde god pogledali, od jednog do drugog kraja noćnog neba, vidimo uniformni svemir, iako od Velikog praska nije prošlo dovoljno vremena da se ostvari kontakt tih oblasti na ogromnoj međusobnoj udaljenosti. Prema teoriji o inflatornom svemiru, objašnjenje ove zagonetke glasi da je relativno uniformno, majušno parče prostorvremena eksplodiralo da bi postalo čitav vidljiv svemir. Gut je pretpostavio da su na početku vremena postojati sićušni mehurovi prostorvremena i od jednog je u procesu inflatornog širenja, nastao današnji svemir. Teorija o inflatornom svemiru jednim potezom je odgovorila na brojna kosmološka pitanja. Povrh toga, u skladu je sa svim podacima iz spoljnog svemira koje nam šalju sateliti WMAP i COBE. Zapravo, izvesno je vodeći kandidat za teoriju Velikog praska. Ipak, teorija o inflatornom svemiru otvara niz neugodnih pitanja. Zašto je taj mehur počeo inflatorno da se širi? Šta je prekinulo ekspanziju i dovelo do današnjeg svemira? Ako se inflacija odigrala jednom, bi li mogla da se ponovi? Iako je scenario inflacije vodeća teorija u kosmologiji, ironično je to da se o tome šta je pokrenulo i prekinulo inflaciju gotovo ništa ne zna. Da bi našli odgovore na ova nezgodna pitanja, Alan Gut i Edvard Fari s Masačusetskog tehnološkog 124

instituta postavili su 1987. godine drugo hipotetičko pitanje: kako bi napredna civilizacija mogla da izazove inflaciju sopstvenog svemira? Ukoliko odgovore na ovo pitanje, smatrali su, možda će biti u stanju da nađu odgovor na temeljnije pitanje zašto je uopšte svemir prošao kroz inflaciju. Otkrili su da bi se mehurići prostorvremena sami od sebe formirali ako bismo usmerili dovoljno energije u jednu tačku. Ali ako bi mehurići bili previše mali, nestali bi u peni prostorvremena. Samo dovoljno veliki mehurići mogli bi da se prošire u čitav svemir. Spolja posmatrano, rađanje novog svemira ne bi izgledalo spektakularno - možda bi se moglo uporediti s detonacijom bombe od 500 kilotona. Činilo bi se kao da je mali mehur nestao iz svemira, ostavljajući za sobom nuklearnu eksploziju. Ali unutar mehurića mogao bi da se razvije čitav jedan novi svemir. Setite se mehurića sapunice koji se deli ili stvara manji mehurić, novorođenče sapunice. Majušni mehur sapunice mogao bi brzo da se raširi u potpuno novi mehur sapunice. Slično tome, unutar svemira biste videli ogromnu eksploziju prostorvremena i stvaranje čitavog jednog svemira. Godine 1987. iznete su mnoge teorije o mogućnosti da se veliki mehur proširi u čitav svemir ukoliko se usmeri ogromna energija. Najprihvaćenija teorija glasi da je nova vrsta čestice, inflaton, destabilizovala prostorvreme, izazivajući formiranje i širenje ovih mehurića. Najnovija kontroverza stvorena je 2006. godine, kada su fizičari počeli ozbiljno da razmatraju novu hipotezu o stvaranju novog svemira pomoću monopola. Iako monopoli - čestice sa samo severnim ili južnim polom - nisu do sada detektovani, veruje se da su prevladavali u svemiru na njegovom početku. Imaju tako veliku masu da ih je izuzetno teško napraviti u laboratoriji, ali baš zato što su toliko masivni možda bismo bili u stanju da podstaknemo širenje novorođenog svemira u pravi univerzum kad bismo uneli još više energije u monopol. Zašto bi fizičari hteli da naprave svemir? Linde kaže: „U ovakvoj perspektivi, svako od nas mogao bi da postane Bog.” Ali postoji praktičniji poriv da se napravi novi univerzum, kako bismo jednog dana izbegli eventualnoj smrti našeg svemira.

EVOLUCIJA UNIVERZUMA? Neki fizičari su otišli i dalje s ovom idejom, do samih granica naučne fantastike, zapitavši se da li je bilo inteligentnog uticaja na stvaranje našeg svemira. U slici koju su predočili Gut i Fari napredna civilizacija može da stvori svemir, ali fizičke konstante (na primer, masa elektrona i protona i intenzitet četiri sile) ostaju iste. Međutim, šta ako bi napredna civilizacija mogla da napravi nove univerzume s unekoliko drugačijim fundamentalnim konstantama? Novorođeni univerzumi mogli bi s vremenom da evoluiraju, tako da se svaka generacija novih svemira pomalo razlikuje od prethodne generacije. Ako fundamentalne konstante uporedimo s DNK svemira, to bi značilo da bi inteligentan život mogao da stvara nove svemire s nešto drugačijom DNK. Svemiri bi s vremenom evoluirali, i oni među njima koji bi se umnožavali imali bi najbolju DNK koja bi omogućila razvoj inteligentnog života. Fizičar Edvard Harison je, nadovezujući se na raniju ideju Lija Smolina, izneo teoriju o prirodnoj selekciji među svemirima. Univerzumi dominantni u multiverzumu jesu oni s najboljom DNK, kompatibilnom sa stvaranjem naprednih civilizacija koje bi mogle da prave nove svemire. Opstanak najspremnijih naprosto znači preživljavanje svemira koji su najpogodniji za razvoj naprednih civilizacija. Ako je ova slika tačna, to bi objasnilo zašto su fundamentalne konstante svemira fino podešene tako da omogućavaju život. Univerzumi s poželjnim fundamentalnim konstantama kompatibilnim sa životom razmnožavaju se u okviru multiverzuma. Iako je ideja o evoluciji univerzuma privlačna jer bi možda mogla da razreši problem antropskog principa, nije proverljiva, niti se može pokazati da je pogrešna. Moraćemo da sačekamo celovitu teoriju svega pre nego što ova ideja bude imala smisla. Današnja tehnologija je previše primitivna da bismo pomoću nje otkrili postoje li paralelni svemiri. Zato bi se sve ovo moglo svrstati u II klasu nemogućeg - danas je nemoguće, ali nije u sukobu sa zakonima fizike. Na skali od nekoliko hiljada do više miliona godina, ove spekulacije mogle bi da postanu osnova nove tehnologije za civilizaciju III tipa.

125

126

127

Postoje četiri stepena prihvatanja teorije: i. ovo je bezvredna besmislica; ii. ovo je zanimljivo, ali izopačeno; iii. ovo je tačno, ali prilično nevažno; iv. stalno sam to govorio. - DZ . B . S. H O L DEJN, 1 9 6 5 .

U romanu Bogovi lično (The Gods Themselves), klasiku Isaka Asimova, javnosti nepoznat hemičar slučajno će 2070. godine nabasati na najveće otkriće svih vremena, elektronsku pumpu, koja neograničeno proizvodi energiju bez troškova. Otkriće trenutno i duboko utiče na sve. Pronalazača slave ga kao najvećeg naučnika u istoriji, jer je uspeo da utoli neugasivu žeđ civilizacije za energijom. „Bio je to Deda Mraz i Aladinova lampa za ceo svet“, pisao je Asimov. Kompanija koju osniva uskoro postaje jedna od najbogatijih korporacija na planeti, gaseći industrije nafte, gasa, uglja i nuklearne energije. Svet je preplavljen besplatnom energijom i civilizacija je opijena ovom novootkrivenom moći. Svi slave to veliko otkriće, sem jednog fizičara koji je zabrinut. Pita se: „Odakle potiče sva ova besplatna energija?“ Napokon otkriva tajnu. Besplatna energija dobijena je po užasnoj ceni. Ta energija dolazi iz rupe u prostoru koja spaja naš svemir s paralelnim svemirom, a iznenadni priliv energije u naš univerzum pokreće lančanu reakciju koja će u jednom trenutku zbrisati zvezde i galaksije, pretvarajući Sunce u supernovu, uništavajući pritom i Zemlju. Otkad je pisane istorije, Sveti gral pronalazača, naučnika, kao i šarlatana i prevaranata bio je legendarni perpetuum mobile, mašina koja zauvek radi bez ikakvog gubitka energije. Još bolja verzija je uređaj koji može da proizvede više energije nego što je potroši kao što je pomenuta elektronska pumpa, generator besplatne, neograničene energije. U godinama pred nama, kako naš industrijalizovani svet postepeno bude trošio poslednje rezerve jeftine nafte, potreba da se nađu izdašni novi izvori čiste energije biće ogromna. Cene gasa koje se vrtoglavo penju, pad proizvodnje, povećanje zagađenosti, atmosferske promene - sve to obnavlja i jača zanimanje za energiju. Nekolicina pronalazača, poneta ovim talasom zabrinutosti, obećava da će obezbediti neograničene količine besplatne energije, i nude svoje pronalaske na prodaju po ceni od više stotina miliona dolara. Povremeno se javljaju brojni investitori, privučeni senzacionalnim tvrdnjama finansijskih medija koji često svakog od tih pronalazača s neobičnim idejama proglašavaju novim Edisonom. Perpetuum mobile je stekao opštu popularnost. U epizodi Simpsonovih naslovljenoj Raspad udruženja roditelja i nastavnika (The PTA Disbands), Lisa sama pravi perpetuum mobile dok traje nastavnički štrajk. Homer je primoran da odlučno naredi: „Lisa, dolazi ovamo… u ovoj kući se poštuju zakoni termodinamike!“ U računarskim igrama The Sims, Xenosaga Episodes I i II i Ultima VI: The False Prophet te u seriji Invader Zim kanala Nickelodeon, perpetuum mobile ima važnu ulogu. Ali ako je energija toliko dragocena, koliko je verovatno da ćemo napraviti perpetuum mobile? Da li su ti uređaji zaista nemogući, ili mogu biti načinjeni samo ako se revidiraju zakona fizike?

128

ISTORIJA KROZ PRIZMU ENERGIJE Energija je presudno važna za civilizaciju. Zapravo, čitava ljudska istorija može se posmatrati kroz prizmu energije. Tokom čitavog svog postojanja primitivne zajednice su 99,9 posto tog vremena bile primitivne, nomadske skupine koje su oskudna sredstva za život obezbeđivala lovom i sakupljanjem. Živeli su kratko i u surovim uslovima. Dostupna energija bila je tek petina konjske snage - tolika je snaga naših mišića. U analizi kostiju naših predaka otkrivaju se dokazi o izuzetnom trošenju i naporu pod svakodnevnim teretom da se opstane. Prosečan očekivani životni vek bio je kraći od dvadeset godina. Ali po završetku poslednjeg ledenog doba pre oko deset hiljada godina, otkrili smo poljoprivredu i pripitomili neke životinje, najpre konja, povećavši naš energetski proizvod na jednu ili dve konjske snage. To je pokrenulo prvu veliku revoluciju u ljudskoj istoriji. S konjem ili volom, jedan čoveku imao je dovoljno energije da sam preore čitavo polje, prelazi šesnaest kilometara na dan ili da premesti stotine kilograma kamenja ili žita s jednog mesta na drugo. Prvi put u ljudskoj istoriji porodice su raspolagale viškom energije, što je rezultiralo osnivanjem prvih gradova. Kako je energije bilo na pretek drevna civilizacija je stala da se razvija pa su mogle nastati klase zanatlija, arhitekata, graditelja i pisara, to jest ljudi koji su se bavili samo jednim poslom. Uskoro su se u džunglama i pustinjama uzdigla carstva i podigle velike piramide. Prosečan očekivani životni vek popeo se na tridesetak godina. Onda se pre oko trista godina odigrala druga velika revolucija u ljudskoj istoriji. S pojavom mašina i s primenom energije pare, energija dostupna pojedincu skočila je na desetine konjskih snaga. Iskoristivši snagu parne lokomotive, ljudi su stekli mogućnost da prelaze kontinente u nekoliko dana. Mašine su mogle da preoru čitava polja, prevezu stotine putnike hiljade kilometara i omoguće podizanje ogromnih gradova koji su parali nebo. Do 1900. godine prosečan očekivani životni vek u Sjedinjenim Državama dostigao je gotovo pedeset godina. Danas smo usred treće velike revolucije u ljudskoj istoriji - to je informatička revolucija. Zbog dramatične stope uvećanja broja stanovnika i naše halapljivosti za električnom energijom, potrebe za energijom dostigle su neslućeni nivo, a energetske zalihe razvučene su do samih granica. Energija dostupna pojedincu danas se meri hiljadama konjskih snaga. Više i ne razmišljamo o tome da jedan auto generiše stotine konjskih snaga. Ne iznenađuje, onda, što je ova rastuća potražnja za energijom podstakla zanimanje za izdašnijim izvorima energije, uključujući perpetuum mobile.

PERPETUUM MOBILE KROZ ISTORIJU Za perpetuum mobile mašinom tragalo se još od davnina. Prvi zabeležen pokušaj da se napravi perpetuum mobile datira iz osmog veka i izveden je u Bavariji. Reč je o prototipu stotina verzija koje su usledile u narednih hiljadu godina, a zasnivao se na nizu malih magneta pričvršćenih za točak nalik velikom točku u zabavnim parkovima. Točak je bio postavljen povrh mnogo većeg magneta na podu. Ideja je bila da će veći, nepomični magnet privući pa odbiti svaki magnet koji prođe kraj njega što će pogurati točak i tako će se ostvarivati neprekidno kretanje. Drugi domišljat dizajn osmislio je indijski filozof Baskara 1150. godine. On je zamislio točak koji bi se zauvek obrtao, izveden iz ravnoteže teretom na obodu. Kad bi obavljao teret, izvodeći obrtaj, a potom bi se vratio u početnu poziciju. Baskara je tvrdio da se ponavljanjem ovog postupka može obavljati neograničen rad bez ikakvih troškova. Bavarski i Baskarini planovi za perpetuum mobile, kao i svaki dizajn koji je usledio, imaju iste elemente: točak koji može da izvede obrtaj bez ikakvog dodatnog unosa energije, obavljajući pritom koristan rad. (Pažljiva analiza tih dovitljivo osmišljenih mašina obično otkriva da se energija zapravo gubi u svakom ciklusu ili da te mašine ne mogu ostvariti koristan rad.) U doba renesanse napori da se konstruiše perpetuum mobile intenzivirali su se. Godine 1655. odobren je prvi patent za perpetuum mobile. Johan Besler je do 1712. godine razmotrio oko trista različitih modela i ponudio sopstveni dizajn. (Legenda kaže kako je njegova sluškinja kasnije otkrila da je njegov dizajn prevara.) Perpetuum mobile pobudio je interesovanje i velikog italijanskog slikara i naučnika Leonarda da Vinčija. Iako je javno odbacivao tu ideju, poredeći je s bezuspešnom potragom za kamenom mudrosti, van 129

očiju javnosti u svojim beležnicama je pravio vešto osmišljene nacrte samopokrećućih mašina bez gubitaka, uključujući centrifugalnu pumpu i dizalicu za obrtanje ražnja nad vatrom. Kraljevskoj akademiji nauka u Parizu je do 1775. godine poslato toliko planova da je u zvaničnoj izjavi ove institucije navedeno kako „neće više primati predloge za izradu mašine perpetuum mobile niti će se baviti njima“. Artur Ord-Hjum, istoričar perpetuum mobile uređaja, pisao je o neumornoj predanosti ovih pronalazača koji su radili znajući da su im izgledi za uspeh ništavni, poredeći ih s drevnim alhemičarima. Ali dodao je: „Čak je i alhemičar… znao kad je bitka izgubljena.“

PODVALE I OBMANE Inicijativa da se napravi perpetuum mobile bila je toliko snažna da su se prevare uobičajile. Godine 1813. Čarls Redhefer je u Njujorku izložio mašinu koja je zadivila publiku - proizvodila je neograničenu energiju bez ikakvih ulaganja. Ali kada je Robert Fulton pažljivo pregledao mašinu, otkrio je skriveni pojas od žice crevare koji ju je pokretao. S tim kablom je bio povezan čovek na tavanu koji je potajno okretao kotur. Entuzijazam je poneo i naučnike i inženjere, svi su krenuli da projektuju perpetuum mobile. Godine 1870. urednike časopisa Scientific American obmanula je mašina koju je napravo E. P. Vilis. Objavili su priču senzacionalnog naslova Najveće otkriće u istoriji (Greatest Discovery Ever Yet Made). Kasnije su istraživači utvrdili da se Vilisov perpetuum mobile napajao iz skrivenog izvora energije. Godine 1872. Džon Ernst Vorel Keli izveo je najsenzacionalniju i najunosniju podvalu tog vremena. Izmamio je od investitora gotovo pet miliona dolara, što je krajem devetnaestog veka bila kraljevska suma. Njegov perpetuum mobile zasnivao se na rezonantnim akustičnim viljuškama za koje je tvrdio da su bile u interakciji sa „eterom”. Keli beše bez ikakvog naučnog obrazovanja. On je pozivao bogate investitore u kuću i prikazivao kako njegov uređaj hidropneumatski pulsirajući vakuumski motor fijuče bez ikakvog spoljnog izvora energije. Investitori, bez daha pred prizorom, zadivljeni ovom mašinom koja se sama pokretala, a raspoloženi za ulaganja, utrkivali su se da mu napune džepove novcem. Kasnije su ga neki razočarani investitori ljutito optuživali za prevaru pa je odležao u zatvoru. Ipak je umro kao bogataš. Tek kad je umro istraživači su otkrili njegovu tajnu lukavštinu. Pretražili su mu kuću do samih temelja i otkrili cevi u podu i u zidovima podruma kroz koje se potajno sprovodio komprimovan gas u njegove mašine. Cevi su se energijom napajale pomoću zamajca. Čak su se i Američka mornarica i predsednik Sjedinjenih Država zanosili ovakvom mašinom. Godine 1881. Džon Gamdži je izmislio mašinu na tečni amonijak. Usled isparavanja hladnog amonijaka, gasovi koji su se širili pomerali su klip, te su na taj način mašine mogle da se napajaju energijom pomoću toplote okeana. Američka mornarica bila je toliko zaneta idejom o neograničenom eksploatisanju energije iz okeana da je odobrila ovaj uređaj, i čak ga je predstavila predsedniku Džejmsu Garfildu. Problem je bilo to što se para nije pravilno kondenzovala u prethodno tečno stanje, te ciklus nije mogao da se dovrši. Američkom zavodu za patente i žigove (U. S. Patent and Trademark Office - USPTO) podneto je toliko predloga da ova institucija odbija da odobri patent za takav uređaj ako se ne predstavi funkcionalan model. U određenim, retkim okolnostima, kada revizori patenta ne nađu nikakvu očiglednu zamerku modelu, patent se priznaje. Zato se navodi: „Zavod obično ne zahteva da se demonstrira funkcionalnost uređaja, izuzev u slučajevima perpetuum mobile mašina.“ (Ova rupa omogućila je mnogim beskrupuloznim pronalazačima da ubede naivne investitore da finansiraju njihove pronalaske, tvrdeći kako je Zavod zvanično priznao njihovu mašinu.) S naučne tačke gledišta, potraga za perpetuum mobile mašinom nije bila besplodna. Sasvim suprotno iako pronalazači nikada nisu napravili perpetuum mobile, ogromna energija i vreme uloženi u konstrukciju te legendarne mašine naveli su fizičare da pažljivo prouče prirodu toplotnih motora. (Na isti način, bezuspešna potraga alhemičara za kamenom mudrosti koji pretvara olovo u zlato, doprinela je da se otkriju neki osnovni zakoni hemije.) Na primer, Džon Koks je šezdesetih godina osamnaestog veka konstruisao sat koji bi mogao zauvek da radi pokretan promenama u atmosferskom pritisku. Promene u pritisku vazduha bi aktivirale barometar a on bi potom navijao sat. Ovaj sat je funkcionisao, a postoji i dan-danas. Sat može da radi zauvek, jer se energija uzima spolja, kroz promene u atmosferskom pritisku. 130

Perpetuum mobile poput Koksovog sata naveo je naučnike na hipotezu da bi takve mašine mogle večno raditi samo kada bi im se energija dopremala spolja, odnosno, kad bi se očuvala ukupna energija. Ova teorija je, na kraju, dovela do prvog zakona termodinamike koji kaže da se ukupna količina energije ne menja. S vremenom su postulirana još dva zakona termodinamike. Drugi zakon termodinamike kaže da ukupna količina entropije (neuređenosti) uvek raste. (Grubo govoreći, po ovom zakonu toplota može spontano da teče samo od toplijih ka hladnijim mestima.) Treći zakon termodinamike tvrdi da je nemoguće dosegnuti apsolutnu nulu. Uporedimo li svemir s igrom čiji cilj je izdvajanje energije, ova tri zakona mogu se preformulisati: „Ne možete dobiti nešto ni za šta.“ (Prvi zakon) „Ne možete vratiti uloženo.“ (Drugi zakon) „Ne možete se čak ni izvući iz igre.“ (Treći zakon) Fizičari oprezno ističu da ovi zakoni ne moraju uvek apsolutno da važe. Ipak, do sada se nije naišlo na odstupanja. Ko god se nameri da opovrgne ove zakone, protiv sebe ima vekove pažljivo izvedenih naučnih eksperimenata. Uskoro ćemo razmotriti moguća odstupanja od ovih zakona. Ove zakone koji se svrstavaju u krunska dostignuća nauke devetnaestog veka, obeležila je tragedija koliko i trijumf. Jedan od najzaslužnijih za formulisanje ovih zakona, veliki nemački fizičar Ludvig Bolcman, izvršio je samoubistvo, delom i zbog kontroverze koju je izazvao definisavši ih.

LUDVIG BOLCMAN I ENTROPIJA Bolcman je bio nizak, zdepast čovek s ogromnom, gustom bradom. Iza te zastrašujuće i divlje pojave krio je patnje koje je trpeo braneći svoje ideje. Iako je njutnovska fizika učvrstila svoje pozicije u devetnaestom veku, Bolcman je znao da ti zakoni nikad nisu strogo primenjeni na kontroverzan koncept atoma koji mnogi vodeći naučnici tog doba još ne behu prihvatili. Ponekad zaboravljamo da su pre samo jednog veka mnogi naučnici insistirali na tome da je atom samo lukav trik, a ne stvarni entitet. Tvrdili su da su atomi toliko nemoguće majušni da verovatno i ne postoje. Njutn je pokazao da su za određivanje kretanja svih objekata dovoljne mehaničke sile, a ne duhovi niti želje. Bolcman je potom elegantno izveo mnoge zakone gasova rukovodeći se jednostavnom pretpostavkom: gasovi su načinjeni od majušnih atoma koji se poput bilijarskih kugli pokoravaju Njutnovim zakonima sila. Za Bolcmana, komora ispunjena gasom bila je kao kutija s bilionima sićušnih čeličnih kugli koje su udarale u zidove i jedne u druge u skladu s Njutnovim zakonima kretanja. U jednom od najvećih remek-dela fizike, Bolcman (i, nezavisno od njega, Džejms Klark Maksvel) matematički je pokazao kako bi ova jednostavna pretpostavka mogla dovesti do zasenjujućih novih zakona i otvoriti novo poglavlje u fizici - statističku mehaniku. Najednom su mnoga svojstva materije mogla biti izvedena iz prvih principa. Kako su Njutnovi zakoni nalagali da energija mora da se očuva na nivou atoma, energija se nije menjala pri sudarima između atoma. To je značilo da je energija morala da se očuva i u čitavoj komoru s bilionima atoma. Očuvanje energije sada je moglo da se izvede ne samo iz eksperimenata, već i iz prvih principa, odnosno iz njutnovskog kretanja atoma. Ali u devetnaestom veku postojanje atoma je još uvek je bilo predmet žestoke debate. Tu su pojavu često ismevali istaknuti naučnici, primera radi filozof Ernst Mah. Bolcman, osetljiv, često i depresivan, najednom se našao u ulozi žrtvenog jarca, izložen zlobnim napadima antiatomista koji su smatrali da ništa što ne može da se izmeri ne postoji - dakle, atoma nema. Da Bolcmanovo poniženje bude veće, urednik jednog istaknutog nemačkog časopisa iz fizike odbio je veliki broj njegovih radova, jer je insistirao na tome da su atomi i molekuli isključivo prigodne teorijske alatke, a ne objekti koji zaista postoje u prirodi. Godine 1906. iscrpljen i ogorčen zbog tih ličnih napada, Bolcman se obesio dok su njegova žena i dete bili na plaži. Nažalost, nije znao da je još pre godinu dana drzak mladi fizičar po imenu Albert Ajnštajn uradio nemoguće: napisao je prvi rad u kome se dokazuje da atomi postoje.

131

UKUPNA ENTROPIJA UVEK RASTE Kad Bolcmana i drugih fizičara doprineo je da se razjasni priroda perpetuum mobile mašina. Svrstali su ih u dva tipa. Perpetuum mobile prve vrste narušava prvi zakon termodinamike, odnosno, proizvodi više energije nego što troši. U svakom slučaju, fizičari su otkrili da ovaj tip perpetuum mobile mašine koristi skrivene, spoljne izvore energije, bilo u sklopu prevare ili zato što pronalazač nije bio svestan da se njegov uređaj napaja sa strane. Perpetuum mobile drugog tipa je istančaniji. U skladu je s prvim zakonom termodinamike, odnosno s očuvanjem energije, ali narušava drugi zakon. Teorijski, perpetuum mobile druge vrste nema toplotni gubitak, tako da mu je efikasnost 100 posto. Ipak, drugi zakon kaže da je takva mašina nemoguća, odnosno da mora proizvoditi neiskorišćenu toplotu, pa neuređenost sistema, entropija, uvek raste. Koliko god efikasna bila, mašina uvek proizvodi neiskorišćenu toplotu, povećavajući time entropiju svemira.20 Činjenica da ukupna entropija uvek raste leži u srži ljudske istorije i majke prirode. Prema drugom zakonu, mnogo je lakše uništiti nego izgraditi. Nešto što se gradilo hiljadama godina poput velikog carstva Asteka u Meksiku, može se uništiti za nekoliko meseci, što se i desilo kada je banda naoružanih španskih konkistadora na konjima potpuno razorila to carstvo. Kad god pogledate u ogledalo i spazite novu boru ili sedu u kosi, svedoci ste efekata drugog zakona. Biolozi kažu da je proces starenja postepena akumulacija genetskih grešaka u našim ćelijama i genima, usled čega sposobnost ćelije da funkcioniše polako opada. Starenje, rđanje, truljenje, raspadanje, rastakanje i urušavanje takođe su primeri drugog zakona. Astronom Artur Edington je rekao o dalekosežnoj prirodi drugog zakona: „Smatram da zakon po kome entropija uvek raste ima glavnu poziciju među zakonima prirode… ako se vaša teorija kosi s drugim zakonom termodinamike, nemate se čemu nadati, jer jedino može da propadne u dubokom poniženju.“ Preduzimljivi inženjeri (i lukavi šarlatani) ni dan-danas ne prestaju da najavljuju otkriće perpetuum mobile mašine. Nedavno su me urednici časopisa Wall Street Journal zamolili da prokomentarišem rad pronalazača koji je ubedio investitore da ulože milione dolara u njegovu mašinu. Članci koji su odisali ushićenjem objavljivani su u vodećim časopisima o svetu finansija, iz pera novinara bez ikakvog predznanja o nauci koji su raspredali o potencijalu ovog pronalaska da promeni svet (uz čudesne zarade). „Genije ili ludak?“, trubilo se iz naslova. Investitori su bacili ogromne količine novca na ovaj uređaj koji se kosio s najosnovnijih zakonima fizike i hemije što se uče u srednjoj školi. (To što je neko pokušao da podvali naivnima nije me šokiralo tako je otkad je sveta i veka. Iznenadila me je lakoća s kojom je ovaj pronalazač prevario bogate investitore, i samo zato što nisu imali pojma o fizici.) U odgovoru časopisu Wall Street Journal naveo sam poslovicu „Budala se lako rastaje od novaca“, i čuvenu maksimu P. T. Barnuma „Svakog minuta rađa se po jedna naivčina.“ Možda i nije bilo iznenađenje što su časopisi Financial Times, Economist i Wall Street Journal objavili obimne, posebno izdvojene tekstove o pokušajima raznih pronalazača da utrape svoje perpetuum mobile mašine.

TRI ZAKONA I SIMETRIJE Ali to otvara dublje pitanje: zašto gvozdeni zakoni termodinamike uopšte važe? Ta je misterija kopkala naučnike otkad su formulisani. Kad bismo odgovorili na to pitanje, možda bismo uspeli da otkrijemo rupe u njima, a posledice bi bile dramatične. Pravo poreklo očuvanja energije za koje sam saznao na studijama ostavilo me je tada bez daha. Jedan od fundamentalnih principa fizike (koji je otkrila matematičarka Emi Neter 1918. godine) kaže: kad god sistem ima simetriju, na snazi je zakon o očuvanju. Ako se zakoni svemira ne menjaju tokom vremena, sledi zadivljujući zaključak da sistem održava energiju. Povrh toga, ako se zakoni fizike ne menjaju u kom god smeru se vi kretali, i impuls se održava u svakom smeru. A ukoliko se zakoni fizike ne menjaju prilikom rotacije, održava se moment impulsa. Na to sam se zabezeknuo. Saznao sam da analiza svetlosti zvezda iz galaksija udaljenih milijardama svetlosnih godina, na samom obodu vidljivog svemira, otkriva da je spektar svetlosti identičan spektru na 132

Zemlji. U prastaroj svetlosti emitovanoj milijardama godina pre rođenja Zemlje ili Sunca nepogrešivo nalazimo „otiske prstiju” spektra vodonika, helijuma, ugljenika, neona i tako dalje, čega ima danas i na Zemlji. Drugim rečima, osnovni zakoni fizike nisu se promenili milijardama godina i konstantni su sve do samih granica svemira. Uvideo sam da teorema Emi Neter u najmanju ruku znači kako će održanje energije verovatno važiti milijardama godina, ako ne i zauvek. Koliko nam je poznato, nijedan fundamentalni zakon fizike nije se promenio otkad je veka - zato se energija održava. Implikacije teoreme Emi Neter po modernu fiziku duboke su. Kad god fizičari definišu novu teoriju, bilo da se odnosi na poreklo svemira, interakcije kvarkova i drugih subatomskih čestica ili na antimateriju, počinje se od simetrija koje važe u sistemu. Zapravo, simetrije su fundamentalni vodeći principi u formiranju svake nove teorije. Za simetrije se nekad mislilo da su usputne posledice teorija - simpatične, ali beskorisne odlike teorije, elegantne, ali ne i neophodne. Danas nam je jasno da su simetrije presudna karakteristika koja definiše teoriju. U osmišljavanju novih teorija fizičari počinju od simetrije, a potom oko nje grade teoriju. Nažalost, Emi Neter je poput Bolcmana pre nje morala žestoko da se bori za priznanje. Stalne pozicije u vodećim institucijama bile su joj nedostupne jer je bila žena među matematičarima. Mentor Emi Neter, veliki matematičar David Hilbert, bio je toliko razočaran što nije uspeo da joj obezbedi poziciju predavača, da je izjavio: „Šta smo to mi, univerzitet ili parno kupatilo?“ Ovo što smo izložili navodi nas da postavimo uznemirujuće pitanje. Ako se energija održava zato što se zakoni fizike ne menjaju tokom vremena, da li bi ova simetrija mogla da se naruši u retkim, neobičnim okolnostima? I dalje postoji mogućnost da bi održanje energije moglo da se naruši u kosmičkim razmerama, kad bi se simetrija naših zakona poremetila na egzotičnim i neočekivanim mestima. Moglo bi se narušiti ukoliko bi se zakoni fizike menjali tokom vremena ili s udaljenošću. U Asimovljevom romanu Bogovi lično ta simetrija je narušena jer postoji rupa u prostoru koja spaja naš svemir s paralelnim svemirom. Zakoni fizike se menjaju u blizini rupe, te je krah zakona termodinamike moguć. Dakle, očuvanje energije moglo bi se poremetiti ako bi postojale rupe u prostoru, odnosno crvotočine. Druga rupa u zakonima koja je predmet žestoke debate ovih dana jeste pitanje da li energija može da se pojavi niotkud.

ENERGIJA IZ VAKUUMA? Fizičare muče mnoga pitanja, među njima i to je li moguće izdvojiti energiju iz ništavila? Oni su tek nedavno uvideli da ništavilo vakuuma uopšte nije prazno, već da vrvi od aktivnosti. Jedan od zagovornika ove ideje bio je Nikola Tesla, ekscentrični genije dvadesetog veka, dostojan rival Tomasa Edisona.21 Zastupao je i ideju o energiji nulte tačke po kojoj bi vakuum mogao da sadrži nemerljive količine energije. Ako je to tačno, vakuum bi bio konačni „besplatni ručak”, izvor neograničene energije dobijene doslovno iz vazduha. Vakuum ne bi bio prazan, lišen bilo kakve materije, već bi bio najveće skladište energije. Tesla je Srbin rođen u malom mestu u današnjoj Hrvatskoj. U Sjedinjene Države je stigao 1884. godine, praznih džepova. Uskoro je postao asistent Tomasa Edisona, ali postao mu je rival zbog svog ogromnog talenta. Tesla i Edison bili su akteri čuvenog nadmetanja koji su istoričari nazvali Rat struja. Edison je smatrao da može napajati svet električnom energijom pomoću svojih motora na jednosmernu struju, dok je Tesla, tvorac naizmenične struje, uspešno pokazao kako su njegove metode mnogo nadmoćnije a gubici prilikom slanja energije na daljinu znatno su manji. Danas se čitava planeta snabdeva električnom energijom na osnovu Teslinih patenata, a ne Edisonovih rešenja. Teslinih otkrića i patenata ima preko sedamsto i među njima su neka od najvažnijih, presudnih rešenja u modernoj istoriji električne energije. Istoričari mogu dokazati da je Tesla izmislio radio pre Guljerma Markonija (kome šira javnost pripisuje zasluge za to) i da je radio sa x-zracima pre nego što ih je Vilhelm Rentgen zvanično otkrio. (I Markoni i Rentgen će dobiti Nobelovu nagradu za otkrića do kojih je Tesla verovatno došao godinama ranije.) Tesla je verovao i da može izdvojiti neograničeno mnogo energije iz vakuuma, ali tu tvrdnju nažalost 133

nije dokazao u svojim beleškama. Energija nulte tačke (iliti energija u vakuumu) na prvi pogled narušava prvi zakon termodinamike. Iako se energija nulte tačke kosi sa zakonima njutnovske mehanike, opažanje energije nulte tačke nedavno je iskrslo iz drugog pravca. Analizirajući podatke dobijene od satelita koji su trenutno u orbiti oko Zemlje, kao što je WMAP, naučnici su došli do zaprepašćujućeg zaključka da je punih 73 posto univerzuma načinjeno od tamne energije, odnosno energije čistog vakuuma. To znači da je najveći rezervaor energije u čitavom svemiru vakuum koji razdvaja galaksije u njemu. Ova tamna energija je toliko prevlađujuća da gura galaksije jedne od drugih, a mogla bi i da raskomada svemir u Velikom smrzavanju. Tamna energija je sveprisutna u svemiru, ima je čak i u vašoj sobi i unutar vašeg tela. Količina energije u spoljnom svemiru istinski je astronomska i nadmašuje svu energiju zvezda i galaksija zajedno. Možemo i da izračunamo količinu tamne energije na Zemlji - ispostavlja se da je prilično mala, previše mala da bi se koristila za pokretanje perpetuum mobile mašine. Tesla je bio u pravu u vezi s tamnom energijom, ali pogrešno je procenio količinu tamne energije na Zemlji. Ili možda nije? Jedna od najneprijatnijih praznina u modernoj fizici zjapi na mestu gde bi trebalo da stoji cifra koja pokazuje količinu tamne energije, mereno prema podacima iz naših satelita. Primenimo li najnoviju teoriju atomske fizike da izračunamo količinu tamne energije u svemiru, dolazimo do brojke koja je pogrešna 10120 puta! To je jedinica iza koje nanizano 120 nula! Ovo je bez premca najveće razilaženje teorije i eksperimenta u čitavoj fizici. Ključno je to što niko ne zna kako da izračuna energiju ništavila. To je jedno od najvažnijih pitanja u fizici (jer će na kraju i odrediti sudbinu svemira), ali trenutno nemamo pojma kako da izračunamo tu energiju. Nijedna teorija ne može da objasni tamnu energiju, iako nam eksperimentalni dokazi njenog postojanja bodu oči. Dakle, vakuum zaista ima energiju, kako je Tesla pretpostavljao. Ali količina te energije verovatno je previše mala da bi se iskoristila kao izvor energije. Iako prostor između galaksija obiluje tamnom energijom, na Zemlji je ima vrlo malo. No suočeni smo s neprijatnom činjenicom da niko ne zna kako da izračuna tu energiju niti se zna otkuda je došla. Hoću da kažem kako su razlozi za očuvanje energije duboki, kosmološki. Svako kršenje ovih zakona neizbežno bi povlačilo za sobom duboku promenu u našem tumačenju evolucije svemira. A misterija tamne energije nagoni fizičare da se direktno suoče s ovim pitanjem. Da bismo konstruisali pravi perpetuum mobile, morali bismo da preispitamo fundamentalne zakone fizike na kosmološkom nivou, te perpetuum mobile svrstavam u nemoguće stvari klase III. Tamna energija ostaje među važnim nedovršenim poglavljima u modernoj nauci.

134

Paradoks je istina koja dubi na glavi da privuče pažnju. - NI KO L A S FA L ETA

Ima li predviđanja budućnosti? Taj drevni koncept postoji u svakoj religiji, a kroz istoriju se može pratiti sve do proročišta Grka i Rimljana i do proroka iz Starog zaveta. Ali u tim pričama dar proricanja može da bude i prokletstvo. U grčkoj mitologiji pripoveda se o Kasandri, ćerki trojanskog kralja Prijama. Lepotom je privukla pažnju Apolona, boga sunca. Da bi je osvojio, Apolon joj je podario sposobnost da vidi budućnost. Ali Kasandra je odbila Apolona. U nastupu besa, Apolon je izmenio svoj dar: Kasandra će proricati budućnost, ali niko joj neće verovati. Kad je Kasandra upozorila sugrađane na neizbežnu propast, niko nije slušao. Prorekla je i to da će Trojanski konj biti kobni trik, zatim Agamemnonovu smrt, čak i sopstvenu. Umesto da preduzmu nešto, Trojanci su redom pomislili da je luda i zatvorili su je. Nostradamus koji je beležio svoja viđenja u šesnaestom veku, i Edgar Kejsi u novijoj istoriji, tvrdili su da vide budućnost. Iako su se čule brojne izjave da su se proročanstva mnogih vidovnjaka ostvarila (na primer, predviđanje Drugog svetskog rata, atentata na Kenedija i pada komunizma), njihovi nejasni, alegorični stihovi mogli su se razumevati i ovako i onako pa su se ta raznovrsna tumačenja međusobno kosila. Na primer, Nostradamusovi katreni toliko su uopšteni, da se mogu protumačiti gotovo sasvim proizvoljno (što se i radilo). Jedan katren glasi: Vatre koje pomeraju tlo gruvaju iz centra sveta, Zemlja se trese oko Novog grada, Beskorisni vodiće rat dugo plemića dva, Nimfe proleća prolivaju novu, crvenu reku sada. Pojedinci su tvrdili da ovaj katren dokazuje da je Nostradamus predvideo vatreno uništenje Kula bliznakinja 11. septembra 2001. Međutim, ovaj stih je tokom vekova tumačen na mnoštvo načina. Slike o kojima govori toliko su neodređene da su moguće razne interpretacije. Predviđanje je i omiljeni mehanizam radnje u dramama o sudbinskoj propasti kraljeva i slomovima carstava. U Šekspirovoj tragedijiMagbet proricanje je presudno za temu komada i za ambicije Magbeta kome tri veštice predviđaju uspon na poziciju kralja Škotske. Veštičje proročanstvo raspiruje njegove ubilačke ambicije i on započinje krvavu i jezivu kampanju uništenja svojih neprijatelja, ubivši i nevinu ženu i dete svog rivala Makdafa. Počinivši niz gnusnih dela da bi došao do krune, Magbet saznaje od veštica da neće pretrpeti poraz „dok iz visoke dansinejske stene Birnamska šuma velika ne krene“, i da mu ne može nauditi niko koga žena rodi. Magbetu to proročanstvo donosi olakšanje, jer šuma ne može da se pomera, a svakog je rodila žena. Ipak, velika Birnamska šuma će se pomeriti, jer će se Makdafova vojska maskirati granama iz te šume i krenuti na Magbeta, a Makdaf je rođen carskim rezom. Premda se za predviđanja iz prošlosti mogu naći brojna tumačenja te ih je nemoguće testirati, jedan skup predviđanja lako je analizirati: to su predviđanja tačnog datuma kraja Zemlje, odnosno Sudnjeg dana. Još otkad su u poslednjem delu Biblije, Otkrivenju, živopisno oslikani poslednji dani Zemlje, kada će haos i uništenje pratiti dolazak Antihrista i konačan, drugi dolazak Hrista, fundamentalisti pokušavaju da predvide tačan datum smaka sveta. Jedno od najčuvenijih predviđanja Sudnjeg dana izrekli su astrolozi, po kojima je svet trebalo da 135

nestane 20. februara 1524, u velikoj poplavi. Proročanstvo su izrekli na osnovu konjunkcije svih planeta na nebesima: Merkura, Venere, Marsa, Jupitera i Saturna. Talas masovne panike raširio se po Evropi. U Engleskoj je dvadeset hiljada ljudi u očajanju napustilo domove. Uz crkvu Svetog Vartolomeja podignuto je utvrđenje sa zalihama hrane i vode za dva meseca. Širom Nemačke i Francuske ljudi su se izbezumljeno dali na izgradnju velikih barki u kojima će se spasti od potopa. Grof Fon Iglhajm je čak napravio ogromnu trospratnu barku pripremajući se za taj nemerljivo važan događaj. Ali kada je napokon došao taj dan, jedino je pala slaba kiša. Raspoloženje mase se iznenada preokrenulo od straha u bes. Ljudi koji su prodali sve što su imali i izvrnuli živote naglavačke osetili su se izdanim. Razularena rulja počela je da hara unaokolo. Grof je kamenovan na smrt, a stotine su izginule u naletu rulje. Nisu samo hrišćani nasedali na proročanstva. Godine 1648. Sabataj Zevi, sin bogatog Jevrejina iz Smirne, proglasio se mesijom i predvideo da će svet propasti 1666. Budući zgodan, harizmatičan, odličan poznavalac mističnih tekstova Kabale, brzo je okupio grupu duboko odanih sledbenika koji su proneli te vesti širom Evrope. U proleće 1666. godine Jevreji iz raznih zemalja, i onih udaljenih poput Francuske, Holandije, Nemačke i Mađarske, počeli su da se pakuju odazivajući se pozivu svog mesije. Ali iste te godine u Istanbulu je veliki vezir uhapsio Zevija, okovao ga u lance i utamničio. Pošto mu je smrtna kazna lebdela nad glavom, teatralno je odbacio jevrejsku odeću, stavio turski turban i prešao u islam. Desetine hiljada njegovih odanih sledbenika, potpuno razočaranih, odreklo se kulta. Proročanstva vidovnjaka i dan-danas imaju odjeka i utiču na živote desetina miliona ljudi širom sveta. U Sjedinjenim Državama, Vilijam Miler objavio je da će Sudnji dan biti 3. april 1843. Dok su se vesti o njegovom proročanstvu širile zemljom, spektakularna meteorska kiša koja je igrom slučaja zapalila noćno nebo 1833. godine, jedan od najupečatljivijih događaja te vrste, učvrstila je uticaj Milerovog proročanstva. Desetine hiljada odanih sledbenika zvanih mileriti, čekali su Sudnji dan. Kada je 1843. godina došla i prošla bez smaka sveta, mileritski pokret se razbio na više velikih grupa. Kako beše mnogo milerita, svaka grupa uveliko će uticati na religiju čak i današnje vreme. Veliki deo pripadnika mileritskog pokreta regrupisao se 1863. godine, promenivši ime u Crkva adventista sedmog dana; danas ih ima oko 14 miliona. Središnji momenat njihove vere jeste očekivani drugi Hristov dolazak. Druga grupa nastala od izvornog mileritskog pokreta kasnije se priklonila učenju Čarlsa Tejza Rasela koji je pomerio godinu Sudnjeg dana u 1874. Kada je i ta godina prošla izmenio je svoje predviđanje vodeći se analizama piramida u Gizi, predvidevši da će do smaka sveta doći 1914. Ova grupa kasnije će promeniti ime u Jehovini svedoci, a članstvo će joj brojati šest miliona ljudi. Međutim, druge frakcije mileritskog pokreta nastavile su s predviđanjima, a svako neuspelo predviđanje dovodilo je do novog cepanja mileritske zajednice. Jedna mala grupa koja se tridesetih godina odvojila od adventista nazvala se davidijanci. Njihova mala zajednica u Vaku u Teksasu pala je pod uticaj harizmatičnog mladog propovednika Dejvida Koreša koji je s hipnotičkim žarom propovedao o kraju sveta. Kraj grupe bio je tragičan: u sukobu sa FBI-jem 1993. godine požar je zahvatio zgradu davidijanaca; život je izgubilo 76 pripadnika sekte, među njima 27 dece i sam Koreš.

MOŽEMO LI DA VIDIMO BUDUĆNOST? Mogu li strogi naučni testovi dokazati kako su neke osobe u stanju da vide budućnost? U poglavlju 12 videli smo da bi putovanje kroz vreme moglo biti u skladu sa zakonima fizike. Ipak, to je u okviru dometa isključivo napredne civilizacije III tipa. Da li je predviđanje budućnosti moguće danas na Zemlji? Izgleda da iscrpni testovi sprovedeni u Rajnovom istraživačkom centru sugerišu da neki ljudi vide budućnost, odnosno, u stanju su da identifikuju karte pre nego što im se otkriju. Međutim, ponovljeni eksperimenti pokazali su da je ovaj fenomen vrlo ograničen i da se često ne ispoljava kada drugi pokušaju da ponove test sa istim rezultatima. Predviđanje budućnosti teško je pomiriti s modernom fizikom jer narušava kauzalnosti, zakon uzroka i posledice. Ne prethode posledice uzroku, već se dešavaju posle njega. Kauzalnost je ugrađena u sve dosad otkrivene zakone fizike. Narušavanje kauzalnosti značilo bi ozbiljno urušavanje osnova fizike. Njutnovska mehanika je čvrsto utemeljena u kauzalnosti. Njutnovi zakoni su toliko sveobuhvatni da po njima možete izračunati buduće kretanje svih molekula u svemiru ako im znate poziciju. Dakle, budućnost je izračunljiva. U načelu, prema njutnovskoj mehanici možete proračunati sve buduće događaje ukoliko imate dovoljno veliki računar. Prema Njutnu, kosmos je nalik džinovskom satu kog je Bog navio na početku vremena, otkad otkucava prema Njegovim zakonima. U Njutnovoj teoriji nema mesta predviđanju budućnosti. 136

UNAZAD KROZ VREME Međutim, scenario se prilično zapetljava kad je reč o Maksvelovoj teoriji. Rešimo li Maksvelove jednačine za svetlost, dobićemo ne jedno, već dva rešenja: odloženi talas koji predstavlja standardno kretanje svetlosti od jedne do druge tačke i napredni talas takav da se svetlosni zrak kreće unatrag u vremenu. Ovo napredno rešenje izvire iz budućnosti i dospeva u prošlost! Kad god su inženjeri tokom sto godina nailazili na ovo napredno rešenje koje se odvija unatrag u vremenu, naprosto su ga zanemarili smatrajući ga matematičkim kuriozitetom. Pošto su odloženi talasi tako precizno predvideli ponašanje radio-talasa, mikrotalasa i X-zraka, napredno rešenje je odbačeno. Odloženi talas bio je toliko spektakularno divan i uspešan, da su inženjeri ignorisali njegovog ružnog blizanca. Zašto se igrati uspehom? Ali napredni talas već čitav vek predstavlja nerešiv problem za fizičare. Kako su Maksvelove jednačine jedan od stubova modernog doba, svakom njihovom rešenju mora se ozbiljno pristupiti, čak i ako povlači za sobom prihvatanje talasa iz budućnosti. Činilo se da je nemoguće potpuno zanemariti napredne talase iz budućnosti. Zašto bi nam priroda na ovom najfundamentalnijem nivou dala takvo čudno rešenje? Da li je to bila okrutna šala, ili je postojao dublji smisao? Poklonici ezoterije počeli su da se zanimaju za ove napredne talase, ističući da su to poruke iz budućnosti. Ako bismo nekako uspeli da ovladamo tim talasima, možda bismo mogli da šaljemo poruke u prošlost, skrećući pažnju prethodnim generacijama na događaje pred njima. Recimo, poslali bismo poruku baki i deki u 1929. godinu, upozoravajući ih da prodaju akcije pre velikog kraha berze. Takvi napredni talasi ne bi nam omogućili da lično posećujemo prošlost kao u sklopu putovanja kroz vreme, ali bi nam pružili mogućnost da šaljemo pisma i poruke u prošlost kako bismo upozorili ljude na ključne događaje koji se još nisu odigrali. Ti napredni talasi bili su misterija dok ih nije proučio Ričard Fajnman, zagolican idejom o povratku u prošlost. Posle učešća u projektu Menhetn u okviru kog je napravljena prva atomska bomba, Fajnman je napustio Los Alamos i otišao na Prinstonski univerzitet gde mu je tutor bio Džon Viler. Analizirajući Dirakov rad na elektronima, Fajnman je otkrio nešto vrlo čudno. Kad bi obrnuo smer vremena u Dirakovoj jednačini, ona se ne bi promenila ukoliko bi izmenio i polaritet naelektrisanja elektrona. Drugim rečima, elektron koji ide unatrag kroz vreme bio je isti kao antielektron koji se kreće unapred kroz vreme! Svaki zreo fizičar mogao je ne trepnuvši da odbaci ovu interpretaciju, nazivajući je pukim trikom, matematičkom obmanom. Vraćanje u prošlost naizgled nije imalo ikakvog smisla, ali Dirakove jednačine su nedvosmisleno ukazivale na to. Drugim rečima, Fajnman je otkrio zašto priroda dozvoljava ova rešenja što se odvijaju unatrag u vremenu: predstavljala su kretanje antimaterije. Da je bio stariji fizičar, Fajnman bi možda odbacio ovo rešenje. Ali budući svež diplomac, odlučio je da ozbiljnije razmotri ovaj kuriozitet. Zadirući sve dublje u ovu zavrzlamu, mladi Fajnman je uočio nešto još čudnije. Uobičajeno je da se elektron i antielektron u sudaru međusobno anihiliraju, stvarajući gama zrak. Predstavio je to crtežom: dva objekta što naleću jedan na drugi, pretvarajući se u energiju. Ali ako bi se polaritet naelektrisanja antielektrona izmenio, postao bi običan elektron koji se kreće unazad kroz vreme. Šema je pod tim okolnostima mogla da se nacrta s obrnutom strelom vremena. Izgledalo je kao da se elektron kretao unapred kroz vreme, a onda je iznenada odlučio da promeni smer. Elektron je načinio preokret u kretanju kroz vreme i kretao se unazad, otpustivši pritom naglo energiju. Drugim rečima, to je isti elektron. Iza procesa anihilacije elektrona i antielektrona stajao je zapravo isti taj elektron koji je odlučio da krene unatrag kroz vreme! Fajnman je, dakle, otkrio tajnu antimaterije: to je samo obična materija koja se kreće unazad u vremenu. Ovo jednostavno zapažanje jednim udarcem je rešilo zagonetku zašto sve čestice imaju antičestične pandane: zato što sve čestice mogu da putuju unatrag kroz vreme, prikazujući nam se tada kao antimaterija. To tumačenje ekvivalentno je prethodno pomenutom Dirakovom moru; budući jednostavnije i danas predstavlja zvanično prihvaćeno objašnjenje. Recimo da se grumen antimaterije sudari s običnom materijom uz ogromnu eksploziju. Bilioni elektrona anihiliraju se s bilionima antielektrona. Ali ako obrnemo smer strele vremena za antielektrone, pretvarajući ih u elektrone što se kreću unatrag kroz vreme, to bi značilo da je jedan te isti elektron išao cikcak kroz vreme bilionima puta. 137

Sledi još jedan zanimljiv zaključak: u grumenu materije mora da postoji samo jedan elektron. Isti elektron se kretao cikcak kroz vreme: korak napred, pa korak nazad. Kad preokrene smer kretanja u vremenu, postaje antimaterija. Ali u narednom obrtanju smera ponovo se pretvara u elektron. Fajnman je sa svojim tutorom Džonom Vilerom spekulisao o mogućnosti da se čitav svemir sastoji od samo jednog elektrona koji se kreće cikcak u vremenu. Bilionima godina kasnije taj jedini elektron bi u jednom trenutku nabasao na kataklizmu Sudnjeg dana, i okrenuo bi se u vremenu, otpustivši pritom gama zrak. Potom bi se vratio do prvobitnog Velikog praska i načinio još jedan obrt u vremenu. Elektron bi ponavljao putovanja napred i nazad u vremenu, od Velikog praska do Sudnjeg dana. Naš svemir u dvadeset prvom veku samo je vremenska etapa u putovanju ovog elektrona, u kojoj vidimo bilione elektrona i antielektrona, odnosno vidljivi svemir. Ma koliko čudno zvučala ova teorija, njome bi se mogla objasniti zanimljiva činjenica iz kvantne teorije da su svi elektroni isti. Elektroni se u fizici ne mogu označavati. Nema zelenih elektrona, niti elektrona koji se zovu Raja, Vlaja ili Gaja. Elektroni nemaju karakter. Ne možete prilepiti oznaku elektronu kao što neki naučnici ponekad obeleže životinje u divljini da bi ih proučavali. Možda je razlog to što se čitav svemir sastoji od samo jednog elektrona koji naizmenično ide napred i nazad u vremenu. Ali ako je antimaterija zapravo obična materija koja se kreće unatrag kroz vreme, da li je moguće poslati poruku u prošlost? Biste li mogli da pošaljete današnji Wall Street Journal samom sebi u prošlost, pa da se basnoslovno obogatite na berzi? Odgovor je odričan. Ako bismo antimateriju posmatrali samo kao egzotični oblik materije, i izvršili eksperiment s antimaterijom, ne bi bilo kršenja kauzalnosti. Uzrok i posledica ne menjaju odnos. Ukoliko obrnemo strelu vremena za antielektron šaljući ga unazad kroz vreme, izvršili smo samo matematičku operaciju. Fizika je ista. Ništa se nije fizički promenilo. Svi eksperimentalni rezultati su isti. Zato je apsolutno ispravno rasuđivati da se elektron kreće naizmenično unapred i unatrag kroz vreme. Ali kad god elektron ode nazad u vremenu, naprosto ispunjava prošlost. Dakle, izgleda da su napredna rešenja iz budućnosti zaista neophodna da bi kvantna teorija bila konsistentna, ali ipak ne narušavaju kauzalnost. Zapravo, kauzalnost u kvantnoj teoriji bi bila narušena da nije ovih vrlo čudnih naprednih talasa. Fajnman je pokazao da se okolnosti koje bi mogle da naruše kauzalnost potpuno potiru ako objedinimo doprinose naprednih i odloženih talasa. Dakle, antimaterija je presudna za održavanje kauzalnosti. Bez antimaterije, načelo kauzalnosti moglo bi da se uruši. Fajnman je nastavio da razvija klicu ove lude ideje dok nije procvetala u kompletnu kvantnu teoriju elektrona. Njegovo dostignuće, kvantna elektrodinamika,*16 eksperimentalno je potvrđena do preciznosti od jednog desetmilijarditog dela, po čemu je jedna od najtačnijih teorija svih vremena. Fajnman i njegove kolege Džulijan Švinger i Sinitiro Tomonaga su za ovu teoriju dobili Nobelovu nagradu 1965. godine. Primajući Nobelovu nagradu, Fajnman je rekao da se kao mladić nagonski zaljubio u ove napredne talase iz budućnosti kao u kakvu predivnu devojku. Ta predivna devojka sazrela je u odraslu ženu i majka je brojnoj deci. Jedno od te dece je njegova teorija kvantne elektrodinamike.

TAHIONI IZ BUDUĆNOSTI U kvantnoj teoriji pored naprednih talasa iz budućnosti (koji su iznova potvrđivali koliko su neizmerno korisni), postoji još jedan bizaran koncept koji se čini jednako blesavim, ali možda ne toliko korisnim. Reč je o tahionima koji se redovno pominju u Zvezdanim stazama. Kad god je scenaristima Zvezdanih staza potrebna neka nova vrsta energije da bi se izvela kakva magična operacija, prizivaju tahione. Tahioni žive u čudnom svetu gde se sve kreće brže od svetlosti. Što više energije gube, brže se kreću a to se protivi zdravom razumu. Zapravo, ako izgube svu energiju, kretaće se beskonačno brzo. S druge strane, kako stiču energiju, usporavaju dok ne dostignu brzinu svetlosti. Tahioni su čudni zbog svoje imaginarne mase. (To znači da im se masa množi kvadratnim korenom od minus jedan, imaginarnom jedinicom „i“.) Kad u Ajnštajnovim čuvenim jednačinama zamenimo „m“ izrazom „im“, desiće se nešto čudesno. Čestica će najednom putovati brže od svetlosti. Ovaj rezultat dovodi do čudnih situacija. Ako tahion putuje kroz materiju, gubi energiju u sudarima s atomima. Ali kako gubi energiju, ubrzava, što samo intenzivira sudare s atomima. Zbog ovih sudara, 138

dodatno gubi energiju, te ubrzava. U ovom vrzinom kolu tahion će sam od sebe dostići beskonačno veliku brzinu! Tahioni se razlikuju od antimaterije i negativne materije. Antimaterija ima pozitivnu energiju, kreće se sporije od svetlosti i može da se proizvede u akceleratorima čestica. Teorija kaže da gravitacija deluje privlačno na nju. Antimaterija odgovara običnoj materiji koja se kreće unatrag kroz vreme. Negativna materija ima negativnu energiju i takođe ima brzinu manju od svetlosne, ali gravitacija deluje odbojno na nju. Nikada nije otkrivena u laboratoriji. Teorijski, velike količine mogu da se koriste kao gorivo za vremeplove. Tahioni se kreću brže od svetlosti i imaju imaginarnu masu, a nije jasno da li gravitacija deluje privlačno ili odbojno na njih. Ni oni nisu otkriveni u laboratoriji. Ma koliko bizarni bili tahioni, fizičari ih vrlo studiozno proučavaju. Među fizičarima koji su ih istraživali našli su se i pokojni Džerald Fajnberg s Univerziteta Kolumbija i Džordž Sudaršan s Teksaškog univerziteta u Ostinu. Činjenica da niko nikada nije video tahion u laboratoriji predstavlja krupan problem. Ključni eksperimentalni dokaz za postojanje tahiona bilo bi narušavanje kauzalnosti. Fajnberg je čak predložio da fizičari pregledaju laserski zrak pre nego što se emituje. Ako tahioni postoje, možda bi svetlost laserskog zraka mogla da se detektuje pre uključivanja aparata. U naučnofantastičnim pričama tahioni se redovno koriste za slanje poruka u prošlost vidovnjacima. Ali razmotrimo li fiziku toga, nije jasno da li je to moguće. Na primer, Fajnberg je smatrao da je emisija tahiona koji se kreće unapred u vremenu jednaka apsorpciji tahiona negativne energije koji se kreće unatrag kroz vreme (slično situaciji s antimaterijom), te nema narušavanja kauzalnosti. Naučnu fantastiku na stranu, moderno tumačenje tahiona glasi da su možda postojali u trenutku Velikog praska, ali više ne postoje. Zapravo, možda su imali ključnu ulogu u izazivanju „praska” svemira. Po tome su tahioni presudno bitni za neke teorije Velikog praska. Tahioni imaju čudnu svojstvo. Stavite ih u bilo koju teoriju, i destabilisaće vakuum, odnosno najniže energetsko stanje sistema. Ako sistem ima tahione, nalazi se u lažnom vakuumu, te je nestabilan i preći će u stanje pravog vakuuma. Zamislite branu koja zadržava vodu u jezeru. To stanje predstavlja lažni vakuum. Premda se brana čini savršeno stabilnom, postoji energetsko stanje niže od brane. Ukoliko brana naprsne i voda šikne kroz pukotinu, sistem prelazi u stanje pravog vakuuma kako se nivo vode približava nivou mora. Analogno tome, veruje se da se univerzum pre Velikog praska nalazio u stanju lažnog vakuuma s tahionima. Pošto je bilo tahiona, to nije bilo najniže energetsko stanje, te je sistem bio nestabilan. U tkanju prostorvremena pojavila se majušna poderotina koja je predstavljala pravi vakuum. Kako se poderotina širila, formirao se mehurić. Izvan mehurića, tahioni i dalje postoje, ali unutar njega ih nema. Mehur se širi i mi ga opažamo kao svemir bez tahiona. Takav je bio Veliki prasak. Po jednoj teoriji kojoj kosmolozi vrlo ozbiljno pristupaju, tahion zvani inflaton započeo je prvobitni proces inflacije. Pomenuli smo da teorija inflatornog svemira kaže kako je svemir najpre bio mehurić prostorvremena koji je prošao kroz intenzivan inflatorni period. Fizičari smatraju da je univerzum na samom početku bio u stanju lažnog vakuuma, pri čemu je inflatorno polje bio tahion. Ali postojanje tahiona je destabilizovalo vakuum, i formirani su majušni mehurovi. Unutar jednog od tih mehurića inflatorno polje je dospelo u stanje pravog vakuuma. Taj mehurić je ušao u proces intenzivne inflacije dok nije postao naš svemir. Inflacije više nema unutar našeg svemira mehurića, tako da je više ne možemo opaziti. Dakle, tahioni predstavljaju bizarno kvantno stanje u kome se objekti kreću brže od svetlosti, a možda i narušavaju kauzalnost. Nestali su pre mnogo vremena, a možda su zaslužni i za rođenje samog svemira. Sve ovo možda zvuči kao zaludna spekulacija koja nije proverljiva. Ali teorija o lažnom vakuumu biće podvrgnuta eksperimentalno testirana 2008. godine, kada se u rad pusti Veliki hadronski sudarač čestica kraj Ženeve u Švajcarskoj. Jedan od glavnih zadataka Velikog sudarača jeste da nađe Higsov bozon, poslednju neotkrivenu česticu standardnog modela. Ta čestica je završni komadić ove slagalice. (Zato što je toliko važna, a neuhvatljiva, nobelovac Leon Lederman nazvao ju je Božjom česticom.) Fizičari smatraju da je Higsov bozon izvorno bio tahion. U lažnom vakuumu nijedna subatomska čestica nije imala masu. Ali one su destabilizovale vakuum, i svemir je prešao u novo stanje vakuuma u kome se Higsov bozon preobrazio u običnu česticu. Posle transformacije od tahiona u običnu česticu, subatomske čestice stekle su mase koje danas možemo da izmerimo u laboratoriji. Dakle, otkriće Higsovog bozona ne samo da će postaviti poslednji deo slagalice standardnog modela na svoje mesto, već će i potvrditi da je nekad postojalo tahionsko stanje, ali da je tahion transformisan u običnu česticu. 139

U celini uzev, njutnovska fizika odbacuje mogućnost previđanja budućnosti. Gvozdeno pravilo uzroka i posledice nikada se ne krši. U kvantnoj teoriji moguća su nova stanja materije poput antimaterije ekvivalentne materiji koja se kreće unatrag u vremenu, ali kauzalnost nije narušena. Zapravo, u kvantnoj teoriji antimaterija je presudna za održavanje kauzalnosti. Na prvi pogled, čini se da tahioni krše princip kauzalnosti, ali fizičari smatraju da je njihova svrha bila iniciranje Velikog praska, te se više ne mogu opaziti. Zato se, po svemu sudeći, predviđanje budućnosti mora odbaciti kao realna mogućnost barem u dogledno vreme, i svrstati u III klasu nemogućeg. Ako bi se predviđanje budućnosti ikad dokazalo u ponovljivim eksperimentima, to bi žestoko uzdrmalo same temelje moderne fizike.

140

Ne postoji ništa previše veliko niti previše ludo da jedno od milion tehnoloških društava ne oseti poriv da to postigne, pod uslovom da je fizički moguće. - FRIMAN DAJSON Sudbina nije slučajna već se bira. Na nju se ne čeka - treba je ostvariti. - VILIJAM DŽENINGS BRAJAN Postoje li istine koje će nam zauvek biti nedostižne? Ima li domena znanja koji će biti van domašaja čak i napredne civilizacije? Od svih do sada analiziranih tehnologija, samo perpetuum mobile i predviđanje budućnosti spada u III klasu nemogućeg. Ima li drugih takvih, nemogućih tehnologija? Teoreme obiluju čistom matematikom koja pokazuje da su određene stvari istinski nemoguće. Jednostavan primer je trisekcija ugla pomoću kompasa i lenjira za koju je 1837. godine potvrđeno da je nemoguća. Čak i u jednostavnim sistemima kao što je aritmetika ima nemogućih elemenata. Pomenuo sam kako je nemoguće dokazati sve tačne iskaze u aritmetici pomoću aritmetičkih postulata. Aritmetika nije potpuna. Uvek će biti tačnih iskaza u aritmetici koji se mogu potvrditi samo ako se pređe na mnogo opsežniji sistem čiji je podskup aritmetika. Iako su neke stvari u matematici nemoguće, uvek je opasno nešto proglasiti nemogućim u fizičkom smislu. Dopustite da vas podsetim na govor koji je nobelovac Albert A. Mičelson održao 1894. prilikom svečanog otvaranja Rajersonove laboratorije za fiziku pri Čikaškom univerzitetu, u kome je istakao da je nemoguće otkriti novu fiziku: „Svi važniji fundamentalni zakoni i činjenice fizičke nauke otkriveni su, i sada su toliko čvrsto uspostavljeni da je pretpostavka kako će nekad biti zamenjeni usled novih otkrića neznatna… Naša buduća otkrića moraju se tražiti u okviru šeste decimale.“ Ova zapažanja izneo je uoči dva od najvećih preokreta u naučnoj istoriji - kvantne revolucije iz 1900. godine i relativističke revolucije 1905. Hoću reći da pojave danas nemoguće narušavaju poznate zakone fizike, ali zakoni fizike, kakve ih poznajemo, mogu da se promene. Godine 1825. istaknuti francuski filozof Ogist Kont napisao je u delu Cours de Philosophie da nauka ne može odrediti od čega su načinjene zvezde. To se svojevremeno činilo izvesnim, jer se o prirodi zvezda nije znalo ništa. Bile se tako daleke da je bilo nemoguće posetiti ih. Ipak, samo nekoliko godina po njegovom zapažanju, fizičari su (pomoću spektroskopije) otkrili da je Sunce načinjeno od vodonika. Zapravo, sada znamo da na osnovu analize spektralnih linija svetlosti zvezda emitovane pre više milijardi godina možemo da odredimo hemijski sastav većeg dela svemira. Kont je suočio svet nauke sa izazovom, načinivši listu drugih nemogućih stvari: • Tvrdio je da „definitivna struktura tela uvek mora da prevazilazi naše znanje“. Drugim rečima, nemoguće je znati pravu prirodu materije. • Mislio je da se biologija i hemija ne mogu objasniti pomoću matematike te da je nemoguće svesti te nauke na matematiku. • Smatrao je nemogućim da proučavanje nebeskih tela ma kako utiče na dela ljudi.

141

U devetnaestom veku zapažanja kako su te stvari nemoguće imala su smisla jer se o fundamentalnoj nauci malo znalo. Tajne materije i života bile su potpuna nepoznanica. Ali danas imamo atomsku teoriju koja je otvorila potpuno novu ravan naučnog istraživanja strukture materije. Otkrili smo DNK i kvantnu teoriju i na osnovu toga su razjašnjene tajne života i hemije. Znamo i za udare meteora iz svemira koji ne samo da su uticali na tok života na Zemlji, već su doprineli uobličavanju samog njegovog postojanja. Astronom Džon Barou zapaža: „Istoričari još uvek raspravljaju o pretpostavci da su Kontova stanovišta donekle odgovorna za opadanje francuske nauke koje usledi.“ Matematičar Dejvid Hilbert je, opovrgavajući Kontove tvrdnje, napisao: „Smatram da je pravi razlog za to što Kont nije mogao naći nerešiv problem činjenica da nerešivi problemi ne postoje.“ Ali pojedini naučnici danas ukazuju na novi skup nemogućih stvari: nikada nećemo znati šta se desilo pre Velikog praska (niti šta ga je uopšte iniciralo), i nikada nećemo formulisati teoriju svega. Fizičar Džon Viler je komentarisao pitanje o nemogućem: „Da ste pre dvesta godina bilo koga upitali hoćemo li jednog dana doznati kako je nastao život, odgovorio bi vam ‘Naopako! To je nemoguće’. Tako ja reagujem na pitanje: ‘Hoćemo li ikada pojmiti kako je nastao svemir?’“ Astronom Džon Barou dodaje: „Brzina kojom putuje svetlost ograničena je, te je takvo i naše znanje o strukturi svemira. Ne znamo je li konačan ili beskonačan, imaše li početak i hoće li imati kraj, da li je struktura fizike ista svuda te da li je univerzum uređeno ili haotično mesto… Kako se ispostavlja, ne može se naći odgovor na sva važna pitanja o prirodi univerzuma od njegovog početka do njegovog kraja.“ Barou je u pravu kada kaže da nikada nećemo s apsolutnom sigurnošću spoznati pravu prirodu svemira u svoj njegovoj slavi. Ali moguće je postepeno rešavati ta večita pitanja i naći se nadohvat te spoznaje. Umesto da predstavljaju apsolutne granice našeg znanja, te nemoguće stvari bi se možda mogle posmatrati kao izazovi za sledeću generaciju naučnika. Te granice su poput tankih kora pite, načinjene da se slome.

DETEKCIJA DEŠAVANJA PRE VELIKOG PRASKA Kad je reč o Velikom prasku, konstruiše se nova generacija detektora koja bi mogla da dati odgovor na neka večita pitanja. Današnji detektori zračenja iz spoljnog svemira registruju samo mikrotalasno zračenje emitovano 500.000 godina posle Velikog praska, kada su formirani prvi atomi. Nemoguće je pomoću ovog mikrotalasnog zračenja ispitati dešavanja ranija od 500.000 godina pre Velikog praska, jer je zračenje od prvobitne vatrene lopte bilo pretoplo i previše haotično da bi dalo korisne informacije. Ali analiza drugih vrsta zračenja možda će nas približiti Velikom prasku. Na primer, praćenje neutrina moglo bi nas odvesti bliže trenutku Velikog praska (neutrina su toliko neuhvatljiva da mogu proći kroz čitav solarni sistem od čistog olova). Neutrinsko zračenje moglo bi nas dovesti do na nekoliko sekundi posle Velikog praska. Međutim, konačnu tajnu Velikog praska možda će nam otkriti gravitacioni talasi koji se kreću po tkanju prostorvremena. Fizičar Roki Kolb sa Čikaškog univerziteta kaže: „Merenjem svojstava pozadinskog neutrinskog zračenja, možemo da se vratimo do trenutka jednu sekundu iza Velikog praska. Ali gravitacioni talasi iz područja inflacije zaostali su od svemira kakav je bio 1035 sekundi posle Velikog praska.” Gravitacione talase prvi je predvideo Ajnštajn, još 1916. godine. Oni bi jednog dana mogli da postanu najvažnija istraživačka alatka u astronomiji. Dosadašnja iskustva pokazuju da nova era u astronomiji počinje kad god se ovlada novom vrstom zračenja. Prva vrsta zračenja bila je vidljiva svetlost pomoću koje je Galilej istraživao Sunčev sistem. Drugi tip zračenja bili su radio-talasi koji su nam omogućili da ispitujemo centre galaksija u potrazi za crnim rupama. Detektori gravitacionih talasa mogli bi da otkriju tajne stvaranja samog svemira. U izvesnom smislu, gravitacioni talasi moraju postojati. To će vam biti jasno ako postavite sebi staro pitanje: šta se dešava ukoliko Sunce iznenada nestane? Prema Njutnu, posledice bismo osetili istog trena. Zemlja bi u trenu bila izbačena iz orbite u tamu jer Njutnov zakon gravitacije ne uzima u obzir konačnu brzinu, te se dejstvo sila prenosi kroz svemir bez ikakvog kašnjenja. Ali, po Ajnštajnu, ništa ne može da se kreće brže od svetlosti, te bi informacija o nestanku Sunca putovala osam minuta do Zemlje. Drugim 142

rečima, sferični udarni talas gravitacije potekao od Sunca stigao bi do Zemlje posle nekog vremena. Izvan ove sfere gravitacionog talasa, činilo bi se kao da Sunce i dalje uobičajeno isijava, jer informacija o nestanku Sunca još uvek nije stigla do Zemlje. Međutim, unutar ove sfere gravitacionih talasa, Sunce je već nestalo, dok prostirući udarni talas gravitacionih talasa putuje brzinom svetlosti. Može se i na drugi način uvideti zašto gravitacioni talasi moraju da postoje. Evo kako: zamislite veliki čaršav. Prema Ajnštajnu, prostorvreme je tkanje koje se može uviti ili rastegnuti poput čaršava. Protresemo li brzo čaršav, videćemo kako se vrhove i dolje talasa prostiru po njemu konačnom brzinom. Stoga se gravitacioni talasi mogu smatrati talasima koji putuju po tkanju prostorvremena. Gravitacioni talasi su jedna od najdinamičnijih tema u savremenoj fizici. Godine 2003. u rad su pušteni prvi detektori gravitacionih talasa velikog dometa, u okviru eksperimenta izvedenog u Opservatoriji gravitacionih talasa s laserskim interferometrom (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory LIGO). Reč je o dva detektora duga 4 kilometra; jedan je u Hanfordu u Vašingtonu, a drugi u mestu Livingston Pariš u Luizijani. Istraživači se nadaju da će LIGO detektovati zračenje od sudara neutronskih zvezda i crnih rupa; pretpostavlja se da će se na poduhvat potrošiti 365 miliona dolara. Naredni veliki pomak desiće se 2015, kada će se lansirati potpuno nova generacija satelita čiji zadatak će biti analiza gravitacionog zračenja iz spoljnog svemira od trenutka stvaranja kosmosa. Tri satelita koji sačinjavaju Svemirsku lasersku interferometarsku antenu (Laser Interferometer Space Antenna - LISA), zajednički projekat NASA i Evropske svemirske agencije, poslaće se u orbitu oko Sunca. Ti sateliti moći će da detektuju gravitacione talase emitovane pre bilionitog delića sekunde po Velikom prasku. Ako neki gravitacioni talas od Velikog praska pogodi jedan od ovih satelita, poremetiće laserske zrake; to remećenje se može precizno izmeriti pa ćemo dobiti slike samog rađanja svemira. Sateliti će biti uređeni u trougao i povezani laserskim zracima dužine 4,8 miliona kilometara; po tome je LISA najveći od svih instrumenata nauke. Ovaj sistem kružiće oko Sunca, na nekih 48 miliona kilometara od Zemlje. Svaki satelit emitovaće laserski zrak snage od samo pola vata. Poređenjem s laserskim zracima od preostala dva satelita, svaki satelit će konstruisati interferentnu sliku svetlosti. Ako gravitacioni talas poremeti laserske zrake, promeniće se interferentna slika, i satelit će detektovati taj poremećaj. (Sateliti neće vibrirati pod uticajem gravitacionog talasa, već će talas stvoriti distorziju u prostoru između tri satelita.) Premda su laserski zraci vrlo slabi, njihova preciznost biće zadivljujuća. Moći će da detektuju vibracije s preciznošću od jednog milijarditog dela bilionitog dela, što odgovara pomeraju od 1/100 dela veličine atoma. Svaki laserski zrak biće u stanju da detektuje gravitacioni talas s udaljenosti od 9 milijardi svetlosnih godina, što pokriva gotovo čitav vidljivi svemir. LISA je dovoljno precizan sistem pa ćemo biti kadri da uporedimo valjanost više scenarija o dešavanju pre Velikog praska. Jedna od najaktuelnijih tema teorijske fizike jeste izračunavanje karakteristika svemira pre Velikog praska. Trenutno se inflacijom može prilično zadovoljavajuće opisati evolucija svemira neposredno po Velikom prasku. Ali inflacija nam ne daje odgovor na pitanje kako je uopšte došlo do Velikog praska. Cilj je izračunati gravitaciju emitovanu prilikom Velikog praska pomoću ovih spekulativnih modela dešavanja pre Velikog praska. Svaka teorija o vremenu pre Velikog praska ima drugačija predviđanja. Na primer, zračenje od Velikog praska koje predviđa teorija Velikog pljeska razlikuje se od zračenja predviđenog nekim teorijama inflacije, te bi LISA opovrgnula nekoliko tih teorija. Jasno je da se ovi modeli dešavanja pre Velikog praska ne mogu neposredno testirati jer se, podrazumevano, mora znati kakav beše svemir pre stvaranja vremena, ali možemo ih indirektno proveriti, pošto se u svakoj od tih teorija navodi drugačiji spektar zračenja generisan usled Velikog praska. Fizičar Rip Torn piše: „Negde između 2008. i 2030. otkriće se gravitacioni talasi od singularnosti Velikog praska. Biće to početak ere koja će trajati barem do 2050… Ti napori baciće svetlo na intimne detalje o singularnosti Velikog praska, potvrđujući da je neka verzija teorije struna ispravna kvantna teorija gravitacije.” Ako se na osnovu rezultata koje bude dala LISA ne bude moglo probrati između raznih teorija o dešavanjima pre Velikog praska, to bi moglo poći za rukom njenom nasledniku, Opservatoru Velikog praska (Big Bang Observer - BBO), čije lansiranje je okvirno predviđeno za 2025. godinu. BBO će biti u stanju da skenira čitav svemir u potrazi za svim binarnim sistemima s neutronskim zvezdama i crnim rupama s masom manjom od hiljadu masa Sunca. Ali njegova glavna svrha biće analiza gravitacionih talasa emitovanih tokom inflatorne faze Velikog praska. Stoga je BBO namenski napravljen 143

da testira predviđanja inflatorne teorije Velikog praska. BBO je po dizajnu donekle sličan sistemu LISA. Sastojaće se od tri satelita koji će se zajedno kretati oko Sunca, međusobno udaljeni 50.000 kilometara (ovi sateliti biće mnogo bliži jedni drugima nego LISA sateliti). Svaki satelit moći će da ispaljuje laserski zrak snage 300 vati. BBO će biti u stanju da ispituje gravitacione talase u opsegu frekvencija nedostupnom sistemima LIGO i LISA, popunjavajući važnu prazninu. (LISA može opaziti gravitacione talase frekvencije od 10 do 3.000 herca, dok LIGO detektuje gravitacione talase u opsegu od 10 mikroherca do 10 miliherca. BBO će opažati i oba ta opsega frekvencija.) „Do 2040. već ćemo pomoću zakona kvantne gravitacije naći pouzdane odgovore na mnoga duboka i zbunjujuća pitanja”, piše Torn, „među njima i… Šta je prethodilo singularnosti Velikog praska, ili da li je uopšte bilo nečeg prethodnog? Ima li drugih univerzuma? Ako ima, u kakvom su odnosu ili vezi s našim svemirom?… Mogu li veoma napredne civilizacije iskoristiti zakone fizike da prave i održavaju crvotočine radi međuzvezdanih putovanja te da konstruišu vremeplove za putovanje u prošlost?“ Šta će biti najvažniji rezultat ovih napora? Da u narednih nekoliko decenija dobijemo dovoljno podataka od detektora gravitacionih talasa postavljenih u svemiru te da možemo ispitati valjanost različitih teorija o dešavanjima pre Velikog praska.

KRAJ SVEMIRA Pesnik T. S. Eliot se zapitao da li će svemir umreti s praskom ili s jecajem. Robert Frost je upitao da li ćemo nestati u vatri ili okovani ledom. Najnoviji dokazi ukazuju na to da svemir umire u Velikom smrzavanju u okviru kog će temperatura pasti na apsolutnu nulu, a čitav inteligentni život će izumreti. Ali kako da budemo sigurni u to? Pojedinci su postavili još jedno pitanje o nemogućem. Pitaju se kako da otkrijemo kakva je krajnja sudbina svemira, kad će kraj nastupiti za bilione godina? Naučnici smatraju da tamna energija ili energija vakuuma po svemu sudeći sve brže gura galaksije jedne od drugih, pa se pretpostavlja da je kosmos u stanju širenja. Takva ekspanzija bi snizila temperaturu svemira i izazvala Velikog smrzavanje. Da li je ovo širenje kosmosa privremeno? Bi li se u budućnosti moglo preokrenuti u sažimanje? Na primer, po teoriji o Velikom pljesku u kome se prilikom sudara dve membrane stvara svemir, membrane se po svemu sudeći mogu periodično sudarati. Ako je tako, širenje koje vodi u Veliko smrzavanje samo je privremeno stanje koje će preći u suprotan proces. Iza aktuelnog ubrzanja svemira stoji tamna energija, a ona je verovatno posledica kosmološke konstante. Stoga je ključno spoznati misterioznu konstantu ili energiju vakuuma. Da li se konstanta menja tokom vremena, ili je zaista konstantna? Na to pitanje niko za sada ne može pouzdano da odgovori. Podaci dobijeni od satelita WMAP koji je u orbiti oko Zemlje ukazuju na to da bi kosmološka konstanta mogla biti motor aktuelnog širenja svemira, ali ne znamo da li je to trajno stanje, Ovaj problem nije nov, već datira iz 1916. godine kada je Ajnštajn prvi put uveo kosmološku konstantu. Godinu dana pošto je definisao teoriju opšte relativnosti, razmotrio je njene kosmološke implikacije. Na sopstveno iznenađenje, otkrio je da je svemir dinamičan, odnosno da se širi ili skuplja. Ali njegova ideja se kosila s podacima. Ajnštajn se suočio s Bentlijevim paradoksom koji je mučio još Njutna. Godine 1692. prečasni Ričard Bentli napisao je Njutnu nevino pismo sa užasavajučim pitanjem: ako je Njutnova gravitacija uvek privlačna, zašto se vasiona ne uruši? Ako se svemir sastoji od konačnog broja zvezda koje se međusobno privlače, onda bi trebalo da se približavaju jedna drugoj dok se svemir ne uruši u vatrenu loptu! Njutnu je to pismo zadalo velike muke, jer je ukazalo na ključni nedostatak njegove teorije gravitacije: svaka teorija gravitacije koja je privlačna mora biti nestabilna. Svaki konačan skup zvezda neizbežno će kolabirati usled gravitacije. Njutn je napisao da se stabilan univerzum može stvoriti samo s beskonačnim i uniformnim skupom zvezda, takvim da su zvezde ponaosob izložene privlačenju u svim smerovima te se sve sile međusobno poništavaju. Bilo je to domišljato rešenje, ali Njutn je bio dovoljno pametan da shvati kako je takva stabilnost bila varljiva: i najmanje vibracije oborile bi je kao kakvu kulu od karata. Zapravo, takvo stanje je metastabilno, odnosno privremeno stabilno dok ga najmanje perturbacije ne okončaju. Njutn je zaključio kako je neophodno da Bog tu i tamo gurne zvezde da se svemir ne bi urušio. Drugim rečima, Njutn je svemir posmatrao kao džinovski časovnik - Bog ga je navio na početku vremena i mehanizam se pokorava Njutnovim zakonima. Od tada otkucava automatski, bez božanske 144

intervencije. Međutim, Njutn je smatrao da Bog mora povremeno da štipne zvezde kako se vasiona ne bi urušila u vatrenu loptu. Kada je Ajnštajn 1916. godine naišao na Bentlijev paradoks, njegove jednačine su ga ispravno upućivale na zaključak da je svemir dinamičan - ili se širi ili se skuplja - i da je statički univerzum nestabilan pa bi se urušio pod dejstvom gravitacije. Ali astronomi su svojevremeno bili čvrsto uvereni u to da je svemir statičan i da se ne menja. Zato je Ajnštajn, držeći se opservacija astronoma, dodao kosmološku konstantu, antigravitacionu silu što je razdvajala zvezde kao protivteža gravitacionom privlačenju koje bi dovelo do urušavanja svemira. (Ova antigravitaciona sila odgovarala je energiji sadržanoj u vakuumu. U takvoj predstavi, čak i prostranstvo praznine svemira sadrži ogromne količine nevidljive energije.) Ta konstanta morala je da se odredi veoma precizno da bi se poništila privlačna sila gravitacije. Kasnije, kada je Edvin Habl 1929. godine pokazao da se svemir zapravo širi, Ajnštajn će reći da je kosmološka konstanta bila njegova najveća greška. Danas, sedamdeset godina kasnije, izgleda da bi Ajnštajnova greška, kosmološka konstanta, mogla biti najveći izvor energije u svemiru, čineći do 73 posto sadržaja materije (energije) u svemiru. (Nasuprot tome, viši elementi koji sačinjavaju naša tela tvore samo 0,03 posto univerzuma.) Ajnštajnova greška verovatno će odrediti konačnu sudbinu svemira. Ali odakle dolazi ova kosmološka konstanta? To zasad niko ne zna. Na početku vremena antigravitaciona sila je možda bila dovoljno velika da izazove inflaciju svemira inicirajući Veliki prasak. Potom je iznenada nestala iz nepoznatih razloga. (Svemir se još uvek širio tokom ovog perioda, ali sporije.) Onda se, nekih osam milijardi godina posle Velikog praska, antigravitaciona sila ponovo pojavila, potiskujući galaksije jedne od drugih i izazivajući novo ubrzano širenje svemira. Dakle, da li je nemoguće odrediti konačnu sudbinu svemira? Možda i nije. Većina fizičara veruje da su za određivanje veličine kosmološke konstante presudni kvantni efekti. Vrlo pojednostavljen proračun na osnovu primitivne verzije kvantne teorije daje vrednost pogrešnu za 10120 redova veličine. To je najveće nepodudaranje u istoriji nauke. Ali fizičari se slažu i da ova anomalija naprosto ukazuje da je neophodna teorija kvantne gravitacije. Kako se kosmološka konstanta dobija iz kvantnih korekcija, moramo imati teoriju svega koja će nam omogućiti da izračunamo ne samo sve parametre standardnog modela, već i vrednost kosmološke konstante koja će odrediti konačnu sudbinu svemira. Dakle, da bismo saznali kakav će biti kraj svemira, potrebna nam je teorija svega. Što je ironično, neki fizičari smatraju da je teoriju svega nemoguće formulisati.

TEORIJA SVEGA? Pomenuo sam da je teorija struna vodeći kandidat za teoriju svega. Ipak, ne slažu se svi s tim da zaslužuje takvu titulu. S jedne strane, ima onih koji misle kao profesor Maks Tegmark s Masačusetskog tehnološkog instituta; on je napisao: „Smatram da će se 2056. godine prodavati majice s odštampanim jednačinama koje opisuju objedinjene fizičke zakone svemira.” S druge strane, sve su glasniji odlučni kritičari koji tvrde da teorija struna tek treba da se dokaže. Koliko god bilo članaka ili televizijskih dokumentaraca punih entuzijazma prema teoriji struna, neki ističu da iz ove teorija tek valja dobiti bar jednu proverljivu činjenicu. Kritičari kažu da je to teorija ničeg, a ne teorija nečeg. Strasti su se posebno uskomešale 2002. godine kada je Stiven Hoking promenio stranu, citirajući teoremu o nepotpunosti i rekavši da teorija svega možda čak nije matematički moguća. Ne iznenađuje što je ova rasprava okrenula fizičare jedne protiv drugih, jer cilj je tako teško dostižan, ako ne i nedostižan. Misija objedinjavanja svih zakona fizike milenijumima je mučila i izazivala filozofe i fizičare podjednako. Sokrat je rekao: „Najvažnijim smatram znati objašnjenje svega, kako je nastalo, zašto nestaje, zašto postoji.“ Prvi ozbiljan predlog za teoriju svega iskrsnuo je oko 500. godine p. n. e. kada su pitagorejci odgonetnuli matematičke zakone muzike. Analizirajući noduse i vibracije struna lire, pokazali su da se muzika pokorava izuzetno jednostavnoj matematici. Razmatrali su ideju da bi se čitava priroda mogla objasniti pomoću harmonija struna lire. (Na izvestan način, teorija struna vaskrsava san pitagorejaca.) U modernom dobu, gotovo svi giganti fizike dvadesetog veka okušavali su sreću s objedinjenom teorijom polja. Ali, kako upozorava Friman Dajson, „tlo fizike zatrpano je leševima objedinjenih teorija“. 145

Godine 1928. New York Times je senzacionalno objavio: „Ajnštajn na ivici veličanstvenog otkrića; ljute ga ometanja.“ Novinarski tekst je pokrenuo medijski indukovani talas grozničavog ushićenja teorijom svega. Novine su trubile: „Ajnštajn začuđen uzbuđenjem zbog teorije. Sto novinara u pripravnosti već nedelju dana.“ Reke novinara opsedale su njegov dom u Berlinu neprestano motreći, u nadi da presresti genija i dobiju materijal za udarne vesti. Ajnštajn je morao da se krije. Astronom Artur Edington mu je pisao: „Možda ćete se nasmejati kada saznate da su vlasnici naše velike robne kuće (Selfridžis, u Londonu) postavili vaš rad na izlogu (šest stranica, jednu do druge) tako da ga prolaznici mogu u celini pročitati. Ljudi se masovno okupljaju i čitaju.“ (Godine 1925. Edington je izneo svoj predlog objedinjene teorije polja na kojoj je neumorno radio do 1944, kada je preminuo) Godine 1946. Ervin Šredinger, jedan od osnivača kvantne mehanike, održao je konferenciju za štampu i predstavio svoju objedinjenu teoriju polja. Promociji je prisustvovao čak i premijer Irske, Ejmon de Valera. Kada je novinar upitao Šredingera šta bi uradio ako bi se ispostavilo da mu je teorija pogrešna, odgovorio je: „Verujem da sam u pravu. Ispašću prava budala, ako grešim.“ (Šredinger je doživeo poniženje kada je Ajnštajn učtivo ukazao na greške u njegovoj teoriji.) Najoštrije kritike objedinjenju uputio je fizičar Volfgang Pauli. Kudio je Ajnštajna: „Šta Bog rastavi, neka čovek ne sastavi.” Nemilosrdno je obezvređivao svaku dopola formiranu teoriju opaskom: „Nije čak ni pogrešna.” Zato je ironično da je vrhovni cinik Pauli lično na kraju pokleknuo - pedesetih godina prošlog veka predstavio je objedinjenu teoriju polja na kojoj je radio zajedno s Vernerom Hajzenbergom. Godine 1958,. na Univerzitetu Kolumbija, Pauli je izneo pred javnost Hajzenberg-Paulijevu objedinjenu teoriju polja. U publici je sedeo Bor koji nije bio impresioniran. Ustao je i rekao: „Mi u zadnjim redovima ubeđeni smo da je vaša teorija luda. Ne slažemo se samo u tome da li je dovoljno luda.“ Kritike su bile poražavajuće. Kako su sve očigledne teorije razmotrene i odbačene, prava objedinjena teorija polja se mora zasnivati na zasenjujućem raskidu s prošlošću. Hajzenberg-Paulijeva teorija bila je naprosto previše konvencionalna, previše obična, previše razumna da bi bila prava teorija. (Te godine Paulija je uznemirio Hajzenbergov komentar na radiju kako njihovoj teoriji nedostaje samo nekoliko tehničkih detalja. Pauli je svom prijatelju poslao prazan pravouganik s natpisom: „Ovim pokazujem svetu kako mogu da slikam kao Ticijan. Nedostaju samo tehnički detalji.“)

KRITIKE TEORIJE STRUNA Današnji vodeći (i jedini) kandidat teorije svega je teorija struna. Međutim, i nju prati zazor. Protivnici tvrde da je rad na teoriji struna preduslov za stalnu akademsku poziciju na vrhunskim univerzitetima. Ako se ne bavite teorijom struna, bićete nezaposleni. Takva je trenutna moda, i to nikako nije dobro za fizičare.22 Kad god čujem takve kritike, nasmejem se, jer fizika je podložna pomodarstvu kao svaki poduhvat. Velike teorije, naročite one na samim granicama ljudskog znanja, u jednom trenutku su miljenice sudbine, a u sledećem sreća im okreće leđa. Zapravo, nekada je situacija bila obrnuta, i teorija struna je bila otpadnička teorija, žrtva efekta uvreženih mišljenja. Teorija struna rođena je 1968. godine, kada su Gabrijel Venecijano i Mahiko Suzuki, dva mlada fizičara na postdoktorskim istraživačkim projektima, nabasali na formulu koja je po svemu sudeći opisivala sudare subatomskih čestica. Ubrzo je otkriveno da ova čudesna formula može da se izvede iz sudara vibrirajućih struna. Međutim, do 1974. godine već se odustalo od rada na toj teoriji. Nova teorija, kvantna hromodinamika (QCD)*17 ili teorija kvarkova i jake interakcije, pregazila je sve ostale teorije. Ljudi su masovno dizali ruke od teorije struna okrećući se radu na kvantnoj hromodinamici. Sva finansijska sredstva, radna mesta i priznanja dobijali su fizičari koji su radili na modelu kvarka. Dobro se sećam tog mračnog doba. Na teoriji struna nastavili su da rade samo nepromišljeni ili tvrdoglavi. A kada se saznalo da te strune mogu da vibriraju u samo deset dimenzija, teorija je postala predmet sprdnje. Džon Švarc, pionir na polju struna s Kalifornijskog tehnološkog instituta, povremeno se sretao s Ričardom Fajnmanom u liftu. Fajnman, uvek spreman na šalu, zapitao bi ga: „Pa, Džone, u koliko dimenzija si danas?” U šali smo govorili da se teoretičar struna može naći samo u redu za nezaposlene. (Nobelovac Mari Gel-Man, osnivač modela kvarka, jednom mi se poverio kako se sažalio na teoretičare struna i uredio „prirodni rezervat za ugrožene teoretičare struna“ na Kalifornijskom tehnološkom institutu, da ljudi kao što je Džon ne izgube posao.) 146

Osvrćući se na činjenicu da veliki broj mladih fizičara danas grabi da radi na teoriji struna, Stiven Vajnberg je napisao: „Teorija struna trenutno je naš jedini izvor kandidata za konačnu teoriju - kako bi iko mogao očekivati da mnoštvo najtalentovanijih mladih fizičara ne bi htelo da radi na njoj?“

TEORIJA STRUNA: NEPROVERLJIVA? Sada se glavnom manom teorije struna smatra to što je neproverljiva. Kritičari ističu da bi se mogla proveriti samo pomoću akceleratora čestica veličine galaksije. Ali zanemaruju činjenicu da se naučne činjenice uglavnom izvode posredno, a ne direktno. Niko nikada nije otišao na Sunce i direktno ga ispitao, ali znamo da je načinjeno od vodonika jer možemo da analiziramo njegove spektralne linije. Kao primer mogu nam poslužiti i crne rupe. Teorija o crnim rupama datira iz 1785, kada je Džon Mičel objavio članak u publikaciji Philosophical Transactions of the Royal Society. Tvrdio je kako zvezda može biti toliko masivna da bi „sva svetlost iz takvog tela morala da mu se vrati usled njegove gravitacije“. Mičelova teorija o tamnoj zvezdi vekovima je tavorila jer nije bilo moguće direktno je testirati. Godine 1939 Ajnštajn je čak napisao rad u kome je pokazao da se takva tamna zvezda ne bi mogla formirati prirodnim putem. Kritika se svodila na zapažanje da te tamne zvezde nisu podložne testiranju jer su, po samoj svojoj definiciji, nevidljive. Ipak, danas imamo Hablov teleskop pa imamo predivne dokaze da postoje crne rupe. Kako se veruje, milijarde crnih rupa kriju se u srcima galaksija. Možda naša galaksiji vrvi od lutajućih crnih rupa. Hoću da istaknem kako su svi dokazi o postojanju crnih rupa posredni; drugim rečima, podatke o postojanju crnih rupa dobili smo analizirajući pojas materije koja kruži oko njih. Povrh svega, mnoge neproverljive teorije u nekom trenutku postanu proverljive. Prošle su dve hiljade godina otkako je Demokrit izneo ideju o atomima i tek onda je dokazano da postoje. Ludviga Bolcmana, fizičara iz devetnaestog veka, hajka zbog toga što je verovao u tu teoriju gurnula je u samoubistvo, a ipak danas raspolažemo predivnim fotografijama atoma. Pauli je 1930. godine izneo ideju o neutrinu, čestici toliko neuhvatljivoj da može proći kroz olovne blokove veličine čitavog solarnog sistema, a da ne bude apsorbovana. Pauli je rekao: „Počinio sam najgori greh: predstavio sam česticu koja se nikada neće moći opaziti.“ Neutrino je bilo nemoguće detektovati, tako da se više decenija graničio s naučnom fantastikom. Ipak, danas možemo da proizvedemo neutrinske zrake. Zapravo, više eksperimenata opravdava nadu fizičara da će se izvršiti prvi indirektni testovi teorije struna: • Veliki hadronski sudarač (LHC) mogao bi biti dovoljno moćan da proizvede superčestice koje po predviđanjima teorije superstruna (kao i drugih teorija supersimetrije) predstavljaju više vibracije. • Već sam pomenuo da će se 2015. godine u svemir lansirati Svemirska laserska interferometarska antena (LISA). LISA i njen naslednik, Opservator velikog praska, mogli bi biti dovoljno precizni da testiraju više teorija o dešavanjima pre Velikog praska, uključujući verzije teorije struna. • U nekoliko laboratorija ispituje se postoje li više dimenzije tako što se u milimetarskim razmerama istražuju odstupanja od Njutnovog čuvenog zakona obrnutog kvadrata. (Ako postoji četvrta prostorna dimenzija, gravitacija bi trebalo da opada s kubom, a ne s kvadratom rastojanja.) Prema poslednjoj verziji teorije struna (M-teoriji) postoji jedanaest dimenzija. • Mnoge laboratorije pokušavaju da detektuju tamnu materiju pošto se Zemlja kreće u kosmičkom vetru tamne materije. Teorija struna iznosi konkretna, proverljiva predviđanja o fizičkim svojstvima tamne materije, jer je tamna materija verovatno viša vibracija strune (na primer, fotino). • Fizičari se nadaju da će se u nizu dodatnih eksperimenata (na primer, s polarizacijom neutrina na Južnom polu) registrovati mini-crne rupe i drugi čudni objekti, i to na osnovu analiziranja anomalija u kosmičkim zracima čije energije lako mogu da nadmaše one ostvarene u Velikom hadronskom sudaraču. Eksperimenti s kosmičkim zracima i s Velikim hadronskim sudaračem uspostaviće novu, uzbudljivu granicu, izvan standardnog modela. 147

• Neki fizičari ukazuju na mogućnost da je Veliki prasak bio toliko eksplozivan da je majušna superstruna naduvana do astronomskih razmera. Fizičar Aleksandar Vilenkin s Tuftsovog univerziteta piše: „Veoma je uzbudljiva mogućnost da superstrune mogu imati astronomske dimenzije. Onda bismo ih videli na nebu i direktno proverili teoriju superstruna.“ (Prilično je mala verovatnoća da će biti nađena ogromna superstruna naduvana u Velikom prasku.)

DA LI JE FIZIKA CELOVITA? Godine 1980. Stiven Hoking je potpirio interesovanje za teoriju svega jer je na svom predavanju „Vreme promena za teorijsku fiziku?“ poručio: „Možda će dovršena teorija ugledati svetlost dana za života nekih slušalaca.“ Tvrdio je kako verovatnoća da će se konačna teorija naći u narednih dvadeset godina iznosi pedeset posto. Ali kada je došla 2000. godina i ne bi konsenzusa o teoriji svega, predomislio se i predvideo da će se ta teorija naći, sa istom verovatnoćom, u narednih dvadeset godina. Hoking se ponovo predomislio 2002. i objavio da Gedelova teorema o nepotpunosti upućuje na kobnu grešku u njegovom rasuđivanju. Napisao je: „Pojedinci će se veoma razočarati ako nema vrhovne teorije koja se može formulisati kao konačan skup principa. Nekad sam bio jedan od njih, ali predomislio sam se… Gedelova teorema se postarala za to da uvek bude posla za matematičare. Smatram da će M-teorija isto učiniti za fizičare.” U prilog tome iznosi stari argument: kako je matematika nepotpuna i predstavlja jezik fizike, uvek će biti istinitih fizičkih iskaza zauvek izvan našeg dometa, te teorija svega nije moguća. Kao što je uništila san starih Grka o dokazivanju svih istinitih iskaza u matematici, teorema o nepotpunosti postaviće i teoriju svega van našeg dosega. Friman Dajson je to lepo obrazložio: „Gedel je dokazao da je svet čiste matematike neiscrpan: matematika se ne može obuhvatiti nikakvim konačnim skupom aksioma i pravila zaključivanja… Nadam se da analogna situacija važi i u svetu fizike. Ako je moje viđenje budućnosti ispravno, to znači da je i svet fizike i astronomije takođe neiscrpan koliko god daleko otišli u budućnost, uvek će se dešavati nova zbivanja, saznavaće se nove informacije, biće novih svetova koje valja istražiti, uz neprestano širenje domena života, svesti i memorije.” Astrofizičar Džon Barou takvo rasuđivanje sažeto predočava: „Nauka se zasniva na matematici, matematika ne može da otkrije sve istine, što znači da nauka ne može da otkrije sve istine.” Takav argument može i ne mora biti tačan, ali ima nekoliko potencijalnih nedostataka. Profesionalni matematičari uglavnom zanemaruju teoremu o nepotpunosti u svom radu. Razlog je to što teorema o nepotpunosti počinje analiziranjem iskaza koji se pozivaju sami na sebe, odnosno, samoreferencirajući su. Na primer, naredni iskazi su paradoksalni: Ova rečenica je netačna. Ja sam lažov. Ovaj iskaz se ne može dokazati. U prvom slučaju, ako je rečenica tačna, to znači da je pogrešna. Ukoliko je rečenica pogrešna, onda je tačna. Slično tome, ako govorim istinu, lažem, a ako lažem, onda govorim istinu. U poslednjem slučaju, ukoliko je rečenica tačna, to se ne može dokazati. Drugi iskaz je čuveni paradoks lažova. Kritski filozof Epimenid voleo je taj paradoks da ilustruje iskazom: „Svi Krićani su lažovi.” Međutim, apostol Pavle ga uopšte nije razumeo i u poslanici Titu napisao je: „Jedan kritski prorok je rekao da su Krićani večiti lažovi, zli bezdušnici, lenji proždrljivci. Zacelo je govorio istinu.” Teorema o nepotpunosti se zasniva na iskazima kao što je „Ova rečenica se ne može dokazati pomoću aksioma aritmetike”, i gradi delikatnu mrežu ovih samoreferencirajućih paradoksa. Međutim, Hoking koristi teoremu o nepotpunosti da pokaže kako teorija svega ne može postojati. Tvrdi da je ključni momenat Gedelove teoreme o nepotpunosti činjenica da je matematika samoreferencirajuća, te i fizika pati od iste bolesti. Kako se posmatrač ne može razdvojiti od procesa opservacije, fizika će se uvek pozivati na samu sebe, jer ne možemo da napustimo svemir. U krajnjoj 148

analizi, i posmatrač je načinjen od atoma i molekula, tako da mora biti integralni deo eksperimenta koji izvodi. Hokingova kritika može se prenebregnuti. Da bi izbegli paradokse obuhvaćene Gedelovom teoremom, profesionalni matematičari naprosto će istaći da su iz njihovog rada izostavljeni samoreferencirajući iskazi. Posle toga, mogu da premoste teoremu o nepotpunosti. Eksplozivni razvoj matematike od Gedelovog vremena u velikoj meri je ostvaren tako što se teorema nepotpunosti naprosto ignorisala, odnosno pomoću postuliranja da u datom radu nema samoreferencirajućih iskaza. Na isti način možda bi se mogla konstruisati teorija svega koja može da objasni ishod svakog poznatog eksperimenta nezavisno od dihotomije posmatrača i objekta posmatranja. Ako se takvom teorijom svega može objasniti sve, od porekla Velikog praska do vidljivog svemira oko nas, način na koji opisujemo interakciju između posmatrača i objekta posmatranja postaje samo teorijska spekulacija. Zapravo, važan kriterijum za teoriju svega trebalo bi da bude činjenica da su njeni zaključci potpuno nezavisni od načina na koji razdvajamo posmatrača i objekat posmatranja. Povrh toga, priroda može biti neiscrpna i bezgranična, čak i ako se zasniva na tek nekoliko principa. Razmotrimo igranje šaha. Zamolite vanzemaljca da posmatra partiju i samo na osnovu toga zaključi koja su pravila igre. Posle nekog vremena vanzemaljac će shvatiti kako se kreću pešaci, lovci i kraljevi. Pravila šaha su konačna i jednostavna. Ali broj mogućih partija astronomski je veliki. Jednako tako pravila prirode mogu biti konačna i jednostavna, ali bi se mogla primenjivati na beskrajno mnogo načina. Cilj nam je da nađemo pravila fizike. U izvesnom smislu, već imamo potpunu teoriju mnogih fenomena. Niko nikada nije našao manu Maksvelovih jednačina svetlosti. Standardni model često se naziva teorija gotovo svega. Pretpostavimo za trenutak da možemo ukinuti gravitaciju. U tom slučaju, standardni model postaje potpuno održiva teorija svih fenomena sem gravitacije. Možda je ružna, ali funkcioniše. I pored teoreme nepotpunosti, imamo savršeno logičnu teoriju svega (sem gravitacije). Smatram da je istinski izuzetno što se na jednom papiru mogu ispisati zakoni koji upravljaju svim poznatim fizičkim fenomenima i pokrivaju četrdeset tri reda veličine, od najdaljih granica kosmosa, od nas udaljenih preko deset milijardi svetlosnih godina, do mikrosveta kvarkova i neutrina. Na tom papiru našle bi se samo dve jednačine: Ajnštajnova teorija gravitacije i standardni model. Smatram da to otkriva krajnju jednostavnost i harmoniju prirode na fundamentalnom nivou. Svemir je mogao da bude izopačen, nasumičan ili nepredvidljiv. Ipak, izgleda nam kao celovit, koherentan i predivan. Nobelovac Stiven Vajnberg poredi našu potragu za teorijom svega s potragom za Severnim polom. Vekovima su drevni moreplovci koristili mape na kojima nije bilo Severnog pola. Igle svih kompasa i karte ukazivale su na delić mape koji nedostaje, ali niko nije otišao to mesto. Na isti način, svi naši podaci i teorije ukazuju na teoriju svega. Ona je delić koji nedostaje u našim jednačinama. Uvek će biti fenomena van našeg domašaja, koje nije moguće istraživati (kakvi su tačna pozicija elektrona ili svet van dometa brzine svetlosti). Ali verujem da su fundamentalni zakoni konačni i dostupni našoj spoznaji. A u godinama koje dolaze, kako budemo istraživali svemir s novom generacijom akceleratora čestica, detektora gravitacionih talasa postavljenih u svemiru i drugih tehnologija, fizika bi mogla biti najuzbudljivi domen ljudskog delovanja. Nismo na kraju, već na početku nove fizike. Šta god našli, uvek će nas čekati novi horizonti.

149

1 Ovo je tačno zbog kvantne teorije. Kada na teoriju primenimo sve moguće kvantne korekcije (naporan

proces, zvan renormalizacija), otkrivamo da fenomeni prethodno nemogući na klasičnom nivou ponovo ulaze u računicu. To znači: ako nešto nije izričito zabranjeno (na primer, zakonom o održanju energije), po dodavanju kvantnih korekcija vraća se u teoriju. 2 Platon je napisao: „Nijedan čovek se ne bi uzdržavao kada bi bez ikakve opasnosti mogao uzeti šta mu se

sviđa na pijaci ili ući u tuđe kuće i legati s kim poželi radi zadovoljstva ili kad bi smeo da ubija ili pušta iz zatvora po svojoj volji, i da po svemu bude Bog među ljudima… Ukoliko zamislite nekoga ko je stekao moć da bude nevidljiv i to nije zloupotrebio - niti je učinio išta loše niti se uhvatio za nešto tuđe - znajte da bi ga smatrali najjadnijim idiotom…“ 3 Nacisti su poslali tim u Indiju da istraži neke drevne mitološke tvrdnje Hindusa (slično priči iz filma

Otimači izgubljenog kovčega). Zanimala ih je Mahabharata u kojoj su opisana čudna, moćna oružja, između ostalog i letelice. 4 Ovakvi filmovi davali su brojne pogrešne predstave o laserima. Laserski zraci su nevidljivi, sem ako se ne

raseju o čestice vazduha. Dakle, u sceni u kojoj se Tom Kruz provlači kroz lavirint laserskih zraka u Nemogućoj misiji, rešetke laserskih zraka trebalo bi da budu nevidljive, a ne crvene. Takođe, u mnogim bitkama pištoljima na zrake vidimo kako laserski impulsi lete po vazduhu, što je nemoguće, pošto laserska svetlost putuje brzinom svetlosti od oko 300.000 kilometara u sekundi. 5 Najbolji zabeleženi primer teleportacije desio se 24. oktobra 1593. godine kada se Gil Perez, pripadnik

garde guvernera u Manili, na Filipinima, sa stražarskog mesta u palati iznenada prebacio na glavni trg u Meksiko Sitiju. Ošamućenog i zbunjenog, uhapsile su ga meksičke vlasti misleći da je u dosluhu s đavolom. Pred Svetim sudom inkvizicije, u svoju odbranu samo je rekao da je nestao iz Manile, a obreo se u Meksiku „za kraće vreme nego što petao kukurikne“. (Istoričar Majk Daš ističe da su prvi istorijski zapisi o ovom događaju načinjeni sto godina posle Perezovog nestanka, te im se ne može sasvim verovati.) 6

Dojlova rana dela bila su čuvena po prikazanom metodičnom, logičnom razmišljanju tipičnom za medicinsku profesiju, što se ogleda u izvanrednim zaključivanjima Šerloka Holmsa. Zašto se, onda, Dojl odlučio na drastičan prelaz s hladne, racionalne logike gospodina Holmsa na neizvesne, užasavajuće avanture profesora Čelendžera koji je kopao po zabranjenim svetovima misticizma, okultnom i graničnim oblastima u nauci? Dojl se iz temelja promenio pošto su mu u Prvom svetskom ratu izginuli voljeni sin Kingsli, brat, dva šuraka i dva nećaka. Ti gubici ostavili su dubok, trajni ožiljak u njegovoj duši. Utučen zbog njihovih tragičnih smrti, Dojl se predao doživotnoj fascinaciji svetom okultnog, verujući da bi mu spiritualizam možda mogao pomoći da komunicira s mrtvima. Naglo se okrenuo od sveta racionalne, forenzičke nauke i širom sveta počeo da drži predavanja o neobjašnjenim paranormalnim fenomenima. 7

Preciznije, Hajzenbergov princip neodređenosti kaže da neodređenost pozicije čestice pomnožena neodređenošću njenog impulsa mora biti veća od količnika Plankove konstante i 2ω ili jednaka njemu. To se može formulisati i na sledeći način: proizvod neodređenosti energije i vremena čestice mora biti veći ili jednak količniku Plankove konstante i 2ω. Ako Plankovu konstantu izjednačimo s nulom, to se svodi na standardnu njutnovsku teoriju u kojoj su sve neodređenosti jednake nuli. Činjenica da ne možete znati poziciju, impuls, energiju ili vreme elektrona, nadahnula je Trigvija 150

Emilsona na duhovito zapažanje: „Istoričari su zaključili kako je Hajzenberg, mora biti, razmišljao o svom ljubavnom životu kad je otkrio princip neodređenosti: kada je imao vremena, nije imao energije, a kada je bio pravi momenat (impuls), nije mogao da nađe poziciju.“) Barrow, Between Inner Space and Outer Space, strana 187. 8 Pretpostavimo na trenutak da makroskopski objekti, pa i ljudi, mogu da se teleportuju. To nas navodi na

filozofsko i teološko pitanje: šta biva s dušom neke osobe kada se njeno telo teleportuje. Ako se teleportujete na novu lokaciju, da li se i vaša duša premešta s vama? Neka od tih etičkih pitanja istraživao je Džejms Patrik Keli u romanu Razmišljaj kao dinosaurus (Think Like a Dinosaur). U tom delu žena je teleportovna na drugu planetu, ali nastaju problemi s transmisijom. Prvobitno telo nije uništeno, već je sačuvano a u njemu i sve njene emocije. Najednom postoje dve kopije jedne osobe. Naravno, kada se kopiji naloži da uđe u teleportacionu mašinu da bi se dezintegrisala, ona odbija. Tu se stvara kriza jer hladnokrvni vanzemaljci koji su i omogućili tu tehnologiju gledaju na taj postupak kao na čisto praktično izjednačavanje strana jednačine, dok ljudi, budući emotivniji, više saosećaju s njenom situacijom. U većini priča teleportacija se tretira kao bogom data. Međutim, Stiven King u priči Izlet (The Jaunt) istražuje implikacije opasnih sporednih efekata teleportacije. U budućnosti teleportacija je uobičajena i od milja se zove izlet. Pred teleportovanje na Mars, otac pripoveda deci zanimljivu istoriju izleta iza čijeg otkrića stoji naučnik koji je tu tehniku koristio da teleportuje miševe. Međutim, teleportaciju su preživljavali samo miševi pod anestezijom, dok su budni miševi umirali tokom teleportacije ugibali u užasnim mukama. Zato su se ljudi pod obavezno uspavljivali pre teleportacije. Jedino je u budnom stanju teleportovan osuđeni kriminalac kome je obećano pomilovanje ukoliko učestvuje u tom eksperimentu. Ali on će po teleportaciji pretrpeti težak srčani napad, a poslednje reči biće mu: „Večnost je unutra.“ Nažalost, sin, fasciniran pričom, odlučuje da zadrži dah kako anestezija ne bi delovala na njega. Posledice su tragične. Po teleportaciji, iznenada će izgubiti razum. Posedeće, beonjače će mu starački požuteti, i pokušaće da iskopa sebi oči. Tajna je otkrivena. Materija se teleportuje u trenu, ali putovanje za um putnika traje čitavu večnost, i on sasvim gubi razum. 9

Zadivljujući telepatski trikovi mogu se izvoditi i na privatnim zabavama. Zamolite sve goste da napišu svoje ime na parčetu papira i da stave papirić u šešir. Vadite jedan po jedan zapečaćeni papirić i naglas izgovarate ime napisano na njemu. Gosti će se zaprepastiti: telepatija je demonstrirana pred njihovim očima. Zapravo, neki mađioničari su došli do slave i bogatstva prevashodno zahvaljujući ovom triku. Evo objašnjenja ovog zadivljujućeg primera čitanja misli: izvucite prvi papirić i pročitajte ga u sebi, ali recite da vas zamagljenost telepatskog etera ometa u čitanju. Izvucite drugi papirić, ali nemojte ga otvoriti. Sada izgovorite ime koje ste pročitali na prvom papiriću. Osoba koja je napisala ime biće zadivljena, misleći da ste pročitali zapečaćeni, drugi papirić. Izvucite treći zapečaćeni papirić i izgovorite naglas ime s drugog papirića. Ponavljajte postupak. Kad god naglas izgovorite ime na papiriću, vi u stvari kažete ono koje je bilo napisano na prethodnoj ceduljici. 10 Mentalno stanje neke osobe može se opisati u grubim crtama ukoliko se odredi putanja očiju te osobe

dok pogledom prelazi preko fotografije. Ako se u očnu jabučicu uperi tanak laserski zrak, na zidu bi mogla da se prikaže reflektovana slika tog zraka. Detektovanjem putanje tog zraka reflektovanog na zidu, moguće je precizno rekonstruisati gde su oči te osobe usmerene dok gleda sliku. (Na primer, tokom posmatranja nečijeg lica na slici, posmatračeve oči obično se brzo pomeraju od jednog do drugog oka lica sa slike, a potom prelaze na usta, vraćaju se na oći i tek tad pregledaju čitavu sliku) Moguće je izračunati veličinu zenica posmatrača dok pregleda sliku, i na osnovu toga zaključiti da li je s prijatnošću ili neprijatnošću gledao određene delove slike. Tako se može pročitati posmatračevo emotivno stanje. (Recimo, ubica bi doživeo snažne emocije gledajući prostor u kome je izvršio ubistvo i mesto na kome je ostavljeno telo. Tačno mesto leša bilo bi poznato samo ubici i policiji.) 11

Članovi Društva za istraživanje paranormalnog bili su lord Rejli (nobelovac), ser Vilijam Kruks (pronalač Kruksove cevi koja se koristila u elektronici), Šarl Riše (nobelovac), američki psiholog Vilijam Džejms i premijer Artur Balfor. U pobornike tog društva spadale su takve ugledne ličnosti kakav je Mark Tven, Artur Konan Dojl, lord Alfred Tenison, Luis Kerol i Karl Jung. 151

12 Rajn je planirao da postane sveštenik, ali onda se na Čikaškom univerzitetu preusmerio na botaniku.

Paranormalni fenomeni počeli su da ga opčinjavaju 1922. godine, posle govora Artura Konana Dojla koji je širom zemlje držao predavanja o komuniciranju s mrtvima. Potom je pročitao knjigu Opstanak čoveka (The Survival of Man) Olivera Lodža o navodnoj komunikaciji s preminulima u posebnim seansama i onda se još više zainteresovao. Međutim, bio je nezadovoljan tekućim stanjem u spiritualizmu; reputaciju tog fenomena često su narušavale nepogodne priče o prevarama. Zapravo, Rajn je u okviru svojih istraživanja razotkrio prevarantkinju, navodnog medijuma Mardžeri Krandon, stekavši poštovanje mnogih spiritualista, među njima i Konana Dojla. 13 Na kraju, pomenimo i ovo: ako bi ograničeni oblici telepatije postali uobičajeni u budućnosti, suočili

bismo se i sa zakonskim i moralnim pitanjima. Kao što je u mnogim državama nelegalno snimati telefonski razgovor osobe bez njene saglasnosti, tako bi u budućnosti moglo biti nezakonito snimati obrasce nečijih misli bez dozvole. Takođe, čitanju obrazaca nečijih misli u bilo kom kontekstu mogli bi se protiviti i borci za ljudska prava. S obzirom na nejasnu prirodu ljudskih misli, možda pristupanje nečijim mislima nikad neće biti uvažavano na sudu. U filmu Manjinski izveštaj (Minority Report) s Tomom Kruzom u glavnoj ulozi, postavlja se etičko pitanje sme li se neko uhapsiti za zločin koji još uvek nije počinio. U budućnosti će se možda postavljati pitanje da li namera neke osobe da počini zločin potvrđena obrascima njenih misli predstavlja dokaz koji je tereti. Ako neko nekome uputi mentalne pretnje, da li bi one imale istu težinu kao izgovorene pretnje? Raspravljaće se i o vladama i bezbednosnim agencijama nezainteresovanim za problem zakonitosti, koje podvrgavaju ljude skeniranju mozga bez njihovog pristanka. Da li bi takvo ponašanje bilo zakonski prihvatljivo? Da li bi bilo legalno čitati misli teroriste kako bi se otkrilo šta planira? Da li bi bilo zakonito ugraditi nekom lažna sećanja da bi se obmanuo? U filmu Totalni opoziv (Total Recall) s Arnoldom Švarcenegerom u glavnoj ulozi, neprestano u prvi plan iskače pitanje da li su sećanja pojedinca prava ili implantirana, što utiče na našu prirodu. Ova pitanja vrlo verovatno biće čisto hipotetička u narednim decenijama, ali tehnologija će, napredujući, neizbežno da nas suočava s moralnim, zakonskim i društvenim nedoumicama. Na sreću, imamo dovoljno vremena da ih rešavamo. 14 Čudesni Rendi, zgađen time što bi profesionalni mađioničari, vični obmanjivanju lakovernika, tvrdeći da

imaju paranormalne moći, mogli varati publiku koja ništa ne sumnja, posvetio se razotkrivanju prevaranata. Posebno zadovoljstvo pričinjavalo mu je da sam izvodi sva navodna čuda koja su izvodili telepate. Čudesni Rendi je nastavio tradiciju velikog Hudinija, mađioničara koji se uporedo bavio razotkrivanjem prevaranata i šarlatana što su koristili svoje mađioničarske veštine da varaju narod zbog lične koristi. Rendi se hvali kako svojim trikovima može da prevari i naučnike i tvrdi: „Mogao bih da ušetam u laboratoriju i sasvim obmanem bilo koju grupu naučnika.“ Cavelos, strana 220. 15

Profesor Penrouz smatra da su kvantni efekti u mozgu neophodni da bi ljudski um bio moguć. Većina računarskih stručnjaka bi se složila s izjavom da se od složenog niza tranzistora može napraviti kopija svakog neurona u mozgu, te se mozak može svesti na klasičan uređaj. Mozak je izuzetno komplikovan, ali se u suštini sastoji od ogromnog broja neurona čije ponašanje može da se podražava pomoću tranzistora. Penrouz se ne slaže s tim. Tvrdi da u ćeliji postoje mikrostrukture zvane mikrotubule koje ispoljavaju kvantno ponašanje, tako da se mozak nikada ne može naprosto svesti na skup elektronskih komponenata. 16 Dakle, roboti bi mogli biti ključni za naš dugoročni opstanak. Evo šta kaže Marvin Minski: „Evolucija se

ne završava nama, ljudima, te ako smo kadri da napravimo mašinu koja je pametna kao čovek, verovatno možemo da napravimo i mašinu koja je mnogo pametnija. 17 Naravno, ljudi čeznu za besmrtnošću od onog časa kada su, jedini od svih životinja, počeli da razmišljaju

o sopstvenoj smrtnosti. Komentarišući svoju smrtnost, Vudi Alen je rekao: „Ne želim da dostignem besmrtnost preko svog dela. Hoću da budem besmrtan tako što neću umreti. Ne želim da živim u srcima svojih zemljaka. Radije bih da i dalje živim u svom stanu.“ Moravek veruje da ćemo se u dalekoj budućnost stopiti s našim robotskim tvorevinama dostižući viši nivo inteligencije. Kako bi se to ostvarilo, valjalo bi 152

kopirati sto milijardi neurona u našem mozgu, od kojih je svaki povezan možda i s nekoliko hiljada drugih neurona. Ležaćemo na operativnom stolu s robotskom ljuskom kraj sebe. Evo kako će teći operacija: uporedo s uklanjanjem jednog po jednog našeg neurona, u robotskoj ljusci stvaraće se kopija u vidu silicijumskog neurona. Posle izvesnog vremena svaki neuron iz našeg tela biće zamenjen silicijumskim neuronom u robotu, tako da smo svesni tokom čitave operacije. U tom procesu um nam se u celini i kontinualno prenosi u robotsku ljusku, a mi pratimo čitavo dešavanje. Jednog dana umiremo u svom oronulom telu koje se raspada. Narednog dana naći ćemo se u besmrtnim telima, sa istim sećanjima i ličnošću, ne gubeći svest. 18 U načelu, iako će lokalni jezici i kulture opstati u različitim oblastima sveta, na celom svetu prihvatiće

se planetarni jezik i kultura. Istovremeno će postojati globalna i lokalna kultura. Takvu situaciju već imamo u elitnim krugovima u svim društvima. Međutim, postoje i sile koje se protive ovom hrljenju u planetarni sistem. To su teroristi koji nesvesno, instinktivno, uviđaju da će pomak ka planetarnoj civilizaciji postaviti toleranciju i sekularni pluralizam u središte njihove kulture u razvoju, i ta mogućnost je pretnja ljudima koji se lagodnije osećaju živeći u prošlom milenijumu. 19

Još jedna privlačna crta interpretacije „mnogo svetova” jeste to da pored izvorne talasne jednačine nisu potrebne nikakve dalje pretpostavke. U ovakvoj slici nema potrebe da ikada izazovemo kolaps talasne funkcije ili da izvršimo merenja. Talasna funkcija automatski sve sama deli, bez ikakve spoljne intervencije ili pretpostavki. U tom smislu, teorija o mnogih svetova jednostavnija je konceptualno od svih drugih teorija za koje su potrebni spoljni posmatrači, merenja, kolapsi talasa itd. Tačno je da smo sada suočeni s beskonačnim brojem svemira, ali talasna funkcija „vodi računa“ o njima bez ikakvih dodatnih spoljnih pretpostavki. Izjava da se naš fizički svemir čini tako stabilnim i sigurnim može se argumentovati dekoherencijom, odnosno idejom da smo se dekoherentno udaljili od tih drugih paralelnih svemira. Dekoherencija objašnjava samo to zašto naš svemir, u beskonačnom skupu svemira, izgleda tako stabilan. Zasniva se na ideji da se svemiri mogu deliti na mnoštvo svemira, ali naš svemir se kroz interakcije s okruženjem prilično udaljava od ostalih svemira. 20 Pojedinci su se bunili, ističući da ljudski mozak, možda i najsloženiji objekat koji je majka priroda

napravila u Sunčevom sistemu, narušava drugi zakon termodinamike. S ljudskim mozgom koji se sastoji od preko 100 milijardi neurona ne može se po složenosti porediti ništa u pojasu do 39 biliona kilometara od Zemlje, sve do najbliže zvezde. Oni se pitaju kako bi se tako drastično smanjenje entropije moglo porediti s drugim zakonom termodinamike? Izgleda da sama evolucija narušava drugi zakon termodinamike. Odgovor na ovo pitanje glasi da je smanjenje entropije usled uspona viših organizama, među njima i ljudi, ostvareno na račun povećanja ukupne entropije na drugom mestu. Opadanje entropije zbog evolucije više je nego kompenzovano porastom entropije u okruženju, odnosno entropije sunčeve svetlosti koja dospeva na Zemlju. Zbog formiranja ljudskog mozga kroz evoluciju entropija se snizila, ali to smanjenje se izvesno barem potire haosom koji pravimo (na primer, zagađenjem, otpadnom toplotom, globalnim zagrevanjem itd.). 21 Međutim, Tesla je bio i tragična figura, verovatno su mu zakinuli tantijeme na mnoge njegove patente i

pronalaske koji su utrli put pojavi radija, televizije i telekomunikacionoj revoluciji. Ipak, mi, fizičari, postarali smo se da Teslino ime ne bude zaboravljeno. Po njemu smo nazvali jedinicu za jačinu magnetnog polja. Jedan tesla iznosi 10.000 gausa, što je približno jednako intenzitetu dvadeset hiljada magnetnih polja Zemlje. Mnoge Tesline ekscentrične tvrdnje postale su materijal za teorije zavere i urbane legende. Verovao da može komunicirati sa živim bićima na Marsu, rešiti Ajnštajnovu nedovršenu objedinjenu teoriju polja, podeliti Zemlju napola kao jabuku i konstruisati zrak smrti koji bi uništavao deset hiljada aviona s udaljenosti od 400 kilometara. FBI je ozbiljno shvatao njegove tvrdnje o zracima smrti. Čim je Tesla preminuo zaplenili su veliki deo njegovih beležaka i laboratorijske opreme - ponešto se još uvek čuva u tajnim spremištima. Vrhunac slave Tesla je doživeo 1931. godine, kada je dospeo na naslovnu stranu časopisa Time. 153

Redovno je oduševljavao javnost slanjem ogromnih svetlosnih munja napajanih milionima volti na publiku koja je ostajala bez daha. Međutim, Tesla je bio poznat i po tome što se loše starao o svojim finansijama. U borbi s vojskom advokata današnjih divova elektronike i energetike koji su tada počeli da se razvijaju, Tesla je izgubio pravo na svoje najvažnije patente. Počeo je da ispoljava simptome bolesti koju danas nazivamo opsesivno-kompulsivni poremećaj, razvivši opsesiju brojem tri. Kasnije je postao paranoičan i živeo je u nemaštini u hotelu New Yorker, u strahu da će ga neprijatelji otrovati, neprestano umičući svojim zajmodavcima. Umro je 1943, u osamdeset šestoj godini, u krajnjoj bedi. 22 Evo šta je razlog za to: kada Ajnštajnovoj teoriji gravitacije dodamo kvantne korekcije, one ispadaju

beskonačne umesto male. Fizičari su s vremenom osmislili veći broj trikova za eliminisanje ovih beskonačnih izraza, ali oni su beskorisni za kvantnu teoriju gravitacije. Ali u teoriji struna ove korekcije se gube iz nekoliko razloga. Pre svega, u teoriji struna postoji supersimetrija koja poništava mnoge od tih divergentnih izraza. Takođe, po teoriji struna postoji ograničenje, dužina strune, pa se te beskonačnosti mogu kontrolisati. Ove beskonačnosti zapravo potiču iz klasične teorije. Prema Njutnovom zakonu obrnutog kvadrata, sila između dve čestice je beskonačna ukoliko se udaljenost između njih svede na nulu. Ta beskonačnost, koja se jasno ispoljava čak i u Njutnovoj teoriji, prenosi se na kvantnu teoriju. Ali budući da po teoriji struna dužina strune, ili Plankova dužina, predstavlja ograničenje, na taj način mogu se kontrolisati te divergencije. *1

Pojačanje mikrotalasa pomoću efekta stimulisane emisije zračenja. (Prim. prev.)

*2

Nacionalno postrojenje za paljenje pušteno je u rad 29. maja 2009. godine. (Prim. prev.)

*3

Rust Belt - oblast bez industrijskih postrojenja u Sjedinjenim Državama. (Prim. prev.)

*4

Dobra stara veštačka inteligencija. (Prim. prev.)

*5

Na engleskom, „water hole“ označava i mesto okupljanja, i deo elektromagnetnog spektra između 1420 MHz i 1620 MHz. Kako ove dve frekvencije odgovaraju spektralnoj liniji vodonika i hidroksilne grupe OH koji grade vodu, osnovni preduslov života, ovaj pojam se odnosi na mesto koje obećava kontakt s vanzemaljskim životom. (Prim.prev.) *6 Kepler je lansiran po planu. (Prim. prev.) *7 Projekat je otkazan. (Prim. prev.) *8 Plava knjiga. (.Prim. prev.) *9 Sila koja deluje na telo usled ubrzanja ili gravitacije. (Prim. prev.) *10 Program svemirskih šatlova je okončan 2011. godine. (.Prim. prev.) *11 C označava charge (naelektrisanje) a P označava parity (ogledalska simetrija). Otud bi CP simetrija

značila ogledalsku simetriju i simetriju po naelektrisanju. Takođe, C-obrnut svemir bio bi svemir s obrnutim polaritetima naelektrisanja, dok bi P-obrnut svemir bio ogledalski obrnut svemir (levo je desno, a desno je levo). (Prim. prev.) *12 Od 2009. godine, šef ove katedre je teorijski fizičar Majkl Grin. (Prim. prev.) *13 T je od reči time (vreme), te je T-obrnut svemir zapravo svemir s obrnutim tokom vremena. (Prim.

154

prev.) *14 Prvi maj je u nekim evropskim zemljama praznik proleća. (Prim. prev.) *15 Engl. superparticle, ili u popularnoj skraćenoj verziji sparticle. (Prim. prev.) *16 Engl. quantum electrodynamics - QED. (Prim. prev.) *17 Engl. Quantum chromodynamics (Prim. prev.)

155

Mičio Kaku je američki fizičar japanskog porekla. Rođen je 1947. u San Hozeu u Kaliforniji. Profesor je teorijske fizike na Siti koledžu njujorškog univerziteta. Suosnivač je teorije struna i veliki popularizator nauke. Napisao je nekoliko knjiga, među kojima su Paralelni svetovi, Ajnštajnov kosmos i Fizika nemogućeg. Njegovo delo Hiperprostor proglašeno je za jednu od najboljih naučnopopularnih knjiga u izboru Njujork Tajmsa i Vašington Posta. Kaku je autor brojnih dokumentarnih emisija o nauci emitovanih na kanalima Discovery i BBC, koje su stekle poklonike širom sveta. Živi u Njujorku.

156

157

158

Sadržaj Predgovor

4

„Nemoguće" je relativno Proučavanje nemogućeg Predviđanje budućnosti

5 6 7

Zahvalnice Deo I

9 10

1 - Polja sile Majkl Faradej Prozori plazme Magnetna levitacija 2 - Nevidljivost Nevidljivost kroz istoriju Maksvelove jednačine i tajna svetlosti Metamaterijali i nevidljivost Metamaterijali za vidljivu svetlost Nevidljivost pomoću plazmonike Budućnost metamaterijala Nevidljivost i nanotehnologija Hologrami i nevidljivost Nevidljivost pomoću četvrte dimenzije 3 - Fazeri i zvezde smrti Zraci smrti kroz istoriju Kvantna revolucija Maseri i laseri Tipovi lasera i fuzija Laseri i pištolji na zrake? Energija za zvezdu smrti Inercijalno zadržavanje za fuziju Magnetno zadržavanje za fuziju Laseri na X-zrake s nuklearnim pogonom Fizika zvezde smrti Generatori erupcije gama zraka 4 - Teleportacija Teleportacija i naučna fantastika Teleportacija i kvantna teorija APR eksperiment Kvantna teleportacija Teleportacija bez preplitanja Kvantni računari 5 - Telepatija Istraživanja paranormalnog Telepatija i zvezdana kapija Skeniranje mozga

11 11 13 14 17 17 18 19 20 21 22 23 24 24 25 25 26 27 27 28 29 29 30 31 32 32 34 34 35 37 38 39 40 42 43 44 44 159

NMR detektori laži Univerzalni prevodilac Ručni NMR skeneri Mozak kao neuronska mreža Projektovanje naših misli Mapiranje mozga 6 - Psihokineza Psihokineza i stvaran svet Psihokineza i nauka Psihokineza i mozak Nanoboti 7 - Roboti Istorija veštačke inteligencije Pristup odozgo Pristup nagore Emotivni roboti? Da li su svesni? Mogu li roboti da budu opasni? 8 - Vanzemaljci i NLO Naučna potraga za životom Osluškivanje u potrazi za E.T.-jem Potraga za planetama nalik zemlji Kako izgledaju? Monstrumi i zakon skaliranja Fizika naprednih civilizacija NLO 9 - Međuzvezdani brodovi Katastrofe pred nama Jonski motori i motori na plazmu Nabojnomlazna fuzija Nuklearno-električna raketa Rakete s nuklearnim impulsnim sistemom Specifični impuls i efikasnost motora Svemirski liftovi Efekat praćke Šinskim topovima do neba Opasnosti svemirskog putovanja Usporavanje životnih funkcija Nanobrodovi 10 - Antimaterija i antisvemiri Proizvodnja antimaterije i antihemija Raketa na antimateriju Antimaterija u prirodi Pronalazač antimaterije Dirak i Njutn Antigravitacija i antiuniverzumi

45 46 47 48 48 49 50 51 51 52 54 57 57 60 62 63 64 65 67 68 69 71 73 74 75 76 80 80 81 82 83 84 85 85 87 88 88 89 90 92 92 93 94 95 96 97 160

Deo II

99

11 - Brže od svetlosti Ajnštajn, gubitnik Ajnštajn i relativnost Rupe u ajnštajnovoj teoriji Alkubijereov pogon i negativna energija Crvotočine i crne rupe Plankova energija i akceleratori čestica 12 - Putovanje kroz vreme Menjanje prošlosti Putovanje kroz vreme: igralište fizičara Paradoks i vremenske začkoljice 13 - Paralelni univerzumi Hipersvemir Teorija struna Multiverzum Kvantna teorija Kvantni univerzumi Kontakt između svemira? Rađanje svemira u laboratoriji? Evolucija univerzuma?

100 100 101 102 103 105 106 109 109 111 113 115 116 117 119 120 122 123 124 125

Deo III

127

14 - Perpetuum mobile Istorija kroz prizmu energije Perpetuum mobile kroz istoriju Podvale i obmane Ludvig Bolcman i entropija Ukupna entropija uvek raste Tri zakona i simetrije Energija iz vakuuma? 15 - Predviđanje budućnosti Možemo li da vidimo budućnost? Unazad kroz vreme Tahioni iz budućnosti Epilog Detekcija dešavanja pre velikog praska Kraj svemira Teorija svega? Kritike teorije struna Teorija struna: neproverljiva? Da li je fizika celovita?

128 129 129 130 131 132 132 133 135 136 137 138 141 142 144 145 146 147 148

Napomene O autoru

150 156

161

162