Konec oktobra je pol stoletja stara disertacija o astrofiziki, ki vsebuje večinoma zastarele informacije, postala hit pri prenosih, s čimer je "odložila" spletno stran univerze v Cambridgeu.
Kaj se je zgodilo?
Univerza v Cambridgeu se je 23. oktobra 2017 odločila, da javno objavi disertacijo slavnega znanstvenika in popularizatorja znanosti Stephena Hawkinga, ki jo je napisala leta 1966. Pomislite: 51 let nazaj! In nenadoma se je spletna stran univerze "spustila". Mimogrede, tudi 24. oktobra je občasno še vedno »šel spat«, čeprav je bilo še vedno včasih mogoče prebiti in prenesti virusno disertacijo - v vrzeli med novimi neuspehi.
Večina medijev je to razlagala kot znak navdušenja nad znanstvenikovim delom, vendar to ni povsem res. Naloženih je le okoli 70 tisoč prenosov, samo osnovna različica datoteke pdf tehta 72 megabajtov - zato majhen univerzitetni strežnik tega ni mogel podpreti. Če bi bila datoteka več megabajtov ali strežnika zmogljivejša, se ne bi zgodilo nič.
Res je, nihče v Cambridgeu sploh ni razmišljal o takšnem "prometu", saj se običajno "priljubljena" dela od tam naložijo stokrat, nepriljubljena pa jih lahko preštejemo na eni strani. In ni samo to. Večina tistih, ki so prenesli Hawkingovo disertacijo, verjetno ne bo mogla prebrati v celoti. Bistvo ni le v tem, da ima 130 strani - kar je še pomembneje, tudi ta, kot vsaka disertacija, zahteva dostojno pripravo bralca. In kljub temu lahko njegov pomen precej na kratko povzamemo, kar bomo naredili v nadaljevanju.
O čem govori ta disertacija?
Promocijski video:
Hawking proučuje posledice odkrivanja širjenja vesolja. To je postalo znano že v tridesetih letih prejšnjega stoletja, domneva pa ga (mimogrede - prebivalec ZSSR) že v dvajsetih letih prejšnjega stoletja. Na podlagi dejstva ekspanzije je Britanec analiziral takrat priljubljeno Hoyle-Narlikarjevo teorijo gravitacije. Po njenih besedah se je zadeva pojavila zunaj povezave s širjenjem Vesolja (danes je znano, da je ravno obratno - v tesni povezavi).
Ta teorija, kot je takrat pokazal Hawking, je zmotna, saj ni združljiva z razširjajočim se Vesoljem. Smešno je, da čeprav je sama hipoteza, da kritizira, napačna, pa tudi njegova kritika … je bila napačna! Danes vemo, da pospešena širitev vesolja naredi Hawkingovo analizo zastarelo. Možnosti takega pospeška ni upošteval, zato so se izračuni nepravilnosti Hoyle-Narilikar izkazali za napačne.
Toda britanska disertacija je bila napisana 30 let pred odkritjem pospešenega širjenja vesolja po velikem udaru in znanstvenika je težko kritizirati, da tega dejstva ni poznal. Na koncu se vsi motijo - tudi Einstein ni hotel verjeti, da se Vesolje širi, ta misel se mu je sprva tako čudno zdela. Ni presenetljivo, da se pred pol stoletja Hawkingu ni zgodil nič manj eksotičen koncept vedno hitrejšega širjenja.
Mimogrede, tik pred objavo disertacije je Hawking namigoval, da imata Hoyle in Narlikar lahko prav - če v vesolju obstaja nekaj z negativno maso. Zdaj je to "nekaj" nadomestila temna energija - ideja o določeni snovi, ki "potisne" prostor v vse smeri, nekoliko podobno kot to počne Hawkingova snov z negativno maso.
V drugem poglavju Hawking preučuje vpliv širjenja vesolja na porazdelitev mase v njem. Dotaknejo se skrivnosti galaksij - "otokov materije" v puščavi Vesolja, na enem od katerih tudi živimo. Avtor prihaja do zaključka, da galaksije ne bi mogle izhajati iz prvotno majhnih nehomogenosti zgodnjega Vesolja in obstaja še ena razlaga. Kateri? Žal, to ni bilo v celoti razumljeno niti leta 1966 niti danes. Toda sama zamisel, da bi morale biti skrivnostne heterogenosti opazne že od samega začetka, še vedno najde novo potrditev.
V tretjem poglavju se fizik dotakne gravitacijskega sevanja - samih gravitacijskih valov, ki so jih odkrili šele lani z resničnimi opazovanji. Četrti je problem posebnosti. Njegovo bistvo je, da bi po obstoječih konceptih morala zadeva pred velikim praskom imeti neskončno gostoto in temperaturo, stisniti v eno točko z ničelno širino, višino in dolžino. V tistih letih so se mnogi skušali nekako "znebiti" singularnosti v izračunih - navsezadnje vsaka fizična formula z uvedbo neskončne gostote preneha smiselno opisovati dogodke. Preprosto niso namenjeni takšnim spremenljivkam.
Stephen Hawking leta 1974. Foto: VZHODNE NOVICE
Vendar Hawking kaže, da takšne rešitve pravzaprav ne delujejo brez posebnosti. Ne moremo reči, da smo od takrat napredovali v razumevanju vprašanja bistveno dlje kot pred pol stoletja. Še vedno je jasno, da je singularnost morda obstajala, in še vedno ni jasno, ali jo je mogoče znanstveno opisati pravilno.
Morda se zdi, da je glavna vrednost Hawkingove disertacije v razpravljanju o vprašanjih, ki so danes izgubila svojo pomembnost (kot na primer hipoteza Hoyle-Narlikar), ali v analizi situacije z galaksijami, kjer opozarja na težave z njihovim nastankom, vendar ne najde rešitve (v resnici je njegova še iščete). Kot vidimo, nič senzacionalnega z vidika osebe z ulice. Od kod prihaja to navdušenje, zakaj je bilo mesto "odloženo"?
Hype Hawking
Če želite to razumeti, se je vredno spomniti, kdo je Hawking in zakaj ga javnost pozna in ljubi. Največji prispevek je prispeval k preučevanju črnih lukenj - teles, katerih gostota je tako velika, da svetloba ne more uiti iz njihovega gravitacijskega polja. Zunaj bi morali biti po logiki popolnoma črni - nenazadnje tudi fotoni svetlobe ne morejo odleteti od njih. Britancu je uspelo uporabiti termodinamiko pri preučevanju črnih lukenj in dokazati, da dejansko … sevajo! Vrzite fotone (čeprav zelo redko). To je, strogo gledano, niso tako črne.
Mimogrede, to pomeni tudi, da niso večne, majhne črne luknje pa so izjemno kratkotrajne. Vsa njihova energija se pretvori v takšno sevanje in te dobesedno "izhlapijo". Pravijo temu - Hawkingova sevanja. Navsezadnje ga je prvi izračunal, prav tako pa tudi dejstvo, da zaradi tega črne luknje izhlapijo in umrejo. Izračunano … vendar se ni odprlo.
Da, Hawkingovega sevanja, kot je to pogosto v znanosti, sploh ni odkril tisti, po katerem je ta pojav dobil ime. Hawkingovo delo o sevanju ("izhlapevanje črnih lukenj") je bilo objavljeno leta 1974. In leto pred tem je obiskal ZSSR. Tam sta mu sovjetska znanstvenika Zeldovič in Starobinski s teoretičnega vidika dokazala, da morajo fotoni z valovno dolžino, daljšo od obzorja črne luknje (območje, kjer preostale fotone prestreže gravitacija), premagati gravitacijo črne luknje zaradi kvantnega tuneliranja.
Bistvo tega učinka je, da lahko foton po zakonih kvantne mehanike z določeno verjetnostjo premaga navidezno neizogibno oviro (ogledalo ali gravitacijo črne luknje), če je njegova energija nad določeno stopnjo.
Dokazovanje opisanega učinka.
Pravzaprav si Zeldovič vsega tega ni omislil sam - idejo je izrazil sovjetski fizik Vladimir Gribov, še pred Hawkingovim prihodom v ZSSR. Se pravi, da bi sevanje moralo imenovati Gribovo sevanje - če je seveda sovjetski znanstvenik svojo misel formaliziral v ustrezno delo s potrebnimi izračuni. Žal, tega ni storil, le ustno je to izrazil, od kod je Zeldovič izvedel zanjo.
Hawking ima tudi številna druga dela - na primer matematično je dokazal, da "črne luknje nimajo las." Natančneje, o črni luknji, ki so jo ti fotoni zapustili iz takšnih fotonov (sevanje Gribov-Hawking), je nemogoče izvedeti ničesar. Iz tega izhaja, da se nam vsebine črnih lukenj ne poznajo - kljub temu, da jih občasno oddajajo. Tudi če črna luknja ne bi obsegala naše materije, temveč antimaterije, bi bilo to popolnoma nemogoče razumeti s sevalnimi fotoni, ki so dosegli do nas.
In vendar, bodimo iskreni - veliko zanimivih del med sodobnimi fiziki je napisalo ne tako malo ljudi. Smolin, Thorne, Penrose - in še cel kup drugih. Kljub temu, če na ulici ustavite mimoidočega in vprašate, kaj misli o teh ljudeh, potem bo najverjetneje rekel, da nobenega od njih ne pozna. Zakaj je Hawking tako znan? Dejavnikov njegovega uspeha je veliko, glavni pa sta njegova nenavadna usoda in njegov izreden značaj kot osebe.
Hawkingova karizma
Fizik trpi za amiotrofično lateralno sklerozo. To je zelo redka bolezen z nejasnim mehanizmom delovanja, zaradi katerega motorični nevroni pri človeku odmrejo. Najprej pride do paralize in nato smrti zaradi zastoja dihanja. Ta strašna diagnoza mu je bila postavljena leta 1963. Ker so zdravniki šele začeli preučevati eksotično bolezen, so poleg tega povedali še, da mu je ostalo še 2-3 leta življenja. Hawking je bil takrat star 21 let in pričakovala ga je nekoliko prezgodnja smrt. Nato se je skoncentriral in se odločil, da bo čim več storil na znanstvenem področju. Kot znanstvenik iskreno prizna, je pred tem študiral in delal po volji, vendar brez fanatizma - toda po diagnozi se je vse spremenilo. Ko spoznaš, da ni več časa, postaneš veliko lažje ceniti.
Od takrat je minilo 54 let in znanstvenik je še vedno živ. Res je, le mišice v predelu ličnic so ohranile njegovo gibljivost. Trzanje jih upravlja s posebej modificiranim računalnikom, ki sintetizira signale iz fiziksove mišice v besede. Raziskovalec na ta naporen način komunicira na znanstvenih konferencah in celo predavanjih širši javnosti. Je morda najbolj znana oseba z invalidnostjo med živimi znanstveniki - in najuspešnejša pri premagovanju tako resne bolezni. Seveda je teoretični fizik s takšnimi posebnostmi bolj verjetno kot drugi, da bo dobil pozornost medijev in "širokih množic".
No, tu se "izstreli" druga komponenta Hawkingove priljubljenosti - sodobni znanstveni pop. Na žalost ima svoje zakone, med katerimi sta skoraj glavni dejavnik mediji in hrepenenje lika, o katerem pišete, ali je vredno sploh pisati o njem. Kdo ve za Gribova, ki je predlagal sevanje črnih lukenj? Nihče, umrl je leta 1997, praktično neznan zunaj akademikov. Zeldovič, nekoč zelo "medijski" fizik sovjetske dobe, je, recimo, tudi danes premalo govoric. Da, Hawking je zelo sposoben ustvariti analogije, dostopne ljudem različnih poklicev, toda kozmolog Novikov jih je znal izumiti prav tako … Kaj je edino briljantno pojasnilo fizične narave potovanja časa zanje - znameniti Novikov princip!
To pa seveda ne pomeni, da mora biti znanstvenik zaradi priljubljenosti nujno onemogočen. Obstaja tudi Higgsov (Higgsov bozon) ali astronom Mike Brown (planet Batygin-Brown, je deveti planet). Če pa niste odkrili delca, ki je določil parametre dobesedno vsega v okoliškem svetu ali na novem planetu v osončju, ne bo enostavno računati na priljubljenost. Oseba, ki ne odneha pred resno boleznijo dvajsetkrat dlje, kot so zdravniki pričakovali, je morda vreden kandidat za take "netipične zvezdnike".
ALEXANDER BEREZIN