Prije nekoliko mjeseci Nobelovu nagradu za fiziku dobila su dva tima astronoma za otkriće koje je proglašeno jednim od najznačajnijih astronomskih zapažanja u povijesti. Danas, nakon što ukratko objasnim što su to pronašli, govorit ću vam o vrlo kontroverznom okviru s pomoću kojeg se njihovo otkriće može objasniti, naime, o mogućnosti da daleko od Zemlje, Mliječne staze i ostalih udaljenih galaktika možemo otkriti kako naš svemir nije jedini svemir, već je dio ogromnoga kompleksa svemirâ koji nazivamo multisvemirom. Ideja multisvemira je čudna. Većina nas odgojena je u uvjerenju da riječ svemir označava sve. Namjerno kažem većina nas jer svojoj četverogodišnjoj kćeri govorim o tim idejama otkad je rođena. Prošle godine zagrlio sam je i rekao: „Sophia, volim te više od svega u svemiru.” A ona me pogledala i rekla: „Tata, u svemiru ili multisvemiru?” (Smijeh) No izuzmemo li takav netipičan odgoj, teško je zamisliti druge svjetove odvojene od našeg, uglavnom bitno drukčijih značajki, koji bi se opravdano mogli nazvati zasebnim svemirima. A ipak, ma koliko ta ideja bila spekulativna, cilj mi je uvjeriti vas da postoji razlog da je shvatimo ozbiljno jer je možda točna. Priču o multisvemiru ispričat ću u tri dijela. U prvom ću dijelu opisati rezultate za koje je dodijeljena Nobelova nagrada i skrenuti pozornost na duboki misterij koji su otkrili ti rezultati. U drugom dijelu ponudit ću rješenje tog misterija. Ono se zasniva na pristupu tzv. teorije struna i tu ideja multisvemira postaje dijelom ove priče. Naposljetku, u trećem ću dijelu opisati kozmološku teoriju takozvane inflacije, kojom ćemo spojiti sve dijelove slagalice. Dakle, prvi dio počinje 1929. kad je veliki astronom Edwin Hubble shvatio da se sve daleke galaktike brzo udaljavaju od nas, utvrdivši tako da se sam svemir rasteže, da se proširuje. Bilo je to revolucionarno. Prema tada uvriježenom mišljenju, u najvećoj mjeri svemir je statičan. No ipak, u jedno su svi bili sigurni: širenje se zacijelo usporava. Kao što Zemljina gravitacija usporava uspon jabuke bačene uvis, tako gravitacijska sila kojom svaka galaktika djeluje na sve ostale zacijelo usporava širenje svemira. Skoknimo sad u 1990-e, kad su dva tima astronoma koje sam spomenuo na početku, nadahnuta tim razmišljanjem, izmjerila stopu usporavanja širenja. Učinili su to pomnim promatranjem brojnih udaljenih galaktika, što im je omogućilo praćenje promjena stope širenja tijekom vremena. I eto iznenađenja: otkrili su da se širenje ne usporava. Naprotiv, ono se ubrzava, postaje sve brže i brže. To je kao da bacite jabuku uvis i ona se sve brže uzdiže. Kad biste vidjeli jabuku koja se tako kreće, željeli biste znati zašto. Što je tjera na to? Isto tako, rezultati astronomâ svakako su zaslužili Nobelovu nagradu, no zbog njih se postavlja sljedeće pitanje. Zbog koje se sile sve galaktike međusobno udaljavaju sve većom brzinom? Možda najbolji odgovor nudi stara Einsteinova ideja. Vidite, svi smo navikli smatrati gravitaciju silom koja čini samo jedno, međusobno privlači stvari. No prema Einsteinovoj teoriji gravitacije, njegovoj općoj teoriji relativnosti, gravitacija može i razdvajati stvari. Kako? Prema Einsteinovoj matematici, ako je svemir ravnomjerno ispunjen nevidljivom energijom, nečim nalik jednoličnoj, nevidljivoj magli, gravitacija koju ta magla proizvodi bila bi odbojna, odbojna gravitacija, a upravo nam to treba kako bismo objasnili ta zapažanja. Jer zbog odbojne gravitacije nevidljive energije u svemiru – sada je nazivamo tamnom energijom, ali ovdje sam je prikazao kao bijeli dim da biste je mogli vidjeti, zbog te odbojne gravitacije svaka bi se galaktika odbijala od svih ostalih, ubrzavajući širenje, umjesto da ga usporava. I to objašnjenje predstavlja velik napredak. No obećao sam vam misterij u prvom dijelu. Evo ga. Kad su astronomi izračunali koliko te tamne energije mora ispunjavati prostor kako bi se širenje svemira ubrzavalo, evo što su otkrili. To je malen broj. Izražen relevantnom jedinicom on je nevjerojatno malen. Misterij je kako objasniti taj čudni broj. Želimo do tog broja doći s pomoću zakonâ fizike, no nitko dosad nije otkrio kako. Možda se pitate je li to zapravo bitno. Možda je objašnjavanje tog broja samo tehničko pitanje, tehnički detalj zanimljiv stručnjacima, ali nebitan svima ostalima. To svakako jest tehnički detalj, no neki su detalji zaista važni. Neki detalji pružaju uvid u neistražena područja stvarnosti i taj čudni broj možda čini upravo to jer jedini pristup kojim se to dosad donekle objasnilo uključuje mogućnost postojanja drugih svemira – ideja koja prirodno proizlazi iz teorije struna, što me vodi do drugog dijela: teorije struna. Stoga sačuvajte misterij tamne energije negdje u krajičku uma dok vam budem govorio o tri ključne stvari u teoriji struna. Prvo, što je to? To je pristup kojim se ostvaruje Einsteinov san o jedinstvenoj teoriji fizike, jednom jedinom sveobuhvatnom okviru kojim bi se mogle opisati sve sile koje djeluju u svemiru. Središnja ideja teorije struna prilično je jednostavna. Ona kaže da, ako detaljno istražujete bilo koji djelić materije, prvo ćete pronaći molekule, a zatim atome i subatomske čestice. No kad biste mogli doprijeti do još sitnijih detalja, sitnijih nego što je moguće postojećom tehnologijom, pronašli biste još nešto unutar tih čestica – sićušnu vibrirajuću nit energije, sićušnu vibrirajuću strunu. I baš kao što strune na violini mogu vibrirati po različitim obrascima stvarajući različite glazbene note, te male temeljne strune vibrirajući po različitim obrascima stvaraju različite vrste čestica. Elektroni, kvarkovi, neutrini, fotoni i sve ostale čestice tako bi bili ujedinjeni u jednom okviru jer svi oni nastaju vibracijom struna. Fascinantna je to slika, kao neka kozmička simfonija u kojoj sve bogatstvo koje vidimo u svijetu oko nas nastaje glazbom koju mogu svirati te sićušne strune. No postoji cijena tog elegantnog ujedinjenja. Višegodišnja istraživanja pokazala su da matematika teorije struna ne funkcionira baš u potpunosti. Postoje unutarnje nedosljednosti, osim ako uzmemo u obzir mogućnost postojanja nečeg posve nepoznatog – dodatne dimenzije prostora. Svi znamo za tri standardne dimenzije prostora. Možete o njima razmišljati kao o visini, širini i dubini. No prema teoriji struna, u iznimno malom mjerilu postoje dodatne dimenzije, toliko sitne, da ih nismo otkrili. Ali iako su te dimenzije skrivene, utjecale bi na stvari koje možemo promatrati jer oblik dodatnih dimenzija ograničava vibriranje struna. A u teoriji struna vibracija određuje sve. Tako bi masu čestica, snagu sila i, najvažnije, količinu tamne energije određivao oblik dodatnih dimenzija. Dakle, kad bismo znali oblik dodatnih dimenzija, mogli bismo izračunati ta svojstva, izračunati količinu tamne energije. Izazov je u tome što ne znamo oblik dodatnih dimenzija. Sve što imamo jest popis mogućih oblika koje dopušta matematika. Kad su te ideje prvi put formulirane, bilo je samo oko pet različitih oblika pa možete zamisliti kako je svaki pojedini analiziran da bi se utvrdilo daje li ijedan fizičke osobine koje opažamo. No s vremenom je popis rastao jer su istraživači otkrili još mogućih oblika. S pet broj je porastao na stotine i zatim tisuće – što jest velik skup, ali ga je ipak moguće analizirati jer naposljetku i postdiplomci moraju nešto raditi. A onda je popis nastavio rasti i danas obuhvaća milijune i milijarde oblika. Popis mogućih oblika popeo se na 10 na 500. potenciju. I što sad? Neki su se istraživači obeshrabrili, zaključivši da s toliko mogućih oblika dodatnih dimenzija, od kojih svaki uzrokuje različite fizičke osobine, teorija struna nikad neće ponuditi konačna predviđanja koja se mogu testirati. No drugi su okrenuli taj problem naglavačke i uveli mogućnost multisvemira. Ovo je njihova ideja. Možda je svaki od tih oblika ravnopravan svim ostalima. Svaki je jednako stvaran, odnosno postoje mnogi svemiri, svaki različita oblika, za dodatne dimenzije. Taj radikalni prijedlog duboko utječe na ovaj misterij: količinu tamne energije iz rezultata nagrađenih Nobelovom nagradom. Jer vidite, ako postoje drugi svemiri i ako svaki od njih ima različit oblik za dodatne dimenzije, onda će fizičke osobine svakog svemira biti različite, a posebice će količina tamne energije u svakom svemiru biti različita. Što znači da bi misterij objašnjenja količine izmjerene tamne energije bio posve drukčije naravi. U tom kontekstu zakoni fizike ne mogu odrediti jedan broj za tamnu energiju jer ne postoji samo jedan broj, postoji mnogo brojeva. Što znači da smo postavljali pogrešno pitanje. Pravo pitanje koje treba postaviti jest zašto se mi ljudi nalazimo u svemiru s određenom količinom tamne energije koju smo izmjerili umjesto u nekom s bilo kojom drugom mogućom količinom? To je pitanje od kojeg možemo krenuti naprijed. Jer u onim svemirima s mnogo više tamne energije od našega, kad god se tvar pokuša grupirati u galaktike, odbojna sila tamne energije tako je snažna da razbija tu grupaciju, pa se galaktike ne formiraju. A oni svemiri koji imaju mnogo manje tamne energije urušavaju se sami u sebe tako brzo da se opet galaktike ne formiraju. Bez galaktika nema zvijezda, nema planeta i nema šanse da naš oblik života opstane u tim drugim svemirima. Dakle, nalazimo se u svemiru s određenom količinom tamne energije koju smo izmjerili jednostavno zato što on ima uvjete pogodne za naš oblik života. I to bi bilo to. Misterij riješen, multisvemir pronađen. Neki nisu zadovoljni tim objašnjenjem. Naviknuli smo da nam fizika daje konačna objašnjenja zapaženih svojstava. No poanta je u tome da, ako svojstvo koje zapažate može imati i ima niz različitih vrijednosti u širem rasponu stvarnosti, onda je ideja jednog objašnjenja određene vrijednosti jednostavno zabluda. Rani primjer potječe od velikog astronoma Johannesa Keplera, koji je opsesivno pokušavao shvatiti jedan drugi broj – zašto je Sunce udaljeno 150 milijuna km od Zemlje. Desetljećima je pokušavao objasniti taj broj, ali nije uspio i danas znamo zašto. Kepler je postavljao pogrešno pitanje. Sada znamo da postoje mnogi planeti na različitim udaljenostima od svojih matičnih zvijezda. Stoga je nada da će zakoni fizike objasniti jedan određeni broj, 150 milijuna km, jednostavno pogrešna. Umjesto toga, pravo je pitanje zašto se mi ljudi nalazimo na planetu koji je na toj određenoj udaljenosti, a ne na nekoj od drugih mogućih udaljenosti. I opet, to je pitanje na koje možemo odgovoriti. Oni planeti koji su mnogo bliže zvijezdi poput Sunca bili bi prevrući za opstanak našeg oblika života. A planeti koji su mnogo dalje od takve zvijezde, tako su hladni da se, opet, naš oblik života ne bi mogao održati. Tako da se nalazimo na planetu na toj određenoj udaljenosti jednostavno zato što on osigurava uvjete ključne za naš oblik života. I kad je riječ o planetima i njihovoj udaljenosti, to je očito ispravan način razmišljanja. Poanta je u tome da, kad je riječ o svemirima i tamnoj energiji koju sadržavaju, to također može biti ispravan način razmišljanja. Jedna ključna razlika, naravno, jest to što znamo da postoje drugi planeti, no dosad sam samo nagađao o mogućnosti postojanja drugih svemira. Dakle, da sve povežemo, potreban nam je mehanizam koji doista stvara druge svemire. To me dovodi do mog završnog, trećeg dijela. Jer takav su mehanizam pronašli kozmolozi koji pokušavaju shvatiti Veliki prasak. Vidite, kad govorimo o Velikom prasku, često zamišljamo nekakvu kozmičku eksploziju koja je stvorila naš svemir i pokrenula širenje prostora prema van. Ali odat ću vam malu tajnu. Teorija Velikog praska izostavlja nešto vrlo važno, prasak. Ona govori o tome kako se svemir razvio nakon praska, ali nam ne daje uvid u ono što je pokrenulo sami prasak. Taj je nedostatak konačno otklonila poboljšana verzija teorije Velikog praska. Naziva se inflatornom kozmologijom i utvrdila je posebnu vrstu goriva koje bi prirodno proizvelo širenje prostora prema van. Gorivo se zasniva na tzv. kvantnom polju, no jedini nama bitni detalj jest to da je ono toliko učinkovito da ga je praktički nemoguće potrošiti, što znači da prema inflatornoj teoriji Veliki prasak, koji je stvorio naš svemir, vjerojatno nije jednokratan događaj. To bi značilo da gorivo nije proizvelo samo naš Veliki prasak, već i nebrojene druge velike praskove, od kojih je svaki možda stvorio svoj zaseban svemir, što bi naš svemir činilo samo mjehurićem u velikoj kozmičkoj pjenušavoj kupki svemirâ. Konačno, kad to povežemo s teorijom struna, evo slike do koje dolazimo. Svaki od tih svemira ima dodatne dimenzije. Dodatne dimenzije poprimaju niz različitih oblika. Različiti oblici daju različita fizička svojstva. I mi se nađemo u jednom svemiru umjesto u nekom drugom jednostavno zato što su samo u našem svemiru fizička svojstva, kao što je količina tamne energije, pogodna za razvoj našeg oblika života. To je fascinantna, ali vrlo kontroverzna slika širega kozmosa koju su nas najnovija zapažanja i teorije naveli da ozbiljno razmotrimo. Naravno, preostaje veliko pitanje: bismo li ikad mogli potvrditi postojanje drugih svemira? Pa, opisat ću jedan način na koji bi se to moglo dogoditi. Inflatornu teoriju već podržavaju zapažanja. Jer ta teorija predviđa da bi Veliki prasak bio tako snažan da su se, dok se svemir brzo širio, sićušni kvantni titraji iz mikrosvijeta protegnuli u makrosvijet stvarajući jasan otisak, uzorak neznatno toplijih i neznatno hladnijih točaka širom svemira, koji su sada zapazili snažni teleskopi. Nadalje, ako postoje drugi svemiri, ta teorija predviđa da se povremeno oni mogu sudariti. I ako bi drugi svemir udario ovaj naš, taj bi sudar stvorio dodatan suptilni uzorak temperaturnih varijacija širom svemira, koje bismo jednog dana mogli otkriti. I ma koliko ta slika bila egzotična, jednog bi dana mogla biti utemeljena na zapažanjima, utvrđujući postojanje drugih svemira. Završit ću fascinantnim mogućim posljedicama koje bi sve te ideje mogle imati u vrlo dalekoj budućnosti. Vidite, naučili smo da naš svemir nije statičan, da se svemir širi, da se to širenje ubrzava i da možda postoje drugi svemiri, i sve to samo pomnim ispitivanjem blijedih točkica zvjezdane svjetlosti koja do nas stiže iz udaljenih galaktika. No budući da se širenje ubrzava, u vrlo dalekoj budućnosti te će se galaktike udaljiti tako daleko i tako brzo da ih nećemo moći vidjeti – ne zbog tehnoloških ograničenja, već zbog zakonâ fizike. Svjetlost koju te galaktike emitiraju, čak ni putujući najbržom brzinom, brzinom svjetlosti, neće moći premostiti sve veći jaz između nas. Stoga će astronomi u dalekoj budućnosti, kad budu gledali u duboki svemir, vidjeti samo beskonačno prostranstvo statične, crne tišine. I zaključit će da je svemir statičan i nepromjenjiv te da ga čini jedna središnja oaza materije, koju oni nastanjuju – slika kozmosa za koju definitivno znamo da je pogrešna. Možda će ti budući astronomi raspolagati podacima iz ranijeg doba, kao što je naše, koji dokazuju postojanje svemira koji se širi i obiluje galaktikama. No hoće li ti budući astronomi vjerovati takvom drevnom znanju? Ili će radije vjerovati u crni, statični prazni svemir koji pokazuju njihova suvremena zapažanja? Nagađam da će se dogoditi to drugo. Što znači da živimo u iznimno privilegiranom vremenu, kad su neke suštinske istine o kozmosu još uvijek nadohvat ljudskog istraživačkog duha. Čini se da možda neće uvijek biti tako. Jer današnji su astronomi, usmjeravanjem snažnih teleskopa prema nebu, zapazili nekolicinu vrlo informativnih fotona – svojevrsni kozmički telegram koji putuje milijarde godina. Poruka koja odzvanja kroz vjekove jasna je. Ponekad priroda čuva svoje tajne čvrstim stiskom fizičkog zakona. Ponekad nas prava priroda stvarnosti doziva odmah iza obzora. Hvala vam puno. (Pljesak) Chris Anderson: Briane, hvala ti. Raspon ideja o kojima si upravo govorio vrtoglav je, uzbudljiv i nevjerojatan. Gdje misliš da se kozmologija sada nalazi s povijesnog aspekta? Jesmo li, prema tvojem mišljenju, usred nečega povijesno neobičnog? B. G.: Teško je reći. Kad pomislimo da astronomi u dalekoj budućnosti možda neće imati dovoljno informacija da shvate neke stvari, prirodno se zapitati, što ako smo mi već u tom položaju i neka bitna, ključna svojstva svemira već smo propustili shvatiti zbog načina na koji se kozmologija razvija. Iz te perspektive, možda ćemo uvijek postavljati pitanja na koja nikad nećemo moći u potpunosti odgovoriti. S druge strane, danas shvaćamo koliko je svemir star. Možemo razumjeti kako shvatiti podatke koje pruža mikrovalno pozadinsko zračenje koje je nastalo prije 13,72 milijarde godina – a današnjim izračunima možemo predvidjeti kako će izgledati i sve se poklapa. Zamislite to! To je stvarno nevjerojatno. S jedne strane, nevjerojatno je dokle smo stigli, no, tko zna na kakve prepreke možemo naići u budućnosti. C. A.: Bit ćeš tu sljedećih nekoliko dana. Možda se neki od ovih razgovora mogu nastaviti. Hvala ti. Hvala ti, Briane. (B. G.: Bilo mi je zadovoljstvo.) (Pljesak)