Elegantni kosmos

  • View
    181

  • Download
    7

Embed Size (px)

Text of Elegantni kosmos

Elegantni kosmos

Brajan Grin

Elegantni kosmosSuperstrune, skrivene dimenzije i potraga za konacnom teorijom

Prevod Ana Jei Aleksandar Dragosavljevi

Naslov originala Brian Greene: The eLeGANT UNIVeRSe Copyright 2003, 1999 by Brian R. Greene Copyright 2009 za srpsko izdanje, heliks

Izdava heliks Za izdavaa Brankica Stojanovi Recenzent Prof. dr Branko Dragovi Redaktor Aleksandra Dragosavljevi Lektor Vesna uki tampa Artprint, Novi Sad Tira 500 primeraka Prvo izdanje Knjiga je sloena tipografskim pismima Swift i Fairfield ISBN: 978-86-86059-06-2

Smederevo, 2009. www.heliks.rs

Mojoj majci i uspomeni na mog oca, s ljubavlju i zahvalnoc u

Sadraj

Predgovor drugom izdanju ix Predgovor xiii

Deo I: Na rubu saznanja1. Povezani strunom 3

Deo II: Dilema o prostoru, vremenu i kvantima2. Prostor, vreme i oko posmatraa 23 3. O krivinama i naborima 51 4. Mikroskopske ludorije 81 5. Potreba za novom teorijom: opta relativnost naspram kvantne mehanike 111

Deo III: Kosmika simfonija6. Samo muzika: sutina teorije superstruna 127 7. ta je super u superstrunama? 156 8. Vie dimenzija nego to se moe naslutiti 173 9. Neoborivi dokazi: eksperimentalni potpisi 197vii

Deo IV: Teorija struna i tkanje prostorvremena10. Kvantna geometrija 217 11. Cepanje tkanja prostora 247 12. Vie od struna: u potrazi za M-teorijom 265 13. Crne rupe: perspektiva teorije struna / M-teorije 300 14. Razmiljanja o kosmologiji 323

Deo V: Objedinjavanje u dvadeset prvom veku15. Izgledi za budunost 349 Napomene 365 Nauni pojmovnik 387 Spisak navedene ili preporuene literature 399 Indeks 401

viii

Predgovor drugom izdanju

D

ok sam pisao knjigu Elegantni kosmos, znao sam da moda nee imati mnogo italaca. Knjigom o izazovima i uspesima u savremenoj potrazi za najskrivenijim zakonima prirode, neete se uspavljivati niti e vas zabavljati dok se sunate na plai. Moglo bi se oekivati da ni skromnijem krugu italaca ne bude privlana knjiga u kojoj se opisuje tako apstraktna tema naglaeno naunog aspekta, a ne kroz ivot naunika ili zanimljive prie iz istorije nauke. Ali, to me nije naroito brinulo, jer sam esto sebi ponavljao (uz izvesnu melodramatinost) kako u biti zadovoljan uspem li da doprem do samo jedne osobe i predstavim joj novi spektar ideja, novi nain razmiljanja o njoj samoj i njenom mestu u kosmosu. Nije vano da li je to uenik koji ne moe odluiti ta da studira, zaposleni koji traga za neim to e ga odvui od svakodnevnog mrcvarenja, ili penzioner koji najzad ima vremena da ita o savremenim pravcima razvoja nauke kad bih uspeo da ih povedem ka novom vienju kosmosa koje izvire iz moderne fizike, pisanje Elegantnog kosmosa vredelo bi truda. Ta misao pomagala mi je u zahtevnim trenucima s kojima se mnogi autori susreu tokom pisanja ozbiljnog dela. Podsticaj su mi davali i posetioci raznih mojih predavanja opteg nivoa o relativizmu, kvantnoj mehanici i mojoj specijalnosti teoriji superstruna oarani neobinim i zadivljujuim idejama proizalim iz najsmelijih naunih istraivanja. Kosmos iji su prostor i vreme rastegljivi, s vie dimenzija nego to moemo opaziti, kosmos u kome se tkanje vremena i prostora moe parati, u kome je moda sve nainjeno odix

Pred govor

vibracija ultramikroskopskih energetskih niti zvanih strune, zadivio je ljude i mnogi su poeleli da ga bolje razumeju. Elegantni kosmos izrastao je iz tih predavanja, jer sam hteo da napiem knjigu za one bez formalnog znanja iz matematike i fizike, kako bi im te oblasti postale bliske. Iako je prvi knjievni agent kome sam pokazao rukopis bez dvoumljenja odbio da se zaloi za knjigu to je razumljivo, jer je pretpostavljao da je tematika previe struna kako bi privukla veeg izdavaa tokom predavanja mogao sam osetiti snano zanimanje slualaca za nauku. Skoro da sam ga mogao opipati. Dok sam pisao Elegantni kosmos iskoristio sam to zanimanje, a pozitivne reakcije na knjigu svedoe o uroenoj tenji mnogih od nas da temeljno i smelo istraujemo ovo mesto koje zovemo dom. Povrh toga, ova knjiga je potvrdila moje uverenje da fizika obezbeuje piscu grau koja spada meu najbolje to se moe zamisliti. Svi volimo dobru priu. Oboavamo misterije koje nas stavljaju na muke. Svi se radujemo kad autsajder uporno gura napred iako su prepreke naizgled nepremostive. Svi mi, na neki nain, traimo smisao sveta oko nas. A svi ti elementi lee u srcu moderne fizike. Ta je pria velianstvena razotkrivanje itavog kosmosa; jedna je od najveih misterija postanak kosmosa; izgledi kao da nikad nisu bili manji dvonona bia, u kosmikim razmerama tek pridolice, pokuavaju da otkriju eonske tajne; a potraga je gotovo nikad zahtevnija traganje za osnovnim zakonima koji bi objasnili sve to vidimo, i vie od toga, od najsitnijih estica do najudaljenijih galaksija. Teko je zamisliti poetnu taku koja vie obeava. Laici esto ne prave jasnu razliku izmeu zastraujueg jezika matematike od koga je fizika izgraena i zanosnih ideja s kojima se hvata u kotac. Ali, to bi bilo kao da ocenjujem knjigu Haklberi Fin itajui je na grkom. Iako stalno koristim grki alfabet, ne znam ni rei grkog, pa bi moj utisak o knjizi bio, u najmanju ruku, sumnjiv. Slino tome, kada se uklone matematike prepreke, a koncepti moderne fizike iskau se jezikom razumljivim svima, mnogi koji su mislili da ih nauka ne interesuje otkrivaju da ih opinjava. Osloboene od tehnike interpretacije, teme moderne fizike doslovno su univerzalne. To postaje sve jasnije jer je fizika sve zastupljenija u kulturi poveava se broj pozorinih, muzikih i knjievnih dela inspirisanih modernom naukom. Znam za desetak novijih pozorinih komada, jedan koncert od etiri stava gudakog kvarteta, mnoge filmove i brojne scenarije,x

Pr edgovor

za jednu operu, niz slika i skulptura koje u razliitoj meri izraavaju, tumae i nadograuju ljudsku dramu naunog putovanja. To je divno, ali ne mogu rei da me naroito iznenauje. Oduvek su na mene silan utisak ostavljala umetnika dela koja su mogla snano da prodrmaju moj oseaj za stvarno i bitno, a ta shvatanja delim s mnogim ljudima koje sam sreo. Upravo takav uticaj imaju najznaajnija otkria u fizici tokom poslednjih stotinu godina. Ne preterujem kada kaem da su relativnost i kvantna mehanika iznedrili zakone realnosti koje teorija superstruna iako vie spekulativna preispituje iz temelja. Ne iznenauje to slikari, pisci, kompozitori i filmski umetnici otkrivaju saglasje izmeu svog dela i ovih naunih izazova koji menjaju status quo. To nije jednosmeran proces. Otkria u fizici sporo se integriu u kolektivno sagledavanje sveta. I danas, skoro sto godina kasnije, mnogi teko u potpunosti shvataju eksperimentalno potvrena Ajntajnova otkria ili ona iz kvantne fizike. Umetnost bi mogla biti savren medij za potpuno uvoenje nauke u svakodnevnu konverzaciju, poto je hrabro prigrlila nauku, a to to sama duboko opinjava koristi kako bi proizvela znaajna zabavna dela. Mogue je i to da e umetnika dela inspirisana naukom dati novi podsticaj naunoj imaginaciji i, na moda skriven nain, pripremiti nas za naredni korak na putu ka shvatanju kosmosa. Menjanjem otrog svetla koje obasjava nauku iz isto strogog, numerikog i kognitivnog ugla u meke, neodreenije blistanje ljudskih oseaja, otvaraju se silne mogunosti. Kada se nauka jasno prihvati kao sastavni deo onog to nas ini ljudima, naa veza s kosmosom bie znatno ojaana; zaista, nauka je nit koja nas sve uplie u tkanje realnosti. to se tie napretka u teoriji superstruna, godine posle prvog izdanja Elegantnog kosmosa bile su posebno produktivne, ali tek treba da nastupi revolucija u razmiljanju koju mnogi nasluuju iza svakog ugla fizike. To ima i dobre i loe strane. Kada bih danas pisao knjigu o teoriji superstruna, izneo bih iste ideje moda bih istaknuo druge detalje, ali rezultat bi se malo razlikovao od Elegantnog kosmosa. Najznaajnije dve promene mogle bi biti poglavlje o zanimljivim novim idejama i jedno novo razmatranje. Prema tim idejama, strune i dodatne prostorne dimenzije ije postojanje proizlazi iz teorije struna, neto su vee nego to se u naelu mislilo (ta se mogunost tek uobliavala dok sam pisao Elegantni kosmos; predstavio sam je u kratkim crtama u raznim belekama na kraju knjige). Razmotrio bih genijalan nov rad u kome se traga za preciznijom (takozvanomxi

Pred govor

neperturbativnom) formulacijom teorije struna. Dakle, dok itate esto, osmo i dvanaesto poglavlje, imajte na umu dve injenice: strune i dodatne dimenzije moda nisu tako male kakvim ih predstavljam i napravljen je znaajan pomak u nalaenju preciznih jednaina teorije o strunama (premda fiziari jo uvek nisu uspeli da pomou tih jednaina ree kljune nedoumice predoene u navedenim poglavljima). Negativna strana teksta kome nisu neophodne velike izmene, jeste to to mnoge prepreke opisane u njemu jo uvek nisu prevaziene. Iako svi elimo da napredak bude brz i drastian, ovakvo stanje je potpuno oekivano. Teorija superstruna dotie najfundamentalnije probleme u teorijskoj fizici, od kojih su mnogi izvan dometa eksperimentalnih istraivanja. Uspeh bi bio nesaglediv, jer bi se nali odgovori na najozbiljnija pitanja o kosmosu. Ali, napredak se moe ostvariti samo uz velike napore, strpljenje, sreu i mnogo nadahnua a kada e se to desiti, i s koliko uspeha moemo da nagaamo, ali ne moemo predvideti niti uticati na razvoj. Moda e naa generacija uspeti da dosegne nivo eljenog uvida. Mogue je da e se smeniti mnogo generacija pre nego to se to desi. Pouzdano moemo tvrditi samo to da neemo dobiti odgovore ako ih ne potraimo. Sudei po najtalentovanijim diplomcima koji poinju da se bave ovom oblau, bie mnogo istraivaa punih entuzijazma, spremnih da preuzmu tafetu i odmaknu dalje. Pokuavaemo, revnosno emo se truditi da u godinama koje dolaze otkrijemo tajne kosmosa.

xii

Predgovor

okom poslednjih trideset godina ivota, Albert Ajntajn je bez posustajanja tragao za takozvanom objedinjenom teorijom polja teorijo