Marele plan

Răspunsurile date aici de Stephen Hawking, unul dintre cei mai mari savanți ai timpurilor noastre, și de Leonard Mlodinow, fizician și scenarist al serialului Star Trek, pornesc de la ideea că universul nu are doar o singură istorie, ci toate istoriile sale posibile există simultan – idee care ne schimbă radical felul în care suntem obișnuiți să privim lumea.

„Ce ar însemna dacă am descoperi într-adevăr teoria ultimă a universului? S-ar încheia un capitol lung și glorios din istoria strădaniilor noastre de a înțelege universul și, în același timp, s-ar schimba perspectiva publicului larg privind legile care guvernează universul. Dacă vom descoperi până la urmă o teorie completă, cu timpul, ea va ajunge să fie înțeleasă în principiu de toată lumea, nu doar de câțiva oameni de știință.“

• Stephen W. HAWKING, Leonard MLODINOW

Misterul existenței ... 5
Domnia legii ... 11
Ce este realitatea? ... 31
Istorii alternative ... 51
Teoria a tot ce există ... 73
Selectarea universului ... 103
Miracolul aparent ... 125
Marele plan ... 143

Glosar ... 155
Mulțumiri ... 159

2

Domnia legii

Lupul Skoll va înspăimânta Luna
Zburând spre Pădurea Durerii:
Lupul Hati, neam cu Hridvitnir,
Va porni în urmărirea Soarelui.

„Grimnismal”, Edda

În mitologia vikingilor, Skoll și Hati hăituiesc Soarele și Luna. Când lupii îl prind pe unul sau pe altul, are loc o eclipsă. Atunci când se întâmplă asta, oamenii de pe pământ fac cât mai mult zgomot ca să sperie lupii și să salveze Luna sau Soarele. Mituri asemănătoare se întâlnesc și în alte culturi. După un timp, oamenii trebuie să fi observat că Luna și Soarele apar din nou după eclipsă, indiferent cât tărăboi au făcut. Ei trebuie să fi observat și că eclipsele nu au loc la întâmplare: ele se repetă cu regularitate. Aceste regularități au fost evidente mai cu seamă pentru eclipsele de Lună și au permis vechilor babilonieni să le prezică destul de exact, deși nu-și dădeau seama că Pământul era acela care obtura lumina Soarelui. Eclipsele de Soare erau mai greu de prevăzut, fiindcă sunt vizibile doar în culoare cu o lățime de aproximativ 50 krn. Și totuși, odată sesizate regularitățile, a devenit limpede că eclipsele nu depindeau de capriciile arbitrare ale ființelor supranaturale, ci erau guvernate de legi.

În ciuda unor prime succese în prezicerea mișcării corpurilor cerești, cele mai multe evenimente din natură păreau imposibil de anticipat pentru strămoșii noștri. Erupțiile vulcanice, cutremurele, furtunile, epidemiile, unghiile încarnate, toate păreau să apară fără vreo cauză sau vreo regularitate vizibile. În timpurile de demult era firesc să pui acțiunile violente ale naturii pe seama unui întreg panteon de divinități răutăcioase sau malefice. Calamitățile erau privite adesea drept un semn că cineva îi supărase pe zei. De exemplu, pe la 5600 î.Cr. a erupt vulcanul Mazama din Oregon, iar vreme de mai mulți ani au căzut din cer pietre și cenușă incandescentă, pentru ca ploile ulterioare să umple craterul vulcanului, formând ceea ce numim azi Lacul Crater. Indienii Klamath din Oregon au o legendă care se potrivește foarte bine cu toate detaliile geologice ale evenimentului, dar îi adaugă un element dramatic, spunând că un om a provocat catastrofa. Obsesia culpabilității îi poate face mereu pe oameni să dea vina pe ei înșiși. Conform legendei, Llao, stăpânul Lumii de Jos, s-a îndrăgostit de frumoasa fată a șefului tribului Klamath. Ea l-a refuzat, iar, drept răzbunare, Llao a încercat să distrugă tribul prin foc. Din fericire, spune legenda, Skell, stăpânul Lumii de Sus, s-a îndurat de oameni și s-a luptat cu omologul lui din subteran. În cele din urmă, rănit, Llao a căzut pe muntele Mazama făcând să apară o groapă uriașă, umplută apoi cu apă.

Necunoașterea legilor naturii i-a condus în trecut pe oameni să născocească zei răspunzători de toate aspectele vieții. Existau zei ai războiului și dragostei, ai Soarelui, Pământului și cerului, ai oceanelor și fluviilor, ai ploii și tunetelor, ba chiar și ai vulcanilor și ai cutremurelor. Dacă zeii erau mulțumiți, omenirea avea parte de vreme bună și de pace, fiind ferită de dezastre naturale și boli. Dacă se supărau, apăreau seceta, războiul, ciuma și epidemiile. Legătura dintre cauză. și efect în natură nefiind vizibilă, acești zei păreau învăluiți în mister, iar oamenii se aflau la mila lor. Dar, odată cu Thales din Milet (cea 624 – cea 546 î.Cr.) , lucrurile au început să se schimbe. A încolțit ideea că natura urmează principii coerente care ar putea fi descifrate. Așa a început îndelungatul proces de înlocuire a ideii de domnie a zeilor cu perspectiva unui univers guvernat de legi ale naturii și creat conform unui plan pe care vom izbuti cândva să-l înțelegem.

Privită la scara istoriei omenirii, cercetarea științifică e o îndeletnicire foarte recentă. Specia noastră, Homo sapiens, a apărut în Africa subsahariană «cum vreo 200 000 de ani. Scrierea a fost inventată abia pe la 7000 î.Cr., în societățile axate pe cultura cerealelor. (Unele dintre cele mai vechi inscripții se referă la rația zilnică de bere alocată fiecărui cetățean.) Cele mai vechi documente scrise ale marii civilizații grecești datează din secolul IX î.Cr., dar ea își atinge apogeul, „perioada clasică”, câteva secole mai târziu, începând de pe la 500 î.Cr. Conform lui Aristotel (384 - 322 î.Cr.), cam pe-atunci a susținut Thales ideea că lumea poate fi înțeleasă, că fenomenele complexe din jurul nostru pot fi reduse la principii simple și explicate fără a re curge la mitologie sau teologie.

Despre Thales se spune că a fost primul care a prezis o eclipsă solară, în 585 î.Cr., dar marea precizie a acelei predicții a fost probabil o chestiune de șansă. El rămâne o figură obscură, care n-a lăsat în urmă vreo scriere. A trăit într-unul din centrele intelectuale ale regiunii numită Ionia, colonizată de greci și exercitând o influență ce s-a întins din Turcia de azi până în Italia. Știința ioniană s-a orientat către descoperirea unor legi fundamentale care să explice fenomenele din natură, reprezentând un moment de răscruce în istoria ideilor. Abordarea ei era una rațională, iar în multe cazuri a dus la concluzii surprinzător de asemănătoare celor obținute astăzi cu mijloace mult mai sofisticate. Ea a reprezentat un început glorios, dar, cu trecerea secolelor, o mare parte din știința ioniană a căzut în uitare – pentru a fi apoi redescoperită sau reinventată, în unele cazuri de mai multe ori.

Legenda spune că prima formulare matematică a ceea ce am numi azi o lege a naturii a fost dată de un ionian pe nume Pitagora (cea 580 - cca 490 î.Cr.), vestit pentru teorema care îi poartă numele: pătratul ipotenuzei (latura cea mai lungă) a unui triunghi dreptunghic este egală cu suma pătratelor celorlalte două laturi. Se mai spune că Pitagora a descoperit relația numerică dintre lungimea corzilor folosite la instrumentele muzicale și combinațiile armonice ale sunetelor. În limbajul de azi, am spune că frecventa unei corzi întinse – numărul de vibrații pe secundă – este invers proporțională cu lungimea corzii. În plan concret, asta explică de ce chitara bas trebuie să aibă corzile mai lungi decât chitara obișnuită. Probabil că descoperirea nu-i aparține lui Pitagora - după cum nici teorema care-i poartă numele n-a descoperit-o el –, dar este evident că o relație între lungimea corzii și înălțimea sunetului era cunoscută pe vremea lui. În acest caz, am putea considera acea formulă matematică simplă drept primul exemplu pentru ceea ce ‚numim acum fizică teoretică.

În afara legii lui Pitagora privind corzile, singurele legi ale fizicii cunoscute corect de antici au fost trei legi ale lui Arhimede (cea 287 - cca 212 î.Cr.), de departe cel mai strălucit fizician al Antichitătii. În termenii de azi, legea pârghiilor arată că forțe mici pot ridica greutăți mari, deoarece pârghia amplifică forța cu un factor egal cu raportul distanțelor față de punctul de sprijin al pârghiei. Legea plutirii afirmă că orice obiect scufundat într-un fluid va fi împins în sus cu o forță egală cu greutatea fluidului dislocuit. Legea reflexiei spune că unghiul format de un fascicul luminos incident și o oglindă este egal cu unghiul dintre oglindă și fasciculul reflectat. Arhimede nu le-a numit legi, nici nu le-a explicat referindu-se la observații și măsurători. El le-a tratat ca și cum ar fi fost pure teoreme matematice, într-un sistem axiomatic foarte asemănător celui pe care l-a creatEuclid pentru geometrie.

Pe măsură ce se răspândea influența ioniană, apăreau alte idei care spuneau că universul posedă o ordine internă, ordine ce putea fi înțeleasă prin observație și raționament. Anaximandru (cea 610 - cca 546 î.Cr.), prieten și pesemne discipol al lui Thales, susținea că, din moment ce copiii sunt neajutorați și neputincioși la naștere, dacă primul om care a apărut pe lume ar fi fost copil, el n-ar fi putut supraviețui. În ceea ce pare să fi fost prima trimitere la evoluție, Anaximandru s-a gândit că oamenii trebuie să fi evoluat din alte animale ai căror pui erau ceva mai robuști. În Sicilia, Empedocle (cea 490 - cca 430 î.Cr.) a studiat un instrument numit ceas cu apă. Folosit și ca polonic, el constă dintr-o sferă cu gât deschis și mici găuri la bază. Introdus în apă, se va umple, iar, dacă se acoperă gâtul, sfera poate fi scoasă fără ca apa din ea să curgă prin găuri. Empedocle a observat că, atunci când se acoperă gâtul înainte de imersiune, sfera nu se umple. El a ajuns la concluzia că ceva invizibil trebuie să împiedice apa să intre în sferă prin găuri – adică a descoperit substanța materială pe care o numim aer.

Cam în același timp, într-o colonie ioniană din nordul Greciei, Democrit (cea 460 – cca 370 î.Cr.) a meditat la ce se întâmplă dacă tai sau spargi un obiect în bucăți. El susținea că procesul nu poate continua la nesfârșit. A postulat că totul, inclusiv ființele vii, este alcătuit din particule fundamentale care nu mai pot fi tăiate sau sparte. El a numit aceste ultime particule atomi, de la adjectivul grecesc care înseamnă „imposibil de tăiat”. Democrit credea că orice fenomen material e produsul ciocnirii atomilor. Din perspectiva lui, numită atomism, toți atomii se mișcă prin spațiu, iar, dacă nu sunt perturbați, se deplasează la nesfârșit în linie dreaptă. Astăzi, această idee se numește legea inerției.

Ideea revoluționară că suntem doar niște locuitori obișnuiți ai universului, nu ființe privilegiate aflate în centrul lui, a fost pentru prima dată susținută de Aristarh (cea 310 – cea 230 î.Cr.), unul dintre ultimii savanți ionieni. A supraviețuit doar unul dintre calculele sale, o complexă analiză geometrică a observațiilor făcute de el asupra dimensiunii umbrei Pământului pe Lună în timpul unei eclipse lunare. Din datele obținute a tras concluzia că Soarele trebuie să fie mult mai mare decât Pământul. Inspirat probabil de ideea că obiectele mici trebuie să se rotească în jurul celor mari, și nu invers, el a fost primul care a susținut că Pământul nu e centrul sistemului nostru planetar, ci că, împreună cu celelalte planete, se rotește în jurul Soarelui. Mai era de făcut doar un mic pas de la ideea că Pământul este doar una dintre planete până la ideea că nici Soarele nostru nu are un statut privilegiat. Aristarh bănuia că așa stau lucrurile și credea că stelele pe care le vedem pe cerul nopții nu sunt decât sori îndepărtați.

Școala ioniană a fost doar una dintre numeroasele școli de filozofie grecești, cu orientări diferite, uneori contrare. Din păcate, perspectiva ioniană asupra naturii – natura poate fi explicată prin legi generale și redusă la un set simplu de principii – a exercitat o influență puternică doar vreme de câteva secole. Unul dintre motive este acela că teoriile ioniene păreau adesea să nu lase loc pentru noțiunile de liber-arbitru sau de scop, ori pentru ideea că zeii intervin în treburile lumii. Aceste omisiuni surprinzătoare i-au tulburat profund pe mulți gânditori greci, așa cum se întâmplă și cu mulți oameni din zilele noastre. De exemplu, filozoful Epicur (341-270 î.Cr.) s-a opus atomismului pe principiul că: „este mai bine să te lași călăuzit de miturile despre zei decât să devii «sclavul» destinului despre care vorbesc filozofii naturii”. Aristotel a respins de asemenea noțiunea de atom, fiindcă nu putea accepta faptul că oamenii sunt alcătuite din obiecte neînsuflețite. Ideea ioniană că omul nu e centrul universului a fost un moment de răscruce în înțelegerea cosmosului, dar ea s-a pierdut și n-a mai fost reluată sau general acceptată până la Galilei, aproape douăzeci de secole mai târziu.

Cu toate că unele speculații ale vechilor greci privind natura au fost pătrunzătoare, cele mai multe dintre ideile lor nu sunt acceptabile științific în timpurile moderne. Întâi de toate, faptul că nu inventaseră metoda științifică a făcut ca unele dintre teoriile lor să nu fi fost elaborate cu scopul de a fi testate experimental. Astfel, dacă un învățat pretindea că un atom se mișcă în linie dreaptă până se ciocnește de un al doilea atom, iar alt învățat pretindea că se mișcă în linie dreaptă până se ciocnește de un ciclop, nu exista o cale obiectivă de a tranșa disputa. De asemenea, nu se făcea o deosebire netă între legile fizicii și cele umane. În secolul V î.Cr., de pildă, Anaximandru scria că toate lucrurile provin dintr-o substanță primordială, iar apoi se întorc la ea, „căci ele trebuie să dea socoteală unele altora pentru nedreptatea făcută”, Conform filozofului ionian Heraclit (cea 535 - cea 475 î.Cr.), Soarele se comportă așa cum o face fiindcă altminteri zeița dreptății

Pag. 11 – 17