101

MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić
Page 2: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

MIČIOKAKU

Ajnštajnovkosmos

KakojevizijaAlbertaAjnštajnapromenilanašepoimanjeprostoraivremena

PrevodAnaJešićiKatarinaJešić

Page 3: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

Naslovoriginala:MichioKaku:EINSTEIN’SCOSMOSCopyright©2005byMichioKakuTranslationCopyright©2005zasrpskoizdanje,Heliks

Izdavač:Heliks,SmederevoZaizdavača:BrankicaStojanović

Lektor:VesnaĐukićTehničkiurednik:BojanStojanović

Štampa:Megraf,SmederevoTiraž:1000primeraka

ISBN:978-86-86059-00-7

Page 4: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

ZaMišeliAlison

Page 5: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

G

PREDGOVORNovosagledavanjezaostavštine

AlbertaAjnštajna

enije. Rasejani profesor. Otac relativnosti. Mitska figura Alberta Ajnštajna – kosa razbarušenavetrom,nogebezčarapa,prevelikakošulja,lulauustima,zanesenost–slikautisnutausećanjesvih

nas. „Pop-ikona ravnopravna Elvisu Prisliju i MerilinMonro, zagonetno nas posmatra s razglednica,naslovnih strana časopisa, samajica i džinovskih postera.Marketinški agenti sBeverliHilsa prodajunjegovolicezatelevizijskereklame.Daježiv,preziraobisavtajcirkus”,pišebiografDenisBrajan.1

Ajnštajn je jedanodnajvećihnaučnikasvihvremena,utemeljivačkoji seposvomdoprinosufizicimožeporeditisaIsakomNjutnom.NeiznenađuještogaječasopisTajmssvrstaoupedesetnajuticajnijihljudiuproteklihstogodina.

S obzirom na njegovo mesto u istoriji, nekoliko je dobrih razloga za nove napore da se ponovosagledaAjnštajnovživot.

Prvo,njegoveteorijesutakodubokeidalekovidedaiposlevišedecenijačestozauzimajunaslovnestrane novina – zato je neophodno da pokušamo da utvrdimo njihove korene. Dok nove generacijedostignućanepojmljivihudvadesetimgodinamaprošlogveka(sateliti,laseri,nanotehnologije,detektorigravitacionih talasa), istražuju daleke granice svemira i unutrašnjost atoma, Ajnštajnova predviđanjapomažumodernimnaučnicimadadobijuNobelovunagradu.ČakimrvicesaAjnštajnovogstolaotvarajunoveperspektiveunauci.Naprimer,Nobelovanagradaje1993.godinaotišlaurukedvojicenaučnikaštosuposrednopotvrdilipostojanjegravitacionihtalasakoje jeAjnštajnpredvideo1916.godine, takoštosuanaliziralikretanjebinarnihneutronskihzvezdananebu.Takođe,2001.godineNobelovunagradudobilasutrifizičarakojasupotvrdilapostojanjeBoze-Ajnštajnovihkondenzata,novogstanjamaterijenatemperaturamabliskimapsolutnojnuli–Ajnštajnjepretpostaviodatakvostanjematerijepostojijošod1924.godine.

I druge njegove pretpostavke danas dobijaju potvrdu. Crne rupe, nekada smatrane bizarnimpoglavljem Ajnštajnove teorije, identifikovane su pomoću orbitalnog teleskopa Habl (Hubble SpaceTelescope) i teleskopaza radio-talase (VeryLargeArrayRadioTelescope).Ne samoda jepotvrđenokakoAjnštajnoviprstenovi i sočivapostoje,većonidanaspredstavljajuključneastronomskealatkezamerenjenevidljivihobjekataudalekomsvemiru.

ČakseiAjnštajnove„greške”prihvatajukaovelikidoprinosnašemznanjuokosmosu.Godine2001,astronomi su došli do ubedljivog dokaza da „kosmološka konstanta”, nekadašnja Ajnštajnovanajozbiljnija zabluda, zaista predstavlja najveću koncentraciju energije u svemiru i da će odreditikonačnu sudbinu samog kosmosa. Kako se potvrde njegovih predviđanja množe, savremenaeksperimentalnafizikabiva„renesansa”Ajnštajnovezaostavštine.

Drugo,fizičariponovoprocenjujunjegovrad,posebnonačinrazmišljanja.Doksunekadašnjibiografidetaljno proučavali Ajnštajnov život tražeći naznake porekla njegovih teorija, fizičari danas sve višeprihvataju idejudaseonenezasnivaju tolikonamatematici(danepominjemonjegovljubavniživot!),već na jednostavnim i elegantnim slikama. Ajnštajn je često pominjao sledeće: ako nova teorija ne

Page 6: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

proističeizfizičkeslikedovoljnojednostavnedajeideterazume,verovatnojebezvredna.Zatosmouovojknjiziteslike,plodoveAjnštajnovenaučničkemašte,iskoristilikaoformalnimetod

zaopisivanjenjegovihzamisliinajvećihdostignuća.U delu I oslanjamo se na sliku koju jeAjnštajn prvi put sagledao sa šesnaest godina: kako bimu

izgledalisvetlosnizracikadabimogaodaletiuporedosnjima.Inspiracijazatuslikuverovatnojebiladečijaknjigakojujepročitao.Zamišljajućištabisedesilokadabismoseutrkivalisasvetlosnimzrakom,Ajnštajn jeprepoznaoključnukontradikciju izmeđudvenajvećeteorije togvremena–NjutnoveteorijesilaiMaksveloveteorijepoljaisvetlosti.Doksetrudiodarazrešitajparadoks,znaojedasejednaodtedveteorije–Njutnova,kakoseispostavilo–morapokazatinetačnom.Uizvesnomsmislu,taslikakriječitavuteorijurelativnosti(kojaćejednogdanaotkrititajnuzvezdainuklearneenergije).

UdeluIIpomaljasenovaslika:AjnštajnjezamišljaoplanetekaoklikerekojisekotrljajupokrivojpovršiniučijemsredištujeSunce–tojeilustracijaidejedagravitacijaizvireizzakrivljenostiprostoraivremena.ZamenivšiNjutnovesilekrivinomglatkepovršine,Ajnštajnjenaslikaosvežu,revolucionarnuslikugravitacije.U takvomnovomkonceptu,Njutnove„sile”bile su iluzijakoju je stvorio zakrivljeniprostor.Posledicetejednostavneslikeodvešćenasdocrnihrupa,Velikogpraskaikrajasamogkosmosa.

Deo III nema sliku – posvećen jeAjnštajnovim neuspešnim pokušajima da osmisli sliku-vodilju uotkrivanju „objedinjene teorije polja” koja bi mu pomogla da formuliše najveće dostignućedvomilenijumskog istraživanja zakona materija i energije. Ajnštajna je intuicija počela da izdaje, jernjegovovremenijeznaloništaosilamakojesuupravljaleatomskimjezgromisubatomskimčesticama.

Nedovršenaobjedinjenateorijapoljainjegovatridesetogodišnjapotragaza„teorijomsvega”nikakonije bila promašaj – premda je to tek skoro shvaćeno. Ajnštajnovi savremenici smatrali su jedonkihotovskom.AbrahamPais,fizičariAjnštajnovbiograf,rekaojedaje„tokomposlednjih30godinaživota aktivno istraživao, ali slava mu ne bi bila pomućena – možda bi bila i veća – da se baviopecanjem”.2Drugimrečima,njegovazaostavštinabiverovatnobilaibogatijadajeostaviofizikuizmeđu1925.i1955.godine.

Poslednjihdesetakgodina,uosvitnovihteorijazvanih„teorijasuperstruna”ili„M-teorija”,potragazaobjedinjenomteorijompoljasvevišezauzimacentralnomestousvetufizike,pafizičarinadrugačijinačingledajunaAjnštajnovkasniji rad izaostavštinu.Postavljanje teorijeosvemupostalo jekonačancilj čitave generacije mladih, ambicioznih naučnika. Objedinjenje, nekada smatrano grobljem karijeravremešnihfizičara,sadajedominantnatemauteorijskojfizici.

HteosamdaAjnštajnovomraduuovojknjizipristupimnanov,osvežennačin,danjegovuneuništivuzaostavštinu prikažem možda preciznije, kroz jednostavne fizičke slike. Ajnštajnove ideje podstaklesudanašnje revolucionarne nove eksperimente u kosmosu i u naprednim fizičkim laboratorijama iosvetlileputneumornimtragačimazaispunjenjemnjegovognajdragocenijegsna–teorijesvega.ČinimisedabiseAjnštajnutakavpristupnjegovomživotuiradunajvišesvideo.

Page 7: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

Zahvalnica

Želeo bih da se zahvalim na gostoprimstvu osobljuUniverzitetske biblioteke u Prinstonu u kojoj samsproveonekaistraživanjazaovuknjigu.BibliotekačuvakopijesvihAjnštajnovihpisanihradovaideooriginalnog materijala. Takođe, zahvaljujem se profesoru V. P. Nairu i Danijelu Grinbergeru iz SitikoledžauNjujorkunatruduuloženomučitanjemogtekstainakritičkimikorisnimkomentarima.VeomasumikoristiliirazgovorisaFredomDžeromomkojijesastavioobimandosijeFBIoAjnštajnu.Zahvalansam Edvinu Barberu na podršci i podstreku i Džesu Koenu na neprocenjivim uredničkim savetima iizmenamakoje suznatnounapredile tekst i usmerilega.Mnogodugujem iStjuartuKričevskomkoji jesvihovihgodinapromovisaomnogemojenaučneknjige.

Page 8: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

DEOISLIKAPRVA

Trkasazrakomsvetlosti

Page 9: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

N

POGLAVLJE1FizikapreAjnštajna

ovinarjejednomprilikomzamolioAlbertaAjnštajna,najvećegnaučnoggenijaposleIsakaNjutna,daobjasnisvojuformuluuspeha.Velikimislilacjezastaozatrenutakipotomodgovorio:„AkojeA

uspeh,rekaobihdajeformulaA=X+Y+Z,gdeXoznačavarad,aYigru”.3„ŠtaoznačavaZ?”upitaojenovinar.„Da trebadržati jezik za zubima”, glasio je odgovor.Fizičarima, kraljevima, kraljicama i običnim

ljudima,Ajnštajnjebiodragzbogsvoječovečnosti,velikodušnostiismislazahumor,kojejeispoljavaoikadaseboriozamirusvetuikadjeistraživaotajnekosmosa.

DokjevelikanfizikešetaoulicamaPrinstona,čakbiseidecasjatiladagavide,aonihjezauzvratzasmejavao tako što jemrdaoušima.Ajnštajn jepogotovovoleoda ćaska sa jednimpetogodišnjakomkojisepridruživaomisliocuupešačenjudoInstitutazanaprednestudije.Doksusejednogdanašetali,Ajnštajn je iznenada prasnuo u smeh. Kada je majka upitala dečaka o čemu su to razgovarali, on jeodgovorio: „Pitao samAjnštajna da li se danas okupao.”Majka se užasnula, ali jeAjnštajn uzvratio:„Dragomijedaminekopostavipitanjenakojeumemdaodgovorim.”

FizičarDžeremiBernstajnjejednomrekaoda„kogodjeličnoupoznaoAjnštajna,nijemogaodaseotmeutiskuoplemenitostiovogčoveka.Kadasegovoriloonjemu,uvekseponavljaoepitet’čovečan’,...jednostavnaprirodakojujebilolakozavoleti.”4

Ajnštajn,podjednakoljubazanpremaprosjacima,deciiaristokratiji,takođejebiovelikodušanpremasvojimprethodnicimauslavnomhramunauke.Premdanaučnici,kaoisvidrugikreativci,umejudabudustrahovitoljubomorninasvojesuparnikeidaupadajuusitnezađevice,Ajnštajnjeporekloidejakojejezastupao tražio u radovima divova fizike, kao što su IsakNjutn i DžejmsKlarkMaksvel. Njihovi suportretibilividno istaknutinanjegovomstolu ipozidovima.Njutnova teorijamehanike igravitacije iMaksvelovateorijaosvetlosti,činilesudvastubanaukeuosvitdvadesetogstoleća.Gotovocelokupnoznanjefiziketogdoba,bilojesadržanoudostignućimaovadvafizičara.

Lako jeprevidetidapreNjutnanijebilovaljanogobjašnjenjazakretanje telanazemlji inanebu.Mnogi su verovali da sudbine ljudi određuju zlonamerni duhovi i demoni. O veštičarenju, magiji ipraznoverju, vatreno se raspravljalo čak i u najčuvenijim prestonicama znanja uEvropi.Nauka kakvudanaspoznajemo,nijepostojala.

Grčkifilozofi ipoglavitohrišćanski teolozi,pisalisudase telakrećuzatoštosuvođenaželjamaiemocijamanaliknaljudske.PremaAristotelovimsledbenicima,telaupokretućenapokonusporiti,jerćese„umoriti”.Telapadajunatlozatošto„čeznu”dasesjedinesaZemljom,pisalisu.

Čovekkojićeuvesti reduovajhaotičnisvetduhova,po temperamentu inaravibio jeAjnštajnovasuprotnost. Dok je Ajnštajn velikodušno poklanjao svoje vreme i davao jezgrovite izjave za štampu,Njutn je bio poznat po svojoj zatvorenosti i sklonosti ka paranoji.Duboko sumnjičav prema drugima,žestoko se sukobljavao sa ostalim naučnicima oko prevlasti i te su zavade dugo trajale. Njegovaćutljivostbila je legendarna.Dokjebiočlanbritanskogparlamenta, tokomzasedanja1689-90.godine,zabeleženojedasesamojednomobratiodostojanstvenomskupu:osetiojepromajuizatražioodvrataradazatvoriprozor.PremabiografuRičarduS.Vestfalu,Njutn jebio„izmučenčovek,krajnjeneurotične

Page 10: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

prirode,kojijeuvek,apogotovousrednjemdobu,bionaivicinervnogsloma.”5Kadajerečonauci,NjutniAjnštajnbilisuistinskimajstori,pomnogočemunalikjedannadrugog.

Obojica sumogli opsesivnodaprovedunedelje imeseceuvrhunskojkoncentraciji dogranice fizičkeiscrpljenostiisloma.Obojicasutajnekosmosavidelikaojednostavneslike.

Godine 1666, kada je imao dvadeset tri godine, Njutn je rasterao duhove koji su progoniliaristotelovskisvet,uvodećinovumehanikuzasnovanunasilama.Njutnjepostaviotrizakonakretanja,pokojima se tela kreću zato što ih odbijaju ili privlače sile koje se mogu precizno izmeriti i izrazitijednostavnimjednačinama.Umestodatraćivremenarazmišljanjeoželjamatelakojasekreću,Njutnjebioustanjudazbrojisilekojenateladelujuitakoizračunanjihoveputanje,počevodlišćakojepadaipuhora od maslačka, do topovske đuladi i oblaka. To nisu bila puka akademska razmatranja, jer suomogućila utemeljenje industrijske revolucije, za koje je snaga parnih mašina što pokreću ogromnelokomotiveibrodove,stvorilanovacarstva.Mostovi,braneineboderi,moglisusegraditipouzdanijejersuljudibiliustanjudaizračunajuopterećenjesvakecigleigrede.PobedaNjutnoveteorijebešetakovelika,dajeonspravombioobožavanzaživota.AleksandarPoupjeuskliknuo:

Prirodaizakoninjeni,utamibehuskriveni.Bogreče:„NekabudeNjutn”,isvetlostibi.Njutnjeprimeniosvojuteorijusilanačitavkosmos,postavljajućinovuteorijugravitacije.Voleoje

da pripoveda o tome kako se vratio na porodično imanje u Vulsdorpu u Linkolnširu pošto je zbogizbijanja epidemije kuge zatvoren univerzitet u Kembridžu. Jednog dana, videvši kako jabuka pada sgrane,postaviojesudbonosnopitanje:akojabukapada,daliiMesecpada?Moželisilagravitacijekojadelujena jabukunaZemlji,biti istasilakojaupravljakretanjemnebeskih tela?Bila je to jeres, jerseondapretpostavljalodaplaneteleženanepomičnimsferamakojesepokoravajunebeskimzakonima.Atisu zakoni bili savršeni, nasuprot zakonima greha i iskupljenja koji upravljaju poročnom prirodomčovečanstva.

Utrenutkuspoznaje,Njutnjeshvatiodamožeobjedinitizemaljskuinebeskufizikuujednusliku.Silakoja privlači jabuku kaZemlji,mora da bude ista sila koja doseže doMeseca i vodi ga po njegovojputanji.Njutnjetakonabasaonanovuvizijugravitacije.Zamišljaojekakosedinavrhuplanineibacakamen.Uvideojedaštosnažnijehitnekamen,daljećegadobaciti.Ondajepostaviosudbonosnopitanje:štaćesedogoditiakobacikamen takvombrzinomdaseonnikadanevrati?Shvatio jedakamenkojineprekidnopadapoduticajemgravitacijenebipaonaZemlju,većbikružiookonje,vratioseujednomtrenutkudobacačaiudariogaupotiljak.NjutnjepotomzameniokamenMesecomkojineprestanopada,nikadanedosegnuvšitlo,zatoštosepoputkamenakrećeokoZemljepokružnojorbiti.Mesecnemirujenanebeskojsferi,kaoštojeCrkvamislila,većjeustalnomslobodnompadu,baškaokamenilijabuka,vođensilomgravitacije.BilojetoprvoobjašnjenjekretanjauSunčevomsistemu.

Dvedecenijekasnije,1682.godine,čitavLondonjebioužasnutioduševljenblistavomkometomkojaje svetlela na noćnom nebu. Njutn je pažljivo pratio kretanje komete pomoću reflektujućeg teleskopa(jedanodnjegovihizuma),iustanoviodaseonosavršenoslažesajednačinama,akosepretpostavidajekometauslobodnompaduidananjudelujegravitacija.UzpomoćastronomaamateraEdmundaHaleja,mogaojetačnopredvidetipovratakkomete(docnijenazvanaHalejeva),štojebiloprvopredviđanjeokretanjukometa.ZakonigravitacijekojejeNjutnupotrebiodabiproračunaokretanjeHalejevekometeiMeseca,idanasvaže–pomoćunjihNASAsazapanjujućomtačnošćudovodisvojekosmičkesondedoUranaiNeptuna.

Sudeći poNjutnu, sile deluju trenutno.Ukoliko bi Sunce iznenada nestalo,Njutn je verovao da biZemljatrenutnobilaizbačenaizsvojeorbiteidabisezaledilaudubinamaprostora.SvakobiukosmosutačnoznaoukomjetrenutkuSunceiščezlo.Toznačidajemogućesinhronizovatisvečasovniketakodajednolikootkucavajusvudaukosmosu.SekundnaZemljitrajeistokaosekundnaMarsuiJupiteru.Poputvremena, iprostor jeapsolutan.MetarnaZemljidugačak je istokolikometarnaMarsu i Jupiteru.Ne

Page 11: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

menjasvojudužinuninajednommestuukosmosu.Sekundiimetrisu,prematome,istimagdesenađemouprostoru.

Njutn jesvojezamisliutemeljionazdravorazumskomstanovištuoapsolutnomprostoru ivremenu.PoNjutnu,prostorivremečinilisuapsolutnireferentnisistempremakomeprocenjujemokretanjesvihtela.Kadaputujemovozom,čininamsedasevozkrećeadajeZemljanepomična.Međutim,poštosezagledamoudrvećekojepromičeporedprozora,možemopromišljatidalivozmiruje,adrvećesekreće.Poštoizgledadaseuvozuništanepomera,možemosezapitatištasedoistakreće,vozilidrveće?Njutnjetvrdiodaapsolutnireferentnisistemodgovaranaovopitanje.

Njutnovizakoniopstalisukao temelji fizikečitavadvastoleća.Kadasukrajemdevetnaestogvekanovi pronalasci, poput telegrafa i sijalice, izmenili velike evropske gradove, proučavanje elektricitetaiznedrilojenovkonceptunauci.Dabiobjasniozagonetnesileelektricitetaimagnetizma,škotskifizičarDžejms Klark Maksvel razvio je tokom šezdesetih godina devetnaestog veka, na Kembričkomuniverzitetu, teoriju svetlosti koja nije imala uporište u Njutnovim silama, već u novom konceptunazvanompolja.Ajnštajnjepisaodajekonceptpolja„najdubljiinajplodnijikojijefizikavidelaposleNjutna”.6

Poljamožemouočiti akonanesemoopiljkegvoždana listpapira.Ukolikopostavimomagnet ispodpapira opiljci će se, kao čarolijom, rasporediti po mreži nalik na paukovu, s linijama koje vode odsevernog do južnogmagnetnog pola. Svakimagnet je, dakle, okruženmagnetnim poljem – nevidljivimnizomlinijasilakojeprožimajučitavprostor.

Elektricitet takođe stvara polja.Na sajmovima nauke, deca se smeju kada dodirnu izvor statičkogelektricitetaakosaimsenakostreši.Vlasikosepratenevidljivelinijeelektričnogpoljakojeproishodeizizvoraelektriciteta.

OpisanapoljasusasvimdrugačijaodsilakojejeuveoNjutn.Sile,govoriojeNjutn,delujutrenutnoučitavom prostoru, pa bi se poremećaj u nekom delu kosmosa trenutno osetio u čitavom kosmosu. PoMaksvelovomizvanrednomopažanju,magnetno ielektričnodelovanjeneputuju trenutno,kaoNjutnovesile, već se kreću konačnom brzinom. Njegov biograf, Martin Goldman, pisao je kako je „ideja ovremenukoje trebadaprođedabiseosetilodejstvomagneta...Maksvelapogodilakaogromizvedraneba.”7Maksveljeslikovitopokazaodaće,protresemolimagnet,protećivremedokseopiljcigvožđanepomere.

Zamislitepaukovumrežukojatreperinavetru.Kadavetarporemetideomreže,talasseširičitavommrežom.Zarazlikuodsila,vibracijepopaukovimmrežamaipoljimaputujukonačnombrzinom.Maksveljeodlučiodaizračunabrzinemagnetnogielektričnogdelovanja.Ujednomodnajvećihprodoraunauciizdevetnaestogveka,upotrebiojeovuzamisaodaotkrijetajnusvetlosti.

Izpređašnjeg radaMajklaFaradeja i drugihnaučnika,Maksvel je znaodamagnetnopoljekoje sekrećemožedaproizvedeelektričnopolje,iobrnuto.Generatoriimotori,zaslužnizaelektrifikacijusvetaukomeživimo,direktnasuposledicaovedvojnosti.(Ovonačelosekoristiizaradelektričnihuređajaunašimdomovima.Vodakojapadasvrhabraneokreće lopaticu turbine,aonaokrećemagnet.Pokretnomagnetno polje gura elektrone u žicama i oni naponskim vodovima putuju sve do utičnica u našimsobama. Na sličan način elektricitet iz utičnica stvara magnetno polje u električnom usisivaču kojeprisiljavamotordasevrti.)

ZahvaljujućiMaksvelovojgenijalnosti,dvaefektasuobjedinjena.Akopromenljivomagnetnopoljemožedastvorielektričnopoljeiobrnuto,moždabiobapoljamogladasačinecikličnokretanjeukomeseelektrično i magnetno polje neprestano pretvaraju jedno u drugo. Maksvel je brzo uvideo da bi ovanaizmeničnostmogladanapravipokretnukompozicijuelektričnihimagnetnihpoljakojatrepereuskladu,pretvarajućisejednoudrugoubeskonačnomtalasu.Potomjeizračunaobrzinuovogtalasa.

Nasvojezaprepašćenje,iznašaojedajebrzinatalasaravnabrzinisvetlosti.Zatimjeizrekaomoždanajsmeliju tvrdnju u devetnaestom veku: to jeste svetlost. Maksvel je proročki obznanio svojim

Page 12: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

kolegama:„Nemožemoizbećizaključakdasesvetlostsastojiodtransverzalnihtalasauistojsredinikojauzrokujeelektrične imagnetnepojave.”8Nakon istrajnograzmišljanjaoprirodisvetlostikoje jetrajalomilenijumima,naučnicisunajzadrazumelinjenenajdubljetajne.NasuprotNjutnovimsilamačijejedejstvobilotrenutno,poljasuputovalakonačnombrzinom–brzinomsvetlosti.

Maksvelov rad sažet je u osam komplikovanih parcijalnih diferencijalnih jednačina (poznatih kao„Maksvelove jednačine”), koje već sto pedeset godina svaki elektroinženjer i fizičar neizostavno učinapamet.Odnedavnosemožekupitimajicakojaupunomsjajupredstavljasvihosamjednačina.Prethodiimnapis„Upočetku,Bogreče...”anakonjednačinadolazi„...ibisvetlost.”

Do kraja devetnaestog veka, eksperimentalne potvrde Njutnove iMaksvelove teorije bile su takouspešne,dasunekifizičarisasigurnošćupredviđalikakosuNjutniMaksvelodgovorilinasvapitanjaokosmosukojejevredelopostaviti.KadajeMaksPlank(začetnikkvantneteorije)upitaosvogtutoradalidapostanefizičar,dobiojeodgovordaseokušananekomdrugompolju,jerjefizikauosnovidovršenanauka.Nemaničegnovogštosemožeotkriti,dodaoje.OverečiponoviojeilordKelvin,velikifizičardevetnaestogveka,proglasivšidajefizikaubiticelovita,osimnekolikooblačakanahorizontukojinisumoglibitiobjašnjeni.

NedostaciNjutnovog sveta svake sugodinebivali sveočitiji.Otkriće radioaktivnosti i radMarijeKirinaizdvajanjuradijuma,uzdrmalisunaučnisvetiprivuklipažnjujavnosti.Čakistotinakgramaoveretke, svetlucave supstance, moglo je da osvetli zamračenu prostoriju. Marija Kiri je pokazala danaizgledneograničenekoličineenergijemoguproistećiiznepoznatihizvoradubokounutaratoma,uprkoszakonuoodržanjuenergijepokomeenergijanemožebitistvorenanitiuništena.Ovi„oblačići”uskoroćepokrenutidvenajvećerevolucijedvadesetogveka,teorijurelativnostiikvantnuteoriju.

ZbunjivalojetoštojepropaosvakipokušajdaseobjedineNjutnovamehanikaiMaksvelovateorija.Ova potonja je potvrdila da je svetlost talas, ali je ostavila otvoreno pitanje šta je prostiranje talasa.Naučnicisuznalidasesvetlostmožeprostiratiuvakuumu(tojestputovatistotinamamilionasvetlosnihgodinakrozvakuumkosmosa),alipoštojevakuumdefinisankao„ništa”,iztogaproishodiparadoksdasuitalasiništa!

Njutnovafizikajepokušaladaodgovorinaovopitanje;uvedenjepostulatpokomesesvetlostsastojiodtalasakojioscilujuunevidljivom„eteru”,nepomičnomgasuštoispunjavakosmos.Smatralosedajeeter apsolutni referentni sistempremakome semere sve brzine. Pošto seZemlja okreće okoSunca, aSunceoko centragalaksije, skeptikbimogaodakažekako jenemogućeustanoviti šta se zaistakreće.NjutnovisledbenicisunaovuprimedbutvrdilidaseSunčevsistemkrećeuodnosunastatičnieter,takodasemožerazabratikojeseteloodistakreće.

Međutim,eterjepočeodapoprimasvečudnovatijasvojstva.Fizičarisu,naprimer,znalidasetalasikrećubržeugušćojsredini.Zvukputujebržeuvodinegouvazduhu.Poštosvetlostputujenezamislivombrzinom (300.000 kilometara u sekundi), to znači da etermora biti izvanredno gust kako bi provodiosvetlost. Ali, kako je tomoglo da bude tačno, kada se pretpostavljalo da je eter ređi od vazduha? Svremenomjeeterpostaogotovomističnasupstanca:biojeuapsolutnommirovanju,beztežine,nevidljiv,sviskoznošćuravnojnuli,paipakjačiodčelikaineprimetanzabilokojiinstrument.

Počevod1900.godine,nedostatkeNjutnovemehanikebilojesvetežeobjasniti.Svetjebiospremanzarevoluciju,alikoćejepovesti?Premdasumnogifizičaribilisvesnipukotinauteorijietera,stidljivosu pokušavali da ih popune poNjutnovom uzorku obrasca. Pošto nije imao šta da izgubi,Ajnštajn jenapaosamusržproblemaiprimetiodasuNjutnovesileiMaksvelovapoljameđusobnonekompatibilni.Jedanoddvastubanaukemoradapadne.Kadajedanstubkonačnobudepao,preinačićesevišeoddvestotina godina fizike i to će dovesti do revolucije u spoznaji kosmosa i svesti o samoj stvarnosti.NjutnovufizikusrušićeAjnštajnpomoćuslikekojuidetemožedarazume.

Page 13: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

Č

POGLAVLJE2Ranegodine

ovekkojićezasvagdaizmenitinašepoimanjekosmosa,rođenje14.marta1879.godineugradićuUlmuNemačkoj.Hermana iPaulinuKohAjnštajnuznemirilo je saznanjedaglavanjihovogsina

imanepravilanoblikistrepelisudanijementalnobolestan.Ajnštajnovi roditelji pripadali su srednjem sloju sekularnih Jevreja. Borili su se da obezbede

opstanak sve brojnijoj porodici. Paulina je bila kćer prilično bogatog čoveka. Njen otac, JulijusDerzbaher (kasnije je promenio prezime uKoh), stekao je imetak tako što je napustio posao pekara ipostao trgovac žitaricama.U porodiciAjnštajn, Paulina se izdvajala po tome što je cenila umetnost ikulturu.Nastojala je da njena deca pohađaju časovemuzike i umladomAlbertu probudila je istrajnuljubavpremaviolini.Zarazlikuodsvog tasta,HermanAjnštajnnije imaoblistavukarijeru inajpreseokušaouprodajimadraca.NjegovbratJakovuveriogajedaseokrenenovojelektrohemijskojindustriji.Faradejevi,Maksvelovi i Edisonovi izumi koristili su snagu elektriciteta i osvetljavali gradove širomsveta,pajeHermanvideošansuuizgradnjigeneratoraielektričnihsvetiljki.Ispostavićesedajeovajposao nepouzdan, pošto je porodica povremeno zapadala u novčane krize i bankrote.Zbog toga su seselilinekolikoputatokomAlbertovogdetinjstva,najpreuMinhen,godinudananakonnjegovogrođenja.

MaliAjnštajnjeprogovoriotolikokasnodasunjegoviroditeljistrahovalidanijeretardiran.Kadajekonačnopočeodapriča,izgovaraoječitaverečenice.Međutim,čakisdevetgodinanijesasvimdobrogovorio.Albert je imaodvegodinemlađusestruMaju(Alberta je iznenadilaprinovaukući.Jednaodnjegovihprvihrečenicabilaje:„Ali,gdesutočkići?”).MajinijebilolakozbogAlbertoveružnenavikedajegađauglavuonimštodohvati.Kasnijeseprisećala:„Sestranaučnikatrebadaimatvrduglavu.”9

Nasuprotraširenomverovanju,Ajnštajnjebiodobaručenikuškoli,alisamouonimoblastimakojesugainteresovale,kaoštosumatematikaiprirodnenauke.Nemačkiškolskisistemtražiojeodučenikadadajukratkeodgovore idaučenapamet.Uprotivnom,kazna jebilaudaranjepacki.MladiAlbert jegovorio sporo, oklevajući i pažljivobirajući reči.Dalekood togada je bio savršenučenik – nijemuprijao autoritarni sistem koji je gušio kreativnost imaštu, svodeći školovanje na dosadna predavanja.Kada je njegov otac upitao upravitelja škole koje bi zanimanje Albert trebalo da odabere, dobio jeodgovor:„Svejednoje.Nećeuspetiniujednomposlu.”10

Ajnštajnove osobenosti ispoljile su se još u ranom detinjstvu. Bio je sanjar, često bi se zaneočitanjem. Školski drugovi u šali su ga zvali Biedermeier, što bi u slobodnom prevodu značilo„zaluđenik”.Jedanprijateljseprisećaotogvremena:„DecauškolisumisliladajeAjnštajnčudakjernimalonijemario za sport.Nastavnici su smatrali danije naročito bistar poštonije uspevaodanaučilekcije napamet i zato što se ponašao čudno.”11 U desetoj godini, Ajnštajna su upisali u gimnazijuLuitpolduMinhenu.Tamomujenajstrašnijemukezadavaloučenjeklasičnoggrčkog.Sedeobinastolicisa ispraznim osmehom iza kojeg je prikrivao dosadu. Nastavnik grčkog u sedmom razredu, JozefDegenhart,rekaomujejednomprilikomdabinajboljebilokaduopštenebiprisustvovaočasu.KadseAjnštajn pobunio rekavši da nije učinio ništa loše, nastavnik je otvoreno odgovorio: „Tačno.Vi samosediteuzadnjojklupiismeškatese,atimeneukazujetepoštovanjekojenastavnikočekujeodučenika.”12

Page 14: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

Čakidecenijamakasnije,Ajnštajnsesgorčinomosvrtaonaožiljkekojesumunaneleteautoritarnemetode: „Gotovo da je ravno čudu što savremene metode podučavanja nisu sasvim ugušile dečjuradoznalost;osimpodstreka,tojtananojbiljčicinajvišetrebaslobode.”13

Ajnštajn je ranopokazaozanimanjezanauku.To jepočelokadseupoznaosmagnetizmom,koji jenazvao svojim „prvim čudom”. Nakon što je dobio kompas od oca, neprestano ga je oduševljavalačinjenicadanevidljivesilemoguizazvatikretanjeobjekta.Stoplinomsesećao:„Divljenjekojesamjaosetio s četiri ili pet godina kad mi je otac poklonio kompas... i dan-danas pamtim... to je iskustvoostavilodubokitrajanutisaknamene.Izatihstvarimoralojebitineštodubokozatomljeno.”14

Kadmujebilootprilikejedanaestgodina,njegovživotjekrenuoneočekivanimtokom;postaojevrlopobožan. Njegov daleki rođak dolazio je da ga poučava jevrejskoj veri koju je Ajnštajn prigrlio sazačuđujućimžarom,gotovofanatično.Odbijaojedajedesvinjetinu,ičakjenapisaonekolikopesamauslavu Boga koje je pevao na putu do škole. Ovaj period snažne predanosti veri nije potrajao. Što jedublje zalaziouverskudoktrinu, to je višeuviđaoda se svet nauke i svet religije sukobljavaju, te damnogačudaopisanauverskimspisimanarušavajunaučnezakonitosti.„Čitajućipopularneknjige,ubrzosamseuveriodavećinaonogaštopišeuBiblijinemožebitiistina”15,zaključioje.

Religijujenapustioistotakonaglokaoštojujeprigrlio.Ipak,tajperiodverskogzanosasnažnoćeuticatinanjegovekasnijepoglede.Odričućisereligije,prviputjeodbacionekritičkiautoritet,atakavstavjebilojednoodobeležjanjegoveličnostikojenijemenjaodokrajaživota.Ajnštajnnikadavišenijebespogovorno prihvatio nijedan autoritet kao konačan. Zaključio je da se verska načela iz Biblije nemogupomiritisnaukom,smatraojedaukosmosupostoječitavisvetovikojenaukanemožedosegnuti,idatrebaimatidubokorazumevanjezaograničenostnaukeiljudskogsaznanja.

ZanimanjemladogAjnštajnazakompase,naukuireligijuugasilobisedanijeimaobrižnogmentorakoji je izbrusio njegove ideje. Godine 1889, siromašni Poljak Maks Talmud studirao je medicinu uMinhenui jednomnedeljnovečeraojeuAjnštajnovojkući.TalmudjepredočioAjnštajnučudesansvetnauke, tako različit od suvoparnog, prostog memorisanja kojim su bili ispunjeni njegovi časovi.Godinama kasnije,Talmud je iskreno pisao: „Tokom svih tih godina, nikad ga nisam video da čitabeletristiku.Nitisamgaikadzatekaoudruštvudrugovaizškoleilinjegovihvršnjaka.Jedinogajejošzanimalamuzika,već tad jeumeodasviraMocartove iBetovenovesonatedokbigamajkapratilanaklaviru.”16TalmudjeAjnštajnudavaoknjigeizgeometrije,kojejeovajdanonoćnogutao.Ajnštajnjetonazvaosvojim„drugimčudom”.Zapisao je:„Udvanaestojgodini susreosamposvedrugačiječudo:uknjižici sa euklidovskom ravanskom geometrijom.”17 Nazvao ju je svojom „svetom knjigom izgeometrije”,ionajepostalanjegovanovaBiblija.

TuseAjnštajnnajzadsusreoscarstvomčistemisli.Bezskupihlaboratorijailiopreme,biojeustanjuda istraži univerzalnu istinu, omeđenu jedino snagom ljudskog uma. Po rečima njegove sestre Maje,matematika je Albertu postala nepresušni izvor zadovoljstva, naročito kad bi naišao na primamljivezagonetke i probleme.Hvalio se sestri da je otkrio nezavisan dokaz Pitagorine teoreme o pravouglimtrouglovima.

Ajnštajnječitaoidrugumatematičkuliteraturu;nakrajujesamsebepodučavaoizalgebre,čimejezadiviosvog tutora.Talmud jepriznao:„Uskorosenjegovmatematičkigenijevinuo takovisokodagaviše nisam mogao pratiti... Stoga smo najčešće razgovarali o filozofiji. Preporučio sam mu da čitaKanta.”18IzTalmudovogpredočavanjasvetaImanuelaKantainjegoveKritikečistogauma,iznedriloseAjnštajnovodoživotnozanimanjezafilozofiju.Počeojedapostavljavečitapitanjaskojimasusesuočilisvi filozofi – o poreklu etike, postojanjuBoga i prirodi ratova.Naročito jeKant imao nesvakidašnjenazore,čakjedoveousumnjuipostojanjeBoga.Ismevaojepompeznisvetklasičnefilozofije„ukomeuglavnommnogoduva”.(Ili,premarečimarimskoggovornikaCicerona,„nepostojiništatolikoapsurdnošto neki filozof već nije rekao”) Kant je takođe pisao kako je formiranje svetske vlade način da se

Page 15: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

okončajuratovi,atajstavjeAjnštajnzauzimaodokrajaživota.AjnštajnasutolikodirnuleKantoveideje,da je u jednom trenutku pomišljao da postane filozof. Njegov otac, koji je želeo da mu sin izaberepraktičnijezanimanje,odbaciojetuidejukao„filozofskuglupost”.19

Posao njegovog oca u elektrohemijskoj industriji za Ajnštajna je bila srećna okolnost jer je okofabrike uvek bila gomila električnih generatora, motora i drugih uređaja koji su hranili njegovuradoznalost ipodgrevali zanimanjezanauku. (HermanAjnštajn je sa svojimbratomJakovomradionasklapanju ugovora za jedan ambiciozan projekat – elektrifikaciju centraMinhena.Herman je sanjao otomedabudenačelutogistorijskogpoduhvata.Akobiostvarioprojekat,tobinjegovojporodicidonelofinansijskustabilnost,anjegovaelektranabiserazvila.)

Toštojebiookruženogromnimelektromagnetskimnapravama,Ajnštajnujebezsumnjepomoglodaprobudi intuitivno razumevanjeelektriciteta imagnetizma.To jepre svega izbrusilonjegov izvanredandardaosmislifizičkeslikekojebisneprikosnovenomtačnošćuopisaleprirodnezakonitosti.Doksuseostalinaučnicizakopavaliunerazumljivumatematiku,Ajnštajn jezakone fizikevideo jasno,kaodasujednostavneslike.Moždamujeutomeupravopomoglotosrećnovremekadjemogaodagledauređajeokoočevefabrikeidasaznajezakoneelektricitetaimagnetizma.Ovanjegovasposobnostdasvevidikaojednostavneslike,postaćejednoodnajvećihAjnštajnovihobeležja.

Spetnaestgodina,Ajnštajnovoobrazovanjeprekinuojejedanodpovremenihporodičnihproblemasfinansijama.DarežljiviHermanuvek jepomagaoonimakoji su imalinovčanihneprilika;za razlikuodvećineposlovnih ljudi,nijebio tvrdica. (Takvadarežljivostbila je svojstvena iAjnštajnu.)PoštonijeuspeodazaključiposaosaosvetljavanjemMinhena,njegovakompanija jeotišlapodstečaj.Paulininabogata porodica koja je u to vreme živela u Đenovi, ponudila je da pomogne Hermanu tako što bipoduprlaosnivanjenovekompanije.Ipak,postojalajezačkoljica.InsistiralisudaseporodicaAjnštajnpreseli u Italiju (delimično i dabi zauzdavali njegovupreteranudarežljivost).Porodica sepreselila uMilano, i tako bila blizu nove fabrike u Paviji. Ne želeći da ponovo prekida sinovljevo školovanje,HermanjeostavioAlbertauMinhenu,koddaljihrođaka.

Albert je bio nesrećan tako sam, zarobljen u internatu koji je prezirao i suočen s predstojećimsluženjemvojnogrokaustrašnojpruskojvojsci.Nastavniciganisuvoleli,anionnjih.Bilojeočiglednodamupretiizbacivanjeizškole.Ajnštajnjeiznenadaodlučiodasepridružisvojojporodici.Dogovoriosesporodičnimlekaromdamunapišeopravdanjezaškolu,tvrdećidaćeverovatnodoživetinervnislomakonebudesasvojomporodicom.PotomsesamuputiouItaliju,iprirediosvojimaiznenađenjekadsepotpunoneočekivanopojavio.

HermaniPaulinanisuznalištadauradesasvojimsinom,kojijeizbegavaovojnuobavezu,napustiosrednjuškoluiostaobezprofesijeibudućnosti.Dugobiseprepiraosaocemkojiježeleodanjegovsinsteknepraktičnozanimanje,poputinženjeraelektrotehnike.Albertjeviševoleodabudefilozof.NakrajusupronašlisolomonskorešenjeiAjnštajnjeizjaviodaćepohađatičuvenuPolitehničkuškoluuCirihu,premdajebiodvegodinemladiodvećineučenikakojisupolagaliprijemniispit.Prednostteustanovebilajeutomeštonijezahtevaladiplomusrednješkole,većsamoprelaznuocenunateškomprijemnomispitu.

Nažalost,Ajnštajnjepaonaprijemnom.Nijepoložiodeloveizfrancuskog,hemijeibiologije,alijeizvrsnouradiozadatkeizmatematikeifizike,štojezadiviloupraviteljaAlbinaHercoga,pamujeobećaodaćebitiprimljenuškolusledećegodineidanećemoratiponovodapolažetajtežakispit.Šefkatedrezafiziku,HajnrihVeber,ponudiojedaAjnštajnpohađanjegovapredavanjakadjeuCirihu.Hercogjepredložio da Ajnštajn provede prvu godinu u srednjoj školi u gradiću Arau, udaljenom pola sata odCiriha.TamojeAjnštajnpostaopodstanarudomuupraviteljagimnazijeJostaVintelera,čimejepočelovelikoprijateljstvo izmeđuovedveporodice. (Maja će sekasnije udati zaVintelerovog sinaPaula, aAjnštajnovprijateljMikeleBesooženićeseAnom,Vintelerovomnajstarijomkćerkom.)

Ajnštajn je uživao u opuštenoj, nesputanoj atmosferi u školi.Ovde je učio koliko-toliko bez stega

Page 16: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

opresivnih,autoritarnihpravilanemačkogškolstva.UživaojeuljubaznostiŠvajcaracakojisunegovalitolerancijuinezavisanduh.Ajnštajnsesljubavljuprisećao:„VoleosamŠvajcarcepresvegazatoštosubilimnogohumanijioddrugihljudimeđukojimasamživeo.”20Sećajućisesvihlošihuspomenatokomgodina provedenih u nemačkim školama, odlučio je da se odrekne nemačkog državljanstva, što je bionesvakidašnji korak za jednog momčića. U narednih pet godina bio je apatrid (sve dok nije dobiošvajcarskodržavljanstvo).

Albert je cvetao u ovoj slobodnijoj atmosferi. Prestao je da bude stidljiv, nervozan i povučensamotnjak,isvevišesedružioiizlazio,lakojezapodevaorazgovorisklapaoprijateljstva.NaročitojeMaja počela da opažapromenena svom starijembratu dok je sazrevao.Ajnštajnova ličnost je prošlakroznekolikorazličitihperiodatokomnjegovogživota,auprvomjebiopovučenidečačićzadubljenuknjige.U Italiji, anaročitouŠvajcarskoj, ušao jeudrugiperiod: samouverenboem,uvekpunmudrihdosetki. Uveseljavao je ljude vickastim igrama rečima. Ništa mu nije tako prijalo kao pričanjebesmislenogvicaodkojegbisenjegoviprijateljiprevrtaliodsmeha.

Nekisugaprozvali„veseliŠvaba”.Kolegasastudija,HansBiland,pričaojeoAjnštajnu:„Njegovasuperiornaprirodapokorilabisvakogakobimusenašaoublizini.Podrugljivosmehkojimuje titraooko punih usana, nije ohrabrivao sitničave da se kače s njim. Nesputan konvencionalnim zabranama,suprotstavljao se svetu kao nasmejani filozof, a njegov duhovit sarkazambezmilosti se obrušavao nataštinuiizveštačenost.”21

„Nasmejani filozof” je počeo da stiče popularnost i kod devojaka. Uglavnom je bio duhovitodvosmislen,alidevojkesusmatraleidajenežan,saosećajanidamusemogupoveriti.Jednaprijateljicazamolila ga je da je posavetuje o vezi s njenimmladićem. Druga ga je zamolila da se upiše u njenspomenar,aonjenaškrabaobesmislenestihove.Mnogimasedopaoizatoštojesviraoviolinu,pajebioradoviđengostnavečernjimzabavama.Pismaiztogvremenaukazujunanjegovupopularnostkodmladihdamakojimajezasviranjenaklavirubiopotrebanpratilacnaviolini.„Mnogemlade,aliinetakomladedame,očaralo jenjegovosviranje injegovizgledkoji jevišepristajaostrastvenomlatinskomvirtuozunegohladnomstudentuprirodnihnauka”,22zabeležiojenjegovbiografAlbrehtFolsing.

Jedna devojka je osobito privukla njegovu pažnju. Sa samo šesnaest godina, Ajnštajn se strasnozaljubioudvegodinestarijuMari,jednuodkćeriJostaVintelera.(SvevažneženeuAjnštajnovomživotubićestarijeodnjega,atakvusklonostimaćeiobanjegovasina.)Ljubazna,osećajnaitalentovana,Mariježeleladapredaje,budućidajeinjenotacbionastavnik.AlbertiMarisuodlaziliudugešetnje,čestoposmatrajućiptice,što jebioomiljenihobiporodiceVinteler.Onju jeprationaviolinidokjesviralaklavir.

Albertjojjeizjavioistinskuljubav:„Voljenadraga...Moram,anđelemoj,danaučimpravoznačenjerečinostalgijaičežnja.Aliljubavpružamnogovišesrećenegoštočežnjananosibol.Teksadashvatamkoliko jemojemalo sunce važno zamoju sreću.”23Mari jeAlbertu uzvratila ljubav i čak je napisalapismonjegovojmajcikoja jeodobrilanjihovuvezu.Vintelerovi iAjnštajnovi suodzaljubljenogparaočekivalinajavuvenčanja.Mari je,međutim,osećaladanijedorasla svomvoljenomu razgovorimaonauciimislilajedabitomogaodabudeproblemuvezisatakopametnimmomkom.UvidelajedabizaAjnštajnovunaklonostmoraladaseborisnjegovomprvompravomljubavi–fizikom.

AjnštajnovupažnjunijeobuzimalasamosvejačaljubavpremaMari,većioduševljenjemisterijamasvetlostiielektriciteta.Uleto1895.godine,napisaojeesejosvetlostiieterupodnazivom„Istraživanjeprirodeeteraumagnetnompolju”,iposlaogasvomomiljenomujaku,CezaruKohu,uBelgiju.Usvomprvomnaučnomradu,nasamopetstrana,Ajnštajnsezapitaodalibimagnetizam,tajanstvenasilakojagaje opčinjavala dok je bio dete, mogao da bude neka vrsta poremećaja u eteru.Mnogo godina ranije,TalmudjeAjnštajnupokazaodeloAronaBernštajna,Popularneknjigeoprirodnimnaukama.Ajnštajnćekasnijenapisatidaje taknjiga„delokojepročitahudahu”.24Ovoštivoće imatipresudanuticajna

Page 17: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

njega, zato što je autor obuhvatio i diskusiju o tajnama elektriciteta. Bernštajn je pozvao čitaoca nazamišljenuvožnjuunutar telegrafske žice, u kojoj bi se nezamislivimbrzinamautrkivao sa električnimsignalom.

Kadajeimaošesnaestgodina,Ajnštajnjemaštaoonečemuštoćegadovestinapragotkrićakojećeizmenititokistorije.PrisećajućisetrkeizBernštajnoveknjige,Ajnštajnjezamisliokakotrčiuporedosazrakom svetlosti i postavio ključno pitanje: kako bi tada izgledao svetlosni zrak? Kao što je i NjutnzamišljaodabacakamensvedokonnepočnepoputMesecadaobilaziokoZemlje,Ajnštajnovpokušajdazamislitakavzraksvetlostidovešćedodalekosežnihiiznenađujućihotkrića.

Unjutnovskomsvetu,svemožetedasustigneteakosekrećetedovoljnobrzo.Automobil,naprimer,možedasekrećeuporedosavozom.Akopogledatekrozprozorevagona,videćeteputnikekakočitajunovineiispijajukafu,kaodasedeusvojimdnevnimsobama.Iakojurevelikombrzinom,izgledajukaodasuustanjupotpunogmirovanja,doksevozimoparalelnosnjimauautomobilu,istomtombrzinom.

Zamislitepolicijskakolakojapokušavajudasustignudrugiautomobil.Dokpolicijskiautoubrzavaipribližava se prekršiocu, policajac može da pogleda kroz prozor svog automobila i mahne vozaču,naređujućimuda stane.Dok se krećunaporedo, policajcu se čini da je vozaču drugomautomobilu ustanjumirovanja,iakoseobojicamoždakrećubržeod150km/h.

Fizičarisuznalidasesvetlostsastojiodtalasa,pajeAjnštajnzaključiodabizraksvetlostimoraodaizgledakaodajeupotpunommirovanju,ukolikoistombrzinomtrčiteporednjega.Toznačidabizraksvetlosti, onakokakogavidi trkač, izgledaokaozamrznuti talas ili kao fotografija talasanakojoj svemiruje. Takav talas ne bi oscilovao tokom vremena. Mladom Ajnštajnu se takvo saznanje učinilobesmislenim.Nikonigdenijevideozamrznutitalas;nijebilotakvogopisaunaučnojliteraturi.SvetlostjezaAjnštajnabilaneštoposebno.Nemožetedasustignetezraksvetlosti.Zamrznutasvetlostnepostoji.

Madatoondanijeshvatao,slučajnojenabasaonajednoodnajvećihnaučnihopažanjaveka,kojejevodilodoprinciparelativnosti.Kasnijejenapisaodaje„takavprincipproizašaoizparadoksakojisamuočiojoškadmijebilošesnaestgodina:akojurimuporedosazrakomsvetlostibrzinomc(oznakabrzinesvetlostiuvakuumu),ondabitrebalodatakavzrakvidim...umirovanju.Međutim,izgledadatakoneštonijemoguće,sudećipozdravomrazumuilinaosnovuMaksvelovihjednačina.”25

Upravogajetanjegovasposobnostdaizdvojiključnanačelauosnovisvakogfenomenaiusredsredisenasuštinskuslikupredodredilazavođunaučnerevolucije.Zarazlikuodmanjedarovitihnaučnikakojisusečestogubiliumatematici,Ajnštajnjerazmišljaouvidujednostavnihslikaizfizičkogsveta–vozovikoji ubrzavaju, liftovi koji padaju, rakete, satovi u pokretu... Ove slike će ga nepogrešivo voditi kanajvećimzamislimadvadesetogveka.Pisaojeda„svefizičketeorije,bezobziranasvojematematičkeformule,trebadatežejednostavnomopisu.”26

Ujesen1895.godine,AjnštajnsenapokonupisaonaPolitehničkuškolu,čimejezapočeonovperiodunjegovomživotu.Misliojekakoćesepoprviputsrestisnovimdostignućimaufizici,okojimasevećraspravljalo širomEvrope.Znao je da su u svetu fizike duvali vetrovi promena. Izvođeno jemnoštvonoviheksperimenatakojisenisuslagalisNjutnovimzakonimaizakonimaklasičnefizike.

Na Politehničkoj školi, Ajnštajn je želeo da nauči nove teorije o svetlosti, pogotovoMaksvelovejednačine,zakojejekasnijepisaodasubile„najuzbudljivijatema”27tokomstudiranja.KadajekonačnonaučioMaksvelovejednačine,mogaojedaodgovorinapitanjekojemujestalnobilonaumu.Kaoštojei pretpostavljao, ustanovio je da ne postoji rešenje Maksvelovih jednačina za svetlost koja jezaustavljena u vremenu. Onda je saznao još više od toga. Na sopstveno iznenađenje, otkrio je da poMaksvelovojteorijisvetlosnizraciuvekputujuistombrzinom,bezobziranatokolikobrzoseposmatračkreće.Ovojenajzadbiokonačanodgovornazagonetku:nikadanemožetedasustignetesvetlosnizrak,zatoštoseonuvekudaljavaodvasistombrzinom.Ovosaznanjeje,međutim,biloprotivnosvemuštojeAjnštajnu zdrav razum govorio o svetu koji ga okružuje. Trebaće mu još nekoliko godina da razrešiparadoksekojisuproishodiliizključnogopažanja–dasvetlostuvekputujeistombrzinom.

Page 18: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

Tarevolucionarnavremenatražilasurevolucionarneteorijeiodvažnevođe.Nažalost,Ajnštajnnijetakve vođe našao na Politehničkoj školi. Njegovi profesori su se čvrsto držali klasične fizike, što jeprimoralo Ajnštajna da proredi odlaske na predavanja i većinu vremena provodi u laboratoriji ili uosami, proučavajući nove teorije. Profesori su njegova česta odsustvovanja s predavanja tumačili kaonepopravljivulenjostitakogajošjednompotcenili.

Hajnriha Vebera, profesora fizike na Politehničkoj školi, impresionirao je Ajnštajn. NakonAjnštajnovogneuspehanaprijemnomispitu,ponudiomujedapohađanjegovapredavanja.Čakmujeiobećao posao asistenta, nakon diplomiranja. S vremenom je Veberu počela da smeta Ajnštajnovanestrpljivost i nepoštovanje autoriteta. Napokon je prestao da podržava Alberta, govoreći: „Vi stepametanmladić,Ajnštajne,veomapametan.Ali,imatejednuvelikumanu–nedopuštatedavamsebilošta prigovori.”28 Profesor fizike Žan Perne takođe nije voleo Ajnštajna. Strašno se uvredio kada jejednom prilikom Ajnštajn bacio Perneov priručnik za laboratorijske vežbe u smeće, a da ga nije niprelistao.PerneovasistentjebranioAjnštajna,tvrdećidasunjegovarešenja,premdaneuobičajena,uvekbila tačna. Perne se ipak suprotstavioAjnštajnu: „Vi ste entuzijasta, ali za vas nemanade u fizici.Zasopstvenodobro,preditedastudirateneštodrugo,naprimermedicinu,književnost ilimoždaprava.”29Pošto je Ajnštajn pocepao priručnik za laboratorijske vežbe, jednom prilikom je nehotično izazvaoeksplozijuukojojmujedesnarukaozbiljnopovređenainaranusumoraledasestavekopče.Njegoviodnosi saPerneomsu sedo temerepogoršali, damu jeovajdaonajnižuocenu.ProfesormatematikeHermanMinkovskiječakAjnštajnanazvao„lenjivcem”.

Za razlikuodprezirakoji supremanjemuosećaliprofesori,Ajnštajnoviprijateljikoje je stekaouCirihubilisumuodaničitavogživota.TegodinejesanjimfizikuslušalosamopetstudenataiAjnštajnihjesvedobroupoznao.JedanjebioMarselGrosman,studentmatematike,koji jevodiodugeipreciznebeleškesa svihpredavanja.Njegovesubeleškebile takodobre,da ih jeAjnštajn radijepozajmljivaonegoštojeodlazionapredavanja,paječaknaispitimadobijaoboljeoceneodGrosmana.(Grosmanovebeleškeseidanasčuvajunauniverzitetu.)GrosmanjeAjnštajnovojmajciupoverenjurekaodaćenjensinjednogdanauraditi„neštoveliko”.30

Ajnštajnovu pažnju privukla je studentkinja s njegove grupe, Mileva Marić, Srpkinja. Studenti sBalkanabilisuretkiutovreme,ajošređebilesužene.Milevajebilaodlučnaosoba;rešilajedaodeuŠvajcarskupoštojetobilajedinazemljananemačkomgovornompodručjukojajedozvoljavaženamadaseuniverzitetskiobrazuju.BilajetekpetaženaprimljenanastudijefizikenaPolitehničkojškoli.Ajnštajnjenašaosrodnudušu,svojuprvupravuljubav.SmatraojedajeMilevaneodoljivaiubrzookončaovezusMariVinteler.SanjaojedaćeMilevaionpostatiprofesorifizikeizajednodoćidovelikihotkrića.Bilisusrećniizaljubljeni.Kadanisubilizajedno,zavremepraznika,razmenjivalibiduga,strasnaljubavnapisma,tepajućijednodrugom.Ajnštajnjeizražavaosvojuljubavpišućipesme:„Mogudaidemkudgodpoželim–nepripadamnigde,nedostajumi tvojemale ruke i sjajneusneprepunenežnihpoljubaca.”31AjnštajniMilevarazmenilisupreko430pisama;sačuvaoihjejedanodnjihovihsinova.(Ironično,utovremesuživelinaivicisiromaštvaibilisamokorakodtogadaimimovina,usledvelikihdugova,budezaplenjena, a nedavno su neka od ovih pisama dostigla vrednost od 400.000 dolara na aukcijskojprodaji.)

Ajnštajnoviprijateljinisu razumeli štaga jeprivukloMilevi.Dok jeAjnštajnbioveomadruštven,britkog smisla za humor, Mileva, četiri godine starija, bila je mnogo zatvorenija osoba. Bila jepromenljivograspoloženja,povučenaiizuzetnonepoverljivapremaljudima.Primetnojehramalausledurođenemane(jednanogabilajojjekraćaoddruge),štojejošvišeuticalonatodaseotuđioddrugihljudi. Ljudi su govorkali iza njenih leđa o čudnom ponašanju njene sestre Zorke koja je kasnijehospitalizovanazbogšizofrenije.Najvažnijapreprekabioje,ipak,spornidruštvenistatus.OnakokakosuŠvajcarciponekadspreziromgledalinaJevreje,takosuseiJevrejiodnosilipremaEvropljanimasjuga,

Page 19: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

posebnoBalkancima.Mileva,međutim,nijeimalanikakvihiluzijauvezisaAjnštajnom.Svisuznalidaimabriljantanum,

a injegovneobavezujućistavpremaautoritetimabio jeopštepoznat.Mileva jeznala jedaseAjnštajnodrekaonemačkogdržavljanstvaidasunjegovistavovioratuimirubilineuobičajeni.Pisalaje:„Mojaljubavimaveomabritakjezik,apovrhtogajeiJevrejin.”32

Kako je jačala veza sMilevom, jaz izmeđuAjnštajna i njegovih roditelja postao je nepremostiv.Njegovamajka,kojajeodobravalaAjnštajnovuvezusMari,nimalonijevolelaMilevu,smatrajućidajeusvakompogledunedostojnaAlbertaidaćezatoupropastitiinjegainjegovureputaciju.Milevajezanjubilasuvišestara,bolesna,neženstvena,sumornaisuvišeSrpkinja.„GospođicaMarićmijezagorčalaživot”33 poverila se jednoj prijateljici. „Da se ja nešto pitam, uložila bih sve moguće napore da jeuklonimsvidika.Zaistajenevolim.Međutim,izgubilasamsvakiuticajnaAlberta.”Upozoravalagaje:„Kadatibudešimaotridesetgodina,onaćebitimatoraveštica.”34

AjnštajnjebiočvrstorešendaseviđasMilevom,čakipocenuprekidasvakogkontaktasnajbližomporodicom. Jednom ga je majka posetila i upitala: „Šta ćeš da radiš s njom?”35 Kada je Ajnštajnodgovorio: „Oženiću se”, bacila se na krevet, jecajući neutešno. Prebacila mu je da je uništio svojubudućnost zbog žene „kojanemožeda steknepoložaj udobroj porodici”.36Uvidevši koliko je žestokotpornjegovihroditelja,AjnštajnjeodložiosvakupomisaonabraksaMilevomdoknezavršistudijeinađedobroplaćenposao.

Godine 1900, kada je Ajnštajn konačno diplomirao fiziku i matematiku na Politehničkoj školi, nanjegov uspeh pala je senka. Pretpostavljalo se da će mu biti dodeljeno mesto asistenta. To je biloočekivano,naročitozatoštojesveispiteuspešnopoložio.Međutim,profesorVeberjepovukaoposlovnuponudu i Ajnštajn je bio jedini u svojoj generaciji kome nije dodeljeno mesto asistenta – bila je torukavicabačenau lice.Do tadaveomasamouveren,našaoseunesigurnimokolnostima, timprešto jefinansijskapodrškanjegovedobrostojećetetkeizĐenoveizostalanakonštojediplomirao.

NesvestanVeberovedubokeodbojnosti,Ajnštajn jenaivnonaveoVeberovoimeupreporukama,neshvatajućidabitomoglodamuupropastikarijeru.Nerado,uviđakakomujetajprevidmogaouništitikarijeru pre nego što je i počela. Sećao se s gorčinom: „Davno bih našao posao da seVeber nije nanepoštennačinpoigraosamnom.Svejedno,neodustajeminegubimsmisaozahumor...Bogjestvoriomagarcaipodariomujetvrdoglavost.”37

Umeđuvremenu, Ajnštajn je podneomolbu za švajcarsko državljanstvo, ali uslov je bio da budestalnozaposlen.Njegovsvetsepolakorušio.Pomisliojedaće,akonenađedrugiizlaz,završitinaulicikaoprosjakkojisviraviolinuzapokojinovčić.

Shvativši da mu se sin nalazi u bezizlaznoj situaciji, Ajnštajnov otac napisao je pismo profesoruVilijemuOsvalduuLajpcig,molećigadaAlbertuponudimestoasistenta.(Osvaldčaknijeniodgovorionaovopismo.Ironično,alidecenijukasnijeOsvaldćeprvipodržatiAjnštajnovunominacijuzaNobelovunagraduizfizike.)Ajnštajnjepisaootomekolikojesvetodjednompostaonepravedan:„Kaodasusviosuđeninatodameproganjaju.”38Tužnojedodao:„Jasamsamonateretumojimrođacima...Najboljebibilodameuopštenema.”39

Dabisvebilojošgore,upravoutovremeposaonjegovogocaponovojepropao.Ajnštajnovotacjepotrošiocelokupnonasledstvosvojesupruge idugovaočitavobogatstvonjenojporodici.Unedostatkubilokakve finansijskepodrške,Ajnštajnnije imaodrugog izboravećdapotražimakar inajnižemestopredavača.Očajan,počeojedapratioglasezaposaounovinama.Ujednomtrenutku,skoroseodrekaonade da bi mogao da radi kao fizičar i počeo je ozbiljno da razmišlja o tome da se zaposli uosiguravajućojagenciji.

Godine1901.zaposliosekaoprofesormatematikenaTehničkojškoliuVinterturu.Nekakoje,iporedobavezapredavačauškoli,uspeodaobjavisvojprvi rad,„Zaključcio fenomenukapilarnosti”kojini

Page 20: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

sam nije smatrao posebno interesantnim. Sledeće godine prihvatio je privremeno mesto predavača uinternatuuŠaufhauzenu.PoštonijemogaodasepovinujestrogimpravilimaponašanjainijeseslagaosaJakovomNuešom,autoritativnimupraviteljemškole,vrlobrzo jedobiootkaz. (Upravitelj jebio tolikoljutdaječakoptužioAjnštajnazapodstrekivanjebune.)

Ajnštajnjemisliodaćeostatakživotaprovestiupodučavanjunezainteresovanihstudenataitraženjuoglasaponovinama.Njegovprijatelj,FridrihAdler,sećaosedajeAjnštajnskorogladovaoutovreme.Smatraojesebepotpunopromašenim.Ipak,odbiojedazamolirođakezapomoć.Ondasesuočiosjošdvaproblema.Prvo,MilevajepodrugiputpalanazavršnomispitunaPolitehničkojškoli.Tojeznačilodajenjenakarijerafizičarazavršena.Takođe,stakološimrezultatimanijemogladasenadamagisterijui doktoratu. Potpuno obeshrabrena, izgubila je interes za fiziku. Njihov romantični san o zajedničkomistraživanju kosmosa bio je završen. Onda je novembra 1901. godine, kada se Mileva vratila kući,Ajnštajndobiopismoukomegaobaveštavadajetrudna!

Uprkosnesigurnojbudućnosti,Ajnštajnseradovaoštoćepostatiotac.RazdvojenostodMileveteškomu jepadala,pasuskorosvakodnevno razmenjivalipisma.Mileva je4. februara1902.godine rodiladevojčicuudomusvojihroditeljauNovomSadu–bebajekrštenakaoLizerl.Veomauzbuđen,Ajnštajnježeleodabudeobaveštenosvakojsitnici.MoliojeMilevudamuodmahpošaljefotografijuilicrtežćerke.Čudno, alinikonije siguran šta sezaistadogodilo sdetetom.Poslednjiput sepominjeupismuseptembra1903.godineiunjemusenavodidabolujeodšarlaha.Istoričarismatrajudajenajverovatnijeumrlailidajenakrajudatanausvojenje.

Baškadasečinilodaživotnemožedamubudegori,Ajnštajnjedobioneočekivanuporuku.MarselGrosman,njegovdobarprijatelj,obezbediomujemestonižegdržavnogslužbenikauZavoduzapatenteuBernu.Steneuglednepozicije,Ajnštajnćepromenitisvet.(Dabioživeovećizbledelenadedajednogdanapostaneprofesor,ubediojeprofesoraAlfredaKlajnerasaUniverzitetauCirihudamubudementorzadoktorat.)

AjnštajnjepočeodaradiuZavoduzapatente23.juna1902.godinekaostručnisaradniktrećeklase,zabednuplatu.Radnomesto je imalo trinaizglednevidljiveprednosti.Prvo,posaoga jeprimoraodatraži osnovne fizičke principe u svakompronalasku.Tokom radnogvremena imao je priliku da izoštrisvojesnažneinstinktezafiziku,odbacujućinepotrebnedetaljeiizdvajajućisuštinusvakogpronalaskausvojimizveštajima.Izveštajiodetaljimaianalizebilesu tolikoobimnedajeAjnštajnnapisaojednomprijateljukakozarađuje„pišajućimastilo”.40Drugo,mnogipronalasciodnosilisusenaelektromehaničkeuređaje, pa je odlično poznavanje unutrašnjeg rada generatora i električnih motora stečeno u očevojfabrici bilo odvelikepomoći.Nakraju, posaoga je spasio sigurnepropasti i omogućiomudovoljnovremenadarazmotridubljeproblemeuvezisasvetlošćuikretanjem.Čestojemogaovrlobrzodauradiposao,takodasumuostajalisatizasanjarenjeoproblemimakojisugaopsedalijošumladosti.Ibaštu,na poslu i tokom dugih noći, vratio se fizici. Mirna atmosfera Zavoda za patente savršeno mu jeodgovarala.Nazivaogajesvojim„svetovnimmanastirom”.41

Tekštojestupionaposao,saznaojedamuotacumireodsrca.UoktobrujehitnomoraodakrenezaMilano. Herman je konačno, na samrti, dao Albertu blagoslov da se oženi Milevom. Utisak da jerazočaraoocaiporodicubiojetolikojakdamusečinilodanikadanećenestati.Ajnštajnovasekretarica,HelenDukas,napisalaje:„Mnogogodinakasnije,idaljeseživosećaokolikojebioslomljenzbogtoggubitka.Jednomprilikomnapisaojedajeočevasmrtbilanajvećišokkojijeuživotuiskusio”.42Majajesgorčinomzapisalada„tužnasudbinanijedozvolila[njenomocu]nidapretpostavikakoćesamodvegodinekasnijenjegovsinpostavitiosnovesvojebudućeveličineislave”43.

Ujanuaru1903.godineAjnštajnse,konačno,osetiodovoljnosigurnimdaseoženiMilevom.Godinudana kasnije dobili su sina, Hansa. Ajnštajn je počeo da vodi skroman porodični život kao državničinovnikuBernu.Njegovprijatelj,DavidRajhenštajn,jasnosesećaoposeteAjnštajnuuovomperiodu:

Page 21: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

„Vrata stana bila su otvorena da bi se brže osušio tepih koji je upravo bio izriban, opran i obešen uhodniku.UšaosamuAjnštajnovusobu.Jednomrukomstoičkijeljuljaokolevkuukojojjeležalabeba.Uustimamujebilaloša,veomalošacigara,audrugojruciotvorenaknjiga.Pećjeužasnodimila.”44

Da bi nabavio još novca, oglasio je u lokalnim novinama da daje privatne časove matematike ifizike.45 To je ujedno i prvo pojavljivanje Ajnštajnovog imena u novinama.Moris Solovin, rumunskistudentfilozofije,Jevrejin,prvijeodgovorionaoglas.NaAjnštajnovooduševljenje,ispostavilosedajeSolovininspirativnisagovornikuvezismnogimidejamaokosmosu,vremenuisvetlosti.Dabiostaoutokusnajnovijimstrujamaufizici,došaojenaidejudaoformineformalnustudijskugrupukojujeušalizvao„Olimpijskaakademija”,ukojojbiraspravljalionajzanimljivijimtemamadana.

Dani provedeni sa ovomgrupombili su,možda, trenuci najvećeg uživanja uAjnštajnovom životu.Deceniju kasnije, sa suzama u očima prisećao se živih, britkih rasprava o naučnim radovima koje suvodilinasastancima.NjihoveduhovneraspraveiracionalnedebateispunjavalesukafeeipivniceCiriha– činilo im se da je sve moguće. Iskreno su isticali: „Za nas važe ove Epikurove reči: ‘Divno li jesiromaštvoprožetouživanjem!’”.46

Posebno su razmatrali kontroverzni rad Ernsta Maha, bečkog fizičara i filozofa. On je znao dakritikujeiizazivasvakogfizičarakojibigovorioostvarimaizvanrealnogpoimanja.Mahjesvojeteorijeobjasniouveomauticajnojknjizitogvremena,Mehanika.Suprotstavioseidejipostojanjaatoma,zakojeje smatrao da su nemerljivi. Ajnštajnovu pažnju najviše je privuklaMahova kritika teorije o eteru iteorijeapsolutnogkretanja.Mah jesmatraoda impozantnozdanjeNjutnovemehanike ležinastaklenimnogama, zato što koncept apsolutnog vremena i prostora nije podložan merenju. Verovao je da seapsolutnokretanjenemožemeriti,zarazlikuodrelativnogkoje jemerljivo.Nikonikadanijepostaviotajanstveniapsolutni referentnisistemkojibimogaoodreditikretanjeplaneta izvezda,kaoštonijedaneksperimentnijepotkrepioteorijuetera.

AlbertMajkelsoniEdvardMorliizvelisu1887.godinenizeksperimenatakojisuukazalinakobnuslabostNjutnovogkoncepta.Odlučilisudaizvršenajdetaljnijamogućamerenjasvojstavatognevidljivogetera. Pošto se Zemlja kreće u eterskommoru, stvarajući pri tome „eterski vetar”, zaključili su da bibrzinasvetostitrebalodasemenjazavisnoodpravcavetra.

Zamislitena trenutakdaseutrkujetesvetrom.Akotrčiteusmeruvetra,osetićetedavassamvetargura napred. S vetrom u leđa, putovaćete većom brzinom: brzina će vam se povećati za brzinu vetra.Ukolikotrčiteusuprotnomsmeruodvetra,brzinaćevamsesmanjiti;vašabrzinasadaopadasbrzinomvetra.U slučajuda sekrećetepostrance,90 stepeniuodnosunapravacvetra, bićeteoduvaniustranu.Suštinajedasevašabrzinamenjauzavisnostiodtogaukomsepravcuismerukrećeteuodnosunavetar.

MajkelsoniMorliizvršilisudovitljiveksperiment.Podelilisusvetlosnizraknadvaposebnazrakakojisusekretalipodpravimuglomjedanuodnosunadrugi.Pomoćuogledala,usmerilisuihnazadkaizvorugdesusezraciponovospojili.Aparaturuzaeksperimentpostavilisupažljivoukadicunapunjenutečnom živom, tako da jemogla da se slobodno okreće, a bila je toliko osetljiva da je registrovala ikretanjekočijanaulici.Premateorijietera,dvasvetlosnazrakatrebalobidaputujurazličitimbrzinama.JedanzrakbitrebalodasekrećeusmerukretanjaZemljeueteru,dokbiputanjadrugogtrebalodabudenormalnanaeterskivetar.Prematome,kadasevratedoizvora,njihovefazebitrebalodabudurazličite.

Na sopstveno iznenađenje,Majkelson iMorli ustanovili su da je brzina svetlosti bila ista za svesvetlosne zrake, kako god aparatura bila usmerena. Ovakav rezultat bio je uznemiravajući jer jepokazivaodaeterskivetrovinepostoje i da jebrzina svetlosti nepromenljiva,bezobzirana to što suaparaturuokretaliuraznimpravcima.

Postojalasudve,podjednakoneprijatnemogućnosti.PrvajebiladaseZemljauopštenekreće.Tosekosiloskompletnomnaukomoastronomiji,počevodKopernikovograda,kojijetvrdiodaZemljanijecentar svemira. Druga mogućnost bila je odbaciti teoriju etera i Njutnovu mehaniku i potražiti novorešenje.

Page 22: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

Uloženi su nadljudski napori da bi se teorija etera očuvala.Najbliži rešenju tog problema bili sufizičariHendrikLorencizHolandijeiIracDžordžFicdžerald.SmatralisudaeterskivetarsabijaZemljudok se ona kreće u eteru tako da su svi metarski štapovi uMajkelson-Morlijevom eksperimentu biliskupljeni. Eteru je sada, pored niza čudnih svojstava poput nevidljivosti, nemogućnosti kompresije,izuzetnegustineidrugih,dodeljenojošjedno:mogaojedamehaničkisabijeatomedokprolazikroznjih.To bi moglo da objasni neuspeh eksperimenta. Ako pretpostavimo da je to tačno, brzina svetlosti semenja,alijetupromenunemogućeizmeriti.Svakiputkadapokušatedaupotrebitemetarskištap,abrzinasvetlostisepromeni,metarskištapćeseuodređenojmeriskupitiupravcueterskogvetra.

LorenciFicdžeraldsunezavisnojedanoddrugogizračunalistepenskupljanja,odredivšitakozvane„Lorenc-Ficdžeraldove kontrakcije”. Nijedan od njih dvojice nije bio posebno zadovoljan ovimrezultatom;biojetosamobrznačindasezakrpiNjutnovamehanika–ništaprekotoganisumogliuraditi.Ni drugi fizičari nisu bili skloni „Lorenc-Ficdžeraldovimkontrakcijama” jer su predstavljale samo adhocmetodu – „veštačko disanje” za etersku teoriju.Ajnštajnu se ideja etera, s njegovim tajanstvenimosobinama,činilazastarelomineprirodnom.KopernikjemnogoranijeopovrgaoPtolemejevuidejudajeZemljacentarSunčevogsistemaiutvrdiodaseplanetekrećupoizuzetnosloženimkružnimputanjama–epiciklama.Sledećiprincip„Okamoveoštrice”Kopernikjeodbaciočitavu„šumu”epicikala–zakrpezanedostatkePtolemejevogsistema–ipostavioSunceucentarsolarnogsistema.

PoputKopernika,Ajnštajnjeiskoristioprincip„Okamoveoštrice”dabiodbaciomnogeizgovorezateorijuoeteru.Tojeuradiopomoćujednedečijeslike.

Page 23: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

P

POGLAVLJE3Specijalnateorijarelativnostii

„godinačuda”

odstaknutMahovim kritikama Njutnove teorije, Ajnštajn se vratio slici koja ga je proganjala odšesnaestegodine–utrkivanjusasvetlosnimzrakom.Zainteresovaoseponovozaneobično,alivažno

otkrićedokogajedošaodokjestudiraonaPolitehničkojškoli,uvezisaMaksvelovomteorijompokojojjebrzinasvetlostiuvekista,nezavisnoodnačinamerenja.Godinamajepokušavaodaobjasnikakojetomoguće,jerseuNjutnovomzdravorazumskomsvetuobjekatkojisekrećeuvekmožesustići.

Zamislite ponovo saobraćajca u poteri za motociklistom koji se kreće nedozvoljenom brzinom.Saobraćajac je svestan da će stići motociklistu ako bude vozio dovoljno brzo. To znaju oni koji sukažnjenizbogprebrzevožnje.Nekasaobraćajacumestomotociklistejurisvetlosnizrak–štaćesedesiti?Saobraćajacćesekretati tik izasvetlosnogzraka,putujućiskoroistombrzinomkaosvetlost.Zanas jesasvimlogičnodajeisaobraćajacvideoistusliku:on,rameuzramesasvetlosnimzrakom.Kadasmokasnijerazgovaralisnjim,ispričaojevrločudnupriču.Njegovoviđenjebilojezapanjujućedrugačije.Umestoonogaštosmomivideli–vožnjedužsvetlosnogzraka–zrakjepobegao,ostavljajućigauoblakuprašine.Bezobziranapungas,svetlosnizrakmujeizmicao,održavajućiistubrzinu.Policajacsekleodaseuza sav trudnimalonijepribližio svetlosnomzraku.Svetlosni zrak jeodmicaobrzinomsvetlosti, aprogoniteljkaodajestajao,anejurioupolicijskomautomobilu.

Međutim,kadasmosaobraćajcureklidasekretaouporedosasvetlosnimzrakomidagajezamalosustigao, smatrao je da smo ludi; po njemu, nije bio čak ni blizu. To je za Ajnštajna bila ključna iuznemirujućamisterija:Kakojemogućedadvačovekavideistidogađajnapotpunorazličitenačine?Ako jebrzina svetlosti prirodnakonstanta, kako todaposmatrač tvrdi da se saobraćajackretao tikuzsvetlosnizrak,adaonsamkažedasenijeninajmanjeprimakao?

AjnštajnjejošranijeuvideodajeNjutnovoshvatanje(brzinesemogusabiratiioduzimati)potpunosuprotnoMaksvelovom (brzina svetlosti je konstanta).Njutnova teorija seodnosi na izolovan sistem ipočivananekolikopretpostavki.Akose samo jednapromeni, srušiće sečitava teorija,baškao što sedžemperoparakadaseizvučejednapetlja.TapetljajeAjnštajnovsanoputovanjubrzinomsvetlosti.

Maja1905.godine,AjnštajnjeposetioMikeleaBesoa,svogdobrogprijatelja,kojijetakođeradiouZavoduzapatenteiizneoproblemkojimunijedavaomiračitavudeceniju.UzpomoćBesoa,zamislisupostale kristalno jasne, pa je Ajnštajn izdvojio suštinu problema: Njutnova mehanika i Maksvelovejednačine,dva stubanakojimapočiva fizika,bili suneusklađeni. Jednaod tedve teorije jepogrešna.Kojagodsepokazalatačna,rešenjebizahtevaloširokopreinačenjefizikeucelini.Ajnštajnjeproučavaoparadoks utrkivanja sa svetlosnim zrakom iznova i iznova. Kasnije se sećao da je „seme specijalneteorije relativnosti već klijalo u ovom paradoksu”.47 Pričali su satima, razmatrajući svaki aspektproblema,uključujućiNjutnovkonceptapsolutnogprostoraivremenakojijeizgledabiousuprotnostisMaksvelovomkonstantnombrzinomsvetlosti.Potpunoiscrpljen,Ajnštajn jeobjaviodajeporaženidaodustajeodsvojepotrage.Trudjebiouzaludan–Ajnštajnnijeuspeo.

Te večeri bezvoljno se vraćao kući ali nije mogao da smiri misli. Dok je zamišljen, vozeći se

Page 24: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

tramvajem,prolazioporedčuvenebernskekulesasatom,zapitaoseštabisedogodilokadabisetramvajudaljavaoodsatabrzinomsvetlosti.Brzojeshvatiodabizanjegavelikisatstao,poštosvetlostnebimogladastignetramvaj,adabinjegovručnisatradionormalno.

Tog trenutka rešenje problema postalo mu je jasno. Sećao se: „U mom umu počela je da divljaoluja.”48 Odgovor je bio jednostavan i elegantan: vreme ne teče istom brzinom u svim delovimakosmosa, jer brzina proticanja zavisi od brzine kretanja. Zamislite satove koji su rasuti na raznimmestimaukosmosu,pričemusvakipokazujedrugačijevremeiotkucavarazličitombrzinom.SekundanaZemlji ne traje isto kao naMesecu ili Jupiteru. Što je brzina kretanja veća, vreme sve sporije teče.(Ajnštajnjejednomušalirekaodabi,uteorijirelativnosti,postaviosatoveusvakojtačkikosmosa,takoda pokazuju različita vremena, a da u stvarnosti nije imao novca da kupi nijedan.) To je značilo dadogađajikojiseistovremenoodvijajuzaposmatračaujednomsistemu,nisusinhronizovanisastanovištaposmatračaudrugomsistemu,kakojeNjutnmislio.Najzadjepronikaou„Božijepromisli”.Vrlojasnosesećaotihtrenutaka:„Spoznajujedonelamisaodapostojećikonceptiizakoniprostoraivremenavažesamozbognašegdosadašnjeg iskustva...Ali,učinivšikoncept istovremenosti fleksibilnijim,došaosamdoteorijerelativnosti.”49

Vratitesenaparadoksukomesesaobraćajacutrkujesasvetlosnimzrakom–ontvrdidamujezrakizmicao brzinom svetlosti, dok je za posmatrača sa strane trka bila skoro ravnopravna. Dve suprotneizjavemogusepomiritisamoakosaobraćajčevmozaksporijeradi.Zanjega,vremeusporava.Kadabiposmatračmogaodavidinjegovručnisat,utvrdiobidaskoroneotkucava,adajeizrazsaobraćajčevoglicakaozamrznut.Snaše tačkegledišta, saobraćajacse ravnopravnoutrkujesasvetlosnimzrakom,alinjegovsat(imozak)skorodajezaustavljen.Ukasnijemrazgovoruustanovilismodaje,ponjemu,zrakupornoizmicao, ida je tonjegovoviđenjebiloodređenočinjenicomdamujemozakradiousporenoidajevremeproticalosporije.

Da bi zaokružio teoriju, Ajnštajn je obuhvatio i Lorenc-Ficdžeraldove kontrakcije, s tim što jezaključiodaseskupljaprostoraneatomi,kakosuLorenciFicdžeraldmislili. (Kombinovanjeefekataprostornih kontrakcija i vremenskih dilatacija danas zovemo „Lorencove transformacije”) Ovakoformulisanomteorijommogaojepotpunodaodbaciteorijuetera.Razmišljajućiosvimputevimakojisugaodvelidoteorijerelativnosti,napisaoje:„Maksveludugujemvišenegobilokome.”50IakojeAjnštajnznaozaMajkelson-Morlijeveksperiment,očiglednojedamuinspiracijuzateorijurelativnostinijedoneoeterskivetarvećMaksvelovejednačine.

Sutradan, Ajnštajn je ponovo posetio Besoa i, bez pozdrava, rekao: „Hvala ti, rešio sam ceoproblem.”51 S ponosom se prisećao tih trenutaka: „Rešenje sam našao preispitujući koncept vremena.Vreme se ne može apsolutno definisati i u neraskidivoj je sprezi s brzinom signala.” Narednih šestnedelja neumorno je razrađivao svematematičke detalje ove briljantne zamisli. Papir na kome je svezapisivaomožda je najznačajniji naučni dokument svih vremena. Po priči, svedočenju njegovog sina,Ajnštajn je nakon završenogposla otišaopravoukrevet i nije ustajaonarednedvenedelje.Milevi jeprepustio da proveri nije li se slučajno potkrala neka matematička greška. Završni rad, „Oelektromagneticitelaupokretu”,biojenaškrabannatridesetjednojstrani,aizmeniojesvetskuistoriju.

Usvomradunijeodaopriznanjenijednomfizičaru;zahvaliosejedinoMikeleuBesou.(AjnštajnjepoznavaoLorencoveprethodneradoveoovomproblemu,alinijeznaozaLorencovekontrakcije;dotogefektajesamdošao).Konačno,radjeobjavioubroju17časopisaAnnalenderPhysic,septembra1905.godine.U tom famoznom,17. izdanju,Ajnštajn jeobjavio tri prelomna rada.Ajnštajnovkolega,MaksBorn,napisaojedajetajbrojčasopisa„jedanodnajznamenitijihucelokupnojnaučnojliteraturi.SadržitriAjnštajnovaradaorazličitimtemama,asvakiodnjihdanassesmatraremek-delom.”52(Godine1994,primerciovogslavnogizdanjaprodatisunaaukcijiza15.000dolara.)

Sa izuzetnim nadahnućem, Ajnštajn na početku svog rada navodi da njegove teorije ne samo da

Page 25: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

objašnjavaju prirodu svetlosti, već i samog kosmosa. Iznenađuje činjenica da je sve svoje radovezasnovaonadvajednostavnapostulata:

1.Fizičkizakonisuistiusviminercijalnimsistemimareferencije.2.Brzinasvetlostikonstantnajeusviminercijalnimsistemima.

Ta dva neverovatno jednostavna postulata predstavljaju najdublju misao o prirodi kosmosa posleNjutnovograda.Iznjihizvirepotpunonovaslikaprostoraivremena.

Ajnštajn je prvo, u jednom odlučnom koraku, elegantno dokazao da su Lorencove transformacijenajopštije rešenje ako je brzina svetlosti zaista konstantna u svim inercijalnim sistemima. Onda jepokazao daMaksvelove jednačine poštuju taj princip. Na kraju, objasnio je da se brzine sabiraju naposebannačin, iako jeNjutn, posmatrajući kretanje brodova, zaključioda se brzinemogu sabirati bezograničenja.Ajnštajnzaključujedajebrzinasvetlostimaksimalnaukosmosu.ZamislitedasenalaziteukosmičkombrodukojiseudaljavaodZemlje,brzinomjednakom90%brzinesvetlosti.Doksteubrodu,ispalitemetakkojićeimatiistutubrzinu.Njutnovafizikakažedabimetaktrebalodasekrećebrzinomkojaiznosi180%brzinesvetlosti,značibržeodsvetlosti.Ajnštajnjepokazaodazbogskraćenjadužinemetarskog štapa i usporavanja vremena, zbir ovih brzina iznosi oko 99% brzine svetlosti. PoAjnštajnovomotkriću,kolikogodsetrudili,nikadasenećetekretatibržeodsvetlosti.Brzinasvetlostijegraničnabrzinaukosmosu.

Te čudne distorzije nikada nismo videli, jer se ne krećemo brzinom približnom brzini svetlosti.Njutnovizakonisusavršenizasvakodnevnebrzine,zatojeprošloskorodvestagodinadonjihoveprvekorekcije.Sadazamislitedabrzinasvetlostiiznosisamo30kilometaranačaspavamsemožeučinitidajeautokojisekrećeulicomspljoštenusmerukretanja,poputmehaharmonike,moždasamonadužinuodtri centimetra,dokćevisinaostati ista.Pošto je iputnikuvozilu spljoštenna širinuod tri centimetra,verovatno očekujete viku i vrisku jer sumu usled skupljanja kosti slomljene.U suštini, putniku se nedešavaništaneobičnojerjesvedrugouautu,kaoiatomiunjegovomtelu,takođesabijeno.

Sasmanjivanjembrzine,autoćeseširitiodtricentimetrado3metra,aputnikćeizaćiizautakaodaseništanijedogodilo.Kojeovdezapravospljošten?Putnikiliauto?Premateorijirelativnosti,naovopitanjenepostojiodgovor,jerkonceptdužinenemaapsolutnoznačenje.

Akopregledateprethodneradovenatutemu,uvidećetedasuidruginaučnicibilizastrašujućeblizuotkrivanjateorijerelativnosti.ILorenciFicdžeraldsuistraživalikontrakcije,alirezultatsutumačilinapotpunopogrešannačin, smatrajući da se radi o elektromehaničkoj deformaciji atoma a neo suptilnojtransformaciji svemira i vremena. Anri Poenkare, najveći francuski matematičar tog vremena, bio jetakođe blizu rešenja ovog problema. Bilo mu je jasno da brzina svetlosti mora biti ista u sviminercijalnimsistemimareferencije–čakjepokazaodaMaksvelovejednačinezadržavajuistuformukadasenanjihprimeneLorencovetransformacije.Međutim,čvrstosedržaoNjutnoveidejeoeteruismatraojedasedistorzijeodnoseisključivonafenomenelektricitetaimagnetizma.

Ajnštajn je krenuo dalje i načinio sudbonosni skok. Godine 1905. napisao je mali rad – gotovofusnotu – koji će promeniti svetsku istoriju. Ako metarski štap i proticanje vremena počinju da sedeformišusporastombrzine,ondaisvedrugoštomožetedameritemetromisatommoradasemenja,uključujući materiju i energiju. U stvari, materija i energija se izjednačavaju. Na primer, Ajnštajn jepokazao da masa objekta koji se kreće raste s brzinom. (Masa će postati beskonačno velika ako seobjekatbudekretaobrzinomsvetlosti, što jenemoguće:znači,brzina svetlosti senemožedostići.)Toznačidaseenergijakretanjanekakotransformisalaudodatnumasu.Prematome,masaienergijamogudaprelazejednaudrugu.Akoustanovitekolikoenergijejepretvorenoumasu,jednostavnoćeteutvrditidajeE=mc2–tojenajslavnijajednačinasvihvremena.Poštojebrzinasvetlostifantastičnovelikibroj,anjenkvadrat jošveći, jasno jeda inajmanjakoličinamaterijemožedaoslobodineverovatnomnogo

Page 26: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

energije.Nekolikokašičicamaterije,naprimer,imaenergijuvišehidrogenskihbombi.Komadmaterijeveličinekuće,biobidovoljandaprepoloviZemlju.

Ajnštajnova formula nije bila samo teoretska vežba. Verovao je da se njome može objasnitizanimljivačinjenicakojujeotkrilaMarijaKiri,dasamo30gramaradijumaoslobađaoko4.000kalorijapo satu tako da se prividnonarušava prvi zakon termodinamike (po kome se ukupna količina energijeodržava). Zaključio je da bi se prilikom oslobađanja energije masa morala blago povećati (promenakoličinemasejebilaisuvišemaladabisemoglaizmeritiinstrumentimadostupnim1905.godine).„Idejajezabavnaiprimamljiva;ali,dalićenasmejatiSvemogućegidalićemepovestiputevimaGospodnjim–tonemoguznati”,53napisaoje.Nakrajuradanavodidajedirektnapotvrdanjegovepretpostavke„zasadaverovatnoizvanmogućnostiopažanja.”54

Zašto ova neiskorišćena energija nije ranije primećena? Ajnštajn je napravio poređenje sbasnoslovnobogatimčovekomkojiuspevadasačuvasvojebogatstvotakoštonikadanetrošininovčić.

BanešHofman,bivšiAjnštajnovstudent,napisaoje:„Zamislitekolikojesmelostiiziskivaoovakavkorak... Svaki grumen zemlje, pero, svaki trun prašine, postao je rezervoar neiskorišćene energije. Tuidejubilojetadanemogućepotvrditi.

Paipak,predstavljajućisvojejednačine1907.godine,Ajnštajnjeonjojgovoriokaoonajvažnijemishodu teorije relativnosti. Njegova izvanredna sposobnost da unapred sagledava stvari, došla je doizražajakadajepredstaviojednačinukojajebilapotvrđenatekdvadesetpetgodinakasnije.”55

Princip relativnosti podstakao je naučnike na veliku reviziju klasične fizike. Pre toga, fizičari suverovaliuodržanje energije,uprvi zakon termodinamikepokomeseukupnaenergijanikadanemožepovećatiiliuništiti.Sadasugovorilioočuvanjuukupnekoličinematerijeienergije.

Godine1905.Ajnštajnovnemirniumdotakaosejošjednogzanimljivogproblema–fotoelektričnogefekta.NemačkifizičarHajnrihHercjejoš1887.godineprimetiodaseukontaktusvetlostisapovršinommetalapododređenimokolnostimastvaraslabaelektričnastruja.Modernaelektronikauvelikokoristitajprincip. Solarne ćelije pretvaraju obično sunčevo zračenje u električnu energiju kojom napajamokalkulator.Televizijskekamereprikupljajusvetlostsaobjekatakojesnimamoipretvarajujeuelektričnestruje,štoćenakrajuproizvestislikunaekranu.

Međutim,napočetkuprošlogvekaopisana transformacijaenergije jošuvek jebilamisterija.Kakosvetlostutičenaemisijuelektronaspovršinemetala?Njutn jeverovaodase svetlost sastojiodsitnihčestica, „korpuskula”. Fizičari su bili uvereni da je svetlost talas, a prema klasičnoj talasnoj teorijienergijatalasanezavisiodfrekvencije.Iakocrvenaizelenasvetlostimajurazličitefrekvencije,trebalobidasuimenergijeiste–pabisepriosvetljavanjupovršinemetalasvakomodnjih,emitovalielektroniistih energija. Klasična talasna teorija tvrdi i sledeće – ako se intenzitet svetlosti poveća tako što seupotrebivišesvetiljki,trebalobidasepovećaienergijaemitovanihelektrona.Međutim,FilipLenardjepokazaodaenergijeemitovanihelektronazaviseisključivoodfrekvencijeilibojesvetlosnogzraka,aneodintenziteta–atojesuprotnotalasnojteoriji.

Ajnštajn jeobjašnjenje fotoelektričnogefekta tražiou„kvantnoj teoriji”MaksaPlanka,objavljenoj1900.godineuBerlinu.Plankjenajradikalnijeodstupaoodklasičnefizikeipretpostavljaodaenergijanije kontinualna, već da se javlja u odvojenim paketima, zvanim „kvanti”. Energija kvanta jeproporcionalna njegovoj frekvenciji. Konstanta proporcionalnosti, nazvana Plankova, bila je novaprirodnakonstanta.Plankovakonstanta jeveomamalibroj, što je svet atoma ikvantovačinilokrajnječudnim.Ajnštajnjerezonovaonasledećinačin:akoseenergijaprenosiuodvojenimpaketima,ondaseisvetlostmora sastojati od kvantova. (Ajnštajnovpaket „svetlosnogkvanta”, svetlosne čestice, hemičarGilbertLuisje1926.godinekrstio„foton”)Akojeenergijafotonaproporcionalnafrekvenciji,smatraoje,ondajeienergijaemitovanihelektronasrazmernafrekvencijifotona,štojeusuprotnostisaklasičnomfizikom. (Zabavno je osvrnuti se na popularnu TV serijuZvezdane staze, u kojoj posada Enterprajzaispaljuje „fotonska torpeda” na neprijatelja. U stvarnosti, ispaljivanje fotonskih torpeda bilo bi samo

Page 27: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

blesaksvetlosti.)Ajnštajnovu novu viziju, kvantnu teoriju svetlosti, bilo je moguće eksperimentalno proveriti. Ako

odredite frekvenciju svetlosti,moći ćete da izmerite blag porast naponaumetalu.Devetog juna 1905.godine, objavljen je istorijski rad „O heurističkom stanovištu proizvodnje i transformisanja svetlosti”koji ćemudonetiNobelovunagradu za fiziku.Razumevanje prirode fotona i kvantne teorije svetlosti,rezultatsutograda.

Ujošjednomradunapisanom1905.–„godinečuda”–Ajnštajnsedotakaoproblemaatoma.Iakojeatomskateorijabilazapanjujućeuspešnapriodređivanjuosobinagasovaihemijskihreakcija,nijebilaneposredno dokazana – što suMah i drugi kritičari te teorije rado isticali. Ajnštajn je smatrao da jepostojanjeatomamogućedokazatiakoseposmatranjihovodejstvonamolekulevode.Braunovokretanjeodnosisenasićušne,nasumičnepokretemalihčesticakojeplutajuutečnosti.TojeotkrioRobertBraun,1828. godine, dok je posmatrao čestice polena koje su podmikroskopom izvodile neobične, haotičnekretnje.Upočetkujemisliodasuticik-cakpokretianalognikretanjuspermatozoida,aliubrzojeotkriodaičesticestaklaigranitapokazujutakvočudnoponašanje.

PostojalesupretpostavkedajeuzrokBraunovogkretanjanasumičnosudaranjemolekula,alinikonijemogaoda formuliše smislenu teorijukojabiopisala tupojavu.Ajnštajn jepreduzeoodlučujućikorak.Iakosuatomisuvišemalidabisevideligolimokom,smatraojedasenjihovaveličinaiponašanjemogupredvidetikadaseizračunakumulativnodejstvonavelikiobjekat.Akonekoverujeuteorijuatoma,ondabi na njenim osnovama mogao da izračuna fizičke dimenzije atoma analizirajući Braunovo kretanje.Pretpostavljajućidanasumičnisudarihiljadamilijardimolekulavodeuzrokujuhaotičnepokretečesticaprašine, mogli biste da izračunate veličinu i težinu atoma – tako biste eksperimentalno potvrdilipostojanjeatoma.

Iznenađuje podatak da je Ajnštajn, gledajući kroz običanmikroskop, izračunao da gram vodonikasadrži3.03∙1023atoma,štojepribližnotačnavrednost.Tojeopisanouradu„Okretanjumalihčesticaograničenihu stacionarnoj tečnosti naosnovumolekularno-kinetičke teorije toplote” (18. jul).Uovomjednostavnomraduprvipružaeksperimentalnidokazopostojanjuatoma.(Ironijomsudbine,samogodinudana pre nego što jeAjnštajn izračunao dimenzije atoma, fizičar Ludvig Bolcman, jedan od osnivačateorijeatoma,ubiose,delomizbogneprestanogismevanjanjegovogradanaunapređenjuteorije.)Poštojenapisaotačetiriistorijskarada,prikupiojeiostaleradoveoveličinimolekulaipredaosvommentoru,profesoruAlfreduKlajneru,kaosvojudisertaciju.IstenoćinapiosesMilevom.

Njegova disertacija je isprva bila odbijena, ali je 15. januara 1906. godine konačno dobio tituludoktora naukaUniverziteta uCirihu.Sada jemogaoda se predstavlja kaodrAjnštajn.Nova fizika serađala dok je Ajnštajn živeo u ulici Kramgase 49 u Bernu. (Danas se ta zgrada naziva „Ajnštajnovakuća”. Na njoj stoji natpis da je teorija relativnosti nastala upravo u sobi iza prelepog prozora nazatvorenojverandi.Drugizid„krasi”slikaatomskebombe.)

Godina1905.zaistajebilaannusmirabilisuistorijinauke.Moždasesaovomgodinom,prelomnomu svakom pogledu, može izjednačiti davna 1666, kada je dvadesettrogodišnji Isak Njutn postaviouniverzalnizakongravitacije,integralniidiferencijalniračun,binomnuteoremuiteorijuboja.

Ajnštajn je završio 1905. godinu dvostruko uspešno, a svaki je uspeh bio vredan međunarodnogpriznanja.Obezbedivšidokazzapostojanjeatoma,postavio je teoriju fotona i srušioosnoveNjutnovefizike.Zaglušujuća tišina koja je usledila, razočarala ga je.Činilo se da njegov rad potpuno ignorišu.Krajnjeobeshrabren,Ajnštajnseokrenuoporodičnomživotu,podizanjudetetainapornomraduuZavoduzapatente.Moždajeplanoosvajanjunovogsvetafizikebiosamopukaželja.

PrvinagoveštajreakcijenanjegovradprivukaojeAjnštajnovupažnjupočetkom1906.godine.Dobioje samo jedno pismo, ali je pošiljalac bio najvažniji fizičar tog vremena,Maks Plank; on je u trenuuvideo radikalanuticajAjnštajnovog rada.Teorija relativnosti je podigla jednukvantitativnuveličinu,brzinu svetlosti, na nivo fundamentalnih prirodnih konstanti i upravo to je privuklo Planka. Plankova

Page 28: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

konstanta, na primer, odvojila je klasičan svet od subatomskog kvantnog sveta. Savremenici suzanemarivaličudneosobineatomajerjePlankovakonstantamalibroj.PlankjeosećaodajeAjnštajnnaistim osnovama postavio brzinu svetlosti kao novu prirodnu konstantu.Neobičan svet kosmičke fiziketakođejezanemarivanjerjebrzinasvetlostiogromanbroj.

Plank je smatraoda su tedvekonstante, brzina svetlosti i ona s njegovim imenom, srušilegranicezdravograzumaiNjutnovefizike.Plankovakonstantajeneznatna,abrzinasvetlostineizmernovelika–zatoinemožemodasagledamosuštinskuprirodufizičkerealnosti.Akosuseteorijarelativnostiikvantnateorijasuprotstavljalezdravomrazumu,razlogjetoštočitavživotprovodimoumalenomkutkusvemira,u zaštićenom svetu u kome su brzine male spram brzine svetlosti, a objekti preveliki u odnosu naPlankovu konstantu.Međutim, priroda je, nemareći za naš zdrav razum, sazdala kosmos zasnovan natemeljima od subatomskih čestica koje se vešto kreću brzinama bliskim svetlosnoj i poštuju Plankovuformulu.

Leta 1906. godine Plank je poslao svog asistenta, Maksa fon Lauea, da upozna tog anonimnogdržavnogslužbenikakojisepojavioniotkudaibaciorukavicuulicenasleđuIsakaNjutna.Trebalojedase sretnu u čekaonici Zavoda za patente, ali su se komično mimoilazili jer je fon Laue očekivaoimpozantnu,autoritativnufiguru.KadaseAjnštajnkonačnopredstavio,FonLaueseiznenadio–suočiosesaposvedrugačijim,neočekivanomladimineformalnoobučenimdržavnimčinovnikom.Odtogtrenutkapostalisudoživotniprijatelji.(Akonečoveka,fonLauejeumeodaprepoznalošucigaru.OnukojumujeAjnštajnponudiokrišomjebaciourekuArudoksuprelazilimostirazgovarali.)

BudućidajeAjnštajnovraddobioPlankovblagoslov,počeojedaprivlačipažnjuidrugihfizičara.Ironičnoali istinito–AjnštajnovstariprofesorsPolitehničkeškolekojiga jezvao„lenjivcem” jer jebežaosnjegovihčasova,biojeposebnozainteresovanzaradsvogbivšegučenika.HermanMinkovski,matematičar,razradiojejednačinurelativnostipokušavajućidapreformulišeAjnštajnovozapažanjedasesporastombrzinekretanjaprostorpretvarauvreme iobrnuto.Minkovski je topreveonamatematičkijezik i zaključio da prostor i vreme formiraju četvorodimenzionalno jedinstvo. Odjednom, četvrtadimenzijasenašlaucentrupažnje.

Zaodređivanjebilokojetačkenamapipotrebnesudvekoordinate(dužinaiširina).Akododatetrećudimenziju – visinu –možete da locirate bilo koji objekat u kosmosu, od vrha vašeg nosa pa do krajavaseljene.Dakle,vidljivisvetokonasje trodimenzionalan.PisacH.Dž.Velsnagađaojedabičetvrtadimenzijamoglabitivreme,takodasesvakidogađajmoželociratipomoćutrodimenzionalnihkoordinataitačnogtrenutkadešavanja.UkolikoželitedasesastanetesnekimuNjujorku,možetedakažete:„Nađimose na uglu 42. ulice i Pete avenije, na dvadesetom spratu, tačno u podne.” Četiri broja jedinstvenoodređujudogađaj.AliVelsovačetvrtadimenzijabilajesamoidejabezikakvogmatematičkogilifizičkogoblikaisadržaja.

Minkovski je prepravioAjnštajnove jednačine, otkrivajući divnu, neuništivu četvorodimenzionalnustrukturusačinjenuodvremenaiprostora.Zabeležioje:„Odsada,odvojeniprostorivremesuteksenkeisamonjihovojedinstvomožedaočuvabilokojunezavisnustvarnost.”56

Ajnštajn isprva nije bio impresioniran. Čak je i podrugljivo napisao: „Važna je suština, nematematika.Pomoćumatematikeništa senemožedokazati.”57Verovao jedau jezgru relativnosti ležeosnovni fizički principi, a ne gizdava, ali besmislena matematika četvrte dimenzije koju je nazivao„suvišnim obrazovanjem”.58 Za njega su najvažnije bile jasne i jednostavne slike (na primer, vozovi,liftovi u slobodnom padu, svemirske rakete) – matematika stupa na scenu tek kasnije. U to vreme,matematikujesmatraoknjigovodstvom–načinomdasezabeležedešavanjanaslici.

Delimičnoušali,Ajnštajnjenapisao:„Odkadajematematikanapalateorijurelativnosti,višejenijanerazumem.”59SvremenomjepočeodapoštujevažnostifilozofskiuticajradaMinkovskog.Minkovskije pokazao da je snagom simetrijemoguće objediniti dva naizgled različita koncepta. Prostor i vreme

Page 29: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

sada su posmatrani kao različita stanja istog objekta.Četvrta dimenzijamogla je povezati i energiju imateriju,kaoielektricitetimagnetizam.ObjedinjenjekrozsimetrijupostaojeAjnštajnovprincipvodiljadokrajaživota.

Zamislite pahuljicu. Ona ostaje ista i ako je obrnete za 60 stepeni. U matematici, objekat kojizadržavaformunakonrotacijenazivamo„kovarijansa”.MinkovskijepokazaodaAjnštajnovejednačine,poputpahuljice,ostajuistekadaseprostorivremerotirajukaočetvorodimenzionalniobjekti.

Drugim rečima, rođen je novi fizički princip koji je nadalje oplemenjivaoAjnštajnov rad: fizičkejednačinemorajudabuduLorencovekovarijanse(odnosno,dazadržavajuistioblikinakonLorencovihtransformacija).AjnštajnjekasnijepriznaodabibezmatematikečetvrtedimenzijeMinkovskog,teorijarelativnosti „možda ostala u povoju”.60 Činjenica da je nova četvorodimenzionalna fizika omogućilafizičarimadaobjedinesvejednačinerelativnostiusavršenokompaktnuformu,bilajezadivljujuća.Svakifizičar ili student elektrotehnike morao je, u paklenim mukama, prvo da savlada osam Maksvelovihparcijalnihdiferencijalnihjednačina,alinovamatematikaMinkovskogsvelajeMaksvelovejednačinenasamo dve. (Pomoću četvorodimenzionalne matematike može se pokazati da suMaksvelove jednačinenajjednostavnije moguće jednačine koje opisuju svetlost.) Prvi put, fizičari su postali svesni snagesimetrije u svojim jednačinama. Kada fizičari govore o „lepoti i eleganciji” u fizici, misle na to dasimetrijaomogućavaobjedinjenjevelikogbroja različitihpojava ikoncepatau jedinstvenu,kompaktnuformu.Jednačinajelepšaakoskrivaštovišesimetrijeiunajjednostavnijojformiotkrivaštovećibrojpojava.

Moćsimetrijenamdopuštadaobjedinimopotpunorazličitedeloveuharmoničnu,nedeljivucelinu.Rotacija pahuljice omogućava nam da spoznamo jedinstvo svih njenih delića. Rotiranje učetvorodimenzionalnomprostoru objedinjuje koncept prostora i vremena, pretvarajući jedno u drugo sporastombrzine.Tajpredivni,elegantniprincipkojisimetričnoobjedinjavaprividnorazličiteentiteteuprijatnu,skladnucelinu,unarednihpedesetgodinabiojeputokazAjnštajnu.

Paradoksalnozvuči,aličimjezavršiospecijalnuteorijurelativnosti,počeojedagubiinteresovanjezanju.Predao se razmišljanjimaodrugom,dubljemproblemu–pitanjugravitacije iubrzanja– što jeizgledabilovandomašajaspecijalneteorijerelativnosti.Ajnštajnjepostavioteorijurelativnosti,alikaoisvakidobargraditelj,odmahjesagledaosvenjenepotencijalnemaneipropusteipokušaodaihispravi.(Otomećemovišegovoritikasnije).

Eksperimentalni dokazi su počeli da potkrepljuju neke od njegovih ideja – to ga stavlja u centarinteresovanjazajednicefizičara.Majkelson-Morlijeveksperimentjeponovljen,arezultatisuopetbacalisumnju na celokupnu teoriju etera. Eksperimenti sa fotoelektričnim efektom potvrdili su Ajnštajnovejednačine. Štaviše, eksperimenti izvedeni 1908. godine pri velikom ubrzanju elektrona pokazali su damasaelektronarastespovećanjemnjegovebrzine.Posleuspešniheksperimenatakojisuučinilinjegoveteorijeslavnim,AjnštajnjekonkurisaozamestoasistentanaUniverzitetuuBernu.Položajjebioispodranga profesora, ali bi mu omogućio da nastavi i rad u Zavodu za patente. Priložio je teze o teorijirelativnosti i druge objavljene radove.Prvi pokušaj bio je neuspešan.Njegova prijava odbijena je uzobrazloženješefakatedredajeteorijarelativnostinerazumljiva.Primljenjeunarednompokušaju.

Uzdokazedajenapraviovelikiprobojufizici,AjnštajnjeodlučiodakonkurišezaprestižnijiposaonaUniverzitetuuCirihu.Konkurencija, i tovrlo jaka,bio jeFridrihAdler,njegovstaripoznanik.ObavrhunskakandidatabilasuJevreji–kakvamanautovreme.KakojeAdlerovotacbiojedanodosnivačaSocijaldemokratskepartije,amnogičlanoviosobljafakultetasimpatizeritestranke,činilosedaAjnštajnnemašansedadobiježeljenonameštenje.ZatojeibioveomaiznenađenštosesamAdlersnažnozalagaozanjega.Adler jeumeoveštodaproceni ljudskikarakter–bio jeupravuizaAjnštajna.UverljivojepisaooAjnštajnovimizvanrednimsposobnostimakaofizičara,alijeprimetio:„Profesorisugapreziralidok jebio student...Neumedauspostavi dobarkontakt s važnim ljudima.”61ZahvaljujućiAdlerovomogromnom požrtvovanju i zalaganju, Ajnštajn je dobio posao i počeo je njegov meteorski uspon na

Page 30: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

akademskojlestvici.VratioseuCirih,alisadakaoprofesor,nekaopropali,nezaposlenifizičaričovekkoji se teško prilagođava okruženju. Bio je oduševljen kada je saznao da Adler živi u stanu ispodnjegovognovogstanauCirihu.Dvanaučnikapostalasudobriprijatelji.

Godine 1909, u Salzburgu je održana velika konferencija fizičara na kojoj se okupilo mnoštvoprosvećenihumova,načelusMaksomPlankom.Ajnštajnjepoprviputučestvovaonatakvomskupuituje održao prvo predavanje. U svom izlaganju na temu „Razvoj stanovišta o prirodi i zračenju”, naupečatljiv način predstavio je javnosti jednačinu E = mc2. Ajnštajn, koji je često zaboravljao i daobeduje,uživaojeupratećimdruštvenimdogađajimanakonferenciji.Sećaose:„Druženjejekrunisanouhotelu Nacional, najbogatijim banketom kome sam prisustvovao. To me je podstaklo da se jednomplemićuizŽenevekojijesedeodomeneobratimrečima:‘DaliznateštabiKalvinuradiodajeovde?...Potpalio bi ogromnu lomaču i sve nas spalio zbog grešne ekstravagantnosti.’ Čovek mi se više nijeobratio.”62

Ajnštajnjebioprvinaučnikkojijejavnoistupiospojmom„dualnosti”ufizici–konceptompokomesvetlost može da ima svojstva talasa, kao što je smatrao Maksvel u prethodnom veku, i svojstvačestice,što jebilostanovištekoje jezastupaoNjutn.Da lićesesvetlostposmatratikaočestica ilikaotalas,zavisiodeksperimenta.Ueksperimentimasmalimenergijama,odnosnosasvetlošćuveliketalasnedužine,pogodnije jeposmatrati jekao talas.Kadseeksperimentišesvisokoenergetskimzračenjem(saizuzetnomalimtalasnimdužinama),pogodnijejeposmatratisvetlostkaočesticu.Tajkoncept(kojićesedesetakgodinakasnijepripisatiDancuNilsuBoru)predstavljasuštinskosagledavanjeprirodematerijeienergijeijedanjeodnajbogatijihizvorakvantnihistraživanja.

Iakoprofesor,Ajnštajnjeostaoboem.JedanodstudenataživosesećaosvogglavnogpredavačanaUniverzitetuuCirihu:„Pojavljivaobisenačasovimaupohabanim,iznošenim,prekratkimpantalonama,nosećisasobomkomadićhartijesbeleškamazapredavanja.”63

Ajnštajnovdrugi sin,Edvard, rodio se1910.godine.Ajnštajn,neumorniputnik,već je tražionovoradnomesto, po svemu sudeći zato što su neki profesori želeli da ga uklone saUniverziteta. SledećegodineponuđenomujemestoprofesoranaInstitutuzateorijskufizikuNemačkoguniverzitetauPraguiveća plata. Zanimljivo je da se njegova kancelarija nalazila pored bolnice za duševne bolesnike.Razmišljajućiomisterijamafizike,pitaosedalisustanarioveustanovezapravonormalni.

SkupnaPrvojSolvejevojkonferencijiuBriselučijijepokroviteljbiobogatibelgijskiindustrijalacErnest Solvej, takođe je obeležio 1911. godinu. Na njoj su predstavljeni radovi vodećih svetskihnaučnika.Ovojebilanajvažnijakonferencijatogvremena,aAjnštajnusepružilaprilikadasesusretnesanajvećimfizičarimairazmeniidejesnjima.SreojeMarijuKiri,dvostrukudobitnicuNobelovenagrade,izapočeodoživotnusaradnjusnjom.Ucentrupažnjebilesunjegovateorijarelativnostiiteorijafotona.Temakonferencijebilaje„Teorijazračenjaikvanta.”

Jednoodpitanjaokomeseraspravljalonakonferencijibioječuveni„paradoksblizanaca”.Ajnštajnjevećgovorioočudnimparadoksimauvezisadilatacijomvremena.Naparadoksblizanacaukazaojefizičar Pol Lengvin, opisavši jednostavan misaoni eksperiment čija su tema bile navodnekontradiktornostiuteorijirelativnosti.(Utovreme,novinesubilepreplavljeneneprijatnimnaslovimaoLengvinu,nesrećnooženjenomiuskandaloznojromansisaMarijomKiri,udovicom.)Lengvinjezamisliodva blizanca koji žive na Zemlji. Jedan blizanac odlazi u kosmos letelicom koja se kreće brzinombliskom brzini svetlosti i posle nekog vremena vraća se na Zemlju. Recimo da je na Zemlji prošlopedesetgodina,ali,sobziromnatodavremeuletelicitečesporije,zablizancauleteliciprošlojesamodesetgodina.Kadasebraćasretnu,blizanackojijeostaonaZemljibićečetrdesetgodinastariji.

Posmatrajmosadacelusituacijuizpozicijeblizancakojiputujeletelicom.Snjegovetačkegledišta,Zemlja se udaljava od njega brzinom bliskom brzini svetlosti. Prema tome, on bi trebalo da ostari, ablizanacnaZemljidabudemlad.Poštojekretanjerelativno,postavljasepitanjekojijeblizanacmlađi?Ovedvesituaciječinesesimetričnim;tazagonetkamučilajesvakogstudentakojijepokušaodaizađena

Page 31: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

krajsteorijomrelativnosti.Ajnštajnjerešioproblemnasledećinačin:blizanaculetelicisekrećeubrzano,anebratkojijeostao

naZemlji.Letelicamoradauspori,zakoči inapravizaokretdabisevratilanaZemlju,štovršivelikipritisak na blizanca u letelici.Drugim rečima, situacija nije simetrična zbog ubrzanja letelice, pa nijeusklađenaspretpostavkamaspecijalneteorijerelativnosti.Onevažesamozablizancauletelici,kojijenakonputovanjazaistamlađi.

Situacijapostaje jošzamršenijaakoseblizanacu letelicinikadnevratinaZemlju.U tomslučaju,svakibratpomoćuteleskopamožedavidikakoživotonogdrugogtečesporije.Pošto jesituacijasadasavršenosimetrična,obabratasuubeđenadajeonajdrugimlađi,takođeivitkiji.Dakle,kojijeblizanacmlađi i mršaviji? Ma koliko paradoksalno izgledalo, u teoriji relativnosti moguće je da postoje dvablizanca,svakimlađiimršavijiodonogdrugog.Najjednostavnijinačindaseodredikojibratjezaistamlađiilimršavijiusvimovimparadoksima,jestedaseblizancistavejedanporeddrugog,štozahtevadajedannaglookreneusuprotnomsmeru–natajnačinćesepokazatiikojise„zaista”kreće.

Iako su istraživanja o kosmičkim zracima i neutronskim generatorima posredno objasnila naatomskomnivouoveparadoksekojiprelazegranicezdravograzuma,ovajefekatjetakomalihrazmeradau laboratorijskim uslovima nijemogao da se opazi sve do 1971. godine, kada su u avione koji su sekretalivelikimbrzinamapostavljeniatomskisatovi.Poštoatomskisatovimogudamereprotokvremenasaastronomskomtačnošću,naučnicisu,upoređujućidvasata,moglipotvrditidavremeprotičesporijesporastombrzine,upravoonakokakojeAjnštajnpredvideo.

Drugiparadoksodnosisenadvaobjektaodkojihjesvakikraćiodonogdrugog.64Zamislitekakolovac pokušava da utera tigra dugog tri metra u kavez širok samo 30 centimetara. Normalno, to jenemoguće. Sada zamislite da se tigar kreće toliko brzo da se skupio na samo 30 centimetara, tako dalovacmože da spusti kavez i da ga uhvati. Dok se tigar zaustavlja, počinje da se širi. Ako je kaveznapravljenodmreže,tigarćejepocepati.Ukolikojekavezmetalan,jadnitigarbićenasmrtsmrskan.

Sagledajmo situaciju iz perspektive tigra. Ako se tigru čini da miruje, za njega se kavez kreće ismanjujenasamotricentimetra.Kakostrpatitigradugogtrimetrautakomalecnikavez?Odgovorležiučinjenici da se kavez, dok pada na tigra, skuplja u smeru kretanja, tako da postaje pravougaonik,spljošteni kvadrat. Zato nije obavezno da dva kraja kaveza okruže tigra u istom trenutku. Ono što jeistovremenozalovca,nijetakvoizatigra.Akojekaveznapravljenodmreže,ondaćeprednjideokavezaprvododirnutitigrovnosipočetidasecepa.Kakokavezbudepadao,nastavićedasecepadužtigrovogtelasvedokzadnjideokavezakonačnonedodirnerep.Ukolikojekavezodčvrstogmaterijala,prvoćeseslomititigrovnos.Kakokavezbudepadao,tigarćenastavitidaselomipodužini,svedokzadnjideokavezakonačnonedohvatitigrovrep.

InteresovanjejavnostizaoveparadokseodslikavaišaljivapesmicaizzabavnogmagazinaPanč:

BilajednomdevojkapoimenuSvetlanaKadradaputujebržeodsvetlostidanaOdeonatako,uzrelativističkemoćiIvratiseprethodnenoći.65

Ajnštajnovdobarprijatelj,MarselGrosman,profesornaPolitehničkojškoli,ponudiojeAjnštajnudakao redovanprofesorpredajeu školi koju jenekadpohađao.Ajnštajn je predaopreporukukojaga jepredstavljalaunajboljemsvetlu.MarijaKirijenapisalada„matematičariifizičarismatrajunjegovradprvoklasnim”.66

tako, samo šesnaest meseci pošto je stigao u Prag, Ajnštajn se vratio u Cirih, u dobru, staruPolitehničku školu (od 1911. godine zove se Švedski državni tehnološki institut ili ETH). Povrataknekadašnjegučenika,sadašnjegslavnogprofesora,biojeAjnštajnovavelikaličnapobeda.Napustiojuje

Page 32: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

ocrnjenog imena jer su profesori poput Vebera aktivno ometali njegovu karijeru. Vratio se kao vođarevolucije u fizici. Te godine prvi put je nominovan zaNobelovu nagradu za fiziku.Članovi ŠvedskeakademijesmatralisudasuAjnštajnoveidejejošuvekprevišeradikalne,apojedinidobitniciNobelovenagrade nastojali su da sabotiraju njegovu nominaciju. Godine 1912, umesto Ajnštajnu, nagrada jedodeljenaNilsuGustavuDalenuzaradnapoljupoboljšanjasvetionika.(Ironičnozvuči,alisvetionicisudanas skoro potpuno zaboravljeni; sada se koristi sistem globalnog pozicioniranja pomoću satelita,zasnovannaAjnštajnovojteorijirelativnosti.)

Ajnštajnova reputacija je naredne godine rasla takvom brzinom da je počeo da dobija ponude izBerlina.Maks Plank se svojski trudio da privoli ovu sve blistaviju zvezdu u svetu fizike da dođe uNemačku, tadavodećuzemljuufizičkimistraživanjima.Berlinsesmatraodraguljemukruninemačkogistraživačkograda.Ajnštajnjeisprvaoklevao,poštoseodrekaonemačkogdržavljanstvaijošuvekbiopoduticajemgorkihuspomenaizmladosti,aliiskušenjejeipakbilopreveliko.

Ajnštajnje1913.godinepostaočlanPruskeakademijenauka.KasnijemujeponuđenouniverzitetskomestouBerlinu.TrebalojedabudedirektorInstitutazafizikuKajzerVilhelm.Poredtitula,kojesumuznačilevrlomalo,ponudujeizuzetnomčinilačinjenicadanijemoraodržatipredavanja.(Ajnštajnjebiopopularan među studentima, poznat po tome što se prema njima odnosio s punim poštovanjem iljubaznošću,alipredavanjasugaodvajalaodnjegovogglavnoginteresovanja,opšteteorijerelativnosti.)

Godine 1914,Ajnštajn je stigao uBerlin da se upozna sa nastavničkim osobljem fakulteta.Bio jenervozanprisusretusanjima.Sećaose:„GospodauBerlinususekladilanamenekaodasambiozlatnakoka.Jasamnisamniznaomogulidasnesemjošjednojaje.”67Tridesetpetogodišnjibuntovnik,čudnihstavova i jednako čudno odeven, morao je ubrzo da se prilagodi krutom načinu ophođenja u Pruskojakademijinaukačijisusečlanovioslovljavalisa„gospodinečlanuTajnogveća”ili„Vašaekscelencijo”.Ajnštajn je razmišljao:„Izgledadasevećinačlanovašepuripoputpauna,alisamonapapiru; inačesuveomaljubazni.”68

Ajnštajnov trijumfalan put od Zavoda za patente u Bernu do pozicije vrhunskog istraživača uNemačkoj,nijeprošaobezličnihžrtava.Kakomujeslavaraslameđufizičarima,privatniživotjepočeodaseraspada.BilesutoAjnštajnovenajproduktivnijegodine,kadajeubiraoplodovesvogradakojićeizmeniti ljudskuistoriju,alisloženi,skoronerešivi,zadacikojejestavljaopredsebe,oduzimalisumusvevreme,odvajajućigaodženeidece.

AjnštajnjenapisaodajesMilevomživeokaonagrobljuidajeizbegavaodabudesanjomuistojsobi nasamo.Njihovi prijatelji nisu se slagali čijomkrivicom je došlo doovakve situacije.Mnogi suverovali da jeMilevunjenpoznati suprug izolovao i odbacio.Njeniprijatelji smatrali suda je tužna,iscrpljena,dajevidnoostarilatihgodinaidajepotpunozanemarilasvojizgled.Postalajerazdražljivaihladna, ljubomorna čak i na vreme koje je provodio s kolegama. Kada je našla pismo Ane Smit saizrazimadivljenja(upoznalagajetokomnjegovogkratkogboravkauArauuiumeđuvremenuseudala),Milevajepobesnelakaonikaddotada.Žestokasvađauzdrmalajenjihovklimavbrak.

NekisumislilidaAjnštajnnijeninaliknasavršenogmuža.Stalnonaputu,ostavljaojeMilevudasesamabrineodvojedece.Naprelazuizmeđudvaveka,putovanjasubilaneverovatnateškaidugotrajna,ponekadivišenedeljna.Kadabibiokodkuće,ponašalisusepoputbrodovakojisemimoilaze–viđalisusenakratkosamozavečeromiliupozorištu.Ajnštajnjebiotolikoobuzetapstraktnimsvetommatematike,damunije preostajalonimalo energije za emotivnuvezu sa suprugom.Što je višeMilevanegodovalazbogmuževljevihodlazaka,onsedubljepovlačiousvetfizike.

Moguće je da je krivica obostrana. Verovatno je bilo neizbežno da njihov brak bude izloženogromnomiskušenju.Moždasuprijateljiimalipravokadasu,godinamakasnije,reklidanjihdvojenisubilijednozadrugo.

PoslednjistubovinjihovogbrakanepovratnosusrušenikadajeAjnštajnprihvatioponuduizBerlina.Mileva se žestoko protivila odlasku uBerlin.Možda ju je zastrašivala pomisao da, budući pripadnik

Page 33: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

slovenskog naroda, živi u centru germanske kulture. Još važnije je to što sumnogiAjnštajnovi rođaciživeliuBerlinuiMilevasebojaladaćebitiizloženanjihovimoštrim,neodobravajućimpogledima.Nijebilatajnadajemuževljevarodbinanijepodnosila.MilevaidecasuotputovalisaAjnštajnomuBerlin,alionasevrlobrzosdecomvratilauCirih.Nikadavišenisubilizajedno.Ajnštajn,koji jeneizmernovoleodecu,bio jeslomljen.Odtog trenutka,sasinovimajeodržavaovezunadaljinu.Dabi ihvideo,putovao je i po deset sati iz Berlina za Cirih. (Kada jeMilevi zvanično dodeljeno starateljstvo naddecom,Ajnštajnovasekretarica,HelenDukas,zapisalajedajeAjnštajnplakaocelimputemdokuće.)

JazunjihovombrakutakođejeprodubilostalnoprisustvoAjnštajnoverođakeuBerlinu.Kasnijejepriznao: „Živeo sam veoma povučeno, ali nisam bio usamljen, zahvaljujući brizi rođake koja me jedoslovcedovuklauBerlin.”69

AjnštajniElzaLoventalbilisuvezanidvostrukimrođačkimsponama;njegovainjenamajkabilesusestre,adedesuimbilibraća.Elzajebilarazvedena,živelajesdvekćerke,MargotiIlzom,spratiznadsvojih roditelja (Ajnštajnovih tetke i teče). Ajnštajn i ona nakratko su se sreli 1912. godine kada jeposetioBerlin.AjnštajnjetadavećznaodasenjegovbraksMilevomraspadaidajerazvodneizbežan.Međutim,bojaoseposledicakojebirazvodmogaodaostavinanjegovesinove.

Elzi seAjnštajndopadaoodmalena.Priznala jeda se zaljubila joškaodetekadaga je čulakakosviraMocarta.Izgledadajujenajvišeprivukaonjegovstatuszvezdeunaučnimkrugovima,poštovanjekoje sumu iskazivali fizičari celog sveta.Nije krila da uživa u njegovoj slavi.Kao iMileva, bila jestarijaodAjnštajnačetirigodine,alituprestajesvakasličnostizmeđudvežene.Bilesusuštasuprotnost.Ajnštajn je, udaljavajući se od Mileve, očigledno otišao u drugu krajnost. Dok Mileva nije mnogopolagala na svoj izgled i bila često namrgođena, Elza je bila prava buržujka, svesna svog položaja udruštvu. Uvek se trudila da razvija poznanstva u intelektualnim krugovima Berlina i s ponosom jepredstavljalaAjnštajnasvojimprijateljimauvisokomdruštvu.Milevaselakopovlačilaizdruštva,čestoneraspoložena,aElzajebiladruštvenaleptirica,pojavljivalasenazabavamaipozorišnimpremijerama.I,za razlikuodMileve,kojase trudiladautičenasvogmuža ipromeniga,Elza jebilamajčinski tip,stalnojepokušavaladapoboljšaAlbertovemanire,alijesvusvojuenergijuuložiladamupomognedaostvariciljeve.JedanruskinovinarjekasnijepisaooveziizmeđuAjnštajnaiElze:

„Silnojevolelasvogvelikogmuža,uvekspremnadagazaštitiodživotnihteškoća,obezbeđujućimuneophodanduhovnimirkakobisvojeveličanstveneidejesproveoudelo.Elzaseposvetilatomedamupomognedaseostvarikaomislilac,apri tome jebilanežansaputnik, supruga imajka tom izuzetnom,odraslomdetetu.”70

Poštoje1915.godineMilevaotišlaizBerlina,iodveladecu,AjnštajniElzasusejošvišezbližili.Međutim,onoštoAjnštajnuutovremenijedavalomiranijebilaljubavvećsamuniverzum.

Page 34: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

DEOIISLIKADRUGA

Zakrivljenoprostorvreme

Page 35: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

A

POGLAVLJE4Opštateorijarelativnosti

i„najsrećnijamisaomogživota“

jnštajnjošuveknijebiozadovoljan.Iakosugautomtrenutkusmatralijednimodnajvećihfizičara,biojenespokojan.Shvatiojedapostojedveočiglednerupeunjegovojteorijirelativnosti.Prvase

odnosila na inercijalno kretanje.Međutim,malo šta u prirodi ima konstantnu brzinu. Sve se kreće saubrzanjem:točkoviseokreću,lišćeopadaucik-cakputanji,ZemljarotiraokoSunca.TeorijarelativnostinijebilaprimenljivačakninanajjednostavnijioblikubrzanjanaZemlji.

Drugo, teorija nije mogla da objasni pojavu gravitacije. Smatralo se da teorija relativnostipodrazumevasveobuhvatnusimetrijuprirode;ipak,činilosedaneobuhvatagravitaciju.Tačinjenicabilajepriličnoponižavajućasobziromnatodajegravitacijasvudaokonas.Nedostacirelativnostibilisuočigledni. Prema teoriji relativnosti, brzina svetlosti je najveća u svemiru, što znači da bi svakomsvetlosnom poremećaju na Suncu trebalo osamminuta da stigne do Zemlje. To, međutim, nije bilo usaglasnosti sa Njutnovom teorijom po kojoj gravitacija deluje trenutno. (Po Njutnu, gravitacija jebeskonačnobrza,alibrzinasvetlostiseuopštenepominjeuNjutnovimjednačinama.)Ajnštajn jezbogtogamoraodaizosnovapreradiNjutnovejednačinekakobiunjihuključiobrzinusvetlosti.

Ukratko,Ajnštajn je shvatio damora da uopšti teoriju relativnosti kako bi obuhvatila i ubrzanje igravitaciju.Svojuprethodnuteorijuiz1905.godine,počeojedanaziva„specijalnateorijarelativnosti”,kakobiserazlikovalaodmoćnije,„opšteteorijerelativnosti”,kojajetrebalodaopišegravitaciju.KadajeMaksuPlanku izneo svoj ambiciozan plan, ovaj ga je upozorio: „Kao tvoj stari prijatelj,moram teposavetovatidaseneupuštašutojernećešuspeti,aiakouspeš,nikotinećeverovati”.71Međutim,Plankjeuviđaovažnostproblemaizatojedodao:„Akouspeš,ljudićetesmatratinovimKopernikom”.

Ajnštajnusesuštinateorijegravitacijeukazaladokje1907.godineradiokaonižislužbenikuZavoduzapatente.Sećaose:„SedeosamuZavoduzapatenteuBernukadamijenajednomneštopalonapamet:ako osoba slobodno pada, neće osećati sopstvenu težinu. Zabezeknuo sam se. Ta jednostavna misaoostavilajenamenedubokutisakiupravomejetoprivukloteorijigravitacije.”72

Akosenađeteu liftučijinosećikabl iznenadapukne,počećeteslobodnodapadate, istombrzinomkaopodlifta.Poštoiviiliftpadateistombrzinom,kaodasteubestežinskomstanju–kaodalebditeuvazduhu.Ajnštajnjeodjednomshvatiodabise,utrenutkukadabipočeodapadasastolice,istogtrenanašaoustanjuslobodnogpada,pričemubidejstvogravitacijebiloponištenoubrzanjem–onbilebdeoubestežinskomstanju.

Tonijebionovkoncept.BiojepoznatGalileju,kojijenavodnobacaomalikamenivelikotopovskođulesaKrivogtornjauPizi.TimogledomdokazaojedanasveobjektenaZemljidelujeistogravitacionoubrzanje(9.81metarusekundinakvadrat).Njutnjetakođeznaozaovučinjenicukadajeshvatiodasuplanete iMesec u stanju slobodnog pada u svojoj orbiti oko Sunca ili Zemlje.Da ste, kao astronaut,poleteli u svemir, osetili biste kako ubrzanje poništava gravitaciju. Sve u unutrašnjosti letelice,uključujućipod,instrumenteivas,padaistombrzinom.Zbogtogaviditedasveokovaslebdi.Nogesuvamiznadpoda,istvaraseiluzijadajegravitacijanestalajerpodpadazajednosvama.Akopođeteu

Page 36: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

svemirsku šetnjuvanbroda,nećeteodjednompastinaZemlju,veććete lagano lebdetiokobroda jer ibrod i vi padate istom brzinom čak i kada kružite oko Zemlje. (Nije tačno da gravitacija nestaje usvemirskom prostoru, kako se pogrešno navodi u mnogim knjigama. Sunčeva gravitacija je dovoljnomoćnadadržiPlutonmilijardamakilometaradalekoodZemlje.Gravitacijanenestaje;onajeponištenausledpadaletelice.)

Upojavidagravitacijanenestajeprepoznajemotakozvani„principekvivalencije”kojipodrazumevada sva tela padaju istom brzinom pod dejstvom gravitacije (preciznije, inercijalna masa jednaka jegravitacionojmasi).TazaistastaraidejadoneklejezanimalaGalilejaiNjutna,alitekurukamaizuzetnogfizičara kakav je bio Ajnštajn, postala je osnova nove relativističke teorije gravitacije. Ajnštajn jenapraviodžinovskikorakiotišaodaljeodGalileja iliNjutna.Formulisaojesledećipostulatkojistojiiza opšte teorije relativnosti: svi fizički zakoni ispoljavaju se u istom obliku u svim inercijalnimsistemimareferencije.Iznenađujuće,alitajednostavnatvrdnjajeuAjnštajnovimrukamapostalaosnovateorijeizkojesuserodilizakrivljenjeprostora,crnerupeisamostvaranjekosmosa.

Nakonštoje1907.godinedošaonaovubriljantnu,pronicljivuideju,prošlesugodinedokjedovršiosvojunovuteorijugravitacije.Novoviđenjegravitacijepoticalo je izpoznatogprincipaekvivalencije,aliAjnštajnsvojezamislinijeobjaviosvedo1911.godine.Prvaposledicaprincipaekvivalencijejesteda se svetlost savija pod dejstvom gravitacije. Ideja da gravitacija može da utiče na svetlosni zraksigurno potiče još iz vremena Isaka Njutna. U svojoj knjizi Optika, Njutn je postavio pitanje da ligravitacijamožedautičenasvetlostzvezda:„Delujulitelaizdalekanasvetlosttakoštosavijajunjenezrake; i nije li to dejstvo najjače kada je rastojanje najmanje?”73 Nažalost, tehnološka dostignuća usedamnaestomvekunisuomogućavaladasenađeodgovornatopitanje.

Ajnštajn je posle više od dvesta godina oživeo to pitanje. Pretpostavimo da ste uključili lampu uletelici koja se ubrzano udaljava od Zemlje. Pošto brod ubrzava krećući se nagore, svetlosni zrak seprostirenadole.Sadaprimeniteprincipekvivalencije.Kakozakonifizikeunutarbrodamorajudabuduisti kao i naZemlji,gravitacijamora da deluje i na svetlost, skrećući je. Ajnštajn je otkrio sledećifizički fenomen: skretanje svetlosti pod dejstvom gravitacije.Odmah je shvatio da se taj efekatmožematematičkiopisati.

Najjače gravitaciono polje u Sunčevom sistemu potiče od Sunca.Ajnštajn se zapitao da li je onodovoljno da deluje na putanju svetlosti sa udaljenih zvezda. To semože proveriti ako se iste skupinezvezda na nebu fotografišu u različitim trenucima. Prvu fotografiju trebalo bi snimiti noću, da bi seizbeglo registrovanjeSunčeve svetlosti; drugabi trebaloda se sniminekolikomesecikasnije, kada seSuncebudenalazilo direktno spram iste skupine zvezda.Poređenjemdve fotografije,može se izmeritikolikosezvezdanasvetlostpomerilakaSuncuusleddejstvaSunčevegravitacije.Poštosunčevasvetlostdominira nad svetlošću sa udaljenih zvezda, svako eksperimentalno proučavanje uticaja gravitacije nasvetlost zvezda i njeno savijanje moralo bi se izvesti za vreme pomračenja Sunca, kada ga Meseczaklanjaazvezdesevidetokomdana.Ajnštajnjezaključiosledeće:akosefotografijesnimljenedanju,zavremepomračenja,uporedesaonimsnimljenimpodistimuslovima,alinoću,trebalobidaseutvrdiblago iskrivljenje putanje svetlosti s posmatranih zvezda prema Suncu. (Mesečeva gravitacija takođeblago skreće svetlost zvezda, ali to skretanje je neznatno u poređenju sa onim do koga dolazi poduticajemmnogovećegSunca.Dakle,Mesecnemauticajanaskretanjesvetlostizvezda.)

Princip ekvivalencije pomogao mu je da približno izračuna skretanje svetlosti pod dejstvomgravitacije,alimunijeotkrioništaosamojgravitaciji.Nedostajalajeteorijagravitacionogpolja.SetitesedaMaksvelove jednačineopisuju izvornu teorijupolja,kojakažedasu linijesilanaliknapaukovumrežuidatalasiputujutakoštoprenosevibracijenjenihniti.Ajnštajnjetragaozagravitacionimpoljemčijebilinijesilamogledaprenosegravitacionevibracijekojeputujubrzinomsvetlosti.

Negde oko 1912. godine, posle više godina razmišljanja, postepeno je shvatio da je neophodnokompletnopreinačitidotadašnjerazumevanjeprostoraivremena;tojezahtevalonovkonceptgeometrije,

Page 37: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

napredniji od onog nasleđenog od starih Grka. Ključno opažanje koje ga je dovelo do pojmazakrivljenosti prostorvremena bio je takozvani Erenfestov paradoks. Ajnštajnu ga je predočio njegovprijatelj Pol Erenfest. Posmatrajmo ringišpil ili čigru. U stanju mirovanja, obim je jednak prečnikupomnoženomsan.Kadaseringišpilpokrene,spoljniokvirćesekretativećombrzinomnegounutrašnji,zbogčegabi,premateoriji relativnosti, trebalovišedasesmanji i timedeformišeoblikringišpila.Toznači da se obim smanjio i da je sada manji od proizvoda n i prečnika; zaključujemo da površinaringišpila nije više ravna. Prostor je zakrivljen. Površinu ringišpila možemo uporediti s površinomArktičkog kruga. Prečnik Arktičkog kruga izmerićemo tako što ćemo preći put između jedne tačke nakrugu, preko Severnog pola, do dijametralno suprotne tačke kruga. Nakon toga,možemo da izmerimoobimArktičkog kruga. Poredeći rezultate dvamerenja, otkrićemo da je obimmanji od proizvoda n iprečnika, pošto Zemlja nema oblik savršene lopte. Međutim, poslednje dve hiljade godina fizičari imatematičari seoslanjajunaEuklidovugeometrijuučijojosnovi suravne površine.Štabibiloda supretpostavilidasegeometrijazasnivanazakrivljenomprostoru?

Kadaprihvatimodaprostormožebitizakrivljen,prednamapočinjedasestvaranova,zapanjujućaslika.Zamislitetežakkamennakrevetu.Kamenće,naravno,utonutiudušek.Sadbacitesićušniklikerdasekotrljapokrevetu.Klikerčićseporedkamenanećekretatipravolinijski,ićićepozakrivljenojputanji.Tajefekatsemožeposmatratinadvanačina.Sdistance,zagovornikNjutnoveteorijemožerećidapostojimisteriozna„sila”kojukamenemitujeitakodelujenakliker,primoravajućigadapromeniputanju.Ovasila, iakonevidljiva, imasvojepoljedelovanjaiprivlačikliker.Pristalicateorijerelativnostimožedavidipotpunodrugačiju sliku.Detaljnimpregledomkrevetazaključićedanepostoji silakojadelujenakliker.Postojisamoudubljenjenakrevetu,kojeodređujekretanjeklikera.Prikretanjuklikera,površinakreveta„gura”klikersvedokputanjanjegovogkretanjanepostanezakrivljena.

Sada umesto kamena zamislite Sunce, namesto klikera Zemlju, a krevet zamenite prostorom ivremenom. Njutn bi rekao da nevidljiva sila koju zovemo „gravitacija” privlači Zemlju ka Suncu.Ajnštajn bi odgovorio da gravitaciono privlačenje uopšte ne postoji. Zemlja kruži oko Sunca jerzakrivljenostprostorasamaposebidelujenaZemlju.U izvesnomsmislu,neprivlačigravitacija,većprostorgura.

PomoćutakvogeksperimentaAjnštajnjemogaodaobjasnizaštojesvakomsvetlosnomporemećajunaSuncupotrebnoosamminutadastignedoZemlje.Ukolikonaglosklonimokamen,površinakrevetaćese ispraviti,stvarajućipri tometalasekojiseširekonačnombrzinompokrevetu.Slično tome,kadabiSunce nestalo, formirao bi se snažan talas zakrivljenja u prostoru koji bi putovao brzinom svetlosti.Koncept je bio tako jednostavan i elegantan da ga je lako objasnio svom drugom sinu, kada ga je onupitao zbog čega je toliko poznat.Ajnštajn je odgovorio: „Kada slepa buba prelazi preko iskrivljenegrančice,neprimećujedajeputanjapokojojsekrećezaistazakrivljena.Jasamimaosrećedaprimetimtoštobubanije.”74

Njutn je u delu Philosophiae Naturalis Principia Mathematica priznao da ne može da objasniporeklo ove misteriozne privlačne sile koja se trenutno prostire kroz kosmos. Svoju čuvenu frazu„Hypotheses nonfingo”(„ne postavljam hipotezu”), izrekao je jer nije uspeo da objasni odaklegravitacija izvire. Ajnštajn nam je ukazao na to da gravitacija nastaje usled zakrivljenja vremena iprostora.Otkriojedaje„sila”samoiluzija,sporedanproizvodgeometrije.MičvrstostojimonatlualinezbogZemljinegravitacijekojanasvučenadole.Ajnštajnjesmatraodanepostojigravitacijakojanasprivlači. Zemlja zakrivljuje prostorvremenski kontinuum oko naših tela, usled čega nas sam prostorpovlači nadole.To znači da zakrivljenost prostoraokopredmeta stvara iluzijudapostoji gravitacionasilakojadelujenaobjekteuokruženju.

Ta savijenost se, naravno, nemože videti tako da je Njutn ipak u pravu – za dovoljno udaljenogposmatrača. Zamislitemrave kako prelaze preko zgužvanog lista papira. Dok pokušavaju da se krećupravolinijski,otkrićeda ihneštostalnovučenadesno inalevo.Mravimasečinida ihmisterioznasila

Page 38: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

vučenajednuilidrugustranu.Onomekocelusituacijuposmatraodozgo,jasnojedanikakvesilenema.Zakrivljenostpapirateramravedamenjajuputanju–tostvarailuzijusile.SetitesedajeNjutnsmatraoprostorivremesistemomapsolutnoreferentnimzasvevrstekretanja.Ajnštajnje,međutim,smatraodaprostorivrememogudaimajudinamičkuulogu.Akojesvemirzakrivljen,ondaćesvikojisenalazenatojpozornicimislitidaneobičnasiladelujenanjihovotelo,gurajućiihnajednuilidrugustranu.

Analogijaprostorvremenasatkaninomkojasemožeteglitiiskupljati,nateralajeAjnštajnadaproučimatematiku zakrivljenih površina. Ubrzo se našao u matematičkoj zbrci, ne uspevajući da nađeodgovarajućimehanizamzaanalizunovogviđenjagravitacije.Ajnštajn je sadažalio što je, zbog svognekadašnjeg nipodaštavajućeg stava prema matematici koju je nazivao „suvišnim obrazovanjem”,izbegavaočasovematematikeuPolitehničkojškoli.

Uočajanju,obratioseprijateljuMarseluGrosmanu.„Grosmane,morašmipomoćiilićupoludeti!”,75priznao je Ajnštajn. „Nikada u životu se nisam ovako mučio niti osećao veće poštovanje premamatematici,njenimsuptilnijimdelovimakojesamranijesmatraonepotrebnimluksuzom!Upoređenjusaovimproblemom,izvornateorijarelativnostijedečijaigra.”76

Prelistavajući matematičku literaturu, Grosman je ustanovio nešto što je celu situaciju činilo joštragikomičnijom: matematičke osnove koje su Ajnštajnu bile potrebne zaista su predavane naPolitehničkojškoli.UgeometrijiBernardaRimanaiz1854.godine,Ajnštajnjekonačnonašaodovoljnosnažnu matematičku potporu za opisivanje zakrivljenosti prostorvremena. (Godinama kasnije, kada jeuvideokolikojeteškosavladatinovumatematiku,Ajnštajnjeučenicimajednesrednješkolerekao:„Nebriniteštovamučenjematematiketakoteškopada;uveravamvasdasumojemukemnogoveće.”77)

Pre Rimana,matematika je počivala na Euklidovoj geometriji ravnih površina. Đaci su hiljadamagodina učili klasične teoremegrčke geometrije po kojima zbir unutrašnjih uglova u trouglu iznosi 180stepeni,aparalelnelinijesenikadaneseku.Dvamatematičara,RusNikolajLobačevskiiMađarJanošBoljaj,uspelisudasepribližeformulacijinove,neeuklidovskegeometrijepokojojbizbirunutrašnjihuglovau trouglumogaodabudemanji ilivećiod180stepeni.Pravu teorijuneeuklidovskegeometrijepostavioje„princmatematike”,KarlFridrihGausinjegovstudentRiman.GausjesumnjaodaEuklidovateorijanemorauvekbitiprimenljiva,čaki izperspektivefizike.Uzpomoćsvogasistentaproslediojesvetlosni zrak s vrha planineHarc, pokušavajući eksperimentalno da utvrdi zbir uglova u trouglu čijatemena su bila vrhovi tri planine (Harc i dve susedne). Nažalost, rezultat nije bio u skladu spredviđanjem.Gausjebiovrlooprezaninikadanijeobjavljivaoradoveoosetljivimtemama,bojećisegnevakonzervativacakojisusekleliuEuklidovugeometriju.

Rimanjeotkriopotpunonovematematičkesvetove–geometrijuzakrivljenihpovršinauproizvoljnimdimenzijama, ne samo u dve ili tri prostorne. Ajnštajn je bio ubeđen da će ta viša geometrija datipreciznijiopissvemira.Poprviput,matematičkijezik„diferencijalnegeometrije”našaojesvojemestousvetu fizike. Diferencijalna geometrija ili motor celog računa, matematika zakrivljenog prostora uproizvoljnoj dimenziji, nekada se smatrala najbeskorisnijom oblašću matematike, lišenom svakogfizičkogsmisla.Najednomjepostalajeziksamogkosmosa.

VećinabiografijanavodidajeAjnštajnovaopštateorijarelativnostipotpunodovršena1915.godine–kaodajemagično,bezprethodnihgrešaka,našaocelovitoformulisanuteoriju.Uprethodnimdecenijama,analizenekihAjnštajnovih„izgubljenihsvezaka”pomoglesudasepopunemnogepraznineuperioduod1912.do1915.godine.Sadamožemo sagledati,mesecpomesec, kako se razvijala jednaodnajvećihteorija svih vremena. Jasno je da seAjnštajn naročito trudio da uopšti pojam kovarijanse. Specijalnateorijarelativnosti,kaoštosmovideli,počivanaidejiLorencovekovarijanse,odnosnonačinjenicidafizičke jednačine zadržavaju isti oblik nakon primene Lorencovih transformacija.Ajnštajn je želeo dageneralizuje taj zaključak tako da obuhvata sve vrste transformacija i ubrzanja, ne samo inercijalne.Drugimrečima,želeojejednačinekojećezadržatiobliknezavisnoodreferentnogsistemaiodtogadalisistemubrzavailisekrećekonstantnombrzinom.Svakireferentnisistemzahtevakoordinatnisistemkojim

Page 39: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

bisemeriletriprostornedimenzijeidimenzijavremena.Ajnštajnjetražioteorijukojabizadržalaistiobliknezavisnoodtogakojebikoordinateprostoraivremenabileupotrebljeneureferentnomsistemu.To ga je odvelo do čuvenog principa opštih kovarijansi: fizičke jednačine moraju biti opštekovarijantne(odnosno,morajudazadržeistioblikpriproizvoljnojizmenikoordinata).

Zamislitemrežuzapecanjeprebačenuprekostola.Onapredstavljaproizvoljankoordinatnisistem,apovršina stola nešto što će zadržati oblik nezavisno od razapinjanja mreže. Obrni, okreni mrežu –površinastolaostajeista.

Svestan da je Rimanova matematika odgovarajući instrument za opisivanje gravitacije i vođenzakonom opšte kovarijanse, Ajnštajn je 1912. godine potražio objekte koji su opšte kovarijantni uRimanovoj geometriji. Iznenađujuće, naišao je na samo dva dostupna kovarijantna objekta: zapreminuzakrivljenogprostoraizakrivljenosttakvogprostora(Ričijevtenzor).Bilajetoogromnapomoć:principopštihkovarijansipomogaojeAjnštajnudavaljanuteorijuformuliše1912.godine,poslesamonekolikomeseci proučavanja Rimanovog rada, odnosno Ričijevog tenzora. Iz nekog razloga, odbacio je tuispravnuidejuipočeodapratipogrešnu.RazlogjebiozagonetanistoričarimasvedoskorašnjegotkrićaAjnštajnove izgubljene beleške. Te godine, kada je postavio tačnu teoriju gravitacije zasnovanu naRičijevom tenzoru, napravio je suštinsku grešku. Mislio je da ta teorija narušava takozvani Mahovprincip.78 Po jednom tumačenju tog principa, prisustvo materije i energije u kosmosu jednoznačnoodređujegravitacionopolje.Kadautvrditekonfiguracijuplanetaizvezda,određenajegravitacijakojaihokružuje. Na primer, bacajte kamenčiće u jezero. Što je kamenčić krupniji, veći su talasi na jezeru.Ukolikoznamopreciznedimenzijekamena,deformacija jezeramožeda se izračuna.Shodno tome,akonamjepoznatamasaSunca,možemodaodredimonjegovogravitacionopolje.

I baš tu jeAjnštajn napravio velikugrešku.Smatrao je da teorija zasnovananaRičijevom tenzorunarušavaMahovprincip,jerprisustvomaterijeienergijenijeisključivoodređivalogravitacionopoljeuokruženju.ZajednosprijateljemMarselomGrosmanom,pokušaojedapostaviskromnijuteorijukojabibilakovarijantnasamoprirotacijama(alineizasvaubrzanja).Poštojeodbacioprincipkovarijantnosti,izgubiojejasneputokazepajetrifrustrirajućegodinelutaolavirintimaAjnštajn-Grosmanoveteorijekojanijebilanielegantnanikorisna–naprimer,nijedavalaNjutnovejednačineuslučajuslabihgravitacionihpolja.IakojeAjnštajnimaomoždainajboljiinstinktodsvihfizičara,nijegasledio.

Dok je tragao za pravom jednačinom,Ajnštajn se usredsredio na tri ključna eksperimenta koja sumogladadokažunjegovuideju,aodnosilasusenazakrivljenostprostoraivremena:skretanjesvetlostizvezdazavremepomračenja,crvenipomakiperihelMerkura.Godine1911,preradanazakrivljenostiprostora,AjnštajnsenadaodaćetokompomračenjaSunca,21.avgusta1914,uSibirpoćiekspedicijakojabipotvrdilazakrivljenjeputanjesvetlostipoduticajemSunca.

Pomračenje je trebalodaproučavaastronomErvinFinliFrojndlih.Ajnštajn jebio tolikoubeđenuispravnost svog rada da je isprva ponudio da ambiciozni projekat finansira iz svog džepa. „Ako svepropadne,samćufinansiratiovajprojekatodsvojeušteđevine,bar2000marakazapočetak”,79pisaoje.Na kraju je jedan bogati industrijalac pristao da obezbedi sredstva. Frojndlih je otišao uSibirmesecdanapreSunčevogpomračenja,aliNemačkajeobjavilaratRusijiionjesasvojimasistentomzarobljen,aopremamujezaplenjena.(MoždajezaAjnštajnabilaisrećnaokolnostštojeekspedicija1914.godinebila neuspešna. Da je eksperiment sproveden, rezultati se ne bi složili s vrednostima predviđenimnetačnomAjnštajnovomteorijomičitavnjegovradbiobiodbačen).

Ajnštajnjeizračunaokakogravitacijautičenafrekvencijusvetlosti.AkolansiramoraketusaZemljeukosmos,Zemljinagravitacijaćeseponašatikaokočnica,povlačećiraketunazad.Dakle,energijasetrošidok se raketa odupire privlačenjuZemlje.Ajnštajn je pretpostavio da će svetlost emitovanu sa Suncagravitacijatakođepovlačitiunazad,uzgubitakenergije.Svetlostnećepromenitibrzinu,alićefrekvencijatalasa opasti s gubitkom energije izazvanim dejstvom gravitacije. Zbog toga će se frekvencija žutesvetlostismanjiti–svetlostćepostajaticrvena,kakosebudeudaljavalaoduticajagravitacionogpolja.

Page 40: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

Gravitacioni crvenipomak je sasvimneznatan efekat iAjnštajn je znaoda tehnologija togvremenaneomogućavaodgovarajućieksperiment.(Prošlesupunečetiridecenijedoksegravitacionicrvenipomaknijemogaoponovitiulaboratorijskimuslovima.)

Ajnštajnjepokušaodarešidavnašnjiproblem:zaštojeorbitaMerkuranepravilnaiblagoodstupaodNjutnovih zakona. Planete opisuju savršenu elipsu oko Sunca, uz mala odstupanja usled gravitacijesusednihplaneta,štorezultiratrajektorijomnaliknalaticukrasuljka.Međutim,orbitaMerkura,čakikadse uzmu u obzir uticaji susednih planeta, pokazuje malu, ali značajnu neusklađenost s Njutnovimzakonima.Ovoodstupanjesezoveperihel,aprvigajeotkrioastronomIrbenLeverje,1859.godine,kadaje izračunaomaloodstupanjeod43.5lučnih sekundipovekukojenijemogloda seobjasniNjutnovimzakonima.(OdstupanjaodNjutnovogzakonakretanjanisubilanepoznata.Početkomdevetnaestogveka,astronomejezbunjivalosličnoodstupanjeuorbitiUrana.Suočilisusesneizbežnimizborom:daodbacezakon kretanja ili da konstatuju prisustvo nove, nepoznate planete u orbitiUrana. Fizičari su odahnulikadaje1846.godineotkrivenanovaplaneta,nazvanaNeptun–upravonamestukojesemoglopredvidetipoNjutnovomzakonu.)

Merkurjeostaozagonetka.DanebidiskreditovaliNjutna,astronomisu,uskladusdugopoštovanomtradicijom, oglasili postojanje nove planete nazvaneVulkan koja kruži okoSunca u okviruMerkuroveorbite.Međutim,daljimastronomskimistraživanjimanoćnognebanijedokazanopostojanjeoveplanete.

Ajnštajn je bio spreman da prihvati mnogo radikalnije rešenje: možda su Njutnovi zakoni bilipogrešni ili bar nepotpuni. Novembra 1915. godine, pošto je protraćio tri godine na Ajnštajn-Grosmanovu teoriju, vratio seRičijevom tenzorukoji je odbacio1912. godine i uočio svojugrešku.80Ajnštajn je tada odustao od koncepta tenzora koji je dopuštao stvaranje više gravitacionih polja odjednogdelićamaterije,štojeprividnonarušavaloMahovprincip.Aliidejaopštihkovarijansipomoglamu jedauvididasu tagravitacionapoljamatematičkiekvivalentna idasudavala isti fizički rezultat.MoćopštekovarijansenaAjnštajnajeostaviladubokutisak:nesamodajekonkretnousmerilamogućuteorijugravitacije,većjevodiladojedinstvenihfizičkihrezultatajerjesadavišegravitacionihrešenjabilomeđusobnoekvivalentno.

Činećimoždanajvećimentalninapor,Ajnštajnseusredsredionaformulisanjejednačinenemilosrdnoiznurujući sebe u nastojanju da izračuna perihel Merkura. Beleške pokazuju da je iznova postavljaorešenja,aondadetaljnoproveravaodalisuuskladusNjutnovomteorijomuslučajuslabihgravitacionihpolja.Zadatakjebioizuzetnonaporan,poštojeradiosadesetjednačinatenzora,dokjeNjutnradiosasamojednom.Ajnštajnje,potpunoiscrpljen,završioovajherkulovskipoduhvatkrajemnovembra1915.godine.Posledugotrajnogproračunavanjauokviru svoje stare teorije iz 1912. godine, otkrio je dabiodstupanjeMerkuroveorbitetrebalodabude42.9lučnihsekundipoveku,uznepreciznostdalekomanjuodprihvatljiveeksperimentalnegreške.Ajnštajnskorodanijepoverovaourezultate.Tojebioprvičvrsteksperimentalnidokazda jenjegovanova teorija tačna.„Narednihnekolikodanabiosamvansebeoduzbuđenja”,81sećaose.„Mojnajsmelijisankonačnojepostaojava.”Ostvarioježivotnisan–danađegravitacionujednačinurelativnosti.

Ajnštajna je posebno oduševila činjenica da je kroz apstraktan fizički imatematički princip opštekovarijanse mogao da dođe do prihvatljivog, preciznog eksperimentalnog rezultata: „Zamislite mojuradost zbog praktičnosti opšte kovarijanse i zbog činjenice da su jednačine davale tačno odstupanjeMerkuroveorbite.”82 Pomoću nove teorije izračunao je stepen skretanja svetlosti zvezda pod uticajemSunčevegravitacije.Obuhvatajućiusvojojteorijiizakrivljenostprostora,dobiojekonačanrezultatod1.7lučnihsekundi,štojedvaputvećavrednostodprethodne(približnojedandvehiljaditideostepena).

Smatraojedajeteorijatolikojednostavna,elegantnaisnažnadanijedanfizičarnemožedaseoduprenjenom hipnotičkom dejstvu. „Teško da iko – ako je zaista razumeo teoriju – može da odoli njenomsavršenomšarmu”,83napisaoje.„Teorijaposedujejedinstvenulepotu.”Principopštekovarijansebioje

Page 41: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

zadivljujućemoćnaalatkaiakojekrajnjajednačina,kojajetrebalodaopišestrukturusamoguniverzuma,kadasenapišebiladugasamo2.5cm.(Idanasfizičareimpresioniračinjenicadasestvaranjeievolucijakosmosamogupredstavititakokratkomjednačinom.FizičarViktorVajskopfuporediojesvojedivljenjeprema Ajnštajnovoj jednačini s pričom o seljaku koji je prvi put video traktor. Posle pažljivograzgledanja,seljakjepogledaoispodhaubeiunevericizapitao:„Gdesukonji?”)

Jedina stvar koja je bacala senku na Ajnštajnov potpuni trijumf bio je manji sukob s DejvidomHilbertom, jednim od najvećih matematičara na svetu. Naime, uobličavajući trijumfalnu zamisao orelativnosti,AjnštajnjeušestdvočasovnihpredavanjanaUniverzitetuuGetingenuupoznaoHilbertasasvojomteorijom.Međutim,Ajnštajnnijesavladaoodređenematematičkealatke(Bjankijeveidentitete),štoga jesprečavaloda izvedesvojeJednačineiz jednostavneformezvane„akcija”.Hilbert jekasnijenačinio završne korake u računu, zapisao „akciju” i objavio svoje dostignuće samo šest dana preAjnštajna.Ajnštajnusetonimalonijesvidelo.VerovaojedajeHilbertpokušaodamuukradeidejuopšteteorijerelativnostiipreuzmesvezasluge.Nakrajusuizgladilisvenesuglasice,aliAjnštajnvišenijetakolako otkrivao nedovršene radove drugim naučnicima. Postupak kojim je izvedena opšta teorijarelativnosti danas je poznat kao Ajnštajn-Hilbertov postupak. Hilbert je verovatno želeo da završiposlednjidelićAjnštajnoveteorije.Kakoječestogovorio:„Fizikajeisuviševažnadabibilaostavljenasamo fizičarima”, što je značilo da fizičari nisu imali dovoljno matematičkog znanja za proučavanjeprirode. Takav stav delili su i drugi matematičari. Feliks Klajn, takođe matematičar, gunđao je jerAjnštajna nisu primarno vodili matematički, već nejasni fizičko-filozofski nagoni. To je, verovatno,suštinska razlika izmeđumatematičara i fizičara iupravozatomatematičarinikadanisuuspelidanađunove fizičke zakone. Matematičari se bave malim, samodovoljnim domenima – poput izolovanihprovincija. Fizičari koriste pregršt jednostavnih fizičkih principa koji mogu da zahtevaju mnoštvomatematičkihsistema.Iakojematematikajezikprirode,pokretačkasnagaprirodesufizičkiprincipi,naprimer,relativnostikvantnateorija.

NovostioAjnštajnovoj teorijigravitacijezaseniojerat.UbistvoaustrougarskogprestolonaslednikaFrancaFerdinandaizazvalojenajvećekrvoprolićetogvremena.Britanskaimperija,austrougarska,ruskaipruskacarevina,uvučenesuusukobneslućenihrazmeraukomeježivotizgubilodesetinemilionaljudi.Prekonoći,mirni,cenjeniprofesorisnemačkihuniverzitetapostalisukrvožedninacionalisti.Skoročitavprofesorski kadar Berlinskog univerziteta zahvatila je ratna groznica; svu energiju uložili su u ratnadejstva. Dajući podršku kajzeru, devedeset tri istaknuta intelektualca potpisala su zloglasni „manifestcivilizovanomsvetu”kojijepozivaosveljudedaseujedineokokajzeraipretećiobjavljivaodanemačkinarodmoraporaziti „ruskehordekoje suu savezništvusaMongolima icrncimapočelenapadnabelurasu”.84ManifestjeopravdavaonemačkuinvazijunaBelgijuiponosnoproklamovao:„Nemačkaarmijainemačkinarodsujedno.SvestotomepovezujesedamnaestmilionaNemaca,bezobziranaobrazovanje,društvenipoložajilipartijskupripadnost.”85ČakjeiAjnštajnovmentorMaksPlankpotpisaomanifest,zajednosamnogimistaknutimpojedincima.ManifestsupodržaliiFeliksKlajn,fizičarVilhelmRentgen(otkriojex-zračenje),ValterNernstiVilhelmOsvald.

Ajnštajn,potvrđenipacifista,odbiojedapotpišemanifest.GeorgNikolaj,Elzinlekar,biojepoznatiantiratniaktivistaipokušaojedaprivolistotinakintelektualacadapotpišukontramanifest.Poštojeratnahisterija uveliko zahvatila celu Nemačku, uspeo je da pribavi samo četiri potpisa, među njima iAjnštajnov.Ajnštajnjevrteoglavomuneverici:„NemožesepoverovatištajeEvropauspeladaizazoveusvojojgluposti.”86Tužnojedodao:„Uovakvimtrenucimashvatamkakvimjadnimživotinjskimvrstamapojedincipripadaju.”

Ajnštajnovsvetuzdrman je još jednom,1916.godine.Zaprepašćujućavestodnosila senaFridrihaAdlera, njegovog bliskog prijatelja, fizičara koji mu je velikodušno ustupio mesto profesora nauniverzitetuuCirihu.OnjeubioaustrijskogkancelaragrofaKarlafonStirkaujednombečkomrestoranu,uzvikujućipritom:„Doletiranija!Hoćemomir!”VestdajesinosnivačaaustrijskeSocijaldemokratske

Page 42: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

partijepočinionezapamćenzločin,zaprepastilajesveAustrijance.Dokječekaosuđenje,Adlersevratioonomeštogajeokupiralouprošlostiipočeodapišedugesej–kritikuAjnštajnoveteorijerelativnosti.Usredpometnjekojujeizazvao,biojeokupiranidejomdajenašaosuštinskugreškuuteorijirelativnosti!

Adlerovotac,Viktor,obezbedio jenajboljuodbranu.Pošto jeznaodauporodicipostojenaslednepsihičkebolesti,insistiraojedajenjegovsinmentalnoneuračunljivinaosnovutogatražioblažukaznu.Kaodokaznjegovogludila,ViktorjeistakaodaAdlerpokušavadaosporiAjnštajnovuširokoprihvaćenuteorijurelativnosti.Ajnštajnseponudiodasvedočionjegovomkarakteru,alinijebiopozvannasuđenje.

IakojesudpresudiodajeAdlerkriviosudioganasmrtvešanjem,presudajepreinačenaudoživotnurobijujersuseAjnštajnidrugizalagalizaoptuženog.(Ironično,alispadomvladeposlePrvogsvetskograta,Adler je 1918. godine oslobođen, čak je izabran za poslanika u austrijskoj skupštini i postao jejednaodnajvažnijihfiguraradničkogpokreta.)

Rat i velikimentalni napori87 koje je uložio u stvaranje opšte teorije relativnosti uzeli su danak –ugrozili su Ajnštajnovo krhko zdravlje. Godine 1917. doživeo je nervni slom. Toliko ga je iscrpeoistinskiherkulovskipodvigdavišenijebiosposobannidaizađeizstana.Zasamodvamesecasmršaoječak 26 kilograma. Postao je tek senka nekadašnjegAjnštajna punog energije, umišljao je da umire odraka,iakojedijagnozabilačirnaželucu.Lekarjesavetovaopotpuniodmoripromenuishrane.TokomtogperiodaElzajebilastalnouznjega,negovalagaipomagalamudapolakopovratizdravlje.ZbližiosesaElzominjenimkćerkama,naročitoposlepreseljenjaunjihovosusedstvo.

Ajnštajn se konačno oženio Elzom juna 1919. godine. Sledeći svoju preciznu viziju o poželjnomizgledu uvaženog profesora, pomogla mu je da od boema koji je živeo kao pravi neženja postaneelegantan,privrženimuž;moždagajepripremalazasledećufazuunjegovomživotuukojojćekaoherojzablistatinasvetskojsceni.

Page 43: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

O

POGLAVLJE5NoviKopernik

poravljajući se od razaranja i haosa Prvog svetskog rata, Ajnštajn je nestrpljivo čekao analizunarednog pomračenja Sunca predviđenog za 29. maj 1919. godine. Britanski naučnik, Artur

Edington, goreo je od želje da izvede presudni eksperiment kojim bi proverio Ajnštajnovu teoriju.Edington je bio sekretar Kraljevskog astronomskog društva Engleske i jednako su mu bila bliskaastronomska osmatranja pomoću teleskopa i matematika opšte teorije relativnosti. Imao je još jedanrazlogdaobavieksperimenttokompomračenjaSunca:biojekvekeripacifističkaubeđenjasprečavalasugadaseborinastranibritanskearmijeuPrvomsvetskomratu.Biojespremanidaideuzatvor,samodanebudevojnik.ZvaničnicisKembričkoguniverzitetabojalisuseskandaladokogabidošloakobinjihovanova„zvezda”dospelauzatvorkaodezerter–zatosuuspelidaizdejstvujupošteduzanjega,poduslovomdaobavljacivilnuslužbu, tačnijedavodieksperimentčiji jeciljbilo ispitivanjepomračenjaSuncaiproveraAjnštajnoveteorije.Potvrdailiopovrgavanjeopšte teorijerelativnostibila jenjegovapatriotskadužnost,doprinosbritanskimratnimnaporima.

ArturEdingtonsmestiosenaostrvuPrincipe,uGvinejskomzalivu,krajobaleZapadneAfrike,dokjedrugaekipanačelusaEndruomKromelinomzaplovilaputSobralausevernomBrazilu.Lošivremenskiuslovi,posebnokišnioblacikojisuskrivaliSunce,skorodasuuništiličitaveksperiment.Ipak,oblacisusenekimčudomrazišlitamannavremedasezvezdefotografišuu1:30podanu.

Prošli su meseci pre nego što su se ekipe vratile u Englesku i pažljivo analizirale prikupljenepodatke.Kada jeEdingtonuporedio svoje fotografije saonimnapravljenim istim teleskopomnekolikomeseciranijeuEngleskoj,otkriojeprosečnoskretanjesvetlostiod1.61lučnesekunde.Kromelinovtimdošaojedovrednostiod1.98lučnihsekundi.Prosektadvarezultatabioje1.79lučnihsekundi,štojepotvrdiloAjnštajnova predviđanja od 1.74 lučne sekunde uz dozvoljenu grešku. Edington se kasnije sponosomprisećaodajepotvrdaAjnštajnoveteorijebilanajznačajnijitrenutakunjegovomživotu.

Dvadesetdrugogseptembra1919.godine,AjnštajnjenapokondobiodepešuodHendrikaLorencasafantastičnimnovostima.Ajnštajnjeuzbuđenopisaomajci:„Dragamajko,danassamsaznaodobrevesti.H. A. Lorenc me je telegrafski obavestio da je engleska ekspedicija potvrdila skretanje sunčevesvetlosti.”88Navodno,MaksPlank je probdeo celunoć, čekajući daotkrije hoće li pomračenjeSuncapotvrditi opštu teoriju relativnosti.Ajnštajn se kasnije šalio: „Da je zaista shvatao opštu relativnosti,otišaobinaspavanjekaoisvakedrugevečeri.”89

Iako iznenađujuće vesti o Ajnštajnovoj novoj teoriji gravitacije nijednog njegovog kolegu nisuostavile ravnodušnim, prava munja zaparala je nebo naučnog sveta tek na sastanku KraljevskogastronomskogdruštvauLondonu6.novembra1919.godine.Ajnštajnjeiznenadaodistaknutogberlinskogprofesora fizike postao svetski poznat, zaslužni naslednik Isaka Njutna. Filozof Alfred Vajthed seprisećaotogsastanka:„Vladalajenapetostkaougrčkojdrami.”90PrvigovornikbiojeserFrenkDajson.Rekao je: „Nakon pažljivog proučavanja podataka, mogu reći da bez ikakve sumnje potvrđujuAjnštajnovopredviđanje.KonačanrezultatgovoridasvetlostskrećeuskladusaAjnštajnovimzakonomgravitacije.”91 Nobelovac Džozef Tomson, predsednik Kraljevskog društva, svečano je izjavio da je

Page 44: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

posredi „jedno od najvećih dostignuća u istoriji ljudskemisli.92 To nije otkriće udaljenog ostrva većčitavog kontinenta novih naučnih ideja.Najveće otkriće o gravitaciji još otkad jeNjutn objavio svojanačela.”

Legenda kaže da je Edingtona na izlasku zaustavio jedan naučnik i zapitao: „Priča se da samo trinaučnikanasvetushvatajuAjnštajnovuteoriju.Vimoradastejedanodnjih.”93Edingtonjećutao,pajesagovornikrekao:„Nebuditeskromni,Edingtone.”94Edingtonjeslegnuoramenimaiodgovorio:„Nisamskroman,samosamsepitaokobimogaobititreći.”

Narednogdana, londonskiTajms bio jeprekrivennaslovima„Revolucijaunauci–Nova teorijaokosmosu – Oborene Njutnove teorije – Važna objava – Kosmos „zakrivljen“? (Edington je pisaoAjnštajnu:„CelaEngleskapričaovašoj teoriji...Ovo jenajboljastvarkojasemogladesitizanaučneveze između Engleske i Nemačke.”95 Londonske novine su sa odobravanjem isticale da Ajnštajn nijepotpisaočuvenimanifestdevedesettrinemačkaintelektualcakojijerazbesneonjihovebritanskekolege.)

Edington jebioglavniAjnštajnovzagovornik i„čuvarplamena”naengleskomgovornompodručju;branio je opštu teoriju relativnosti od svih napada. Poput Tomasa Hakslija u prethodnom veku –„Darvinovog buldoga” koji je bio vatreni zagovornik jeretičke teorije evolucije u duboko religioznojEngleskoj – Edington se služio svom silom svoje naučničke reputacije i impresivnom veštinomdebatovanja da bi širio ideju relativnosti. Ta čudna sprega dvojice pacifista, kvekera i Jevrejina,pomoglajedaljudisaengleskoggovornogpodručjaprihvateteorijurelativnosti.

Priča je tako iznenada iskrsla umedijimada sumnogenovinebile zatečene, pa sugrčevito tražilinekogkopoznaje fiziku.NjujorkTajms je u žurbi poslao svog stručnjaka za golf,HenrijaKrouča, daizveštava o ovoj iznenadnoj senzaciji; on je pri tompravio brojne greške.MančesterGardijan je tajzadatakpoveriosvommuzičkomkritičaru.LondonskiTajmsjeuzmalozakašnjenjezamolioAjnštajnadau posebnom članku objasni novu teoriju. Da bi dočarao princip relativnosti, napisao je u Tajmsu:„UNemačkoj me danas zovu nemačkim naučnikom, a u Engleskoj me predstavljaju kao švajcarskogJevrejina. Ukoliko postanem crna ovca, opisivači će izmeniti tekst – za Nemce ću biti švajcarskiJevrejin,azaEnglezenemačkinaučnik.”96

Uskoro su stotine novina vapile za ekskluzivnim intervjuom sa ovim osvedočenim naslednikomKopernikaiNjutna.Ajnštajnasuopsedalinovinarikojisuizgaraliodželjedaštoprenapravereportažu.Činilo se da Ajnštajn pokriva naslovne strane svih novina na svetu. Možda je javnost, iscrpljenapokoljimaibesmislenimdivljaštvomPrvogsvetskograta,žudelazanovimjunakomkojijezakoračiounajdubljeljudskemitoveilegendeozvezdamananebu,očijimsutajnamaljudioduveksanjali.Ajnštajnjepreinačiouobičajenupredstavuogeniju.Ljudisuseoduševljavališto tajglasniksazvezdanijebionepristupačničudakvećmladiBetoven–srazbarušenomkosomipogužvanomodećom–kojisešaliosnovinarimairazgaljivaojavnostdosetkama.

Ajnštajn jepisaoprijatelju:„Svakikočijaš ikonobar raspravljao tomeda li je teorija relativnostiispravna. Stav pojedinca o ovoj temi zavisi od političke partije koju podržava.”97 Nakon izvesnogvremena,počeojedaotkrivatamnijustranupopularnosti.„Upoplavinovinskihčlanaka”,pisaoje,„biosamzatrpanpitanjima,pozivima, izazovima, tolikodasamsanjaodagorimupaklu ida jepoštar samđavokojibezkrajaričenamene,gađajućimeuglavugomilamanovihpisamazatoštonisamodgovorionastara”.98Zaključioje:„Ovajsvetjeludnicapunaradoznalaca.”99Sebejevideoucentrutog,kakogajenazvao,„cirkusarelativnosti”.Ajnštajnsežalio:„Osećamsepomalopoputkurve.Sviželedaznajuštaradim.”100Radoznalci,čudaci,upravnicicirkusa,svisuželelidelićAlbertaAjnštajna.BerlinerIlustriteCajtung pisao je o samo nekim problemima s kojima se mladi naučnik iznenada suočio – odbio jevelikodušnu ponudu organizatora programa londonskog Paladijuma da nastupa zajedno s komičarima,hodačimanažiciigutačimavatre.Ajnštajnjeljubaznoodbijaoponudekojebiodnjeganapravilečudo,alinikakonijemogaosprečitidasebebamaimarkamacigaretadajenjegovoime.

Page 45: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

Budućitakoznačajno,Ajnštajnovootkrićemoralojepodstaćiarmijuskeptikanaprotivudar.SkeptikejepredvodioNjujorkTajms.Nakonštosusepovratiliodpočetnogšokazbogizgubljenetrkesbritanskimkolegama,urednicisupočelidasepodsmevajubritanskoj lakovernosti i slepojspremnostidaprihvateAjnštajnoveteorije.NjujorkTajmsjepisaodajeBritance„izgledauhvatilaintelektualnapanikakadasučulidajeAjnštajnovateorijapotkrepljenafotografijama...Polakoseoporavljaju,uviđajućidaSuncejošuvek izlazi – po svemu sudeći – na istoku.”101 Sumnju urednika u Njujorku naročito je pobuđivalačinjenicada je teknekoliko ljudinasvetumoglodashvati teoriju.Upiralisuprstomnanedemokrate iprotivnikeAmerike.Zarjejedanšaljivdžijauspeodaobmanečitavsvet?

U akademskom svetu, najistaknutiji skeptični protivnik bio je Čarls Lejn Pur, profesor nebeskemehanike sa Univerziteta Kolumbija. Poveo je napad izjavljujući (pogrešno): „Navodni astronomskidokazi teorije, kako ju je Ajnštajn izneo, ne postoje.”102 Pur je uporedio autora teorije relativnosti slikovimaizknjigaLuisaKerola:„Pročitaosamraznetekstoveočetvrtojdimenziji,oAjnštajnovojteorijirelativnostiidrugimpsihološkimspekulacijamaosvemiru;nakontihtekstovaznaosamkakoseosećaosenatorBrendidžiposlečuvenevečereuVašingtonu.103’Izgledalomije’,rekaoje,’kaodasamlutaosaAlisompoZemljičudaipiočajsLudimšeširdžijom.’“InženjerDžordžFransisŽilet izjavio jeda jerelativnost „fizika ukrštenih očiju... potpuno suluda... plačljivo mentalno dete moronskog intelekta...najgore lupetanje... i vudu besmislica.104 Do 1940. godine, teorija relativnosti biće smatrana šalom.Ajnštajnćedotadvećbitimrtav i sahranjenkrajAndersena,braćeGrim iLudog šeširdžije.” Ironičnozvuči,aliistorijadanaspamtioveskeptikesamopobesmislenimnapadimanateorijurelativnosti.FizikunedefinišeželjazaštovećomčitanošćuNjujorkTajmsa,većpažljivoizvedenieksperimenti.MaksPlankje jednom rekao povodom žestokih kritika s kojima se suočio iznoseći kvantnu teoriju: „Nova naučnaistina ne postaje pravilo kada protivnici izjave da su ubeđeni u njenu istinitost, nego kad oponenti svremenomumru,amlađegeneracijeotkrijuistinuodsamogpočetka.”105SamAjnštajnjezapazio:„Velikedušeoduveksunailazilenaprotivljenjeosrednjihumova.”106

Nažalost, novinarsko ulagivanje Ajnštajnu podsticalo je mržnju, zavist i zatucanost rastuće armijenjegovihprotivnika.NajozloglašenijiantisemitameđufizičarimabiojeFilipLenard,nobelovackoji jeotkrio osnovnu frekventnu zavisnost fotoelektričnog efekta – taj rezultat je kasnije konačno potvrdioAjnštajnuteorijiosvetlosnomkvantu,fotonu.

TokomboravkauHajdelberguiMilevajeslušalaLenardovapredavanja.Uostrašćenimtekstovima,LenardjeopisivaoAjnštajnakao„jevrejskogprevaranta”i tvrdiodaje teorijarelativnosti„moglabitiraskrinkananasamompočetku–dajeteorijaorasamašireprihvaćena–poštojeAjnšajnJevrejin.”107Našao se na čelu Antirelativističke lige posvećene proterivanju „jevrejske fizike” iz Nemačke iuspostavljanjučistearijevskefizike.Lenardnijebiojedinifizičarstakvimstavovima.Njegovauverenjadelili su brojni nemački naučnici, uključujući nobelovce Johanesa Štarka i Hansa Gajgera (izumiteljaGajgerovogbrojača).

Avgusta1920.godine,ovagrupazatrovanamračnimidejamaiznajmilajeogromnuzgraduBerlinskefilharmonije da bi na skupu osporili teoriju relativnosti. Začudo, Ajnštajn je bio u publici.Dostojanstveno je podneo optužbe neumornih govornika da je rob popularnosti, plagijator i šarlatan.Narednog meseca ponovo je došlo do sličnog suočavanja, ovog puta na sastanku Društva nemačkihnaučnikauBadNauhajmu.Ulazuzgradučuvalisunaoružanipolicajcikojisugasilisvakuiskrunasilja.Svaki Ajnštajnov pokušaj da odgovori na Lenardove žestoke napade sprečavale su salve podsmeha iurlika.VestotomsukobuodjeknulajekaobombauLondonu,aBritancesuuznemirileglasineotomedaseuNemačkojvršepritiscinavelikognemačkognaučnikadanapustidomovinu.PredstavniknemačkogministarstvainostranihposlovauLondonuje,želećidasmiristrasti,izjaviodabizanemačkunaukubilapravakatastrofakadabiAjnštajnotišao izNemačke ida„ne smemooterati takvogčoveka...kojinammožeposlužitizaefikasnukulturnupropagandu”.108

Page 46: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

Aprila 1921. godine, preplavljen pozivima iz svih krajeva sveta, Ajnštajn je odlučio da iskoristisvojupopularnostdabiljudimapribližionesamoteorijurelativnosti,većidrugesvojeidejeukojesuspadalimiricionizam.Ponovojeotkrivaovlastitejevrejskekorene.109UdugimrazgovorimasasvojimprijateljemKurtomBlumenfeldompočeojedaspoznajeduboke,vekovnepatnjejevrejskognaroda.PisaojekakojeBlumenfeldodgovoranzato„štosampostaosvestansvojejevrejskeduše”.110HaimVajcman,vodećicionista,usredsrediosenapoduhvatdaiskoristiAjnštajnazaprikupljanjesredstavazaJevrejskiuniverzitetuJerusalimu.PlanjepredviđaoAjnštajnovuposetuAmerici.

Čim jebrod saAjnštajnomprispeounjujoršku luku,nanaučnika sunavalili reporteri željnidagavide.Dužnjujorškihulicamasagrađanajepratilakolonuvozilasauvaženimgostom,kličućidokimjeonmahaoizlimuzinesaotvorenimkrovom.„OvojekaouBarnamovomcirkusu!”,111reklajeElzakadajenekobaciobuketnanju.Ajnštajnsenašalio:„Njujorškedamesvakegodinemenjajumodu.Ovegodineumodijerelativnost.”112Ondajedodao:„Podsećamlibarmalonašarlatanailinamajstorahipnoze,čimprivlačimljudepoputklovna?”

Kaoštoseiočekivalo,Ajnštajnjepobudioogromnointeresovanjejavnosti ipodstakaocionističkeciljeve.Saleukojima jegostovaobile sudupkepunedobronamernih ljudi, radoznalaca i poštovalacaJevreja.Silaodosamhiljadaduša113nekakojeuspeladasesmestiusaluŠesnaestogpukanaMenhetnu,dok je tri hiljade njih ostalo napolju, željno makar jednog pogleda genija. Jedan od najblistavijihtrenutakaturnejebilojegostovanjeuSitikoledžuuNjujorku.IsidorIsakRabi,potonjidobitnikNobelovenagrade, beležio je svaki detaljAjnštajnovog predavanja i zaključio daAjnštajn, za razliku od drugihfizičara, opčinjava ljude svojom harizmom. (Na zidu u kancelariji direktora njujorškog Siti koledža idanasvisifotografijaAjnštajnaokruženogstudentimateškole.)

NakonNjujorka,AjnštajnjenasvomputovanjupoSjedinjenimDržavamapodpritiskompoštovalacamoraodaposetibrojnamesta, izmeđuostalog inekolikovelikihgradova.UKlivlenduga jeodjednomspopalotrihiljadeljudi.Uspeojedapobegne„verovatnozahvaljujućinaporimaodredajevrejskihratnihveteranakoji su se suprotstavili ludačkoj želji okupljenih ljudidavideAjnštajna”.114UVašingtonu sesreospredsednikomVorenomHardingom.Nažalost,nisumoglidarazgovaraju,poštoAjnštajnnijeznaoengleski, a Harding nije govorio ni nemački ni francuski. (Ajnštajn je na svom vrtoglavom putovanjuskupio skoro milion dolara; tokom jedne večere u hotelu Valdorf Astorija na kojoj je govorio predosamstojevrejskihdoktora,dobioje250.000dolara.)

TokomposeteAmericinesamodajeotkriomilionimaAmerikanacamisterijuprostoraivremena,većjeipotvrdiosvojudubokuiiskrenuposvećenostjevrejskimciljevima.Odrastajućiuprijatnomokruženjuevropskeporodiceizsrednjeklase,nikadanijeimaoneposrednihsusretaspatnjamaJevrejaširomsveta.Napisao je: „Prvi put u životu video sam Jevreje en masse.115 Tek u Americi otkrio sam jevrejskinarod.116VideosammnogeJevreje,aliniuBerlinunitibilogdeuNemačkojnisamsreojevrejskinarod.JevrejikojesamsreouAmericidošlisuizRusije,Poljske,uglavnomizIstočneEvrope.”

NakonSjedinjenihDržava,Ajnštajn jeotišaouEnglesku.UpoznaojenadbiskupaodKenterberija iumiriozabrinutosveštenstvouveravajućiihdateorijarelativnostineugrožavaljudskimoralireligioznaubeđenja.NaručkukodRotšildovihvideojevelikogklasičnogfizičaralordaRejlijakojimujerekao:„Akosuvašeteorijetačne,rekaobih...dasenekestvari,naprimer,normanskoosvajanje,jošuveknisudesile.”117Kadasu lordHoldejn injegovakćerkapredstavljeniAjnštajnu,mladadamaseonesvestila.AjnštajnjestigaoidaodapočastIsakuNjutnupoloživšivenacnanjegovgrobuVestminsterskojopatiji,najsvetijemengleskomtlu.Marta1922.godine,AjnštajnjepozvandaodržigovoruCollegedeFrance,gde su ga opseli pariski novinari i ogromnamasa poštovalaca. Jedan novinar je primetio: „Postao jeopštepopularan.Akademici,političari,umetnici,policajci, taksisti idžeparošiznajukadaAjnštajndržipredavanja.CeoParizznasveipričaivišenegoštoznaoAjnštajnu.”118Posetaje izazvalaisuprotnereakcije–pojedininaučnici,jošuveknedozvoljavajućidaratneranezacele,bojkotovalisupredavanje

Page 47: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

uz izgovor da ne mogu prisustvovati jer Nemačka nije član Lige naroda. (Pariske novine su sepodsmehivale:„KadabinekiNemacotkriolekprotivrakailituberkuloze,dalibitihtridesetnaučnikačekalodaNemačkapostanečlanLigenarodaprenegoštogaupotrebe?”119)

Ajnštajna jeuNemačkojdočekaopolitičkinestabilanposleratniBerlin.Bilo je tovremepolitičkihubistava. Vođe socijalista, Roza Luksemburg i Karl Libkneht, ubijeni su 1919. godine. Aprila 1922.godine,ValteraRatenaua, jevrejskog fizičara i nemačkogministra inostranih poslova, pokosio je rafaldok se vozio u svom automobilu. Nekoliko dana kasnije, Maksimilijan Harden, još jedan istaknutiJevrejin,teškojeranjenuatentatu.

ZbogRatenauovesmrtiproglašenjedanžalosti–zatvorenasupozorišta,školeiuniverziteti.ZgraduParlamentaokružilo jemilion ljudikoji suu tišiniprisustvovali sahrani.AliFilipLenard jeodbiodaotkaže predavanja na Institutu za fiziku u Hajdelbergu. (Pre sahrane, čak je i odobravao Ratenauovoubistvo.120Nadansahrane,gruparadnikapokusalajedagaubedidaotkažepredavanja,aonihjepoliovodomsdrugogspratainstituta.RadnicisuondaprovaliliuzgraduiizvukliLenardanapolje.Policijajestiglanavremeisprečilaihdagabaceureku.)

Istegodine,mladiNemac,RudolfLajbus,uhapšenjeuBerlinuzatoštojenudionagraduzaubistvoAjnštajna i drugih intelektualaca tvrdeći „da je ubijanje tih pacifističkih vođa patriotska dužnost.”121Proglašenjekrivim,alijekažnjensamonovčanomkaznomodsvegašesnaestdolara.(Ajnštajnjeovakvepretnje antisemita i poremećenih osoba shvatao krajnje ozbiljno. Mentalno neuravnotežena ruskaemigrantkinja Eugenija Dikson122 napisala mu je niz pretećih pisama u kojima je tvrdila da je onprevarantprerušenupravogAjnštajna,apotomjeupalaunjegovukućusnameromdagaubije.PrenegoštojetaludaženastigladanapadneAjnštajna,Elzajeuspeladajesavladarvućisesnjomnaulazuidapozovepoliciju.)

Suočen s pretećomplimomantisemitizma,Ajnštajn se odlučio na još jednu svetsku turneju – ovogputapoOrijentu.Kadasuodfilozofa imatematičaraBertrandaRasela,koji jeu tovremebiouposetiJapanu,domaćinizatražilidapreporučinekeodnajznačajnijihsavremenikakojibiodržalipredavanjaunjihovojzemlji,onjebezrazmišljanjaizdvojioLenjinaiAjnštajna.KakoLenjin,razumljivo,nijebionaraspolaganju, poziv je otišao naAjnštajnovu adresu.On ga je prihvatio i počeo novu odiseju januara1923.godine.„Životjepoputvožnjebicikla.Dabisteodržaliravnotežu,morateseneprestanokretati”,123pisaoje.

TokomposeteJapanuiKini,AjnštajnjeprimioporukuizStokholmanakojuse–mnogisuseslagali– previše čekalo. Telegram je potvrdio da je dobio Nobelovu nagradu za fiziku, ali ne za teorijurelativnosti, njegovo vrhunsko dostignuće, već za otkriće fotoelektričnog efekta. Prilikom primanjaNobelovenagradenarednegodine,pokoznakojiputšokiraojejavnost.Nijegovorioofotoelektričnomefektu,kaoštosumnogiočekivali,većorelativnosti.

Zašto jeAjnštajn,najistaknutija inajpoštovanija figurau fizici,morao tolikodačekanaNobelovunagradu?Ironičnozvuči,aliKomitetzadodeluNobelovihnagradagajeod1910.do1921.godineosamputa odbijao. U tom periodu, brojni eksperimenti potvrdili su teoriju relativnosti. Sven Hedin, članKomitetazanominovanjezaNobelovunagradu,kasnijejepriznaodajeproblemestvaraoLenardkojijeimaovelikiuticajnačlanove–uključujućiisamogHedina.FizičarRobertMiliken,nobelovac,prisećaoseda jeKomitetzanominovanje,nemogavšidasesložipopitanju relativnosti,naložio jednomsvomčlanu da da sud o toj teoriji: „Dugo je proučavaoAjnštajnovu teoriju relativnosti. Nijemogao da jeshvati.ZatosenijeusudiodaodobridaseAjnštajnunagradadodelizateorijuzakojubisekasnijemogloispostavitidajenetačna.”124

AjnštajnjeispunioobećanjeiposlaonovacodNobelovenagradeMilevi,kaoštojebilonavedenounjihovombrakorazvodnomsporazumu(32.000dolaraiz1923.godine).OnajeodtogakupilatrikućeuCirihu.

Page 48: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

Treća i četvrta decenija prošlog veka načinile su od Ajnštajna svetskog velikana.125 Novine nisuprestajaledatražeintervjue,njegovolicesesmešilosanaslovnihstrana,biojepreplavljenpozivimadadržipredavanja,anovinarisuneumornoobjavljivali inajmanjidetalj iznjegovogživota.AjnštajnjeušalisebeporedioskraljemMidom(kojijesveštobidotakaopretvaraouzlato),stomrazlikomštosesveštobidotakaopretvaralounaslovunovinama.DiplomciNjujorškoguniverzitetasu1930.godinezanajpopularnijuosobunasvetuodabraliČarlsaLindberga,aodmahizanjegaAjnštajna,zanemarujućisveholivudskefilmskezvezde.GdegodbiseAjnštajnpojavio,iskrslabineviđenamasaobožavalaca.Četirihiljade ljudi skoroda su izazvalinerededok supokušavalida seprobijunaprojekciju filmao teorijirelativnosti u Američkom prirodnjačkom muzeju u Njujorku. Nekoliko poslovnih ljudi je finansiraloizgradnju Ajnštajnovog tornja u nemačkom gradu Potsdamu, 1924. godine – bila je to solarnaopservatorijafuturističkogizgledasa16metaravisokimteleskopom.UmetniciifotografikojisuželelidauhvateizrazlicagenijatolikosugatražilidajeAjnštajnopisusvogposladodao„umetničkimodel.”

OvogputanijeponoviogreškukojagajekoštalabrakasMilevom.Elzunijezanemarivaoiostavljaokodkućedokbiputovao,već ju jevodio sa sobomdaupoznamoćnike, slavne ličnosti i aristokratiju.Elzaje,zauzvrat,obožavalasvogmužaiponosilasenjegovomsvetskomslavom.Bilaje„blaga,topla,majčinskibrižna,tipičnapripadnicagrađanskeklaseivolelajedasestaraosvomAlbertliju”.126

Godine 1930. Ajnštajn je ponovio trijumfalno gostovanje u Sjedinjenim Državama. PrilikomAjnštajnoveposeteSanDijegu,humorističarVilRodžersjezapazio:„Jeojesasvima,pričaosasvakim,pozirao za svakog kome je uopšte preostao neki snimak, prisustvovao svim ručkovima, večerama,filmskim premijerama, svakom venčanju i na dve trećine razvoda. On se, zapravo, pokazao kao takodobar momak da niko nije smogao snage da ga upita o čemu je ta njegova teorija.”127 Posetio jeKalifornijskiinstitutzatehnologijuiopservatorijuuMauntVilsonu,susrevšisesaastronomomEdvinomHablomkojijepotvrdionekeAjnštajnoveteorijeokosmosu.BiojeiuHolivudu,gdesugadočekalikaonajveću filmsku zvezdu. Elza i on su 1931. godine prisustvovali svetskoj premijeri Čaplinovog filmaSvetlosti velegrada. Ljudi su se tiskali u ogromnoj gužvi pokušavajući da bace pogled na čuvenognaučnika okruženog holivudskim kremom. Prilikom predstavljanja filma, dok je publika oduševljenoklicalanjemuiAjnštajnu,Čaplinjezapazio:„Meniaplaudirajuzatoštomesvakorazume,avamazatoštovasnikonerazume.”128Zbunjenhisterijomkojususlavneličnostiizazvale,Ajnštajnjezapitaoštasveto znači. Čaplin je mudro odgovorio:„Ništa.” (Tokom posete čuvenoj njujorškoj Riversajdskoj crkvi,zapaziojenastaklenomprozorusportretimavelikihsvetskihfilozofa,vođainaučnikaisvojlik.Našaliose: „Mogu da zamislim dame proglase jevrejskim svecem, ali nikadami ne bi palo na pamet da bihmogaobitiprotestantskisvetac!”129)

Ajnštajn je pobuđivao pažnju i zbog svojih razmišljanja o filozofiji i religiji. Njegov susret snebelovcemRabindranatomTagoreom,indijskimmistikom,pobudioje1930.godinevelikointeresovanjenovinara.Bilisuzanimljivpar–AjnštajnsrazbarušenomsedomkosomiTagoresjednakoimpozantnomdugom,belombradom.Jedannovinarjeprimetio:„Bilojeinteresantnovidetiihzajedno–Tagore,pesnikslikommisliocaiAjnštajn,mislilacpesničkoglika.Izgledalojekaodasusedveplanetesreledamaloproćaskaju.”130

JošotkadjekaoškolaracčitaoKanta,Ajnštajnjebiopodozrivprematradicionalnojfilozofiji,kojase – smatrao je – često izopači u pompezno, ali, u suštini, pojednostavljeno umetničarenje. Pisao je:„Nije ličitava filozofijaslatkorečiva?Činisedivnomkada jeupoznate,alikada jeponovosagledate,sva lepota jenestala.Ostajusamokoještarije.”131Tagore iAjnštajnsukobili suseokopitanjamože lisvetdapostojinezavisnoodljudi.DokseTagoredržaomističnoguverenjada je ljudskobivstvovanjesuštinskozapostojanjerealnosti,Ajnštajnjesmatraoda„svet,fizičkiposmatrano,postojinezavisnoodljudskesvesti”.132Iakosuimsemišljenjaofizičkojrealnostirazlikovala,boljesuseslagalipopitanjureligijeimorala.Ajnštajnjesmatraodakadajerečoetici,moralnostdefinišuljudi,neBog.„Moralnost

Page 49: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

jeapsolutnonajznačajnija–alizanas,nezaBoga”,133zapažao jeAjnštajn.„Neverujemubesmrtnostpojedincaismatramdajeetikaisključivoljudskakategorijaizakojenestojinadljudskiautoritet.”

Premdaskeptičanprema tradicionalnoj filozofiji,duboko jepoštovao tajnekojimasebavi religija,posebno prirodu postojanja. Pisao je: „Nauka bez religije je sakata, religija bez nauke je slepa.”134Smatraojezaokupljenostmisterijamaizvoromcelokupnenauke:„Svafinarazmišljanjaunaucipotičuizdubokogreligioznogosećaja.”Ajnštajnjepisao:„Najlepšeinajdubljeiskustvokoječovekmožedoživetijesteosećajtajnovitog.Tojeosnovniprincipreligijeisvihozbiljnihpoduhvatauumetnostiinauci.”135Zaključioje:„Akoumeniimaneštoštosemoženazvatireligioznim,ondajetoneograničenodivljenjeprema strukturi sveta u meri u kojoj je nauka može otkriti.”136 Godine 1929. napisao je moždanajelegantnijeinajjasnijezapažanjeoreligiji:„Nisamateista,anebihsemogaonazvatinipanteistom.Mismopoputdetetakojeulaziugolemubibliotekuprepunuknjiganaraznovrsnimjezicima.Deteznadaje neko morao napisati te knjige, ali ne zna kako. Ne razume jezike na kojima su napisane. Nejasnonaslućujedapostojitajnovitopravilopokomesuknjigepoređane,alineznakakvo.Toje,rekaobih,stavkoji čak inajinteligentnije ljudskobiće imapremaBogu.Shvatamoda jekosmosčudesnouređen idapoštuje određene zakone koje jedva da naslućujemo. Naši ograničeni umovi ne mogu sagledatitajanstvenusilukojapokrećesazvežda.Spinozinpanteizammefascinira,alivišecenimnjegovdoprinosmodernoj misli, jer je prvi filozof koji je dušu i telo sagledavao kao celinu, a ne kao dva zasebnaentiteta.”137

Ajnštajn je u više navrata isticao razliku između dva tipa Boga koji se često izjednačavaju udiskusijumaoreligiji.PostojiličniBog,onajkojiodgovaranamolitve,razdvajamoraičiničuda.TojeBog izBiblije, koji se direktno i očiglednomeša u ljudski život.Ajnštajn je verovao u drugogBoga,Spinozinog,kojijestvoriojednostavneielegantnezakoneštovladajukosmosom.

Čakiusredtogmedijskogcirkusa,Ajnštajnnekimčudomnijeizgubiofokusinastaviojedaispitujekosmičke zakone. Na prekookeanskom brodu ili u vozu, uspevao je da se posveti svom radu. U tomperiodubiojezanetidejomdaganjegovejednačineodvedudorešenjasamestrukturekosmosa.

Page 50: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

I

POGLAVLJE6Velikiprasakicrnerupe

ma li kosmos početak? Da li je konačan ili beskonačan? Hoće li mu doći kraj? Razmatrajući štanjegova teorija može reći o kosmosu, Ajnštajn je, poput Njutna, naišao na ista pitanja koja su

zbunjivalafizičareuproteklimvekovima.Godine 1692, pet godina po završetku svog remek-dela Philosophiae Naturalis Principia

Mathematica, Njutn je dobio uznemirujuće pismo od sveštenika Ričarda Bentlija. Bentli je zaključiosledeće: ako je gravitacija isključivo privlačna, nikako odbojna sila, onda bi svaka statična skupinazvezdamoralada seuruši u sebe.To jednostavno ali značajno zapažanjebilo je zbunjujuće– iako sekosmos činio dovoljno stabilnim, njegova unutrašnja gravitacija dovela bi, u dovoljno dugomvremenskomperiodu,donjegovogkolapsa!Bentlijeizdvojioključniproblemsvakekosmologijeukojojjegravitacijabilaprivlačnasila:kosmosmorabitinestabilanidinamičan.

Nakonštojeozbiljnorazmotriotopitanje,NjutnjenapisaoBentlijupismoukomeje istakaodajetakavkolapsnemogućsamoakosekosmossastojiodbeskonačnog,uniformnogskupazvezda.Ukolikojekosmoszaistabeskrajan,zvezdeprivlačijednakasilausvimpravcima,takodakosmosmožebitistabilančakiakojegravitacijaisključivoprivlačna.Njutnjepisao:„Akojematerijaravnomernorasprostranjenaubeskonačnomkosmosu,nikadanećemoćidasesabijeujedinstvenumasu...itakomogunastatiSunceistabilnezvezde.”138

Takvapretpostavkapovlačizasobomdrugi,dubljiproblem–Olbersovparadoks,kojisemožesvestinapitanje:„Zašto jenoćnonebo tamno?”Ako jekosmoszaistabeskonačan,statičan iuniforman,ondabismomoralividetizvezdugdegodpogledaliunebo.Toznačidabidonastrebalodadopirebeskonačnomnogozvezdanogsvetlapabinoćnonebobilobelo,netamno.Znači,akojekosmosuniformanikonačan,moraobidakolapsira,aliukolikojebeskonačan,nebobitrebalodagori!

Višeoddvestagodinakasnije,Ajnštajnsesuočiosaistimproblemom,aliudrugomobliku.Godine1915,kosmosjebiopoznato,prijatnomestokojesesastojaloodstatične,stabilnegalaksijeMlečniput.Tajsvetlosnitragkojijeblistaonanoćnomnebučinilesumilijardezvezda.AlikadajeAjnštajnpočeodarešavasvojejednačine,uznemirilogajeneočekivanoopažanje.Pretpostaviojedajekosmosispunjenuniformnimgasom– aproksimacijomzvezda i oblakaprašine.Na svoje zaprepašćenje, otkrio jeda jekosmos dinamičan, sklon širenju ili skupljanju, nikada stabilan. Uskoro se našao u živom peskukosmoloških pitanja koja su vekovima unatrag zbunjivala filozofe i fizičare poput Njutna. Konačniuniverzuminikadanemogubitistabilnizboggravitacije.

Prinuđendase,kaoNjutn,suočisaskupljanjemiliširenjemdinamičnogkosmosa,Ajnštajnjošuveknije bio spreman da odbaci važeću sliku bezvremenog, statičnog univerzuma.RevolucionarniAjnštajnnije bio dovoljno revolucionaran da prihvati tezu da se kosmos širi ili da je imao početak. Njegovorešenjenijebilopreteranoubedljivo.Godine1917.uveo jeu svoje jednačine faktorkojibi semogaonazvati „zakrpom” – „kosmološku konstantu”, odbojnu antigravitacionu silu što je bila u ravnoteži sprivlačnomsilomgravitacije.Kosmosjepostaostatičanzatoštojetakoodlučeno.

Ajnštajn je opsenarski zaključiodaopšta kovarijansa, vodećimatematički principuosnovi teorijerelativnosti, dozvoljava dva moguća opšta kovarijantna objekta: Ričijev tenzor (osnova opšte teorije

Page 51: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

relativnosti) i zapremina prostorvremena. Zato je bilo moguće jednačinama dodati drugi član koji seslagao sa opštom kovarijansom i bio proporcionalan zapremini kosmosa. Drugim rečima, kosmološkakonstanta dodeljivala je energiju praznom prostoru. Taj antigravitacioni član, sada imenovan „tamnaenergija”,energijaječistogvakuuma.Možerazdvojitigalaksijeili ihspajati.Ajnštajnjeizabraotakvukosmološkukonstantukoja tačnoponištavakontrakcijuusledgravitacije– i kosmos jepostao statičan.Nije bio zadovoljan ovim matematičkim dokazom, ali nije imao izbora, ako je želeo da ne narušičinjenicuostatičnomkosmosu.(Osamdesetgodinatrebalojeastronomimadanađudokazeopostojanjukosmološkekonstantekojasesadasmatradominantnimizvoromenergijeukosmosu.)

Misterija se produbila narednih nekoliko godina, kako su pronalažena nova rešenja Ajnštajnovihjednačina. Vilem de Siter, holandski fizičar, 1917. godine shvatio je da je moguće čudno rešenjeAjnštajnovih jednačina: univerzum ne sadrži materiju, a ipak se širi! Kosmološka konstanta, energijavakuuma,dovoljnajedabisekosmosširio.Ajnštajnutonikakonijeodgovaralo–kaoMahprenjega,jošuvekjeverovaodapriroduprostorvremenaodređujematerijaukosmosu.Alietokosmosakojiseširibeztrunkematerije,jermujezatodovoljnasamotamnaenergija.

Odlučujuće, radikalnekorakepreduzelisuAleksandarFridman,1922.godine, ibelgijskisveštenik,Žorž Lemetr, 1927. godine. Pokazali su da širenje kosmosa prirodno sledi iz Ajnštajnovih jednačina.FridmanjedošaodorešenjaAjnštajnovihjednačinapočevšiodhomogenog,izotropnoguniverzumačijiseprečnikširiilismanjuje.(Nažalost,Fridmanjeumroodtifusnegroznice1925.godineuLenjingradu,ne stigavši daobrazloži svoje rešenje.)PoFridman-Lemetrovoj predstavi, postoje trimoguća rešenja,zavisno od gustine kosmosa. Ako je gustina veća od kritične vrednosti, širenje kosmosa će u jednomtrenutku sprečiti gravitacija i kosmos će početi da se skuplja. (Kritična gustina je otprilike dvanaestvodonikovih atoma po kubnommetru.)Ukoliko je gustinamanja od kritične, gravitacija nije dovoljnojakadasprečiširenjekosmosaionsebeskrajnoširi.(Kosmosbiseutomširenjunezadrživopribližavaoapsolutnojnulii„velikomsmrzavanju”.)Utakvomkosmosu,ukupnazakrivljenostjenegativna(kaošto,po analogiji, sedlo ili truba imaju negativnu zakrivljenost.) Poslednja mogućnost je da kosmos imagustinujednakukritičnoj–u tomslučaju,opetbisebeskonačnoširio.Zakrivljenost takvogkosmosajenula, što znači da je ravan. Sudbina kosmosa može se jednostavno predvideti – samo treba odreditinjegovugustinu.

Napredak u ovom smeru bio je zbunjujući, jer sada su postojala najmanje tri kosmološkamodelaevolucije kosmosa (Ajnštajnov, de Siterov i Fridman-Lemetrov). Nedoumice su opstajale sve do1929.godine, kada ih je razrešio astronom Edvin Habl. Njegovi rezultati uzdrmaće same temeljeastronomije.Prvojeopovrgaoteorijuouniverzumusjednomgalaksijom,dokazujućidaporedMlečnogputapostojeidrugegalaksije.(Smirujućupredstavuokosmosukojisadržimilijardezvezdagrupisanihujednojgalaksiji,zamenilajeslikauniverzumasmilijardamagalaksijasačinjenihodmilijardizvezda.Usamo jednoj godini, kosmos je iznenada „eksplodirao”) Otkrio je da je moguće da postoje milijardedrugihgalaksijaidanamjenajbliža,Andromeda,udaljenaodZemljeokodvamilionasvetlosnihgodina.(Rečgalaksijapotičeodgrčkerečizamleko–GrcisusmatralidajegalaksijaMlečniputnastalakadajegnevnaboginjaHeraprosulasvojemlekoponebu.)

Samo to jedno šokantno otkriće bilo je dovoljno da obezbedi Hablu mesto među divovimaastronomije,alionsenijezadržaonatome.Godine1928.krenuojenasudbonosnoputovanjeuHolandijuda bi se sreo sa de Siterom. On je tvrdio da Ajnštajnova opšta teorija relativnosti predviđa širenjekosmosa postavljanjem odnosa udaljenosti i brzine. Što je galaksija udaljenija od Zemlje, brže seudaljava od nje. (Ovaj crveni pomak donekle se razlikuje od onog koji je Ajnštajn razmatrao 1915.godine. Potiče od galaksija koje se udaljavaju od Zemlje u kosmosu koji se širi. Ako se žuta zvezdaudaljavaodnas,brzinanjenesvetlostiostajeista,alitalasnadužinatogzračenjase„rasteže”takodabojazvezdeodžuteprelaziu crvenu.Slično tome,ukoliko se žuta zvezdapribližavaZemlji, talasnadužinanjenesvetlostisesmanjuje–sabijapoputmehaharmonike–abojapostajeplava.

Page 52: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

Kada se Habl vratio u opservatoriju u Maunt Vilsonu, posvetio se određivanju crvenog pomakaudaljenih galaksija. Znao je da je 1912. godine Vesto Melvin Šlajfer pokazao da se neke daleke„magline” udaljavaju od Zemlje izazivajući crveni pomak. Habl je uspeo da ga izračuna i otkrio dagalaksije „beže” odZemlje – drugim rečima, kosmos se širi neverovatnom brzinom.Utvrdio je da binjegovi podaci mogli da se slažu s De Siterovom pretpostavkom. Po njegovom otkriću, nazvanom„Hablovzakon”,sledi:štojegalaksijadaljeodZemlje,bržeseodnjeudaljava(iobrnuto).

Crtajućikrivuzavisnostbrzineodudaljenosti,Habljeotkriodajetoskoropravalinija,kaoštojepredviđalaopštateorijarelativnosti.NagibtekrivedanassezoveHablovakonstanta.Hablajezanimalokako se njegovi rezultati mogu uskladiti sa Ajnštajnovim. (Nažalost, Ajnštajnov model predviđao jemateriju,alineikretanje,doksedeSiterovuniverzumkretao,alijebioprazan.HablovirezultatislagalisusesFridman-Lemetrovimmodelomkojijeuključivaoimaterijuipokret.)

Godine1930.AjnštajnjeposetioopservatorijuMauntVilsongdeseprviputsreosaHablom.Kadasu tamošnji astronomipohvalili da se pomoćunjihovogdžinovskog teleskopaprečnika2.5metra, u tovremenajvećegnasvetu,možeodreditistrukturakosmosa,Elzanijebilazadivljena.Reklaje:„Mojmužtoradinapoleđinistarogkoverta.”139)DokmujeHabldetaljnopredočavaopodatkedokojihjedošaoproučavajućigalaksije,Ajnštajn jepriznaoda jekosmološkakonstantanajvećabesmislicaunjegovomživotu.KosmološkakonstantakojujeAjnštajnnasilnouveodabikosmosnačiniostatičnim,odbačenaje.Kosmossezaistaširio,baškaoštojeAjnštajnotkriodecenijuranije.

Ajnštajnove jednačinemoždasunajdelotvornijepojednostavileHablovzakon.Pretpostavimoda jekosmosnaduvanibalonidasugalaksijetačkicenaslikanenanjemu.Mravukojiseodmaranajednojodnjihčinisedasveostaletačkiceodlazeodnjega.Štojetačkaudaljenija,bržebežiodmrava–kaopoHablovomzakonu.TakosuAjnštajnovejednačineotvorilenovpristupdrevnimnedoumicamapoputone:imalikosmoskraj.Akosekosmoszavršavazidom,štajeizazida?MoždabiKolumboodgovorionatopitanjeuzimajućiuobziroblikZemlje.Utrodimenzionalnomsistemu,Zemljajekonačna(samoloptakojaplutapokosmosu),aliudvodimenzionalnomprostoru,onajebeskonačna(takobisepokazaloakobismopratilinjenobim)–kogodbisekretaonjenompovršinom,nikadanebinašaokraj.Zemljaje,znači, ikonačna ibeskonačna,zavisnoodbrojadimenzijaukojima jemerimo.Ondabismomogli reći ida jekosmos u trodimenzionalnom sistemu beskonačan. Ne postoji zid od cigle koji predstavlja kosmičkugranicu – raketa lansirana u kosmos nikada neće udariti u kosmički zid.Međutim,moguće je da je učetvorodimenzionalnomprostorukosmoskonačan.(Kadabibiočetvrodimenzionalnaloptailihipersfera,mogli biste da ga potpunoobiđete i da se vratite odakle ste pošli.U takvomkosmosu, naš potiljak jenajudaljenijiobjekatkojimožetevidetipomoćuteleskopa.)

Akosekosmosširiodređenombrzinom,moglibistedasevratiteunazadiizračunatepribližnovremepočetka te ekspanzije.Drugim rečima, kosmos ne samo da ima početak, već njegovu starostmožete iizračunati.(Satelitskipodaciiz2003.pokazujudajestar13.7milijardigodina.)Lemetrovipostulati iz1931. godine ukazuju na spektakularno rađanje kosmosa, na vatrenugenezu.Put logike vodio je prekoAjnštajnovihjednačinadokataklizmičkogporeklakosmosa.

Godine1949,kosmologFredHojljeprilikomgostovanjanaradijuBBCnazvaototeorijomVelikogpraska. On je zastupao konkurentsku teoriju, i legenda kaže da je imeVeliki prasak (engl. big bang)trebalodabudeuvreda(Hojljetokasnijeporicao).Moramorećidatajnazivinijeprikladan.Nesamoda prasak nije bio veliki, već ga nije ni bilo. Kosmos je rođen iz beskonačno malog singulariteta.Praskanjailieksplozijeuklasičnomsmislunijebilo,jerjezvezdepokrenulosamoširenjekosmosa.

AjnštajnovateorijaopšterelativnostidovelajenesamodoneočekivanihidejapoputkosmosakojiseširiiVelikogpraska,većidokonceptakojijeoduvekkopkaoastronome:crnihrupa.Godine1916,samogodinudananakonobjavljivanjaopšteteorijerelativnosti,AjnštajnajefasciniralavestdajefizičarKarlŠvarcšild iznašao precizno rešenje njegovih jednačina za slučaj jedne zvezde predstavljene tačkom.Ajnštajn sezbogsloženosti jednačinaopšte teorije relativnosti služiosamonjihovimaproksimacijama.

Page 53: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

ŠvarcšildjeoduševioAjnštajnajerjenašaopreciznorešenjebezikakvihaproksimacija.Švarcšildjebioupravnik Astrofizičke opservatorije u Potsdamu. U Prvom svetskom ratu borio se za Nemce kaodobrovoljacnaRuskomfrontu.Zadivljujućejetoštoje,izbegavajućimetkeporovovima,uspevaodasebavi fizikom. Ne samo da je izračunao putanju hitaca nemačke artiljerije, već je došao i donajelegantnijeg, preciznog rešenja Ajnštajnovih jednačina. Danas se ono naziva Švarcšildovo rešenje.(Nažalost, Švarcšild, jedna od najblistavijih zvezda koja se rodila na novom nebu relativnosti, nijedoživeoslavukojumujeonodonelo.Samonekolikomesecinakonobjavljivanjanjegovihradovaumrojeučetrdesettrećojgodini,odretkekožnebolestikojagajepogodilanaRuskomfrontu–kakavgubitakza nauku! Ajnštajn je dirljivim govorom odao počast Švarcšildu; njegova smrt je samo ojačalaAjnštajnovuodbojnostpremabesmislenostirata.)

Švarcšildovorešenje,pravasenzacijaunaučnomsvetu,imaloječudneposledice.Onjezaključiodajegravitacijauneposrednojblizini tačkastezvezdetolikojakadajojnisamasvetlostnemožepobeći,tako da zvezda postaje nevidljiva! Bio je to nezgodan problem, ne samo za Ajnštajnovu teorijurelativnostivećizaNjutnovuteoriju.EnglezDžonMičel,tornhilskirektor,zapitaose1783.godinemoželi zvezda imati toliku masu da joj ni svetlost ne može umaći. Njegovi računi, koji su se oslanjaliisključivonaNjutnovezakone,nisubilipouzdanijertačnabrzinasvetlostiutovremenijebilapoznata.Međutim, logika njegovih zaključaka nije se mogla ignorisati. Zvezda, u načelu, može postati tolikomasivnadajenjenasvetlostnemoženapustiti.Trinaestgodinakasnije,matematičarPjer-SimonLaplasusvojojčuvenojknjiziExpositiondusystemedumondetakođesezapitaodalite„tamnezvezde”postoje(aliverovatnojezaključiodajetapretpostavkatolikosmelapajujeizostavioiztrećegizdanjaknjige).Vekovima kasnije, zahvaljujući Švarcšildu, pitanje tamnih zvezda je vaskrslo. On je otkrio da zvezdeokružuje„magičnikrug”–onoštosadazovemo„horizontdogađaja”–dužkoganastajeteškoshvatljivoiskrivljenjeprostorvremena.Švarcšildjepokazaodanesrećniputnikkojipređehorizontdogađajanikadanećemoćidasevrati.(Semakosekrećebržeodsvetlosti,štojenemoguće.)

Pomoću Švarcšildovog rešenjamože se izračunati koliko se običnamaterijamora sabiti da bi seuspostaviotajmagičnikrugzvan„Švarcšildovpoluprečnik”,azvezdapotpunokolapsirala.ŠvarcšildovpoluprečnikSuncajetrikilometra.Zemljin–manjiodcentimetra.(Kakojetajfaktorkompresijebiovanpoimanja fizičara iz drugedecenije prošlogveka, oni supretpostavljali danikadanećenaići na takavfantastičan objekat.) Što je Ajnštajn više izučavao svojstva takvih zvezda, koje je fizičar Džon Vilerkasnijenazvao„crnerupe”,onesusečinilesvečudnijim.Akosedovoljnopribližitecrnojrupi,zasamodelić sekunde preletećete horizont događaja. U kratkom prolasku kroz tu magičnu granicu, videćetesvetlostkojakružiokocrnerupe,zarobljenatumoždavećeonima–previšemilijardigodina.Poslednjamilisekundavašegživotanećebitinajprijatnija.Gravitacionesilebiće toliko jakedaćesmrvitiatomevašeg tela. Smrt će biti neizbežna i trenutna. Posmatrač koji bi pratio tu kosmičku smrt s bezbedneudaljenosti,videobipotpunodrugačijusliku.Gravitacijabiiskrivilatoksvetlostikojabiseodbijalaodvašeg tela, pabi se činiloda ste „zamrznuti”uvremenu.Zaostatakkosmosa, lebdeli biste iznadcrnerupe,bezpokreta.

Takvezvezdečinilesusetakofantastičnim,dajevećinafizičarasmatraladanikadanećebitinađeneu kosmosu. Edington je rekao: „Trebalo bi da postoji zakon Prirode koji sprečava zvezdu da se takoapsurdnoponaša.”140

Ajnštajn je 1939. godine pokušao matematički da dokaže nemogunćnost postojanja crnih rupa.Proučavaojezvezduunastanku,tačnijeskupčesticakojekružeuprostoruipolakosegrupišu,privučenesopstvenom silom gravitacije. Ajnštajnovi proračuni pokazali su da će ta rotirajuća skupina čestica svremenomkolapsirati,alisamodopoluprečnika1.5putavećegodŠvarcšildovog,takodasecrnarupanemožeformirati.

Premda se takav zaključak činiomatematički opravdan, Ajnštajn je prevideomogućnost implozijezvezdanematerijekadasilagravitacijenadvladanuklearnesileuzvezdi.Tajdetaljnijiračunobjavilisu

Page 54: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

1939. godineRobertOpenhajmer i njegov studentHartlandŠnajder.Za početnimodel nisu uzeli skupčesticakojerotirajuuprostoru,negostatičnuzvezdudovoljnovelikudanjenagravitacijanadjačakvantnesile u materiji. Na primer, neutronska zvezda je ogromna lopta sastavljena od neutrona, velika poputMenhetna(prečnikaoko33kilometra)–džinovskoatomskojezgro.KolapsteneutronskeloptesprečavaFermijevasilakojanedozvoljavadavišečesticasaodređenimkvantnimbrojem(odnosno,spinom)budeuistomstanju.Akojegravitacionasiladovoljnojaka,Fermijevasilabićenadjačanaizvezdaćemoćidase sabije do Švarcšildovog poluprečnika; po tadašnjim naučnim saznanjima ništa ne može da sprečipotpunikolaps.Proćićetridecenijedootkrićaneutronskihzvezdaicrnihrupa,alisupretogasviradovioteškoshvatljivimsvojstvimacrnihrupasmatranispekulacijama.

Premdaskeptičanpremacrnimrupama,Ajnštajnjebiouverendaćeseubudućnostiostvaritidrugonjegovo predviđanje:otkriće gravitacionih talasa. Videli smo da je jedan od plodova Maksvelovihjednačinabilapretpostavkadavibrirajućeelektričnoimagnetnopoljestvaraputujućitalaskojisemožedetektovati.Ajnštajnsepitaodalise,analognotome,moguočekivatigravitacionitalasi.Unjutnovskomsvetu,gravitacionitalasinemogupostojatipošto„sila”gravitacijedelujetrenutnoukosmosu,dopirućido svih objekata istovremeno. Opšta teorija gravitacije, u izvesnom smislu, nameće postojanjegravitacionih talasa, jer vibracije gravitacionog polja ne mogu premašiti brzinu svetlosti. Tako bikataklizmični događaj poput sudara dve crne rupe naglo oslobodio talas gravitacije koji bi se kretaobrzinomsvetlosti.

Ajnštajn je još 1916. godinepokazaoda, uzodgovarajuće aproksimacije, njegove jednačine zaistaukazuju na gravitaciono kretanje nalik na talasno. Ti talasi putuju tkanjem prostorvremena brzinomsvetlosti, kao što je očekivano. Ajnštajn je 1937. godine, zajedno sa svojim studentom NejtanomRozenom,uspeodanađepreciznorešenjesvojihjednačinakojeje,bezikakvihaproksimacija,potvrdilodagravitacionitalasiizvesnopostoje.Talasigravitacijesadasubiličvrstapotpora.Naučnicitogdobanisubilikadridaeksperimentalnodokažupostojanjegravitacionihtalasa.(Prošlojeosamgodinaodkadaje Ajnštajn u jednačinama otkrio gravitacione talase, do dodele Nobelove nagrade fizičaru koji jepronašaoprviposredandokaznjihovogpostojanja.Prvigravitacioni talasimogli su sedetektovati teknekihdevedesetgodinanakonštojepretpostavljenodapostoje.AlionibimoglibitikonačnosredstvozaispitivanjesamogVelikogpraskaipotvrdeobjedinjeneteorijesila.)

Godine1936,češkiinženjerRudiMandloglasiosesnovomidejomočudnimsvojstvimaprostoraivremena,pitajućisemoželisegravitacijaobližnjezvezdeiskoristitikaosočivozaprikupljanjesvetlostisaudaljenihzvezda,naistinačinnakojitoradestaklenasočiva.Ajnštajnjetumogućnostrazmatraojoš1912.godine,alisadaje,podstaknutMandlovomidejom,izračunaodabiposmatračusaZemljesočivadavala prstenasti svetlosni prikaz. Recimo da svetlost sa udaljene galaksije prolazi pored obližnjegalaksije.Gravitacijabliskegalaksijemoglabipodelitisvetlosttakodasvakapolovinaobilazigalaksijuusuprotnomsmeru.Kadasvetlosnizracipotpunoobiđugalaksiju,spojićese.OvisvetlosnizracimoglibisaZemljedasevidekaosvetlosniprsten,optička iluzijanastalausledsavijanjasvetlostiokoobližnjegalaksije.Ajnštajnjezaključioda„jemalaverovatnoćadasetajfenomendirektnoopazi”.141Napisaojeda tajnjegov rad„nemavelikuvažnost, ali čini srećnimonogsirotogčoveka [Mandla]”.142 Ponovo jeAjnštajn bio toliko ispred svog vremena da je moralo proći još šezdeset godina pre nego što suAjnštajnova sočiva i prstenovi otkriveni i astronomima postali nezamenljiva alatka za ispitivanjekosmosa.

Makolikouspešnaidalekosežnaopštateorijarelativnostibila,sredinomdvadesetihgodinaprošlogvekanijemoglapripremitiAjnštajnazabitkunjegovogživota–zastvaranjeteorijeobjedinjenogpoljasilakojabiujedinilazakonefizikei,istovremeno,zaborbus„demonom”–kvantnomteorijom.

Page 55: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

DEOIIINEDOVRŠENA

SLIKAObjedinjenateorijapolja

Page 56: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

S

POGLAVLJE7Objedinjenjeikvantniizazov

koro odmah nakon što je 1905. godine dovršio specijalnu teoriju relativnosti,Ajnštajn je izgubiointeresovanje zanju jer jepočeladagaokupiradruga,krupnija tema:opšta relativnost.Slično se

desilo1915.godine.Čimjeformulisaosvojuteorijugravitacije,njegovupažnjujepočeodaprivlačijošambiciozniji projekat: objedinjena teorija polja, koja bi spojila Ajnštajnovu teoriju gravitacije iMaksvelovuteorijuoelektromagnetizmu.Tojetrebalodabuderemek-delo,vrhunacdvomilenijumskognaučnogistraživanjaprirodegravitacijeisvetlosti.Omogućilobimuda„pročitaBožjium”.

Nije Ajnštajn prvi pretpostavio da postoji veza između elektromagnetizma i gravitacije. MajklFaradejjeudevetnaestomvekunaKraljevskominstitutuuLondonumeđuprvimaizveoeksperimentedabiispitaovezeizmeđutedvedominantnesile.BacaojemagnetesLondonskogmostaiproveravaodalićepadati istombrzinomkaoobičnokamenje.Akomagnetizamutičenagravitaciju,moždabimagnetnopoljemoglo da utiče na gravitaciono, pamagneti ne bi padali istom brzinom kao kamen. Pored toga,ispuštao je parčad metala s vrha učionice na jastučiće na podu. Iako su rezultati svih njegoviheksperimenata bili negativni, napisao je: „Nisu pokolebali moje uverenje u povezanost gravitacije ielektriciteta, premda nisu potvrdili da takva veza postoji.”143 Riman, autor teorije o zakrivljenomprostoruuproizvoljnojdimenziji,dubokojeverovaodaseigravitacijaielektromagnetizammogusvestinačistogeometrijskeargumente.Nažalost,nijeimaonikakvufizičkupredstavunitijednačinepolja,takodanijemogaodarazvijasvojeideje.

Ajnštajnjejednomprilikomdočaraosvojstavpremaobjedinjenjuporedećimermeridrvo.Mermer,smatrao je, predstavlja predivan svet geometrije u kome se površine zakrivljuju glatko i bez prekida.Zvezdeigalaksijeigrajusvojukosmičkuigrunaprelepommermerusistemaprostorvreme.Drvo,sdrugestrane, predstavlja haotičan svet materije sa svojom džunglom subatomskih čestica i besmislenimkvantnim pravilima. Drvo raste divlje i nepredvidljivo, poput kvrgave loze. Novootkrivene čestice uatomuučinilesuteorijuomaterijipriličnoružnom.Ajnštajnjeuočioslabutačkusvojihjednačina.Kobninedostatakbilojetoštojedrvoodređivalostrukturumermera.Stepenzakrivljenostiprostoraivremenabiojeusvakojtačkiodređenkoličinomdrveta.

Ajnštajnu je bilo jasno šta mu je raditi: trebalo je da stvori teoriju čistog mermera. Valjalo jeeliminisatidrvo,izražavajućigaisključivopomoćumermera.Akobimogaopokazatidajeisamodrvosačinjenoodmermera,imaobigeometrijskičistuteoriju.Naprimer,tačkastačesticabeskonačnojemalainemaprostornihdimenzija.Uteorijipolja,tačkastačesticapredstavljenaje„singularitetom”,tačkomukojoj jačinapolja težibeskonačnosti.Ajnštajn jehteoda taj singularitet zameniglatkomdeformacijomprostoraivremena.Zamislitečvorodkonopca.Izdaljine,čvorizgledakaočestica,aliizblizasejasnovididanijeništadrugodočvorkonopca.Ajnštajnjehteodauspostavičistogeometrijskuteorijuukojojnebibilomestazasingularitete.Subatomskečesticepoputelektronajavljalebisekaosvojevrsnizavojciilimaleni čvorovi na površini sistema prostorvreme.Osnovni problembio je u tome što jeAjnštajnunedostajalakonkretnasimetrijaiprincipkojibiobjedinioelektromagnetizamigravitaciju.Videlismodaje ključna smernicaAjnštajnovihmisli bilo objedinjenje putem simetrije. U slučaju specijalne teorijerelativnosti, imao jepredsobomidejukojaga jeneprestanovodilakasvetlosnimzracima.Taslika je

Page 57: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

otkrilafundamentalnoneslaganjenjutnovskemehanikeiMaksvelovihpolja.Iztogajemogaodaizdvojisledećiprincip–brzinasvetlosti jenepromenljiva.I,konačno,mogaojedaformulišesimetrijukojajeobjedinilaprostorivreme–Lorencovetransformacije.

I u opštoj teoriji relativnosti vodila ga je slika – ideja da gravitacija nastaje usled zakrivljenostiprostora i vremena. Ta slika ukazala je na suštinsko neslaganje između Njutnove gravitacije (koja jetrenutno stizala svuda) i relativnosti (gde ništa nije moglo da se kreće brže od svetlosti). Iz slike jeizdvojioprincipekvivalencijepokomesusistemisgravitacijomiubrzanjempoštovaliistezakonefizike.Najzad je mogao da definiše opštu simetriju koja je opisivala i ubrzanje i gravitaciju – generalnukovarijansu.

ProblemskojimseAjnštajnsuočavaoodistajebiozastrašujućijergajeodveonajmanjepolavekaispred njegovog vremena. U trećoj deceniji dvadesetog veka, kada je počeo da radi na objedinjenojteoriji polja, jedine priznate sile bile su gravitaciona i elektromagnetna. Raderfordovo otkriće jezgraatomaiz1911.godinebilojejošuveksvežeisilekojesudržalenukleusnaokupupredstavljalesupravumisteriju.Bez razumevanjanuklearnihsila,Ajnštajnu jenedostajaoključnidelić slagalice.Povrh toga,nijedaneksperimentnizapažanjenisuotkrivaliprotivrečnost izmeđugravitacije ielektromagnetizmazakojubiseAjnštajnmogaouhvatiti.

MatematičarHermanVejl,inspirisanAjnštajnovimtraganjemzaobjedinjenomteorijompolja,učinioje 1918. godine prvi ozbiljan pokušaj. Ajnštajn je isprva bio zadivljen: „To je veličanstvenasimfonija”,144 pisao je. Vejl je proširio Ajnštajnovu staru teoriju gravitacije direktnim dodavanjemMaksvelovog polja u jednačine. Zatim je definisao da jednačine budu kovarijansa pod još strožimuslovima simetrije od početne Ajnštajnove teorije, uključujući i transformacije skaliranja (na primer,transformacije širenja ili skupljanjadužine).Međutim,Ajnštajn jeuskorootkrio čudneanomalijeu tojteoriji.Akobistesekretaliukrugivratilisenapočetnutačku,bilibisteniži,ali istogoblika–drugimrečima,dužinesenebiočuvale.(UAjnštajnovojteorijidužinajetakođepromenljiva,alibilabiistakadabistesevratilitamoodaklestekrenuli.)Ivremebibilopomereno,alitosenebimoglouskladitisnašimrazumevanjemfizičkogsveta.Naprimer,tobiznačilodavibrirajućiatomi,kadaobiđupunkrugidođudo početne tačke, vibriraju sa izmenjenom frekvencijom. Iako se Vejlova teorija činila genijalnom,moralajebitiodbačenazatoštosenijeslagalaspodacima.(NaknadnorazmišljanjeotkrivadajeVejlovateorijapodrazumevalaprevišesimetrije. Invarijantnost skaliranjaočigledno jevrstasimetrijekojanijeverodostojnapredstavanašegvidljivogkosmosa.)

ArturEdington je 1923. takođe otkrio grešku. InspirisanVejlovim radom,Edington (imnogi poslenjega) okušao se u oblasti objedinjene teorije polja. Poput Ajnštajna, postavio je teoriju na osnovuRičijevog tenzora, ali njegove jednačine nisu obuhvatale koncept dužine. Drugim rečima, u okvirunjegoveteorijebilojenemogućedefinisatimetreilisekunde;teorijajebila„pregeometrijska”.Dužinasepojavljivalatekuposlednjemkorakukaoposledicanjegovihjednačina.ElektromagnetizamsejavljaokaodeoRičijevog tenzora.FizičaruVolfganguPauliju ta teorijaseuopštenijesviđala, te je izjaviodanema„nikakavznačajzafiziku”.145Ajnštajnjujetakođeodbacio.

Na Ajnštajna je ostavio utisak rad nepoznatog matematičara Teodora Kaluce sa univerziteta uKenigsbergukoji jepročitao1921.godine.Kaluca jepredlagaodaAjnštajn,koji jeprviuveokonceptčetvrte dimenzije, uvrsti u svoje jednačine još jednu dimenziju. Kaluca je prvo preformulisaoAjnštajnovu opštu teoriju relativnosti u pet dimenzija (četiri dimenzije prostora i petu dimenzijuvremena). To nije zahtevalo nikakav napor, jer su seAjnštajnove jednačine lakomogle formulisati zaproizvoljanbrojdimenzija.Ondaje,unekolikoredova,KalucapokazaodaAjnštajnovejednačinestojerameuzramesMaksvelovimakosepetadimenzijaodvojiodostalečetiri!Drugimrečima,Maksvelovejednačine,zastrašujućiskuposamparcijalnihdiferencijalnihformulakojejenapametznaosvakifizičariinženjer,mogu se svesti na talase što putuju po petoj dimenziji. Ili, da preformulišemo –MaksvelovateorijamoglaseotkritiuAjnštajnovoj,akobiserelativnostproširilanapetdimenzija.

Page 58: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

AjnštajnajeiznenadilaodvažnostilepotaKalucinograda.Pisaomuje:„Idejaoobjedinjenjupomoćucilindraspetdimenzijanikadaminebipalanapamet...Naprvipogled,neizmernomisesvidela.”146Nekolikonedeljakasnije,nakonpažljivijegproučavanjaKalucineteorije,Ajnštajnjenapisao:„Formalnojedinstvovašeteorijejezapanjujuće.”147MatematičarOskarKlajnje1926.godinegeneralnorazmotrioKalucinrad:zapaziojedasepetadimenzijanemožemeritiidajemogućedajepovezanaskvantnomteorijom. Kaluca i Klajn su predlagali potpuno drugačiji pristup objedinjenju. Po njima,elektromagnetizamsesvodionavibracijepopovršinisićušnepetedimenzije.

Naprimer,ribekojeplivajuuplitkomribnjaku,neposrednoispodlokvanja,moglebizaključitidajenjihov kosmos dvodimenzionalan. Mogu se kretati napred-nazad, levo-desno, ali im je stran konceptpomeranja „nagore”. Ako je njihov svemir dvodimenzionalan, kako bi mogle da postanu svesnemisteriozne treće dimenzije? Zamislite da jednog dana padne kiša. Maleni trodimenzionalni talasiprenosesepopovršiniiribeihmogujasnovideti.Doksetalasićikrećuporibnjaku,ribesadzaključujuda postoji misteriozna sila koja obasjava njihov kosmos. Mi živimo i radimo u okviru tri prostornedimenzije, nesvesnidamoždapostoji višadimenzija, vannaših sposobnosti opažanja. Jedinikontakt snevidljivompetomdimenzijomjestesvetlokojeopažamokaotalasepopetojdimenziji.

PostojipotvrdadajeKaluca-Klajnovateorijabilaizuzetnokorisna.PodsetićuvasdajeobjedinjenjeputemsimetrijebilajednaodAjnštajnovihosnovnihstrategijakojagajeodveladorelativnosti.Kaluca-Klajnova teorija objedinjavala je elektromagnetizam i gravitaciju pomoću nove simetrije,petodimenzionalne opšte kovarijanse. Iako je ova slika vrlo prijemčiva – objedinjenje gravitacije ielektromagnetizma uvođenjem nove dimenzije – još uvek je postojalo tričavo pitanje: gde je ta petadimenzija? Nijedan eksperiment do današnjih dana nije otkrio dokaze o postojanju viših dimenzijaprostora pored dužine, širine i visine.Kada bi te dimenzije postojale,morale bi biti ekstremnomale,mnogomanjeodatoma.Akopustimogashloruprostoriju,znamodaćenjegoviatomipolakoprodretiusveuglove i pukotine anećenestati umisterioznojdodatnojdimenziji.Toznačidabilokoja skrivenadimenzijamorabitimanjaodatoma.Ukolikosepretpostavida jepetadimenzijamanjaodatoma,ovanova teorijaseslažesasvim laboratorijskimmerenjima,ukojimanikadanijeopaženopostojanjapetedimenzije.KalucaiKlajnsupretpostavilidajepetadimenzija„uvijena”umalenuloptu,previšemaludabisemoglaopaziti.

Premda je Kaluca-Klajnova teorija predstavljala svež, zanimljiv pristup objedinjenjuelektromagnetizmaigravitacije,Ajnštajnjesumnjao.Mučilagajepomisaodapetadimenzijamoždanepostoji,dajemoždamatematičkamaštarijailiopsena.Takođe,nijemogaodanađesubatomskečesticeuKaluca-Klajnovojteoriji.Njegovciljbiojedaizvedeelektronizsvojihjednačinagravitacionogpolja,ama koliko se trudio, nijemogao doći do takvog rešenja. (Sadamožemo žaliti što je propuštena takvaizvanrednaprilikazafiziku.DasusefizičariozbiljnijepozabaviliKaluca-Klajnovomteorijom,moždabidodali i više odpet dimenzija. S povećavanjembroja dimenzija,Maksvelovapolja postaju takozvanaJang-Milsovapolja.KlajnjeotkrioJang-Milsovapoljakrajemtridesetihgodinaprošlogveka,alinjegovradjezaboravljenuhaosuDrugogsvetskograta.Proteklesuskorodvedecenijedoksredinompedesetihgodinadvadesetogvekanisuponovootkrivena.Jang-Milsovapoljasadapredstavljajuosnovuteorijeonuklearnoj sili. Skoro čitava subatomska fizika izražena je posredstvom njih. Prošlo je još dvadesetgodina dok Kaluca-Klajnova teorija nije vaskrsnula u vidu nove teorije o strunama koja se smatravodećimkandidatomzaobjedinjenuteorijupolja.)

Ajnštajn je razmatrao i druge mogućnosti. Ako bi se Kaluca-Klajnova teorija pokazalanezadovoljavajućom, morao bi da krene drugim putem ka objedinjenoj teoriji polja. Odlučio se daistražujegeometrijevandomenaRimanovegeometrije.Konsultovaosesmnogimmatematičarimaibrzomujepostalojasnodajetoneistraženateritorija.NaAjnštajnovpodsticaj,brojnimatematičarisupočelidarazmatraju„postrimanovske”geometrije,ili„teorijuveza”kakobimupomoglidaistražinovemogućeuniverzume.Iztihnaporarođenesunovegeometrijesa„torzijama”i„uvijenimprostorima”.(Narednih

Page 59: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

sedamdesetgodina,dopojaveteorijeosuperstrunama,tiapstraktniprostorinisuimalinikakvuprimenuufizici.)

Rad na postrimanovskim geometrijama bila je prava noćna mora. Ajnštajnu je nedostajao fizičkiprincip koji bi ga vodio kroz šumu apstraktnih jednačina. Prethodno su mu kompasi bili principekvivalencijeiopštakovarijansa.Obeidejesučvrstopodupiralieksperimentalnipodaci.Utraženjuputaoslanjaosenafizičkeslikealizaobjedinjenuteorijupoljanijeimaofizičkiprincipilislikukaovodilju.

JavnostjedotemerebilaznatiželjnauvezisaAjnštajnovimradom,dajeizveštajkojijeonpodneoPruskojakademijiobjavljenuNjujorkTajmsu.OvajlistjepreneoideloveAjnštajnovograda.Uskorosestotinenovinskihizveštačasjatiloisprednjegovekuće,čekajućidagabarnatrenutakvide.Edingtonjepisao:„Moždaćevaszabaviti saznanjeda je jednavelika robnakućauLondonu(Selfridžiz)nasvojeprozore nalepila vaš rad (šest strana, jedna pored druge) kako bi prolaznici mogli da ga čitaju.”148Ajnštajnje,međutim,biospremandatrampisvalaskanjaipohvalenasvetuzajednostavnufizičkuslikukojaćegavoditinanjegovomputu.

OstalifizičarisupostepenopočelidauviđajudajeAjnštajnnapogrešnomputuidagajefizičarskaintuicija izneverila.Kritikovao ga je i prijatelj i kolegaVolfgangPauli, pionir kvantne fizike, čuven unaučnimkrugovimaposvojojduhovitosti.IzvestanbezvredanradizfizikePaulijeovakokomentarisao:„Niječaknipogrešno.”149Autorutogradajeprebacio:„Nesmetamištosporijerazmišljate,alinemoguse složiti daobjavljujete radovebrženego štomislite.”150Nakon što je čuohaotično, nejasno stručnoizlaganje,kazaojegovorniku:„Toštostereklitolikojezbrkanodanemoguocenitidalijebesmislicailinije.”151KadasusekolegefizičaripožaliledaPauliodvišekritikuje,odgovorioje:„Nekiljudisutakoosetljividasesnjimamožeživetisamoakoihtolikoiritiratedasenaviknunato.”152Njegovstavpremaobjedinjenoj teorijipoljanajboljeodslikavačuvenikomentardaonoštoBog razdvojiuparamparčad,nijedančoveknetrebadaspaja.(ZanimljivojedajesamPaulikasnijeotkrionedostatakuradovimanatompoljuipredložiosopstvenuverzijuobjedinjeneteorijepolja.)

Paulijeve stavove podržavale sumnoge kolege fizičari koje je sve više privlačila kvantna teorija,druga velika teorija dvadesetog veka. Kvantna teorija je jedna od najuspešnijih fizičkih teorija svihvremena.Uspela je,kaonijednadruga teorija,daobjasni tajanstvenisvetatoma,omogućavajućina tajnačinrazvitaklasera,moderneelektronike,računarainanotehnologije.Ironičnozvuči.alikvantnateorijazasnovanajenatemeljimaodpeska.Uatomskomsvetu,elektronisenaizgledpojavljujunadvamestauisto vreme, nepredvidljivo skaču sa jedne na drugu orbitalu bez upozorenja, i nestaju u svetu duhovaraspetomizmeđupostojanjainepostojanja.KaoštojeAjnštajnprimetiojoš1912.godine:„Štokvantnateorijaimavišeuspeha,izgledasveluđa.”153

Neke prilično bizarne osobine kvantnog sveta isplivale su 1924. godine, kada je Ajnštajn primiozanimljivo pismo od nepoznatog indijskog fizičara, Satjendre Nat Bozea, čiji su radovi o statističkojfizicibilitakočudnidaihjejavnosttrenutnoodbacila.BozejepredlagaodaseAjnštajnovprethodniradproširinastatističkumehaniku,upotrazizapotpunokvantnomehaničkominterpretacijomgasapričemubise atomi posmatrali kao kvantni objekti.Baš kao što jeAjnštajn uveoPlankov rad u teoriju svetlosti,BozejesmatraodaseAjnštajnovaistraživanjamoguintegrisatiupotpunokvantnuteorijuatomaugasu.Ajnštajnjesavršenovladaotomtematikom,pajeotkriodasekrajnjiBozeovodgovorčiniotačan,iakojeBozeumnogomegrešiopravećineopravdanepretpostavke.Ajnštajnajeradtolikozainteresovaodagajepreveonanemačkiidaodaseodštampa.

Nakon toga, proširio je Bozeovo istraživanje i napisao sopstveni rad, primenjujući rezultat naekstremnohladnumaterijučijajetemperaturajedvaneštovišaodapsolutnenule.BozeiAjnštajnotkrilisu zanimljivu činjenicu o kvantnom svetu: atomi se ne mogu razlikovati – drugim rečima, ne možetenalepitiznakraspoznavanjanasvakiatom,kakosusmatraliBolcmaniMaksvel.Doksekamenje,drvećeidrugeobičnematerijalnestvarimogurazlikovatii imenovati,ukvantnomsvetusviatomivodonikasu

Page 60: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

identičniusvimeksperimentima–nepostojezeleni,plavi iližutivodonikoviatomi.Ajnštajnjepotomotkrio da će u skupu atoma ohlađenom do temperature bliske apsolutnoj nuli, na kojoj sva atomskakretanja skoro da prestaju, svi atomi dospeti u najniže energetsko stanje, stvarajući tako jedan„superatom”.Tiatomigrupisaćeseu istokvantnostanje,ponašajućisekao jedinstvendžinovskiatom.Ajnštajnjepredviđaopotpunonovostanjematerije,neviđenonaZemlji.Međutim,dabiatomimoglidasenađunanajnižemenergetskomnivou, temperaturamorabitineverovatnoniska,milionitideostepenaiznadapsolutnenule–previšeniskadabisemoglaeksperimentalnoizmeriti.(Natakoekstremnoniskimtemperaturama atomi vibriraju jedan za drugim i fini kvantni efekti koji se primećuju na nivouindividualnihatomasadaseproširujunačitavuzgusnutustrukturu.Poputnavijačanafudbalskojutakmicikoji ustaju u odgovarajućem ritmu da bi napravili ljudski talas, tako i atomi u Boze-Ajnštajnovomkondenzatuusklađuju svojevibracijeu jedinstvenovibriranje.)Ajnštajn jeočajavao, sumnjajućidaćeuspeti eksperimentalno da izmeri Boze-Ajnštajnovu kondenzaciju, s obzirom na to da tehnologijadvadesetih godina prošlog veka nije omogućavala eksperimente na temperaturama bliskim apsolutnojnuli.(Ajnštajnjebiotolikoispredsvogvremenadajeprošlosedamdesetgodinaprenegoštosunjegovepretpostavkemogleeksperimentalnodaseispitaju.)

PoredBoze-Ajnštajnovekondenzacije,Ajnštajnajeinteresovalomoželisenjegovprincipdualnostiprimeniti i na materiju i na svetlost. U jednom predavanju 1909. godine, pokazao je da svetlost imadvojnu prirodu i da istovremeno ispoljava čestična i talasna svojstva. Premda je ta teorija jeretička,potpuno su je potkrepljivali eksperimentalni rezultati. Inspirisan idejom dualiteta koju je iniciraoAjnštajn,mladistudentLujdeBroljzapazioje1923.godinedabiisamamaterijamoglaimatiičestičnuitalasnuprirodu.Biojetohrabar,revolucionarankoncept,sobziromnadubokoukorenjenupredrasududase materija sastoji od čestica. Podstaknut Ajnštajnovim istraživanjem dualnosti, de Brolj je razrešioodređenemisterijeatomapomoćukonceptadamaterijaimaitalasnasvojstva.

AjnštajnusesviđalasmelostdeBroljeveteorijeo„talasimamaterije”ionjujepodržavao.(DeBroljće kasnije dobiti Nobelovu nagradu za tu ideju koja je bila seme mnogih budućih zamisli.) Ako jematerijaimalatalasnasvojstva,kojimjednačinamasusemogliopisatititalasi?Klasičnifizičaridobrosuvladalijednačinamavodenihizvučnihtalasa–takojeaustrijskifizičarErvinŠredingerbioinspirisanda napiše jednačine talasa materije. Na Božić 1925. godine, odmarajući se u vili Hervig u Arosi sjednom od svojih brojnih prijateljica (bio je čuveni šarmer) našao je dovoljno vremena da formulišejednuodnajslavnijihjednačinaukvantnojfizici–Šredingerovutalasnujednačinu.ŠredingerovbiografValterMurnapisaoje:„KaoštoneznamokojecrnadamaizŠekspirovihsoneta,identitetdameizArosemožda će zauvek ostati tajna.”154 (Nažalost, kako je Šredinger imao toliko prijateljica i ljubavnica,nemogućejepreciznoutvrditi identitetmuzete istorijskejednačine.)Sledećihnekolikomeseci,userijiizvanrednihradova,Šredinger jepokazaodamisterioznapravilaponašanjavodonikovogatomakoja jeotkrioNilsBorjednostavnosledeiznjegovihjednačina.Prviputsufizičariimalidetaljnuslikuenterijeraatomanaosnovukojesuse,načelno,moglautvrditisvojstvasloženijihatoma,čakimolekula.Kvantnateorija je za samo nekoliko meseci postala parni valjak fizike – pružala je odgovore na neka odnajzamršenijihpitanjaoatomskomsvetu,razjašnjavalanajvećemisterijenaukejošodstareGrčke.Pleselektronapoorbitalamakojimspajajumolekuleiliemitujusvetlost,odjednomjemogaodasepredstaviračunski–dovoljno jebilo rešitiobičneparcijalnediferencijalne jednačine.Mladikvantni fizičarPolAdrijanMorsDirak,drskojeizjavljivaodasečitavahemijamožepredstavitikaorešenjeŠredingerovejednačne,svodećitimehemijunaprimenjenufiziku.

Tako jeAjnštajn, otac stare kvantne teorije fotona, postao kum nove kvantne teorije zasnovane naŠredingerovim talasima. (Kada današnji srednjoškolci uče napamet kvantne brojeve i čudne oznakeorbitala oko atomskog jezgra, zapravo pamte rešenja Šredingerove talasne jednačine.)Nova otkrića ukvantnojfizicimnožilasuseneverovatnombrzinom.UviđajućidaŠredingerova jednačinaneuključujerelativnost, samodve godine kasnijeDirak je uopštio Šredingerovu jednačinu u potpuno relativističku

Page 61: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

teoriju o elektronima – blesak izuzetnog otkrića zaslepio je svet fizike. Dok je Šredingerova slavnajednačina bila nerelativistička i primenljiva samo na elektrone koji se sporije kreću od svetlosti,Dirakovi elektroni su sepotpunopokoravaliAjnštajnovoj simetriji.Povrh toga,Dirakova jednačina jeautomatski objašnjavala neka neshvatljiva svojstva elektrona, uključujući spin. Iz eksperimenata OtaŠterna iValteraGerlaha, znalo se da se elektroni umagnetnom polju ponašaju kao čigra, sa ugaonimmomentom(ujedinicamaPlankovekonstante).SpinDirakovogelektronaje,naosnovuŠtern-Gerlahovogeksperimenta,iznosiotačno½.(Maksvelovopolje,odnosnofoton,imaspin1,dokjespinAjnštajnovihgravitacionih talasa 2. Dirakov rad pokazao je da je spin subatomske čestice njeno veoma važnosvojstvo.)

Dirak je potom otišao korak dalje. Razmatrajući energiju tih elektrona, otkrio je da je Ajnštajnprevideorešenjesopstvenihjednačina.Kadarešavamokvadratnejednačine,običnouzimamouobzirdvarešenja.Naprimer,rešenjejednačinex2=4možebiti i+2i-2.PoštojeAjnštajnzanemarionegativnorešenjeusvojimjednačinama,njegovačuvenajednačinaE=mc2nijesasvimtačna.PravilanoblikbiojeE=±mc2.Tajdodatniznakminus,tvrdiojeDirak,omogućavaojenovuvrstuuniverzumauogledalu,čijebičesticebilesvojevrsna„antimaterija”.155

(Začudo, Ajnštajna je samo nekoliko godina ranije, 1925, zanimala ideja o antimateriji, kada jepokazaodasepromenompolaritetanaelektrisanjaelektronaujednojrelativističkojjednačinimožedoćidoidentičnejednačine,promenilise iprostornaorijentacija.Pokazaojedazasvakučesticuodređenemasemorapostojatičesticasuprotnognaelektrisanja,aliistemase.Relativističkateorijanesamodajedala četvrtu dimenziju, već nam je otkrila i paralelni svet antimaterije. Ajnštajn fiziku nikada nijeposmatraokaotrkačkustazu,pajedžentlmenskiprepustioDirakuslavuzbogotkrićatognovogsveta.)

Radikalne Dirakove ideje isprva su izazvale čvrst otpor skeptika. Mogućnost postojanja čitavognovog sveta suprotnih čestica čija vrata je odškrinula formula E = ±mc2 činila se potpuno stranom.Kvantni fizičar Verner Hajzenberg (koji je istovremeno s Nilsom Borom, ali nezavisno od njega,formulisao kvantnu teoriju ekvivalentnu Šredingerovom otkriću), napisao je: „Dirakova teorija jenajtužnijepoglavljemodernefizike...Smatramdajetodiletantskotrabunjanjekojenikonemožeuzetizaozbiljno.”156 Skeptici sumorali daprogutajuponos i priznajuda supogrešili, kada je antielektron, ilipozitron, najzad otkriven 1932. godine – Dirak je za to dostignuće kasnije dobio Nobelovu nagradu.Hajzenberg jemoraodaprizna: „Mislimda jeotkrićeantimaterijebilomoždanajvećiod svihvelikihskokovaunašemveku.”157 Još jednomje teorija relativnostidoveladoneočekivanihblaga.Ovogputadarovalanamječitavnovisvetantimaterije.

(Šredinger iDirak,zaslužnizaformulisanjedvenajvažnijefunkcijekvantneteorije,bilisupotpunorazličitihkaraktera.Šredingerajeuvekpratilanekadama,aDirakbešećutljivineverovatnostidljivpredženama. Nakon Dirakove smrti Britanci su u čast njegovog doprinosa svetu fizike uklesali njegovurelativističkujednačinuukamenuVestminsterskojopatiji,nedalekoodNjutnovoggroba.)

Uskorosusefizičariusviminstitutimananašojplanetiupinjalidaspoznajučudne,divnemogućnostiŠredingerovihiDirakovihjednačina.Iporedneporecivoguspehajednačina,kvantnifizičarinisumoglidaignorišuuznemirujućefilozofskopitanje:akojematerijatalas,štajetalasanje?Istopitanjepratilojetalasnu teoriju svetlosti, dovodeći do pogrešne teorije o eteru. Šredingerov talas je poput morskog iizvesnojedaće,prepuštensamsebi,ujednomtrenutkupočetidaseširi.Nakondovoljnodugogperioda,talasnafunkcijaćeserasplinutipočitavomsvemiru.Takvizaključcikosilisusesasvimeštosufizičariznalioelektronima.Verovalosedasusubatomskečesticetačkastiobjekti;onipoputmlaznjakaostavljajujasnetragovekojisemoguovekovečitinafotografskomfilmu.Iakosutikvantnitalasiskorosčudesnimuspehom objašnjavali misterije atoma vodonika, izgledalo je nemoguće da se Šredingerovim talasomopiše kretanje elektrona u slobodnom prostoru. Tačnije, kada bi Šredingerov talas zaista predstavljaoelektron,tajtalasbisepolakorasplinuoisvemirbinestao.

Negdejepostojalaužasnagreška.NajzadjeMaksBorn,Ajnštajnovdoživotniprijatelj,izneojedno

Page 62: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

od najkontroverznijih rešenja ove zagonetke. Born je 1926. godine odlučno istupio s tvrdnjom daŠredingerov talas uopšte ne opisuje elektron, već mogućnost nalaženja elektrona. Izjavio je da se„kretanječesticaodvijauskladusazakonimaverovatnoće,alisamaverovatnoćasepokoravazakonimakauzalnosti.”158Utojnovojpredstavi,materijasezaistasastojiodčesticaumestoodtalasa.Oznakenafotografskomfilmutragovisutačkastihčestica,netalasa.Aliverovatnoćanalaženjačesticeubilokojojtački prostora određena je talasom. (Preciznije, verovatnoću nalaženja čestice u određenoj prostorno-vremenskojkoordinatiprikazujeapsolutnikorenamplitudeŠredingerovogtalasa.)Višenijebilovažnotošto bi seŠredingerov talas s vremenom rasplinuo.To je značilo da bi elektronprepušten samom sebipočeodalutanaokoloinebisteznaligdesetačnonalazi.Sviparadoksisusadabilirešeni:Šredingerovtalasnijepredstavljaočesticu,većverovatnoćudajenađete.

VernerHajzenbergjeotišaokorakdalje.Zagonetkaverovatnoćeugnežđeneunovuteorijuneizmernoga jemučila dok je pokušavaoda je reši, često se žestoko raspravljajući sa starijimkolegomBorom.Jednogjutra,nakoncelonoćnogbezuspešnograzmatranjaproblemaverovatnoće,dugoješetaopoparkuFild, izauniverziteta, neprestano sepitajućikako jemogućeneznati precizanpoložaj elektrona.Kakokoordinata elektronamože biti neodređena, ako je verovatiMaksuBornu, kada jemožete jednostavnoizmeriti?

Odjednommujesinulo.Svejepostalojasno.Dabisteznaligdesetačnonalazielektron,morategavideti.Toznačidagamorateosvetliti.Alifotoniusvetlosnomzrakusudarilibisesaelektronom,zbogčegabinjegovatačnapozicijapostalaneodređena.Drugimrečima,činopservacijeneneizbežnoizazivaneodređenost umerenju.Naosnovu toga formulisao je nov fizički princip, principneodređenosti, kojikažedajenemogućeistovremenoodreditipoložajibrzinučestice.(Preciznije,proizvodneodređenostipoložajaiimpulsamorabitivećiilijednakPlankovojkonstantipodeljenojs4π.)Tonijebilaposledicanepreciznosti mernih instrumenata, već osnovni zakon prirode. Ni sam Bog ne bi mogao znati tačanpoložajiimpulselektrona.

Biojetosudbonosnitrenutak–kvantnateorijajezašlauduboke,potpunoneistraženevode.Dotadase smatralo da su kvantni fenomeni statistički i da su predstavljali prosečno kretanje ogromnog brojaelektrona.Izgledadasadanijebilomogućetačnoopisatinipokretesamojednogelektrona.Ajnštajnseužasavao.Skorodaseosećao izdanim, jer jenjegovdobarprijateljMaksBornodbaciodeterminizam,jednuodnajcenjenijihidejaklasičnefizike.Determinizampodrazumevadabudućnostmožetepredvidetiako znate sve o sadašnjosti. Njutnov ogromni doprinos fizici bio je u tome što se na osnovu zakonakretanjaitekućegstanjasolarnogsistemamoglopredvidetikretanjekometa,Mesecaiplaneta.Fizičarisuse vekovima divili preciznosti Njutnovih zakona, mogućnosti da predvide položaj nebeskih tela zamilione budućih godina. Sve do trenutka Hajzenbergove spoznaje, čitava nauka se oslanjala nadeterminizam–naučnikmožepredvidetiishodeksperimentaukolikoznapočetnipoložajibrzinučestice.Njutnovisledbeniciporedilisukosmossadžinovskimsatom.Bogjenapočetkunavio tajsatkojiotadpouzdanootkucavauskladusNjutnovimzakonimakretanja.Ukolikoznatepoložajibrzinusvakogatomau svemiru, pomoćuNjutnovih zakonamožete apsolutno precizno odrediti evoluciju svemira.Međutim,princip neodređenosti je sve to osporavao, tvrdeći da je budućnost svemira nemoguće predvideti.Naprimer,nemožemoodredititrenutakraspadaatomauranijuma,većsamoverovatnoćuraspada.

Decembra 1926. godine, kao odgovor na Bornova istraživanja, Ajnštajn je napisao: „Kvantnamehanikazahtevavelikopoštovanje.Alinekiunutrašnjiglasgovorimidajetopoštovanjeneopravdano.Teorijanudimnogo,alinepribližavanasGospodnjimtajnama.JasmatramdaOnnebacakockice.”159KomentarišućiHajzenbergovuteoriju,Ajnštajnjezapazio:„Hajzenbergjeizlegaovelikokvantnojaje.UGetingemuverujuu to jaje (ali jane.)”160NiŠredingeru senije sviđalaHajzenbergova ideja.Ukolikojednačinepredstavljajusamoverovatnoću,rekaoje,žalištojeimaovezesnjima.Ajnštajnsejadaokakobi umesto fizičara radije bio krupije, da je znao da će kvantna revolucija koju je i on delom iniciraouvestiverovatnoćuufiziku.

Page 63: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

Fizičarisusepodeliliudvatabora.161Ajnštajnjepredvodiostrujuodanudeterminizmu,idejikojajepotekla još odNjutna i vekovima vodila fizičare. Saveznici sumu bili Šredinger i deBrolj.Na čeludruge,dalekobrojnijegrupacije,biojeNilsBorkojijeverovaouneodređenostizagovaraonovuverzijukauzalnostizasnovanunaprosečnimvrednostimaiverovatnoći.

Bor i Ajnštajn su se potpuno razlikovali i po drugim kriterijumima. Ajnštajn se kao dete kloniosportova i sve svoje vreme posvećivao knjigama o geometriji i filozofiji, dok je Bor u Danskoj biofudbalska zvezda. Ajnštajn se izražavao dramatično i dinamično, pisao pesme i nadmudrivao se snovinarima; a Bor je bio spetljan, mumlao je, često govorio neartikulisano i nečujno, beskrajnoponavljajući jednurečkadabigamislipreokupirale.Ajnštajn jes lakoćompisao lirskuprozu,dokseBor gotovo paralisao kada je morao da napiše rad. Kao srednjoškolac, diktirao je majci sve svojeradove.Kadaseoženio,majčinzadatakpreuzela jenjegovažena (kojoj ječakusredmedenogmesecadiktirao dugačak, važan rad.) Ponekad bi čitavu svoju laboratoriju podigao na noge i zaustavio sveeksperimente, tražećipomoćpripisanjustoteverzijenekogsvograda. (Kada jeBorpozvaoVolfgangaPaulija uKopenhagen, ovaj je odgovorio: „Doći ću, ako je poslata poslednja verzija.”162) Da je bioinspirisan,Borbi,zapravo,napisaoi jednačineopostizanjugolovanafudbalskimutakmicama.Čudno,aliBorjemogaodafunkcionišesamoakobikrajsebeimaoasistentakojibiizdvajaonjegoveideje.Bezpomoćnika,biojenemoćan.Aliobojicasubilaopsednutisvojomprvomljubavi,fizikom.

DodirektnogsukobadošlojenaŠestojSolvejevojkonferencijiuBriselu1930.godine.Kopljasuselomila oko same prirode realnosti? Ajnštajn je bez prestanka izazivao Bora, koji se znojio podneprestanim napadima, ali je uspevao da besprekorno odbrani svoje stavove. Ajnštajn je predložioelegantan „misaoni eksperiment” koji bi uništio „demona”, princip neodređenosti: zamislite kutiju saizvoromzračenja.Nakutijijerupazatvorenapoklopcem.Akosepoklopacnakratkopodigne,rupamožepropustiti jedan foton izkutije.Takomožemo svelikompreciznošćuutvrditi vremeemitovanja fotona.Mnogokasnije,izmerićemokutiju.Poštojeprethodnoostalabezjednogfotona,bićelakša.Kakosumasai energija ekvivalentni, s velikompreciznošćumožemo reći kolikoukupne energije sadrži kutija.Takopreciznoisasvimizvesnosaznajemoukupnuenergijuivremeotvaranjapoklopca–toznačidajeprincipneodređenostipogrešan.Ajnštajnjemisliodajenajzadnašaonačindauništinovukvantnuteoriju.

PolErenfest,učesnikkonferencijeisvedokovežestokebitke,napisaoje:„BiojetovelikiudaraczaBora.Utrenutkunijemogaodasesnađe.Biojenesrećančitavoveče,šetaoodjednogdodrugogkolegepokušavajućidaihredomubedikakotonemožebititačno–ukolikoAjnštajnimapravo,tojekrajfizike.AlinijemogaodasmislinačindaopovrgneAjnštajnovzaključak.Nikadanećuzaboravitidvasuparnikadoknapuštajuuniverzitetski klub.Ajnštajn, veličanstvena figurakoja smirenohoda s blagim ironičnimosmehomiBorkojitrčkauznjega,dubokouznemiren.”163Kadajekasnijetevečeripokušaodarazgovarasa Erenfestom, Bor je jedino uspeo da u nedogled mrmlja: „Ajnštajn... Ajnštajn... Ajnštajn.” Nakonnapete, besane noći, Bor je našao grešku u Ajnštajnovom argumentu i iskoristio Ajnštajnovu teorijurelativnostidagapobedi.Poštojekutijalakšanegonapočetku,zaključiojedaćesilegravitacijenanjuslabijedelovati.Budućidasepremaopštojteorijirelativnostivremeubrzavakakogravitacijaslabi(naprimer,vremebrže tečenaMesecu), značidabinajmanjanesigurnostprimerenjuvremenadoveladoneodređenosti u utvrđivanju položaja kutije. Zato se pozicija kutije ne može odrediti sa apsolutnompreciznošću.Povrhtoga,nepreciznostumerenjutežinekutijeodrazićesenaneodređenostnjeneenergijeiimpulsa – odnosno, ne možete apsolutno precizno izmeriti impuls kutije. Kada se spoje delići, dveneodređenostinakojejeBorukazao–položajaiimpulsa–potpunoseslažusprincipomneodređenosti.Bor je uspeo da odbrani kvantnu teoriju. Kada se Ajnštajn pobunio: „Bog ne baca kockice”, Bor je,navodno,kaoiztopaodbrusio:„KosmomidagovorimoBoguštadaradi.”

AjnštajnjemoraopriznatidajeBoruspeodaopovrgnenjegoveargumente.Napisaoje:„Ubeđensamdatateorijasadržidelićkonačneistine.”164KomentarišućiistorijskuraspravuizmeđuAjnštajnaiBora,

Page 64: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

DžonVilerjerekaodajetobila„najveličanstvenijadebatauintelektualnojistorijizakojuznam.Tridesetgodinanisamčuozadužudebatuizmeđudvavelikanaoznačajnijojtemisaozbiljnijimposledicamaporazumevanjeovognašegčudnogsveta.”165

Šredinger, kome se to novo tumačenje njegovih jednačina takođe nije dopadalo, izneo je čuveniproblem smačkom, kako bi otkrio rupe u principu neodređenosti. Pisao je o kvantnojmehanici: „Nesviđami se i žaomi je što imam veze s tim.”166 Najčudniji problem koji je predočio bio je onaj smačkomzatvorenomuzapečaćenojkutijizajednosbočicompunomotrovnoggasa,čekićemiGajgerovimbrojačem vezanim za radioaktivnu supstancu. Radioaktivni raspad uranijuma je nesumnjivo kvantniefekat.Ukolikoseuranijumnijeraspao,mačkaježiva.Akoseatomraspadne,aktiviraćesebrojač,štoćepokrenutičekićkojićerazbitibočicuioslobođenigasćeubitimačku.Premakvantnojteoriji,nemožemopredvidetikadaćeseuranijumraspasti.Usuštini,atomuranijumamožeistovremenobitiuobastanja–netaknutiliraspadnut.Aliakouranijumovatommožebitiuobastanjauistovreme,ondajeipostojanjemačkedualno.Dakle,pitanjeje,dalijemačkaživailimrtva?

U svakodnevnomživotu, to pitanjebi bilobesmisleno.Čak i akonemožemootvoriti kutiju, zdravrazumgovorida jemačka ilimrtva ili živa.Nikonemože istovremenobiti i živ imrtav; tobibilousukobu sa svim što znamo o svemiru i fizičkoj realnosti. Međutim, kvantna teorija daje nam čudanodgovor – da zapravo ne znamo u kom je stanju mačka. Pre nego što otvorimo kutiju, mačka jepredstavljenatalasom,atalasisemogusabiratipoputbrojeva.Sabiranjemtalasnihfunkcijamrtveiživemačkefizičariproveravajuukomstanjujemačka.Takojemačkanimrtvaniživadokneotvoritekutiju.Dokjezatvorenaukutiji,samomožemorećidapostojetalasikojiopisujumačku,istovremenomrtvuiživu.

Kadanajzadotvorimokutiju,možemoizvršitimerenjeiuveritisedajemačkaživailimrtva.Kadaspoljašnjiposmatračmeri,omogućavase„kolaps”talasnefunkcijeipreciznoodređivanjestanjamačke;kadaseosvetliunutrašnjostkutije,talasnafunkcijakolapsiraiobjekattrenutnoprelaziuodređenostanje.

Drugim rečima,postupakopažanjaodređuje konačno stanjeobjekta. SlabostBorove kopenhaškeinterpretacije leži u pitanju postoji li objekat pre merenja. Ajnštajnu i Šredingeru sve to činilo seprotivprirodno.Ajnštajnasudokrajaživotamučila tadubokafilozofskapitanja(kojaidanasizazivajužestokerasprave.)

NekolikouznemirujućihaspekataovezagonetkedubokosuuzdrmaliAjnštajna.Prvo,prenegoštoseobavimerenje,postojimokaozbirsvihmogućihuniverzuma.Nemožemotvrditidalismoživiilimrtvi,nitidalidinosaurusijošuvekživeilidalijeZemljauništenaprevišemilijardigodina.Svejemoguće,pre nego što se obavi merenje. Drugo, čin opažanja, po svemu sudeći, stvara realnost! Dolazimo donovogviđenjastarefilozofskezagonetkedalidrvozaistapadaušumiakoganikonečuje.Njutnovacbirekaodadrvomožepastinezavisnoodtogadalićenekotoopaziti.Alinekoizkopenhaškeškolerekaobidadrvomožepostojatiusvimmogućimstanjima(položeno,uspravno,mlado,trulo,izgoreloitd.)dokga neko ne spazi – u tom trenutku njegovo postojanje je izvesno i određeno.Kvantna teorija vodi dopotpunoneočekivanogtumačenja:opažanjedrvetaodređujenjegovostanje,odnosnodalistojiilijepalo.

Ajnštajn je još u danima provedenim u Patentnom zavodu pokazivao sklonost da odlučno izdvajasuštinubilokogproblema.Zatobigostimausvomdomupostavljaopitanje:„Postoji liMeseczatoštomišgledaunjega?”167Ako jekopenhaškaškolabilaupravu,odgovor jepotvrdan–Mesecprelazinanivo postojanja kada ga miš spazi, a Mesečeva talasna funkcija kolapsira. U narednim decenijama,predloženo jemnogo rešenja problema smačkom, ali nijedno potpuno zadovoljavajuće. Iako niko nesumnja u valjanost kvantnemehanike, prethodna pitanja ostaju jedan od najvećih filozofskih izazova učitavojfizici.

„Okvantnimproblemima razmišljao sam stotinamaputa više nego o opštoj teoriji relativnosti”,168pisaojeAjnštajn,žalećisekakosugaosnovekvantnemehanikeneprestanomučile.Nakondugotrajnogi

Page 65: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

dubokog razmatranja,Ajnštajn je istupio sa, smatrao je, odlučujućomkritikomkvantne teorije.Godine1933. je sa svojim studentima Borisom Podolskim i Natanom Rozenom izneo zamisao o novomeksperimentu koji i danas zadaje glavoboljumnogim kvantnim fizičarima i filozofima. EPR (Einstein,Podolsky,Rosen)eksperimentmoždanije,kakoseAjnštajnnadao,uništiokvantnuteoriju,alijeuspeodapokaže kako – ionako već prilično bizarna – postaje sve čudnija. Pretpostavimo da atom emituje dvaelektrona u suprotnim smerovima. Svaki se vrti poput čigre, sa spinom usmerenim nagore ili nadole.Nakondovoljnodugogvremena,teelektronemogudelitimilijardekilometara.Dokneobavitemerenje,nemožeteznatispinoveelektrona.

Pretpostavimodasteizmerilispinjednogelektronaidajeusmerennagore.Istogtrenutkaznaćetespinidrugogelektrona,iakojeudaljenmnogosvetlosnihgodina–njegovspinjesuprotan,odnosnousmerennadole.Toznačidamerenjeujednomdelusvemiratrenutnoodređujestanjeelektronanadrugomkrajuuniverzuma, što narušava specijalnu teoriju relativnosti. Ajnštajn je tu pojavu nazvao „zastrašujućedejstvonadaljinu”.169Filozofske implikacijeovakvogzaključivanjapriličnosu jezive. Izgledadanekiatomiunašemtelumogubitipovezaninevidljivommrežomsaatomimanadrugomkrajusvemira,takodanašipokretimogu trenutnouticatinastanjeatomaudaljenihmilijardamasvetlosnihgodina– toseopetsukobljavasaspecijalnomteorijomrelativnosti.Ajnštajnuse ta idejanije sviđala, jerbi toznačilodasvemir nije lokalan, odnosno da događaji na Zemlji, putujući brže od svetlosti, trenutno utiču nadogađanjanadrugomkrajukosmosa.

Čuvši za novu zamerku kvantnoj fizici, Šredinger je napisaoAjnštajnu: „Radujeme što ste u tomradu...očiglednouhvatilidogmatskukvantnufizikuzarep.”170BorovkolegaLeonRozenfeldjezapisaošta se dešavalo nakon što su saznali za nove Ajnštajnove zaključke: „Prekinuli smo sva istraživanja;moralismoistogtrenutkadarazjasnimotunedoumicu.Borje,dubokouzbuđen,odmahpočeodadiktiraodgovor.”171

Kopenhaška škola odolela je izazovu, ali je za to platila: Bor je morao priznati Ajnštajnu da jekvantnikosmoszaistanelokalan(događajiujednomkrajukosmosatrenutnoutičunastanjedrugogdelauniverzuma.) Sve u kosmosu jemeđusobno povezano u kosmičkumrežu.EPR eksperiment, dakle, nijepobiokvantnumehaniku;samojepokazaokolikojeluda.(Unarednimgodinama,EPReksperimentjebiozloupotrebljivanzaspekulacijeotomekakojemogućenapravitiEPRradiokojibiemitovaotalasebržeodsvetlosti,kakomožemoslatisignaleuprošlostiliiskoristititajefekatzatelepatiju.)

EPReksperiment nije negirao relativnost, pamožemo reći da seAjnštajnposlednji smejao.PutemEPR eksperimenta nijedna korisna informacija ne može se emitovati brzinom većom od svetlosne.PomoćuEPRmehanizmanemožeteodaslatiMorzeovkodbržeodsvetlosti.FizičarDžonBelpokušaojeda objasni problem na sledeći način: naveo jematematičara Bertlmana koji je uvek nosio ružičastu izelenučarapu.Akoznatedajenajednojnozizelenačarapa,istogtrenutkaznatedajenadrugojružičasta,anijedan signalnijeposlatod jednedodrugenoge.Drugim rečima,znatineštonije isto što i širiti toznanje.Posedovatiinformacijuipronositije,sasvimsurazličitestvari.

Krajemdvadesetihgodinaprošlogveka,već su se izdvojiledvemoćne teorije fizike: relativnost ikvantna teorija.Tedve teorijeobuhvatale susve ljudskoznanjeo fizičkomuniverzumu.Jednaodnjih,teorija relativnosti, opisala je ogromne pojave –Veliki prasak i crne rupe.Druga – kvantna teorija –objašnjavalajemaleni,čudnisvetatoma.Premdasekvantnateorijarazvijalaprotivnointuiciji,nikonijemogao osporiti njene zadivljujuće eksperimentalne uspehe. Nobelove nagrade kao da su letele u rukemladih fizičara spremnih da primenjuju kvantnu teoriju. Ajnštajn je bio previše dobar fizičar da biignorisaodostignućakojasuskorosvakodnevnoiskrsavalanapoljukvantnefizike.Nijeosporavaonjeneuspeheueksperimentima.Priznao jeda jekvantnamehanikabila„najuspešnija teorijanašegdoba”.172Nije podmetao nogu razvoju kvantne mehanike, kao što bi neke sitnije duše među fizičarima uradile.(Ajnštajn je 1929. godine predložio da Šredinger i Hajzenberg podele Nobelovu nagradu.) Imao je

Page 66: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

sasvimsuprotnustrategiju.Višenijenapadaokvantnuteorijukaonetačnu,većjeodlučiodajeugradiuobjedinjenuteorijupolja.KadagajearmijakritičarauBorovomtaboruoptužiladaignorišekvantnisvet,odgovoriojedanjegovciljnijeništamanjedokosmički:hteojedacelukvantnuteorijuugradiusvojunovu teoriju. Ajnštajn je izvodio analogije s prethodnim radovima. Relativnost nije dokazala da jeNjutnova teorija sasvim pogrešna: samo je necelovita i može se integrisati u obuhvatniju teoriju.Njutnovamehanika bila je sasvim valjana u svom domenu – u svetumalih brzina i velikih objekata.Sličnotome,Ajnštajnjeverovaodaneobičnepretpostavkekvantneteorijeomačkikojajeistovremenoiživa imrtva,možeobjasniti viša teorija.BrojniAjnštajnovibiografi supogrešno tumačili njegov stavpremakvantnojmehanici.Onnije tražiodokazda je kvantna teorija pogrešna, kako sumnogi kritičaritvrdili.Previšečestosugaprikazivalikaoposlednjegdinosaurusaklasičnefizike,ostarelogpobunjenika,reakcionarskogglasnogovornika.Ajnštajnovciljbiojedaukaženanedovršenostkvantneteorijeidajeupotpuni pomoću objedinjene teorije polja. Jedan od kriterijuma za objedinjenu teoriju polja bio jeupravozahtevda,uizvesnojaproksimaciji,reprodukujeprincipneodređenosti.

Ajnštajn jeplaniraodapomoćuopšte relativnosti i objedinjene teorijepoljaobjasniporeklo samematerije,dakonstruišematerijuizgeometrije.AjnštajniNejtanRozensu1935.godineistraživalinovnačindakvantnačesticapoputelektronabudeprirodnaposledicaAjnštajnoveteorije,anefundamentalniobjekat.Nadaosedaćena tajnačin izvestikvantnu teorijubez suočavanja sproblemomverovatnoće.Elementarnečesticesuseuvećini teorija javljalekaosingulariteti,odnosnooblastigdejednačinenisudefinisane.SetiteseNjutnovihjednačinaukojimajesilaobrnutosrazmernakvadraturastojanjaizmeđudva objekta. Kada se rastojanje približi nuli, sila gravitacije postaje beskonačno velika, i dobijamosingularitet.Pošto jeAjnštajnhteoda izvedekvantnu teoriju izobuhvatnije teorije, zaključio jedamutrebateorijapotpunooslobođenasingulariteta.(Primerizatomogusenaćiuprostimkvantnimteorijama.Zovuse„solitoni”ipodsećajunazavojkeuprostoru:glatkisu,nisusingularni,moguseodbijatijednioddrugihiodržavatiistioblik.)

Ajnštajn i Rozen predložili su nov način da se dođe do takvog rešenja. Pošli su od dvešvarcšildovskecrnerupekojesenalazenadvaparalelnalistapapira.Mogućejemakazamaizrezatisvakisingularitet,odnosnocrnurupuizalepitidvalista.Takobisedobiloglatkorešenjebezsingularitetakojeje, po Ajnštajnu, moglo predstavljati subatomsku česticu. To znači da se kvantne čestice moguposmatrati kaomalene crne rupe. (Ta ideja oživljena je šezdeset godina kasnije, u teoriji struna čijematematičkejednačinemogusubatomskečesticepretvoritiucrnerupeiobratno.)

Taj„Ajnštajn-Rozenovmost”možeseposmatratiinadruginačin.Unjegovomkontekstuprviputseunaučnojliteraturipominju„crvotočine”kojespajajudvauniverzuma.Crvotočinesuprečiceuvremenuiprostoru,naliknakapije iliportalekojispajajudvaparalelnalistapapira.Idejucrvotočinajavnosti jeprvipredočioČarlsDodžson(poznatkaoLuisKerol),oksfordskimatematičar,pisacAliseuzemljičudaiAliseizaogledala.KadaAlisastavirukunaogledalo,stupanasvojevrstanAjnštajn-Rozenovmostkojispajadvauniverzuma–ZemljučudaiokolinuOksforda.Naravno,jasnojebilodaćesvakogkopadneuAjnštajn-Rozenov prolaz na smrt smrskati intenzivna sila gravitacije, dovoljno jaka da pocepa atomenjegovogtela.Putovanjekrozcrvotočinudoparalelnogsvemirabilobinemogućekadabicrnarupabilastacionarna.(Moralojedaprođešezdesetgodinadabikonceptcrvotočinadobiojednuodglavnihulogaufizici.)

Ajnštajn je, najzad, odustao od te ideje, delom zato što nije bio u stanju da objasni sve tajnesubatomskogsveta.Nijemogaoupotpunostidaobjasnisvačudnasvojstva„drveta”pomoću„mermera”.Jednostavno, subatomskečestice imale suprevišekarakteristika (naprimer,masu, spin,naelektrisanje,kvantnebrojeve,itd.)kojimanikakonijeuspevaodanađemestousvojimjednačinama.Njegovciljbiojedanađeslikukojabimuotkrilanedovršenuobjedinjenuteorijuusvomnjenomsjaju;međutim,jedanodključnihproblemabiojetoštojenuklearnasilautovremejošuvekbilavelikanepoznanica.Ajnštajnjeistraživao decenijama pre nego što će podaci dobijeni iz eksperimenata sa moćnim neutronskim

Page 67: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

generatorimarazjasnitiprirodusubatomskematerije.Zatonikadanijenašaoželjenusliku.

Page 68: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

T

POGLAVLJE8

Rat,miriE=mc2

ridesetih godina prošlog veka svet se našao u poročnom zagrljaju velike krize, a haos je iznovapotresaouliceuNemačkoj.Pošto se sunovratiladomaćavaluta,marljivipripadnici srednjeklase

prekonoćisuostalibezsvojihušteđevina.Nacističkapartijakoja jebilauusponu,hranilase jadomičemeromnemačkognaroda,asvojbesjeusmerilananajpodesniježrtvenojagnje–Jevreje.Uzpodrškumoćnih industrijalaca, ubrzo je postala najjača sila u Rajhstagu. Ajnštajn, koji se godinama opiraoantisemitizmu,uvideojedajeovogaputanjegovživotuopasnosti.Premdapacifista,realnojesagledaosituaciju,usklađujućisvojepogledesmeteorskimusponomnacista.„Protivimseupotrebisilemakakveda su okolnosti osim kad se suočim s neprijateljem čiji je cilj uništenje samog života”,173 pisao jeAjnštajn.Ovakavprilagodljivstavbićestavljennaprobu.

Godine 1931. objavljena je knjiga Sto autora protiv Ajnštajna, koja je sadržala svakakveantisemitskeizjaveprotivčuvenogfizičara.Dokumentjepotpirivaovatru:„Namenaovogizdanjajedasesvomsnagomsuprotstaviteroruajnštajnovaca.”174Ajnštajnjekasnijerekaokakoimzaobaranjeteorijerelativnosti nije ni trebalo stotinu autora.Da je netačna, bio bi dovoljan samo jedan.Nemoćan da sesuprotstavi nadolazećoj plimi nacizma,Ajnštajn je decembra 1932. godine zauvek napustioNemačku.RekaojeElzidadobropogledanjihovuseoskukućuuKaputu,itužnododao:„Osvrniseokosebe,jerjenikadavišenećešvideti.”175Situacijasenaglopogoršala30.januara1933.godinekadasunacisti,tadaveć najveća stranka u parlamentu, najzad preuzeli vlast, a Adolf Hitler je proglašen za kancelaraNemačke.NacistisukonfiskovaliAjnštajnovuimovinuiračunubanciostavivšigabezprebijenepare,oduzevšimuuz tonjemu takodragukućuuKaputuuz tvrdnjuda suunjojpronašlioružje (Kasnije seispostavilo da su pronašli samo kuhinjski nož. Tokom Trećeg rajha kuću u Kaputu koristila je Liganemačkihdevojaka.)Desetogmajanacistisuupriličilijavnopaljenjezabranjenihknjiga,međukojimajebiloiAjnštajnovihdela.IstegodineAjnštajnseobratioBelgijancimakojisubiliunemačkojsenci:„Udanašnjimokolnostima,dasamBelgijanac,nebihodbiodaslužimvojsku.”176Njegove izjave,kojesupreneli svetski mediji, namah su izazvale prezir nacista ali i pacifista; potonji su verovali da sumiroljubivasredstvajedininačinsuprotstavljanjaHitleru.Uviđajućipravubrutalnostnacističkogrežima,Ajnštajnjeostaonepokolebljiv:„Antimilitaristiseobrušavajunamenekaonapokvarenjaka...alionisusamoslepikodočiju.”177

PrinuđendapobegneizNemačke,Ajnštajn–svetskiputnik–jošjednomostajebezdoma.ZavremeboravkauEngleskoj1933,posetiojeVinstonaČerčilananjegovomimanju.UČerčilovojknjizigostijuAjnštajn je u rubrici „adresa” napisao: „Bez adrese”.Pošto se sadnalazio pri samomvrhunacističkelisteomraženih,moraojedavodiračunaosvojojbezbednosti.Navodećineprijateljenacističkogrežima,jedannemačkičasopisobjaviojenanaslovnojstraniAjnštajnovufotografijuuzpropratnitekst:„Jošnijeobešen.”Antisemitisusponosomisticalidasu,nakonštosuoteraliAjnštajnaizNemačke,ustanjudaproterajuisveostalejevrejskenaučnike.Utovremenacistisuusvojilinovzakonkojimsezahtevalodaseotpuste svi Jevreji navisokimpoložajima, što je značilomomentanupropast nemačke fizike.DevetdobitnikaNobelovenagrademoralojedanapustiNemačkuzbognovogzakonaocivilnojslužbi,dokje

Page 69: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

sedamnaestuniverzitetskihradnikadobilootkaztokomjednegodine,pa jenemačkanaukai tehnologijapostala anemična. Masovni progon u deo Evrope koji nije bio pod komandom nacista, bukvalno jedesetkovaovrhnaučneelite.

Marks Plank, večiti oportunista, nije prihvatao pokušaje svojih kolega da se javno suprotstaveHitleru. Više je voleo da koristi privatne kanale, pa se čak sreo s Hitlerommaju 1933, i uputio muposlednjumolbudasprečipropastnemačkenauke.Plankćekasnijezapisati:„Nadaosamsedaćumudokazatikakočinistrahovitugrešku...zatoštoprogoninašejevrejskekolege;daćumupokazatikakojebesmisleno ikrajnjenemoralnoosuđivati ljudekoji susebeoduveksmatraliNemcima ikoji su,poputsvihdrugih,svoježivoteponudiliNemačkoj.”178Tokomtogsusreta,HitlerjerekaodanemaništaprotivJevreja,alidasusvionikomunisti.KadjePlankpokušaodamunatoodgovori,Hitlerjepovikao:„Omeni se priča da dobijam nervne napade, ali moji živci su čelični!”179 Potom se lupio po kolenu inastaviosvojutiraduprotivJevreja.Plankježaliozbogtoga:„Nijemeshvatio...Naprostonemajezikakojitakviljudimogurazumeti.”180

SveAjnštajnovejevrejskekolegenapustilesuNemačkuspasavajućiživuglavu.LeoSilardjeotišaosakrivšisvusvojuušteđevinuucipele.FricHaberje1933.pobegaoizNemačkeuPalestinu.(Ironijomsudbine,kaonaučnikodanNemačkoj,Silard jepomogaorazvijanjeotrovnoggasazanemačkuvojskuiproizveo ozloglašeni gas ciklon B. Tim gasom su kasnije u Aušvicu pobijeni mnogi članovi njegoveporodice.)MadanijebioJevrejin,ErvinŠredingersetakođeužasnuonadhisterijom.Kadasunacisti31.marta 1933. godine objavili opšti bojkot svih jevrejskih radnji, Šredinger se slučajno našao ispredVerthajma,najvećejevrejskeprodavniceuBerlinu.Iznenadajevideokakogrupejurišnikasnacističkimsvastikamaprebijaju jevrejskeprodavcedokpolicija inarodstojepostrani i smejuse.Šredingernijemogaodaizdrži–prišaojejednomjurišnikuiprekorioga.Utosujurišnicikrenulidatukunjega.Mogaoje ozbiljno da nastrada od tog bezumnog premlaćivanja, ali jedan mladi fizičar koji je takođe nosiosvastikunarukavuprepoznaojeŠredingeraispasaoga.181Potresenonimštosedogodilo,ŠredingerjenapustioNemačkuiotišaouEngleskupapotomuIrsku.

Godine1943,nacistisuokupiraliDanskugdejeBor,delomJevrejin,bionalistizaodstrel.ZadlakujeuspeodaumakneGestapouprekoneutralneŠvedske,odaklejepotomprebegaouEnglesku(umaloseugušio u avionu zbog neodgovarajuće maske s kiseonikom). Plank, odani patriota koji nikada nijenapustioNemačkutakođejestrašnopropatio.PlankovsinjepokušaoatentatnaHitlera,pasuganacistiuhapsili,mučiligainakrajupogubili.

IakojeAjnštajnbiouegzilu,stizalesumuponudezaposaoizsvihdelovasveta.VodećiuniverzitetiuEngleskoj,ŠpanijiiFrancuskojhtelisudapridobijusvetskipoznatognaučnikadaradizanjih.RanijejezimeprovodionaUniverzitetuuPrinstonukaogostujućiprofesor,dok jepreko letaboraviouBerlinu.PredstavljajućinovinstitutkojijetrebalodaseosnujeuPrinstonu,najvećimdelompomoćupetmilionadolaraizfondaBambergerfortune,AbrahamFleksnersenekolikoputasreosaAjnštajnomipredočiomumogućnostdapređetamo.Ajnštajnusesvideloštobimogaodaputujeinebimoraodapredaje.Madajebioomiljenpredavačičestojeznaodarazdrmastudentezanimljivimanegdotama,profesorskedužnostioduzimalesumuvremeposvećenonjegovojvoljenojfizici.

JedankolegajeupozorioAjnštajnadabi,ukolikosepreseliuSjedinjeneDržave,praktično„izvršiosamoubistvo”.PreiznenadnogprilivajevrejskihnaučnikaiznacističkeNemačke,Amerikajeunaučnompogledu smatrana učmalom sredinom, bez gotovo ijedne visokoobrazovne institucije koja bi moglaparirationimauEvropi.Branećisvojizbor,AjnštajnjepisaobelgijskojkraljiciElizabeti:„Prinstonjedivnomestašce...staromodna,tradicionalnavarošica.Uzzanemarivanjeodređenihobičaja,uspeosamdazasebestvorimatmosferupogodnuzarad,bezičegaštobimeometalo.”182SvetomsepronelavestdaseAjnštajn nastanio u Americi. „Papa fizike” napustio je Evropu. Njegov novi Vatikan nadalje će bitiInstitutzanaprednestudijeuPrinstonu.

Page 70: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

Kada su Ajnštajna prvi put odveli u njegov kabinet, upitali su ga šta mu sve treba. Osim stola istolice,rekaojedamutreba„velikakantazaotpatke...dabihunjumogaobacatisvesvojegreške.”183(Institut je jamačnoponudio nameštenje iErvinuŠredingeru, o kome se pričalo da živi u „slobodnombraku”jersugauvekpratileženailjubavnica.NjemujeatmosferauPrinstonubilakrutaikonzervativna.)Amerikanci subili zadivljenizbognovopridošlogstanovnikadržaveNjuDžersi, ion jeodmahpostaonajpopularnijinaučnikuzemlji.Ubrzosusviznalizanjega.Opkladeradi,dvaEvropljaninasuposlalapismonaslovivšigana„DrAjnštajn,Amerika”,dabividelihoćelistićidonjega.Stigloje.184

TridesetihgodinaprošlogvekaAjnštajnjetegobnoživeo.NjegovenajgorebojaznizasinaEduarda(kogasuizmiloštezvaliTedel)obistinilesusekadjeEduarddoživeonervnislom1930.godinenakonpropalevezesastarijomženom.SmestilisugaupsihijatrijskubolnicuBurgozliuCirihu,ukojojjeranijeboravila i Milevina sestra. Sa dijagnozom šizofrenika, izuzimajući kratke periode, do kraja životaboravio je u mentalnoj ustanovi. Ajnštajn je oduvek sumnjao da će jedan od njegovih sinova moždanasleditimentalneproblemesmajčinestrane,tejekrivio„zlehudonasleđe”.185„Videosamkakodolazi,polako ali neumitno, još od kad je Tedel bio mladić”,186 tužno je zapisao Ajnštajn. Godine 1933,Ajnštajnov blizak prijatelj PolErenfest kojimu je pomogao bodreći ga u ranom razvoju opšte teorijerelativnosti,unastupudepresijeubiojesvogmladog,retardiranogsinaipotomizvršiosamoubistvo.

Nakon duge i teške bolesti, posle dvadeset godina zajedničkog života, 1936. godine umire Elza.Premasvedočanstvunjegovihprijatelja,Ajnštajnjebio„izuzetnouzdrman”.187Njenasmrt„prekinulajenajsnažnijuvezukojujeimaosdrugimljudskimbićem”.188Teškojetopodneo,alisepolakooporavio.Pisaoje:„Odličnosamsesvikaonaovdašnjiživot.Živimkaomedveduizbi...Mojamedveđaprirodajošvišejeizbilaposlesmrtimojesadružnicekojaseboljeodmenesnalazilasdrugimljudima.”189

Nakon Elzine smrti živeo je sa svojom sestrom Majom, koja je takođe pobegla od nacista, spastorkomMargotisekretaricomHelenDukas.Otpočelojeposlednjerazdobljenjegovogživota.Tokomtridesetihičetrdesetihgodinanaglojeostario,abezElzekojagajestalnoopominjaladavodiračunaosvomizgledu,harizmatičnaosobapunaživotakojajeusvomfrakuzasenjivalakraljeveikraljice,vratilasesvojimstarimboemskimnavikamaizmladosti.Ajnštajnsepretvoriousedogzanesenjakaiudragomsećanjuljudiostaojekaoprinstonskimudrackojisesjednakomdobrodušnošćupozdravljaosdecomiplemstvom.

Ajnštajnjeidaljeradiobezprestanka.UPrinstonusesuočiosjošjednimizazovom–pravljenjematomskebombe. Još1905. godineAjnštajn je razmišljaoo tomedabi njegova teorijamoglaobjasnitikakomalakoličinaradijumamožetakojakodaisijavaumrakudoknjegoviatomiemitujuvelikuenergijubez vidljivog ograničenja. Količina energije zapretena u jezgru lako bi se mogla pokazati stotinamamilionaputavećomodenergijehemijskogoružja.Godine1920,Ajnštajnjespoznaoogromnepraktičneimplikacije energije zarobljene u atomskom jezgru i zapisao je: „Moguće je, čak nije neverovatno, dadođemodonovihizvoraizuzetnoefikasneenergije,aliovazamisaonemadirektnouporišteusadaznanimčinjenicama.Teškojepredviđati,alijeugranicamamogućeg.”190Čakje1921.godinerazmatraoidejudaće, jednogdanaubudućnosti, svetsko tržišteumestonaugljupočivati nanuklearnoj energiji. Isto takojasno,uočio jedvaogromnaproblema.Prvo,ovakosmičkavatramoglabidaubrzanastanakatomskebombe, sa strašnimposledicamapočovečanstvo.Proročki je zapisao: „Spramnjenih razornihefekata,svaoruđazauništavanjeod izumavatrenogoružjanaovamo izgledalabikaobezazlenadečja igra.”191Zabeležioje idabiatomskabombamogladadovededonuklearnogterorizma,pačakidonuklearnograta: „Akobi bilomoguće izazvati tako ogromnooslobađanje energije, našli bismo se u dobu premakojembikaozlatoizgledalanašasadašnjostzasnovananacrnomugljukaoenergentu.”192

Poslednje,madaneinajvažnije,shvataojekolikojeizazovraditinastvaranjutakvogoružja.Štaviše,sumnjao je da će se za njegovog života tako nešto desiti. Dvadesetih godina prošlog veka bilo jenemogućesagledatiproblemekojibimoglinastatikadabisetastrašnasnagazaključanaujednomatomu

Page 71: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

povećavalahiljadamamilijardiputa.Napisaojedajetojednakoteško„kaopucatiumrakunaptice,ukrajugdeobitavasamonekolikoptica.”193

Ajnštajnjeshvatiodajerešenjenekakopovećatisnagujednogatoma.Akobiseuzelaenergijajednogatoma i izazvalo otpuštanje energije susednih atoma, onda bi se ta nuklearna energijamogla povećati.Nagađaojedabidolančanereakcijemoglodoći„akobioslobođenizraci...mogliisamidaproizveduiste efekte.”194 Dvadesetih godina prošlog veka, Ajnštajn nije znao kako bi se mogla izazvati takvalančana reakcija. I drugi su se, naravno, bavili idejom o nuklearnoj energiji, ali ne za dobrobitčovečanstvavećizzloćudnihrazloga.Aprila1924,PaulHartekiVilhelmGrotobavestilisuOdeljenjezadekretenemačkearmijedaće„zemljakojaprvanapraviatomskubombuimatineprocenjivuprednostnadostalima”.195

Evoučemujeproblemuvezisaoslobađanjemoveenergije:jezgroatomajepozitivnonaelektrisanotestogaodbijaostalapozitivnanaelektrisanja.Natajnačinjezgrojezaštićenoodsvihnasumičnihsudaraukojimabisemoglaosloboditinjegovagotovoneograničenaenergija.ErnestRaderford,čijijepionirskiraddoveodootkrićaatomskogjezgra,odbaciojeidejuoatomskojbombitvrdećida„svakokoočekujeizvor energije iz transformacije ovih atoma, priča besmislice”.196 Ova pat pozicija je dramatičnoprekinuta 1932. godine; tada je Džejms Čedvik otkrio novu česticu, neutron, koja je sused protona ujezgruinijenaelektrisana(električnojeneutralna).Kadabismoispalilizrakneutrona(izjezgra),neutronbi, netaknut električnim poljem oko jezgra, mogao da razbije jezgro oslobađajući nuklearnu energiju.Fizičarisusedosetili:zrakovakvihneutronamogaobidabezikakvihproblemapocepaatomiposlužikaookidačzaatomskubombu.

PremdajeAjnštajnsumnjaodajemogućenapravitiatomskubombu,ključnidogađajikojisuvodilidonuklearnefisijepočelisudaseodvijajusvevećombrzinom.Godine1938,OtoHaniFricŠtrasmansberlinskogInstitutazafizikukajzerVilhelm,naelektrisalisusvetfizikecepanjemjezgrauranijuma.Nakonbombardovanja uranijuma neutronima, oni su naišli na tragove barijuma, što je ukazivalo na to da sejezgrouranijumapocepalonapolapričemujenastaobarijum.LizeMajtner,jevrejskanaučnicaiHanovakoleginica (Han je pred nacistima pobegao iz zemlje), ponudila je, zajedno sa svojim rođakomOtomFrišom, teorijsku osnovu koja je nedostajala rezultatima Hanovih poduhvata. Njihova istraživanja supokazala da su pocepani delovi preostali nakon tog procesa bili nešto lakši od prvobitnog jezgrauranijuma. Izgledalo jeda semasagubi tokom reakcije.Uz to, cepanje atomauranijumaoslobodilo jeenergijuod200milionaelektronvolti,kojase,činilose,pojavilaniotkuda.Kudjenestalaonamasa,iodaklesestvorilatatajanstvenaenergija?MajtnerovajeotkriladajerešenjezagonetkeuAjnštajnovojjednačiniE=mc2.Akobi semasakojanedostajepomnožila sa c2, dobilo bi se 200miliona elektronvolti, tačno prema Ajnštajnovoj teoriji. Kada je saznao za ovu iznenađujuću potvrdu Ajnštajnovejednačine,Bor je odmah uvideo značaj dobijenih rezultata. Lupio se po čelu i uzviknuo: „Kakve smobudalebili!”197

Marta 1939. godine,Ajnštajn je izjavio zaNjujorkTajms da dosadašnji rezultati „ne opravdavajupretpostavku o praktičnoj upotrebi atomske energije oslobođene u ovom procesu... Ipak, nema takomalodušnog fizičara koji bi dozvolio da to umanji njegovo zanimanje za ovu izuzetno važnu temu.”198Gotovou istovreme,EnrikoFermi iFrederikŽolio-Kiri (zetMarijeKiri)otkrili sudasepricepanjujezgra uranijuma oslobađaju dva neutrona. Bilo je to izuzetno otkriće. Ako bi ova dva neutronauzrokovalacepanjedrugadvajezgrauranijuma,nastalabičetirineutrona,potomosam,pa16,zatim32,do beskonačnosti, sve dok se u ovoj lančanoj reakciji ne oslobodi nepojmljiva nuklearna energija. Udelićusekunde,cepanjejednogatomauranijumadovelobidocepanjamilijardumilijardidrugihatomauranijumapričemubiseoslobodilanezamislivakoličinaenergije.GledajućikrozprozorsvogkabinetanaUniverzitetuKolumbija,FermijesumornorazmišljaootomedasamojednaatomskabombamožedarazoriNjujorkdoklegodmupogleddoseže.

Page 72: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

Trka je počela. Potaknut brzim razvojemdogađaja, Silard se zabrinuo da ćeNemci prvi napravitiatomskubombu,budućidasuimaliprimatuoblastiatomskefizike.Godine1939,SilardiEugenVignerodvezli su se do Long Ajlenda. Nameravali su da nagovore Ajnštajna da upute pismo američkompredsednikuRuzveltu.

Sudbonosnopismo, jednoodnajvažnijihu istoriji,počinjeovako:„Nedavni radFermija iSilarda,kojimi jeprosleđenuvidu rukopisa,naveome jedapretpostavimdaćeubliskojbudućnostielementuranijumpostatinovivažanizvorenergije.”199Utonusumornogpredskazanja,upismusenavodidajeHitler pokorio Čehoslovačku i zatvorio češke rudnike oksida uranijuma, bogat izvor rude uranijuma.Potom sledi upozorenje: „Samo jedna ovakva bomba koju bi prenosio brod ili bi eksplodirala u luci,moglabidasravnisazemljomcelulukuiokolinu.Takvebombe,sdrugestrane,posvojprilicibilobiteškoprenositivazdušnimputem.”PismojepredatoRuzveltovomsavetnikuAleksandruZeksu,dagaondalje prosledi predsedniku. Na Zeksovo pitanje razume li nadasve sumoran ton pisma, Ruzvelt jeodgovorio:„Aleks,titrebadasepobrinešdanacistinedignunasuvazduh.”PotomseokrenuogeneraluVatsonu:„Moramoneštodapreduzmemo.”200Zajednogodišnjeistraživanjeuranijumaizdvojenojesamošesthiljadadolara.Ipak,zanimanjezaatomskubombuiznenadasepojačalokadjeujesen1941.godineuVašingtonstigaotajniizveštajFrišaiPirlsa.Radećisvakizasebe,oviengleskinaučnicipotvrdilisusvedetaljekojejeAjnštajnizneo,tejenaosnovutoga6.decembra1941.započetprojekatMenhetn.

PoinstrukcijamaRobertaOpenhajmera,kojijeradionaAjnštajnovojteorijicrnihrupa,utajnostijepozvano više stotina svetski priznatih naučnika. Oni su otputovali u Los Alamos, u pustinjsku oblastNovogMeksika. Brojni naučnici sa svih vodećih univerziteta, među njima Hans Bete, Enriko Fermi,Edvard Teler i Eugen Vigner, tiho su napustili svoja nameštenja. (Nije baš svima godilo tolikointeresovanjezaatomskubombu.LizeMajtner,čijijeradomogućiodaovajprojekatotpočne,odlučnojeodbiladaučestvujeubilokakvomprojektuizradebombe.Onajebilajediniistaknutinaučniksavezničkihsila koji nije prihvatio poziv da se pridruži grupi u Los Alamosu. „Neću da imam nikakve veze sbombom!”201 kratko je izjavila. Godinama kasnije, kad su holivudski scenaristi nastojali da njen likodenuglamuromufilmuPočetakkraja(TheBeginningoftheEnd), ipredstavejekaoheroinukoja jehrabroukralanacrtatomskebombeipobegla iznacističkeNemačke,LizeMajtner jeodgovoriladaće„radijeićinagapoBrodveju”202negodaučestvujeutojnečasnojobmani.

Ajnštajn je bio svestan da sve njegove bliske kolege iznenada napuštaju Prinston i ostavljajutajanstvenuadresuuSantaFeu,NoviMeksiko,daimnanjušaljupisma.Ajnštajnanisupozvalidaimsepridruži i on je ceo rat proveo u Prinstonu.Razlog za to otkriven je u ratnim dokumentima s kojih jeskinuta oznaka „poverljivo”. Vanevar Buš, šef Službe za naučna istraživanja i razvoj i savetnik odpoverenja predsednika Ruzvelta, zapisao je: „Mnogo bih voleo da mu (Ajnštajnu) iznesem celusituaciju...alisastanovištaljudiizVašingtonakojisuproučavalisveonjemu,tojeposvenemoguće.”203FBIivojniobaveštajcizaključilisudaseAjnštajnunemoževerovati:„Sobziromnanjegoveradikalnestavove u prošlosti, ova služba nemože bez detaljne istrage da preporuči dr Ajnštajna za poverljivezadatke, a gotovo je nemoguće da čovek s takvom prošlošću ovako brzo postane lojalan američkigrađanin.”204FBIočiglednonijeuočiodajeAjnštajnvećznaozatajprojekatidajezapravopomogaodaonotpočne.

Nedavno je javnosti postao dostupanAjnštajnov dosije iz FBI na 1427 strana. EdgarHuver je zaAjnštajnatvrdiodajekomunističkišpijuniližrtvaobmane.UFBIsupažljivopratiliinajmanjuglasinuuvezisaAjnštajnom,isvetozavodiliudosije.Ipak,kadbisenašlipredAjnštajnomagentiFBIsubilizačuđujućenemarni–kaodagasuseplašili.Zatobiobičnoispitivaliiuznemiravaliosobeiznjegovogokruženja.

TakoseuFBInagomilalonastotinepisamaraznihekscentrika.PosebnosuzavodiliizveštajeotomedaAjnštajn hoće da izume neku vrstu smrtonosnog zračenja.Umaju 1943, jedanmornarički poručnik

Page 73: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

pozvaojeAjnštajnaiupitaogajelivoljandaradinakonstruisanjuoružjaivisokoeksplozivnihnapravazaameričkumornaricu.„Bilomujejakoteškoštosugazapostavili.Nikomusenijeobratiosmolbomdapomogne tokom rata”,205 zapisao je poručnik. Uvek sklon doskočicama, Ajnštajn je primetio da jeprimljenuvojskuadanijemoraodasepodšiša.

Prilježnost savezničkih snaga da naprave atomsku bombu pojačao je strah od nemačke bombe.Stvarnostjebiladrugačija:nemačkenaporedatokomratanapraveatomskubombu,kočilisunedostatakljudstva imaterijalnih sredstava.Najveći nemački kvantni fizičar,VernerHajzenberg, postavljen je načelotimanaučnikakojićeraditinanemačkomprojektu(atomskebombe).Ujesen1942,kadasunemačkinaučnici shvatili da bi im za izradu atomske bombe trebalo još tri godine napornog rada, nacističkiministar naoružanja Albert Šper odlučio je da privremeno obustavi projekat. Tako je Šper napraviostratešku grešku, jer je pretpostavio da ćeNemci za tri godine dobiti rat pa im atomska bomba nećetrebati.Iporedtoga,nastaviojedaizdvajasredstvazaistraživanjapodmornicasnuklearnimpogonom.

Hajzenbergasusputavalidrugiproblemi.Hitler jeobznaniodaćesenastavitiradnarazvojusamoonihvrstaoružjačijiserezultatimoguvidetiunarednihšestmeseci,atojebionezamislivokratakrok.Osim što im je nedostajalo materijalnih sredstava, nemačke laboratorije su neprestano bile izloženenapadima savezničkih snaga. Godine 1942, dignuta je u vazduh Hajzenbergova fabrika teške vode unorveškomgraduVermoku.NasuprotFermijevojodlucidanapravireaktorzasnovannauglju,Nemcisuodlučilidapodignureaktorzasnovanna teškojvodikojibikoristioprirodniuranijum, jerga jebilouizobiljuzarazlikuodvrloretkoguranijuma235.Saveznicisu1943.godinebombardovaliBerlintepih-bombama, što je nateraloHajzenberga da premesti svoju laboratoriju. Institut za fiziku kajzerVilhelmevakuisanjeuHehingen,ubrdajužnoodŠtutgarta.Hajzenbergjemoraodanapravireaktorupodrumuublizini Hajgerloha. Radeći pod velikim pritiskom i zasipani bombama, Nemci nisu uspeli da izazovulančanureakciju.

Umeđuvremenu,fizičariuAmericikojisuradilinaprojektuMenhetnžurilisudaobezbededovoljnoplutonijuma iuranijumazačetiriatomskebombe.Pravili suproračunesvedosudbonosneeksplozijeuAlamogordou, u NovomMeksiku. Prva bomba, zasnovana na plutonijumu 239, eksplodirala je u julu1945.Nakonodlučujuće pobede savezničkih snaga nad nacistima,mnogi fizičari su smatrali da protivjedinog preostalog neprijatelja, Japana, nije potrebna atomska bomba. Neki su mislili da bi,demonstracijeradi,trebalobacitijednuatomskubombunanekonenaseljenoostrvoidabitometrebalodaprisustvuju japanskioficiri– tobi ihupozoriloda jekapitulacijaneizbežna.Drugi sučak sastavilipismozapredsednikaHarijaTrumana,smolbomdanebacibombunaJapan.Nažalost,pismonikadanijeposlato.NaučnikDžozefRotblat napustio je projekat, izjavivši da je njegov posao gotov i da bombanikadanebitrebalodabudebačenanaJapan.(RotblatćekasnijedobitiNobelovunagraduzamir.)

OdlukajedonetainaJapansuuavgustu1945.bačenedveatomskebombe,anejednakakojeisprvaplanirano. Ajnštajn je bio na odmoru na jezeru Saranak u saveznoj državi Njujork. Te nedelje HelenDukasječulavestinaradiju.Kasnijeseprisećaladajeuizveštajurečenokakoje„naJapanbačenanovavrstabombe.Odmahsamshvatilaočemujerečjersam,istinapovršno,znalaoSilardovomradu...AkadjeprofesorAjnštajnsišaodapopiječajijamusaopštilavesti,samojerekao:’Oh,Weh’(O,Bože).”206

Godine1946.AjnštajnsepojavionanaslovnojstraničasopisaTajm.207Poputzlokobnogznamenja,izanjegajebilaprikazananuklearnapečurka.Svetjenamahshvatiodabisesledeći,Trećisvetskirat,mogao voditi atomskim bombama. Ali pošto bi nuklearno oružje unazadilo civilizaciju za nekolikohiljada godina, Ajnštajn je primetio da bi u Četvrtom svetskom ratu glavno oružje bilo kamenje. Tegodine Ajnštajn je postao predsedavajući Komiteta atomskih fizičara za rešavanje hitnih pitanja,verovatno prve velike antinuklearne organizacije, što je iskoristio kao osnovuda se argumentimaboriprotivneprekidneizradenuklearnogoružja,tedazastupajednuodsvojihnajdragocenijihideja–svetskuvladu.

Usredolujeizazvaneatomskimihidrogenskimbombama,Ajnštajnjezadržaoduševnimiriprisebnost

Page 74: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

takoštosetvrdoglavodržaofizike.Tokomčetrdesetihgodina,oblastifizikekojesunastaleAjnštajnovomzaslugom,jošuveksubileupovoju,uključujućikosmologijuiobjedinjenuteorijupolja.Biojetonjegovposlednjiikonačanpokušajda„čitamisliGospodnje”.

Nakon rata, Šredinger i Ajnštajn su nastavili živu prekookeansku prepisku.Gotovo sami, ova dvautemeljivača kvantne teorije opirali su se plimi kvantne mehanike i usredsređivali se na razvojobjedinjeneteorije.Godine1946,ŠredingersepoverioAjnštajnu:„Navelikomstetragu.Krenulisteulovna lavove,dokse jaovdebakćemsazečevima.”208UzAjnštajnovupodršku,Šredinger jenastavioužurbanu potragu za naročitom vrstom objedinjene teorije polja, zvane „afina teorija polja”.Ubrzo jedovršiosvojuteoriju,atogajeuverilodajenajzaduspeotamogdeAjnštajnnije,uujedinjenjusvetlostiigravitacije.Diviosesvojojteorijikao„čudu”,„potpunoneočekivanomBožjemdaru”.

Šredinger je živeo u Irskoj a njegov rad se svodio na upravljanje koledžom i učaurivanje unekadašnjunaučničkuslavu.Osećaojedajevanglavnihtokovafizike.Sadajebioubeđendabimuovateorija mogla doneti drugu Nobelovu nagradu. U žurbi je sazvao veliku konferenciju za štampu. NanjegovojprezentacijipojavioseirskipremijerImondeValeraimnogidrugi.Napitanjenovinarakolikojeubeđenuispravnostsvojeteorije,odgovorioje:„Verujemdasamupravu.Ispašćuvelikabudalaakogrešim.”209AjnštajnujeodmahbilojasnodajeŠredingerrazvioteorijukojujeonsamodbaciogodinamaranije. Fizičar Friman Dajson zapazio je da je trag koji vodi do objedinjene teorije polja prekrivenleševimaneuspelihpokušaja.

Nepokoleban, Ajnštajn je nastavio da radi na objedinjenoj teoriji polja, uglavnom po strani odzajednice fizičara.Kakonije imaovodeći fizičkiprincip,nastojao jedapronađe lepotu i elegancijuusvojim jednačinama.MatematičarGodfriHardi rekao je jednomprilikom: „Poput obrazaca slikara ilipesnika, i matematički obrasci moraju biti divni. Ideje se, kao boje ili reči, moraju uklopiti uharmoničnom skladu. Prva proba je lepota. Za ružnu matematiku nema trajnog boravišta.”210 Bezekvivalentnogprincipazaobjedinjenuteorijupolja,Ajnštajnjeostaobezzvezdevodilje.Tugovaoještodrugifizičarinevidesvetnjegovimočima,alitomunijeremetilosan.Pisaoje:„Postaosamusamljenistarac.Nekavrstaostarelogvođe.Presvega,znajumepotomeštonenosimčarapeiprikazujumekaočudakanaraznimskupovima.Aliuonomeštoradimmojajefanatičnostvećanoikadaizaistasenadamdaćurešitisvojestareproblemeuvezisaobjedinjenjemfizičkogpolja.Ipak,osećamsekaodasamuavionuukomesemoželetetikrozoblakealinemavidljivognačinadasečovekvratiustvarnost,tj.nazemlju.”211

Ajnštajnjeznaodagaradnaobjedinjenojteorijipoljaumestonakvantnojteorijiudaljavaodglavnihtokova istraživanjana Institutu.„Morada izgledamkaonojkoji jezanavekzabioglavuu relativističkipesakdasenebisuočiosazlimkvantima”,212žaliose.TokomgodinadrugifizičarisusedošaptavalidajeAjnštajn s druge strane brda i ispred svog vremena, ali njega to nije brinulo. „Uglavnom namenegledaju kao na strašnu osobu koja je s godinama oslepela i ogluvela. Nije mimrska ta uloga, jer jepriličnouskladusmojomćudi”,213pisaojeAjnštajn.

NaAjnštajnovsedamdesetirođendan,1949.godine,naInstitutujeupriličenaposebnaproslavanjemuučast.MnoginaučnicisudošlidapozdravevelikogfizičaratogadobaidasvojimčlancimadoprinesupisanjuknjigeoAjnštajnu.Međutim,potonunekihgovornikainapisaunovinama,postalojeočiglednoda pojedini naučnici nisu smatrali kakoAjnštajn ima šta da doda uobličavanju kvantne teorije. To jejedilo Ajnštajnove sledbenike, ali on se nije ljutio. Tomas Baki, njegov prijatelj, istakao je da je„OpenhajmerismejaoAjnštajnaujednomčasopisurekavšidajematoridananjeganikovišeneobraćapažnju.Bili smoužasnobesnizbog toga.Ajnštajnsenimalonijenaljutio, jednostavnonijepoverovao.KasnijejeOpenhajmerporicaodajetakoneštoizrekao.”214

Ajnštajnujebilosvojstvenodastakvommirnoćomprimakritike.Kadjeobjavljenaknjigaonjemu,duhovito je primetio: „Ova knjiga za mene nije podsećanje na to koliko trajem, već opomena da se

Page 75: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

povučem.”215Biojedovoljnoiskusannaučnikdaznakakojeteškodoćidonovihideja,tedamuidejesada nisu nadolazile toliko obilno kao umladosti. Zato će zapisati: „Čovek sve izmisli dok jemlad.Kasnijepostaneiskusniji,slavnijiigluplji.”216

Ipak,napredsugavuklidokazikojejesvudazapažaoakojisupotvrđivalidajeobjedinjenostjedanodvelikih temeljauniverzuma.Zabeležio je i ovo: „Prirodanampokazuje samo lavlji rep. Ja ipaknesumnjam da rep pripada lavu čak iako je lav tako golem da se nemože videti ceo.”217 Svakog jutra,postaviobisebijednostavnopitanje:kadbionbioBog,kakobistvoriokosmos?Sobziromnatoštajesvepotrebnodabikosmosnastao,pitanjebipreinačiousledeće:jeliBogimaoikakvogizbora?Pogledauprtogukosmos,sveštojevideokazivalomujedajeobjedinjenostnajvećaodsvihtemauprirodi,daBog nije mogao stvoriti univerzum u kojem bi gravitacija, elektricitet i magnetizam funkcionisali kaonezavisnientiteti.Ajnštajnjeznaodamunedostajevodećiprincip,fizičkaslikakojabiosvetlilaputkaobjedinjenojteorijipolja.Aliprincipanijebilo.

Iza teorije relativnosti stoji slikašesnaestogodišnjegmladićakoji trčiza svetlosnimzrakom.Opštuteoriju relativnosti prati slika čoveka zavaljenog u stolici, na ivici da padne, ili slika klikera koji sekotrljajupozakrivljenojpovršini.Uzobjedinjenuteorijupoljanematakvogvodećegprizora.ČuvenajeAjnštajnova izjava: „Gospod je blag i nije zlonameran.”218Nakon što se decenijamaborio s pitanjemobjedinjavanja, priznao je svom asistentu Valentinu Bergmanu: „Sad mi se čini da je Bog ipakzlonameran.”219

Premdasesmatralodajepotragazaobjedinjenomteorijompoljabilonajtežepitanjeufizici, to jeujednozafizičarebiloinajelitnijeinajprivlačnijepodručje.ČaksejedanodAjnštajnovihnajvatrenijihkritičaraobjedinjeneteorijepoljaisamzarazioovimproblemom.Krajempedesetihgodinaprošlogveka,iHajznebergiPauliznačajnosusezainteresovaliza jednuverzijuobjedinjeneteorijepoljazakojusutvrdilidamožerešitiproblemekojisuAjnštajnasputavalitridesetgodina.EvoštajezabeležioPais:„Od1954. godine sve do svoje smrti [umro je 1976], Hajzenberg je nastojao da celokupnu fiziku česticaizvedeizosnovnejednačinenelinearnihtalasa.”220Godine1958,PaulijeposetioUniverzitetKolumbijaipredstavioHajzenberg-Paulijevu verziju objedinjene teorije polja. Suvišno je reći da su slušaoci biliskeptični. Nils Bor je ustao i rekao: „Mi ovde pozadi mislimo da je vaša teorija uvrnuta. Jedino nemožemodasesložimoukojojmeri.”221

FizičarDžeremiBernstajn,koji je takođeslušaopredavanje,zapazio je:„Bio je tonimaloprijatansusret dvadivamoderne fizike.Svevreme samsepitao štabi o tomepomislionekoko senimalonerazumeufiziku.”222NakrajujePauliodustaoodoveteorije,jerjeverovaodaimamnogonedostataka.Hajzenbergjeinsistiraonatomedaidaljezastupajututeoriju.Paulijeposlaosvomsaradnikuprazanlistpapira i napomenuo– ako jenjihovaverzijaobjedinjene teorije poljavaljana, onda je i priloženi listpapiraTicijanovodelo.

MadajeAjnštajnurazvijanjuobjedinjeneteorijepoljanapredovaosporoimučno,okupiralasugaidrugainteresovanja.Jednoodnajzanimljivijihbiojevremeplov.

Njutnjevremeposmatraokaostrelu.Kadseodapne,strelaletipopravojlinijiinikadneskrećesasvojeputanje. Jednasekundanazemlji isto ješto i sekundausvemiru.Vreme jeapsolut i ravnomernootkucavaucelomuniverzumu.Događajisemoguodigrati istovremenoučitavomuniverzumu.Međutim,Ajnštajn je uveo koncept relativnog vremena po kojem sekunda na Zemlji nije isto što i sekunda naMesecu.MatematičarKurtGedelpostaviojesledećepitanje:imalivremenskarekavrtlogekojijojmoguvratiti tok? Ili, može li se račvati u dve reke i tako stvoriti paralelne univerzume? Ajnštajn je bioprimorandasesuočisaovimpitanjem1949.godinekadamujeGedel,njegovsusednaInstitutu,aponekima najveći matematički um dvadesetog veka, pokazao da njegove (Ajnštajnove) jednačinedozvoljavajuputovanjekrozvreme.Gedeljeotpočeosrotirajućimkosmosomispunjenimgasom.Kadabi čovekobišaou svemirskombroduceokosmos,vratiobi senaZemljuprenego što je snjepošao!

Page 76: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

Drugim rečima, u Gedelovom univerzumu putovanje kroz vreme bilo bi uobičajeno, a vraćanje krozvremeuputovanjukosmosom–normalnapojava.

To je uzdrmalo Ajnštajna. Do tada je pri svakom nastojanju da se otkriju rešenja Ajnštajnovihjednačina,izgledalokaodatarešenjaodgovarajupodacima.Merkurovperihel,crvenipomak,skretanjezvezdane svetlosti, gravitacija zvezda i tako dalje, sve se to dobro uklapa s podacima dobijenim ueksperimentima.Sadasepomoćunjegovih jednačinastizalodo rešenjakoja supredstavljala izazovzasvaverovanjatogvremena.Dajebilomogućeputovatikrozvreme,istorijskidogađajinikadnebimoglibitizabeleženi.Poputpeskanavetru,prošlostbimenjalatokkadgodbinekoušaouvremeplov.Jošgore,čovekbi izazivanjemvremenskogparadoksamogaouništitisamkosmos.Štaakosevratiteuprošlost iubijetesvojeroditeljeprenegoštoserodite?Tobibilonezgodno–ukolikobisteprvoubiliroditelje,kakobisteseondarodili?

Vremeplovinarušavajukauzalnost,tajljubljeniprincipfizike.Ajnštajnnijebiozadovoljankvantnomteorijom upravo zato što je u njoj kauzalnost bila zamenjena verovatnoćom.A sada jeGedel potpunoodstraniokauzalnost!Nakoniscrpnogproučavanja,AjnštajnjeodbacioGedelovorešenje,uznapomenuda se nije podudaralo s podacima prikupljenim osmatranjem: pošto se kosmos širio a nije rotirao,putovanjekrozvreme,barzasada,bilobinemoguće.Ovateorijajeipakostavilajednumogućnost:kadbikosmosrotiraoumestodaseširi,putovanjekrozvremebilobinormalno.Proćićejošpedesetgodinaprenegoštokonceptputovanjakrozvremeponovopostaneglavnopoljeistraživanja.

Četrdesetegodineprošlogvekabilesuburneiuoblastikosmologije.DžordžaGamova,kojijetokomrata bioAjnštajnova veza sa američkommornaricom, nije toliko zanimala izrada eksploziva koliko jevoleodasebavipitanjimaonajvećojeksploziji–Velikomprasku.Gamovćepostavitinekolikopitanjakojasukosmologijuokrenulanaglavačke.OnjeteorijuVelikogpraskadoveodonjenoglogičnogkraja.Ako je kosmos zaista nastao u žestokoj eksploziji, lukavo je zaključioGamov, onda jemoguće otkrititoplotupreostaluodprvobitnevatrenelopte.Trebalobidaje izaVelikogpraskaostao„ehonastanka”.IskoristiojeradoveBolcmanaiPlanka,kojisupokazalidabibojaitemperaturavrelogobjektatrebaloda su usaglašene budući da se radi o dva različita oblika energije. Na primer, ako je objekatužarenocrveneboje,toznačidajenjegovatemperaturapribližno3000stepeniCelzijusa.Ukolikojevrućiobjekat žut (poput našeg Sunca), njegova temperatura (na površini) iznosi otprilike 6000 stepeniCelzijusa.Inašatelasutopla,pamožemoizračunatibojutelakojaodgovarainfracrvenimzracima.(Takofunkcionišuvojničkenaočarizanoćnoosmatranje,jeruočavajuinfracrvenozračenjekojeemitujetoplotatela.)PolazećiodpretpostavkedajedoVelikogpraskadošloprevišemilijardigodina,RobertHermaniRalf Alfer, naučnici koji su radili u timu Džordža Gamova, izračunali su još 1948. godine da bitemperatura isijavanja nakonVelikog praska trebalo da iznosi pet stepeni iznad apsolutne nule, što jeizuzetnoblizutačnevrednosti.Ovozračenjeodgovaramikrotalasnomzračenju.Stogaje„bojanastanka”ustvarimikrotalasnozračenje.(Mikrotalasnozračenje,kojejenajzadotkrivenodecenijamakasnijeičijajetemperatura2.7stepeniiznadapsolutnenule,unelojerevolucijuukosmologiju.)

IakoskrajnutuPrinston,Ajnštajnjedoživeodanjegovaopštateorijarelativnostiutabanovestazeuistraživanjukosmologije,crnihrupa,gravitacionihtalasa, iudrugimoblastima.Iporedtoga,poslednjegodine života bile sumu ispunjene tugom.Godine 1948, nakondugog i tegobnogbdenja nadnjihovimmentalno obolelim sinom, umrla je Mileva. Po svemu sudeći, dobila je moždani udar pri jednomEdvardovomnapadu.(Kasnijejeunjenomdomu,umadracu,nađeno85.000franaka,verovatnoposlednjinovac koji joj je ostao od stanova u Cirihu.Novcem od stanova plaćana je Edvardova dugogodišnjanega.)AjnštajnovasestraMajaumrlaje1951.godine.

SledećegodinejepreminuopredsednikIzraela,HajmVajcman,kojijeorganizovaoAjnštajnovslavniobilazakAmeriketridecenijeranije.Posveneočekivano,izraelskipremijerDavidBen-GurionponudiojeAjnštajnudabudenovipredsedniktezemlje.Madapočastvovan,Ajnštajnjeodbioponudu.

Godine1955,Ajnštajn je primiovest o smrtiMikeleaBesoakojimu je pomogaodadotera svoje

Page 77: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

ideje o specijalnoj relativnosti.Ajnštajn je dirljivo napisaoBesoovom sinu: „Mikeleu sam se najvišediviojerjeuspeodatolikegodineproživisjednomženom,nesamoumiruvećiunenarušenomskladu,učemusamjadvaputomanuo...Itakomeje,napuštajućiovajčudansvet,ponovozamalopretekao.Alinemari, jer za nas koji verujemou fiziku, ovo razdvajanje prošlosti, sadašnjosti i budućnosti,makolikoopipljivo,samojeopsena.”223

Narušenog zdravlja, iste godine zapisaće i ovo: „Neukusno je veštački produžavati život. Ja samsvojeodužio;vremejedaodem.Uradićutosastilom.”224Ajnštajnjeumro18.aprila1955.odpucanjaaneurizme.Nakonnjegovesmrti,crtačHerblokobjaviojeuVašingtonPostucrtežZemljekojasevidiizkosmosa s velikim natpisom: „Ovde je živeo Albert Ajnštajn.” Istog dana u novinama širom svetapojavila se fotografija Ajnštajnovog radnog stola. Na fotografiji se vidi rukopis njegove najvećenedovršeneteorije–objedinjeneteorijepolja.

Page 78: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

V

POGLAVLJE9Ajnštajnovaproročanska

zaostavština

ećina biografa listom zanemaruje poslednjih trideset godina Ajnštajnovog života, smatrajući ihgotovouvredljivonedostojnimgenija,mrljomunjegovojblistavojbiografiji.Ipak,razvojnaukeu

poslednjihnekolikodecenijaomogućio jeposvenovpoglednaAjnštajnovuzaostavštinu.Budućida jenjegovradbiotakosuštinskivažan,tedajemenjaosameosnoveljudskogsaznanja,Ajnštajnovuticajidaljejeprisutanufizici.SemekojejeAjnštajnposejaoprocvetalojeu21.veku,presvegazatoštosuinstrumentikojimasesadaslužimo–kosmičkiteleskopi,svemirskeorbiteosetljivenax-zrakeilaseri–dovoljnomoćniiosetljividapotvrdenjegovabrojnapredviđanjaodprevišedecenija.

MrvicekojesuserasulesaAjnštajnovogtanjira,sadadrugimnaučnicimadonoseNobelovenagrade.Štaviše,uzrazvojteorijesuperstruna,Ajnštajnovkonceptobjedinjenjasvihsila,kojijenekadabiometaruganjaiomalovažavanja,danaszauzimasredišnjemestouteorijskojfizici.Uovompoglavljurazmatrajuse novi razvoji u tri oblasti u kojimaAjnštajnova trajna zaostavština ne prestaje da dominira svetomfizike:ukvantnojteoriji,opštojteorijirelativnostiikosmologiji,iobjedinjenojteorijipolja.

Kadje1924.godineAjnštajnprviputpisaooBoze-Ajnštajnovojkondenzaciji,uopštenijeverovaodaćenjegovzanimljivfenomenuskorobitiotkriven.Trebalojeohladitimaterijalegotovodoapsolutnenuleprenoštosvakvantnastanjakolapsirajuuogromansuperatom.

Godine1995,tojepošlozarukomErikuKornelusNacionalnoginstitutazastandardeitehnologiju,iKarluVajmanusaUniverzitetaKolorado.OnisuproizveličistBoze-Ajnštajnovkondenzatod2000atomarubidijuma, na dvadesetmilijarditom delu stepena iznad apsolutne nule. Uz to je Volfgang Keterle, saInstitutaMIT,nezavisnoodnjihproizveoBoze-Ajnštajnovekondenzatesdovoljnoatomanatrijumadabinanjimamogaoizvestivažneopite.Unjihjespadaloizvođenjedokazadaoviatomipokazujuobrasceinterferencijeusaglašenesaatomimaštosumeđusobnokoordinisani.Drugimrečima,ponašalisusekaosuperatomokojemjeAjnštajngovoriojošprevišeod70godina.

Nakonprvogobjavljivanja,otkrićauovojoblastinizalasusejednozadrugim.Godine1997,Keterlei njegove kolege saMIT-a napravile su, pomoćuBoze-Ajnštajnovih kondenzata, prvi svetski „atomskilaser”. Čudesno svojstvo laserskog svetla potiče od činjenice da fotoni marširaju jedinstveno ineodvojivojednioddrugih,dokjeobičnasvetlosthaotičnainekoherentna.Poštomaterijaimaiosobinetalasa,fizičarisupretpostavljalidaseizraciatomatakođemogu„talasati”kaolaserskizraci;budućidanije bilo moguće napraviti Boze-Ajnštajnove kondenzate, sprečeno je razvijanje te pretpostavke. Ovifizičarisuuspelitakoštosuhladiligrupuatomasvedoksenijekondenzovala.Potomsukondenzatgađalilaserskimzrakom,štojeatomepretvorilousinhronizovantalas.

Kornel, Vajman i Keterle dobili su 2001. godine Nobelovu nagradu za fiziku. Odbor za dodeluNobelove nagrade istaknuo je u obrazloženju njihova „dostignuća u primeni Boze-Ajnštajnovekondenzacijenavodenegasovealkalnihatomaiprvatemeljnaproučavanjasvojstavakondenzata”.Idaljese otkrivaju praktične primene Boze-Ajnštajnovih kondenzata. Kad se ovi zraci atomskih lasera ubudućnosti budu primenili u nanotehnologiji, mogli bi se pokazati vrlo dragocenim. Oni će možda

Page 79: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

omogućitimanipulacijespojedinačnimatomimaipravljenjeslojevaatomskihfilmovazapoluprovodnikeuračunarimabudućnosti.

Pored atomskih lasera, pojedini fizičari razmatraju mogućnost da bi i kvantni računari (koji ćeračunatinanivoupojedinačnihatoma)moglibitizasnovaninaBoze-Ajnštajnovimkondenzatima.Onibinakraju zamenili računare sa silicijumskimčipovima.Drugi su, pak, smatrali da tamnamaterijamožedelombitisačinjenaodBoze-Ajnštajnovihkondenzata.Ukolikojetako,ondabitoznačilodaovočudnostanjematerijezauzimanajvećideokosmosa.

Ajnštajnov doprinos takođe je naterao kvantne fizičare da iznova promisle o svojoj privrženostiprvobitnomkopenhaškomtumačenjuoveteorije.Tridesetihičetrdesetihgodinaprošlogveka,kadasusekvantnifizičaripodrugivaliAjnštajnuizaleđa,bilojelakoneobraćatipažnjunadivafizike,budućidasuutovremeotkrićaizkvantnefizikebilasvakodnevna.KojejošmogaodarazmišljaoosnovamakvantnefizikekadsusefizičariguralidapoberuNobelovenagradekaodasujabukenadrvetu?Sadasemogloizvestinastotineproračunaoosobinamametala,poluprovodnika,tečnosti,kristalaidrugogmaterijala,aiz svakog jemogla nastati posebna oblast. Nije bilo vremena za gubljenje. Usled toga, fizičari su setokomdecenija jednostavnonaviklinakopenhaškuškolu,adublja filozofskapitanjanakojanisu imaliodgovor, gurali su pod tepih. Rasprave između Bora i Ajnštajna bile su zaboravljene. Iako su sadarazjašnjenamnoga„laka”pitanjaomateriji,znatnosloženijapitanjakojajejošAjnštajnpostavioidaljesubezodgovora.Nabrojnimmeđunarodnimkonferencijamaposvetu, fizičari idanasproučavajuonajmisaonieksperiment smačkomokojem jebilo rečiupoglavlju7.Pošto sadaeksperimentalni fizičarimogu damanipulišu pojedinačnim atomima, eksperiment smačkom nije više puko akademsko pitanje.Konačna sudbina računarske tehnologije, na kojoj počiva ogroman deo svetskog bogatstva, možda ćezavisitiodrešenjaovogproblemajerbiračunaribudućnostimoglidakoristetranzistorenapravljenjeodpojedinačnihatoma.

PremdanijebiloeksperimentalnihodstupanjaodBorovogprvobitnogtumačenja,njegovakopenhaškaškoladanasjenajmanjeprivlačna.Kopenhaškaškolapretpostavljadapostoji„zid”kojirazdvajazdravrazum,makroskopski svet drveća, planina i ljudi koje vidimooko sebe, od tajanstvenog, neintuitivnogmikroskopskogsvetakvantumai talasa.Umikroskopskojsredini,subatomskečesticeobitavajuunižemsloju između postojanja i nepostojanja.Mi živimo s druge strane zida na kome su sve funkcije talasadoživelekolaps,panamsečinidajemakroskopskikosmoskonačanidobrouređen.Dakle,postojizidkojirazdvajaposmatračaodposmatranog.

Pojedinifizičari,ukojespadainobelovacEugenVigner,otišlisujošdalje.Vignernaglašavadajesvestključnielementposmatranja.Svestanposmatračmožedaopaziiutvrdistvarnopostojanjemačke.Ali, ko posmatra posmatrača? Posmatrač mora isto tako imati svog posmatrača (nazvanog „Vignerovprijatelj”),kojićeutvrditida jeposmatračživ.Ovonavodinabeskonačan lanacposmatrača,odkojihsvakiposmatradrugog isvakiutvrđujeda jeprethodniživ.PoVigneru, to jeznačilodamoždapostojikosmička svest koja određuje prirodu samog kosmosa! Prema njemu: „Samo proučavanje spoljašnjegsveta vodi do zaključka da je sadržaj svesti konačna stvarnost.”225 Stoga su neki tvrdili da takavzaključak dokazuje postojanje Boga – nekakve kosmičke svesti – ili da je sam kosmos na neki načinsvestan.KaoštojePlankjednomrekao:„NaukanemožedarešikrajnjumisterijuPrirode.Zatoštosmouposlednjimanalizamaimisamideomisterijekojutrebadarešimo.”226

Tokomdecenijapojavljivalasuseidrugatumačenja.HjuEveretje1957.godine,kaosvršenistudentčiji jementorbio fizičarDžonViler, predložiomoždanajradikalnije rešenjemisaonog eksperimenta smačkom– teoriju o „mnogo svetova”, koja podrazumeva da svimogući kosmosi postoje istovremeno.Implikacijeovakveidejesupriličnouznemiravajuće,jerseponjojkosmosneprestanoračvausvakomkvantnomtrenuirazdvajaubeskonačanbrojkvantnihkosmosa.Madajeisprvapokazivaoentuzijazamzapristupsvogstudenta,iVilerjekasnijenapustioovuidejutvrdećidanosisuviše„metafizičkogbremena”.PremaVileru, samo jedandogađajnakvantnomnivourazdvajanasodsvetaukojemČerčilnikadnije

Page 80: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

živeo i u kojem nije poveo engleski narod protiv ubilačkih snaga Adolfa Hitlera. Možda su u tomparalelnomsvetunacistidobiliDrugisvetskiratiporobilivećideosveta.Ili,zamislitesvetukomejeSunčev vetar, izazvan kvantnim događajima, pre 65miliona godina skrenuometeor ili kometu s njeneputanje tako da nikad nije ni udarila meksičko poluostrvo Jukatan i nije zbrisala dinosauruse. Uparalelnomsvetuljudskabićasenikadnisupojavila,aMenhetn–gdejasadživim–nastanjujurazjarenidinosaurusi.

Od razmišljanja o svimmogućim svetovimamože nam se zavrteti u glavi.Nakon decenija jalovihraspravaoraznimtumačenjimakvantneteorije,godine1965.DžonBel,fizičarunuklearnojlaboratorijipri CERN-u u Ženevi, analizirao je eksperiment koji bi konačno potvrdio ili opovrgao Ajnštajnovukritikukvantneteorije.227PoštovaojedubokafilozofskapitanjakojajeAjnštajnpostaviogodinamapretoga,pajepredložioteoremukojabinajzadrešilatopitanje.(Belovateoremasezasnivanaponovnomizvođenjuvarijacije starogEPReksperimenta te analiziranjuodnosa izmeđudve česticekoje sekrećusuprotnim smerovima.) Prvi uverljiv eksperiment izveo je 1983. godine Alen Aspe s pariskoguniverziteta, a rezultati su potvrdili tačku gledišta kvantnemehanike. Ajnštajn nije bio u pravu što jekritikovaokvantnuteoriju.

AkosedanasmožeodbacitiAjnštajnovakritikakvantne teorije,kojojseškolikvantnemehanike izmnoštva postojećih valja prikloniti? Danas mnogi fizičari veruju da je učenje kopenhaške školenepotpuno. U današnjem svetu, kadmožemo damanipulišemo pojedinačnim atomima, ne odgovara niBorovzidkoji razdvajamikroskopskisvetodmakroskopskog.„Skenirajući tunelskimikroskopi”mogudapomerepojedinačneatomeivećsekoristedastvoreabakussastavljenodatoma.Poredtoga,uosnovicelenoveoblastitehnologije,nazvane„nanotehnologija”ležimanipulacijaatomima.EksperimentipoputonogsaŠredingerovommačkommogusesadaobavljatinapojedinačnimatomima.

Umisaonomeksperimentusmačkom,jošuveknemarešenjakojebizadovoljilosvefizičare.GotovoosamdesetgodinanakonštosuseBoriAjnštajnsukobilinaznamenitojSolvejevojkonferenciji,pojedinivodećinaučnici,međunjimaidobitniciNobelovenagrade,priklonilisuseideji„dekoherencije”kakobirešilieksperimentsmačkom.Prvapremisaudekoherencijitičesetalasnefunkcijemačkekojajesloženajermačkusačinjavapribližno1025atoma,štojezaistaastronomskibroj.Zatojeinterferencijatalasaživemačkeitalasamrtvemačkekrajnjenategnuta.Toznačidabidvetalasnefunkcijemogleistovremenodaegzistirajuuistomprostoru,alibezikakvogmeđusobnoguticaja.Dvetalasnefunkcijesudekoherentneiviše ne osećaju međusobno prisustvo. Po jednoj verziji dekoherencije, talasne funkcije nikad nekolapsirajukaoštojetvrdioBor.Onesesamorazdvajajuinikadvišenedelujujednanadrugu.

Dobitnik Nobelove nagrade Stiven Vajnberg, poredi ovu teoriju sa slušanjem radija. Okretanjemdugmetanaradiju,pronalazimomnogeradio-stanice.Svakafrekvencijapostajedekoherentnauodnosunadruge, pa između stanica nemamešanja (interferencije). Prostorija se istovremenopuni signalima svihradio-stanicaisvakaodnjihjesvetzasebe,jernemanikakvoguzajamnogdelovanja.Radio-prijemniksemožepodesitidaudatomtrenutkuprimasignalsamojednestanice.

Dekoherencija zvuči privlačno, pošto podrazumeva da se pri rešavanju problema smačkommožeprimeniti obična talasna teorija i izbeći kolaps talasne funkcije.Uovakvoj predstavi, talasi nikada nekolapsiraju. Međutim, logika vodi do uznemirujućih zaključaka. Dekoherencija, u završnoj analizi,upućujenainterpretacijupreko„mnoštvasvetova”.Aliumestoradio-stanicakojeneometajuemitovanjejednedrugima,sadaimamočitavesvetovebezmeđusobnihinterakcija.Čudnozvuči,alitoznačida,dokusvojojsobičitateovuknjigu,postojitalasnafunkcijaparalelnihsvetovasnacistimakaopobednicimauDrugomsvetskomratu,s ljudimakojigovorečudnimjezicima,dinosaurusimaštoseboreuvašojsobi,vanzemaljcimaušetnjipogradskimparkovimailiimasvetovaukojimaZemljanikadanijenipostojala.Naš „radio” podešen je samo na poznati svet u kome živimo, ali u ovoj sobi postoje i druge „radio-stanice” čudnovatih svetova što postoje paralelno s našim. Ne možemo da komuniciramo sdinosaurusima, čudovištima i vanzemaljcima koji šetaju po našoj dnevnoj sobi jer živimo na drugoj

Page 81: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

„frekvenciji” koja nije u koherenciji s njihovom.Kako je nobelovac Ričard Fejnmen kazao: „Sasvimopravdanomogurećidanikonerazumekvantnumehaniku.”228

DokjeAjnštajnovakritikakvantneteorijepomogladaseonaiskristališe,alineidaseiznađusasvimzadovoljavajuća objašnjenja njenih kvantnih paradoksa,Ajnštajnove ideje su zasijale punim sjajemnadrugommestu–najspektakularnijeuopštoj relativnosti.Ueri atomskih satova, lasera i superračunara,naučnicimogudasprovodevrlopreciznaispitivanjaopšterelativnostiokojimajeAjnštajnmogaosamoda sanja. Godine 1959. Robert Paund i Glen Rebka s Harvarda, najzad su laboratorijski potvrdiliAjnštajnova predviđanja gravitacionog crvenog pomaka – odnosno, da satovi ne otkucavaju istombrzinomugravitacionompolju.Pomoćuvrloosetljivoguređaja(kojijeradionaprincipuMosbaurevogefekta)postavljenognakrovLimanovelaboratorijeuHarvardu,merilisujačinuzračenjaradioaktivnogkobaltasmeštenogupodrumu,24metraniže.Merenjasupokazaladasufotoniizgubilienergiju(odnosnosmanjena im je frekvencija) tokom putovanja od podruma do krova. Godine 1977, astronom DžesiGrinstajn i njegove kolege analizirali su protok vremena u blizini desetak zvezda – belih patuljaka.Otkrilisuonoštosuočekivali–davremeusporavaujakomgravitacionompolju.

Eksperiment s pomračenjemSunca ponovljen je jošmnogo puta sa izuzetnompreciznošću.Godine1970,astronomisutačnoutvrdilipozicijudvavelikakvazara,3C279i3C273.SvetlostsaovihkvazaraskretalajekaoštojepredviđalaAjnštajnovateorija.

Atomskičasovniciizazvalisupravumalurevolucijuumetodamapreciznogmerenjavremena.Godine1971, atomski časovnici postavljeni su na avion koji je leteo sa istoka na zapad, potom i u obrnutomsmeru. Pokazivanje tih časovnika upoređeno je sa atomskim časovnicima u Pomorskoj opservatoriji uVašingtonu.Analizirajući atomskečasovnikekoji suputovaliu avionu različitimbrzinama (alina istojvisini), naučnici su mogli da potvrde ispravnost specijalne teorije relativnosti. Nakon toga, analizarezultata leta aviona na različitim visinama, ali pri istoj brzini, omogućila im je da ispitaju valjanostopšte teorije relativnosti.Uoba slučaja, rezultati supotvrdiliAjnštajnovapredviđanja,uzprihvatljivugrešku.

Svemirskisatelitiomogućilisunovenačineproveravanjaopšteteorijerelativnosti.SatelitHiparkos,kojijelansiralaEvropskasvemirskaagencija1989.godine,četirigodinejeračunaoskretanjesvetlostizvezda pod uticajem Sunca, obuhvatajući u toj analizi zvezde 1500 puta slabijeg sjaja od zvezda izsazvežđaVelikimedved.Udubinamakosmosanemapotrebečekatinapomračenjeieksperimentisemogustalno izvoditi. Rezultati svih eksperimenata pokazali su da je skretanje svetlosti zvezda u skladu saAjnštajnovim predviđanjima. Tačnije, utvrđeno je da je svetlost veoma udaljenih zvezda skretala poduticajemSunca.

U 21. veku planiraju se raznovrsni precizni eksperimenti koji će proveriti tačnost opšte teorijerelativnosti,uključujućidaljaistraživanjabinarnihzvezda–parovazvezdakojekružejednaokodruge–čakiispitivanjaodbijanjalaserskihsignalaodMeseca.Verovatnoćenajzanimljivijibitieksperimentisagravitacionim talasima.Ajnštajn je1916.godinepretpostaviodapostojegravitacioni talasi, ali jebioočajanzatoštojeznaodanećedoživetieksperimentalnupotvrdutogneuhvatljivogfenomena.Napočetku20.vekaopremazaeksperimentisanjebila jeprevišeprimitivna.Ali1993.godine,dvafizičara,RaselHalsi iDžozefTejlor,dobili suNobelovunagraduzaposrednupotvrdupostojanjagravitacionih talasaispitivanjembinarnihzvezda.

Predmetnjihovogistraživanjabiojepulsar1913+16,binarnaneutronskazvezda,udaljenaodZemljeoko16.000svetlosnihgodina–sistemoddvemrtvezvezdekojenapravepunkrug jednaokodrugenasvakih sedam sati i četrdeset pet minuta, oslobađajuću pri tome snažne plime gravitacionih talasa.Zamislite,naprimer,damešatepudingdvemakašikamakojerotiraju jednaokodruge.Krećućisekrozpuding, one ostavljaju iza sebe brazdu. Sada zamenite puding prostorvremenskim tkanjem, a kašikemrtvim zvezdama, i dobićete sliku dve zvezde koje jure jedna drugu u svemiru, emitujući talasegravitacije.Titalasinoseenergiju,takodasedvezvezdevremenomgubeizajednosesmirujuuspiralnoj

Page 82: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

putanji. Analizom signala s takvih binarnih zvezda, moguće je precizno izračunati skupljanje njihovihorbita. Kao što se moglo očekivati na osnovu Ajnštajnove opšte teorije relativnosti, dve zvezde sepribližavaju za milimetar pri svakoj revoluciji. Za godinu dana, rastojanje između zvezda u orbitiprečnika700.000kmsmanjujeseoko91cm–tubrojkudajuiAjnštajnovejednačine.Dvezvezdećese,zbog gubitka gravitacionih talasa, spojiti za 240 miliona godina. Analizom rezultata ovog preciznogeksperimenta,mogućejeproveritiistepentačnostiAjnštajnoveopšteteorijerelativnosti.Brojkesutakoprecizneda semože zaključiti da je tačnostopšte teorije relativnosti 99.7% (što jeodstupanjedalekomanjeodprihvatljivegreške).

U poslednje vreme sve više se govori o nizu dalekosežnih eksperimenata s ciljem da se direktnoposmatraju gravitacioni talasi. Projekat LIGO (Laser Interferometer GravitationalWave Observatory)moždaćeuskoro,poprviput, omogućiti opservacijugravitacionih talasa–nastalihu sudarudve crnerupeuudaljenomsvemiru.LIGOjeostvarenjesnafizičara,prvimehanizamdovoljnomoćandaomogućimerenjegravitacionihtalasa.ObuhvatatrilaserskapostrojenjauSjedinjenimDržavama(dvauHanfordu,uVašingtonu i jedanuLivingstonu,uLuizijani).Zapravo jedeomeđunarodnog sistemaukoji spadajufrancusko-italijanskidetektorVIRGOuitalijanskomgraduPizi,japanskidetektorTAMAuokoliniTokijai britansko-nemački detektor GEO600 u Hanoveru (Nemačka). LIGO će ukupno koštati 292 milionadolara(uzdodatnih80milionazadozvoleinadogradnjesistema),štogačininajskupljimprojektomkojijeNacionalnanaučnafondacijaikadafinansirala.

LaserskidetektoriprojektaLIGOveomapodsećajunaaparaturupomoćukojesunapočetkuprošlogvekaMajkelson iMorli pokušavali da registruju eterski vetar, s tom razlikom što se umesto običnihsvetlosnihzrakovakoristelaserskizraci.Laserskizraksedelinadvameđusobnonormalnazraka.Nakonštonaiđunaogledalo,dvazrakasespajaju.Akobigravitacionitalaspogodiointerferometar,poremetilabi se dužina putanja laserskih zrakova, što bi se registrovalo kao interferencija dva zraka. Da bi seosiguralo da signal koji pogađa lasersku aparaturu nije nekakav šum, potrebno je postaviti laserskedetektoreširomplanete.Samoogromangravitacionitalas,mnogovećiodZemlje,mogaobidaaktivirasvedetektoreodjednom.

Planirano je daNASA i Evropska svemirska agencija postave u svemiru veći broj ovih laserskihdetektora.Godine2010.NASAćelansiratitrisatelitazvanihLISA(LaserInterferometrySpaceAntenna).Oni će kružiti oko Sunca na otprilike istoj udaljenosti kao Zemlja. Tri laserska detektora formiraćejednakostraničnitrougaousvemiru(straniceoko4.8milionakilometara).Bićetotakoosetljivsistemdaćemoćidaregistrujevibracijeredaveličinetrilijarditogdelamilimetra(štoodgovarapomakujednakomstotomdeluprečnikaatoma),itakoćeomogućitinaučnicimadadetektujuizvornitalasnastaopriVelikomprasku.Ako sve bude teklo po planu, sistemLISA pogledaće u bilioniti delić sekunde nakonVelikogpraska, potvrđujući se kao možda najmoćnija kosmološka alatka za istraživanje nastanka svemira uistoriji.Ovojeodsuštinskevažnosti, jerseverujedaćenamLISAdatiprveeksperimentalnepreciznepodatkeoprirodiobjedinjeneteorijepolja–teorijesvega.

JošjednavažnaalatkakojujeAjnštajnosmisliobilasugravitacionasočiva.Godine1936.dokazaojeda se obližnje galaksije mogu ponašati kao džinovska sočiva koja fokusiraju svetlost sa udaljenihobjekata.MnogedecenijemoralesudaprođuprenegoštosuAjnštajnovasočivadetektovanaukosmosu.Prvi pomak načinjen je 1979. godine, kada su astronomi otkrili kvazarQ0957+561 i ustanovili da onzakrivljujeprostoriponašasekaosočivokojekoncentrišesvetlost.

Godine 1988, prvi put je registrovanAjnštajnov prsten sa radio-izvoraMG1131+0456 – otada jeotkrivenojošdvadesetprstenova,uglavnomufragmentima.PrvipuniAjnštajnoviprestenoviotkrivenisu1997. godine, pomoću orbitalne opservatorije Hubble Space Telescope i britanskog sistema radio-teleskopaMERLIN (Multi-Element Radio Linked Interferometer Network). Analiza udaljene galaksije1938+666otkrila jekarakterističniprstenokogalaksije.„Naprvipogledčinioseneprirodanimismopomislili da je nekakva mrlja na slici, ali onda smo shvatili da je pred nama savršen Ajnštajnov

Page 83: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

prsten!”229,rekaojedrJanBraunsaMančesterskoguniverziteta.Britanskiastronomisubilioduševljeni;uzvikivalisu:„Punpogodak!”230Prstenjemalen,dimenzijatekjednelučnesekundeilimetalnognovčićaposmatranog sa udaljenosti od 3.5 kilometra. Ipak, potvrđuje Ajnštajnova predviđanja stara nekolikodecenija.

Opštateorijarelativnostiimalajenajeksplozivnijiefekatnapoljukosmologije.Dvafizičara,RobertVilsoniArnoPenzijas,1965.godinesuuBelovojlaboratorijiuNjuDžersijupomoćuHornovogradio-teleskoparegistrovalislabemikrotalaseizudaljenogkosmosa.NeznajućizapionirskeradoveGamovainjegovihstudenata,onisuslučajnodetektovalikosmičkozračenjenastalopriVelikomprasku.(Navodnosumislili da je u pitanju šum koji su stvarale ptice, dok su ispuštale izmet na njihov radio-teleskop.KasnijejefizičarR.H.DikesaPrinstonaispravnoidentifikovaotozračenjekaoGamovljevopozadinskozračenje.) Penzijas i Vilson su dobili Nobelovu nagradu za svoj pionirski rad. Otad, satelit COBE(CosmicBackgroundExplorer),lansiran1989.godine,pružanamnajdetaljniju,neobičnosmirenu,slikutog kosmičkog mikrotalasnog zračenja. Tim fizičara na čelu sa Džordžom Smutom sa Kalifornijskoguniverziteta Berkli, pažljivo je, nakon detaljne analize blagih poremećaja u tom prilično smirenompozadinskomzračenju,uspeodanapravi fotografijuzračenja izvremenakada jekosmosbiostarnekih400.000godina.Medijisutuslikuneopravdanonazivali„liceBoga”.(Tonijefotografija„Božijeglica”većslikaVelikogpraskaiznjegovog„detinjstva”.)

Najzanimljivije na toj fotografiji jeste da poremećaji verovatno odgovaraju malenim kvantnimfluktuacijamauVelikomprasku.Premaprincipuneodređenosti,Veliki prasaknijemogaobiti savršenopravilnaeksplozija,poštosukvantniefektimoraliizazvatiporemećajeodređenihrazmera.UpravotojeotkrilaBerklijskagrupa.(Danisunašli tefluktuacije,principneodređenostipretrpeobivelikiudarac.)Poremećajiuzračenjunisusamopokazalida jeprincipneodređenostivažio i tokomrađanjakosmosa,većsuukazalinaučnicimanauverljivmehanizamstvaranjanašeg„gromuljičastog”kosmosa.Materijaukosmosunijeraspoređenaravnomerno(naprimer,zgusnutajeugalaksije)–kosmosjeistkangrubo.TanamreškanostmožeselakoobjasnitiporemećajimauVelikompraskukojiseširezajednosakosmosom.Kadaposmatramogrupegalaksijananebu,moždagledamou fluktuacije samogVelikogpraskanastaleusledprincipaneodređenosti.

Od svih Ajnštajnovih ideja, možda je najspektakularnije vaskrsla „tamna energija”. Ranije smopomenulidaje1917.godineAjnštajnuveokosmološkukonstantu(ilienergijuvakuuma)dabieliminisaoširenje kosmosa u svojim jednačinama. (Govorili smo da je opšta kovarijansa obuhvatala samo dvaobjekta, Ričijev tenzor i zapreminu prostorvremena, te se kosmološka konstanta nije mogla tako lakozanemariti.) Kasnije, kada je Edvin Habl dokazao da se kosmos zaista širi, Ajnštajn ju je proglasiosvojomnajvećomzabludom.Međutim,merenja iz2000.godinepokazalasuda jeAjnštajn lakomogaobitiupravu:kosmološkakonstantanesamodapostoji,većtamnaenergijaverovatnopredstavljanajvećiizvormaterije/energijeučitavomkosmosu.Analizirajućisupernoveuudaljenimgalaksijama,astronomisu uspeli da izračunaju brzinu širenja kosmosa tokommilijardi godina. Rezultati su bili iznenađujući:umestosvesporije,kosmossesvebržeširi.Naškosmosjekaobegunackojinezastajeiverovatnonećeprestatidaseširi.Zatosadamožemodapredvidimokakoćeumreti.

Nekikosmolozisuranijeverovalidaukosmosuimadovoljnomaterijedaseširenjezaustaviipređeu skupljanje, što bi potvrdio plavi pomak iz udaljenih delova kosmosa. (Fizičar StivenHoking je čakverovaodaćeskupljanjekosmosaizazvatiobrtanjetokavremenaidaćeseistorijaponoviti–aliunazad.Tobiznačilodaćeseljudivraćatiumladostiumajčinumatericu,iskakatiizbazenanadasku,adaćepržena jaja uskakati u ljusku. Ipak, Hoking je umeđuvremenu priznao da je pogrešio.) Kosmos bi, ujednom trenutku, implodirao u sebe, stvarajući ogromnu toplotu pri tom „velikom sažimanju”.Neki susmatralidabinakontoganastaonoviVelikiprasak,takodabismoimalikosmoskojiosciluje.

Rezultati eksperimenata pokazali su da su takva predviđanja neprihvatljiva jer su potvrdili da sekosmos ubrzano širi. Postojanje sveprisutne tamne energije koja se ponaša kao antigravitacija,

Page 84: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

razdvajajući galaksije, najjednostavnije bi objasnilo dobijene podatke. Što je kosmos veći, više jeenergijevakuumakojarazdvajagalaksijeinagonigadasesvebržeširi.

Sa ovim objašnjenjem poklapa se jedna verzija ideje o „inflatornom kosmosu” koju je prvi izneoAlan Gut, fizičar sa Masačusetskog tehnološkog instituta. U pitanju je modifikacija izvorne teorijeFridmanaiLemetrao„Velikomprasku”.Ukratko,inflatornapredstavapodrazumevadveetapeuširenju.Prvajenagla,eksponencijalnaekspanzijaukojojukosmosupreovlađujeogromnakosmološkakonstanta.U jednom trenutku, okončava se tako drastična ekspanzija i kosmos počinje da se širi u skladu skonvencionalnim Fridman-Lemetrovim modelom. Ako je to tačno, onda je vidljivi kosmos samo vrhledenogbrega–mnogovećegprostorno-vremenskogkontinuumakojipredstavljapravisvemir.Nedavnoizvršeni eksperimenti s balonima u visokoj atmosferi takođe su dali uverljive dokaze „svemirskeinflacije”,pokazavšidajekosmosnaizgledravan,štosamogovoriotomekolikojezapravoogroman.Mismopoputmravanaogromnombalonukojimisledajenjihovkosmosravanzatoštosutakomali.

Tamnaenergijateranasidapreispitamonašupravuuloguipoložajukosmosu.KopernikjepokazaodapozicijanasljudiuSunčevomsistemunipočemunijeposebna.Postojanjetamneenergijegovoridaatomi koji čine naš svet nisu ništa specijalno, pošto 90%materije u kosmosu čini misteriozna tamnamaterija.Rezultatiispitivanjakosmološkekonstanteukazujunatodatamnaenergijadominiranadtamnommaterijom, koja, s druge strane, prevladava energiju zvezda i galaksija.Kosmološka konstanta koju jeAjnštajn jednom nevoljno uveo da bi kosmos učinio stabilnim, verovatno je najveći izvor energije usvemiru.(Godine2003.satelitWMAPpotvrdiojedaobičniatomičine4%svemirskeenergijeimaterije,23%jenepoznatatamnamaterija,dok73%potičeodtamneenergije.)

Opšta relativnostpredvidela je još jednučudnustvar–crne rupe.Kada jeŠvarcšild1916.godineoživeo koncept tamnih zvezda, crne rupe su smatrane naučnom fantastikom. Međutim, orbitalnaopservatorija Hubble Space Telescope i sistem radio-teleskopa Very Large Array Radio Telescope,potvrdili su postojanje preko pedeset crnih rupa, uglavnom ugneždenih u središtima velikih galaksija.Mnogiastronomisadaverujudaseusrcumoždaipolovinesvih tihmilijardigalaksijananebunalazecrnerupe.

Ajnštajnjebiosvestanproblemauregistrovanjutihegzotičnihstvorenja:crnerupesupodefinicijinevidljive, jer im svetlost nemožeumaći, takoda ih je vrlo teškovideti u prirodi.Hablov svemirskiteleskop je zaviriou srcaudaljenihkvazara i galaksija i napravio spektakularne fotografije rotirajućihdiskovaokocrnihrupalociranihusredištimadalekihgalaksijapoputM-87iNGC-4258.Astronomisuuspeli da izračunaju da se materija oko pojedinih crnih rupa okreće brzinom od oko 1.6 milionakilometaranačas.NanajdetaljnijimfotografijamakojejenačinioHablovteleskopvidisetačkaucentrusvih crnih rupa, prečnika od oko jedne svetlosne godine, što je dovoljno da potisne čitavu galaksiju100.000svetlosnihgodinadaleko.Nakongodinanagađanja,godine2002.unašem„dvorištu”,usamojgalaksijiMlečniput,otkrivenajecrnarupadvamilionaputatežaodSunca.I,tako,MesecseokrećeokoZemlje,ZemljasevrtiokoSunca,aSunceokocrnerupe.

IstraživanjaMičela iLaplasa izosamnaestogveka,pokazujuda jemasa tamnezvezdeilicrnerupeproporcionalnanjenompoluprečniku.Toznačidajeprečnikcrnerupeucentrunašegalaksijeotprilikedeset putamanji odMerkurove orbite. Zapanjujuće je da takomali objekatmože uticati na dinamikučitavegalaksije.Godine2001.astronomisupomoćuAjnštajnovihsočivaotkrilicrnurupukojajelutalaMlečnim putem. Na svom putu remetila je putanju okolne zvezdane svetlosti. Prateći kretanje togporemećaja svetlosnog zračenja, astronomi suuspeli daproračunajunjenuputanju. (Crna rupa lutalicakojabisepribližilaZemljimoglabidaimakatastrofalniuticaj.Pojelabičitavsolarnisistem–nebisenizagrcnula!)

Godine1963.istraživačicrnihrupadobilasudodatniimpulskadajenovozelandskimatematičarRojKeruopštiošvarcšildovskimodeltakodaobuhvatacrnerupekojeseokrećuokosvojeose.Kakose,posvemusudeći,sveukosmosuobrće,aobjektitočinebržekadakolapsiraju,logičnojebilopretpostaviti

Page 85: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

da bi se svaka realna crna rupa obrtala fantastičnombrzinom.Na opšte iznenađenje,Ker je došao dopreciznog rešenjaAjnštajnovih jednačina po kome zvezda kolapsira u rotirajući prsten.Gravitacija bidelovala u smeru kolapsa prstena, ali centrifugalna sila mogla bi da bude dovoljno jaka da joj sesuprotstavi i rotacijabibila stabilna.Relativističare jenaročito zbunjivala činjenicadapripadukrozprstennebistebili smrskani.Gravitacijau centru jeste jaka, ali ne i beskonačnovelika, takodabisteprošlikrozprsteniizašliudrugiuniverzum.PutovanjekrozAjnštajn-Rozenovmostnebimoralodabudesmrtonosno.Akobiprstenbiodovoljnoveliki,moglibistebezbednodoputovatiuparalelnisvemir.

FizičarisuodmahpočelidarazmatrajuštabisedesilokadabistepaliuKerovucrnurupu.Susretstakvomcrnomrupombilobinezaboravnoiskustvo.Uprincipu,moglabitobitiprečicadozvezdakojabivas trenutno transportovala u udaljeni deo galaksije, možda čak i u drugi svemir. Približavajući seKerovojcrnojrupi,prošlibistehorizontdogađajainikadanebistemoglidasevratitetamoodaklestepošli(semakobipostojaladrugaKerovacrnarupakojabipredstavljalaprolazizparalelnoguniverzumaunašuniverzum,štobiomogućavalodvosmernoputovanje).Takođe,postojaojeproblemsastabilnošću.Mogućejedabiste,ulaskomuAjnštajn-Rozenovprolaz,izazvalitakvoizobličenjeprostorvremenadabiseKerovacrnarupazatvorila,onemogućavajućivamdaizađetenadrugustranu.

Ma kako čudne se činile Kerove crne rupe koje se ponašaju kao kapije ili portali između dvauniverzuma,one su fizičkimoguće, jer se crne rupeoko svojeoseobrćuzaistaveomabrzo.Međutim,uskoro jepostalo jasnoda takvecrne rupene samoda spajajudveudaljene tačkekosmosa,već idvatrenutka,ponašajućisekaovremeplovi.

KadajeGedel1949.godinedošaodoprvogrešenjaAjnštajnovihjednačinakojejepodrazumevaloputovanje kroz vreme, njegovo otkriće smatralo se neobičnim, izolovanim rezultatom.Otad su nađenabrojnarešenjaAjnštajnovihjednačinakojasuseticalaputovanjakrozvreme.Naprimer,utvrđenojedajejednostarorešenjedokogje1936.došaoV.J.vanStokumomogućavaloputovanjekrozvreme.VanStokumovorešenjesastojaloseodbezbrojcilindarakojisevelikombrzinomobrćuokosvojeose.Kadabistekrenulinaputovanjeokorotirajućegcilindra,moglibistedasevratiteupočetnutačkuprenegoštobistekrenuli–sličnokaouGedelovomrešenjuiz1949.godine.VanStokumovorešenjejestezanimljivo,aliproblemjeutomeštobicilindarmoraodabudebeskonačnodug.Cilindarkonačnihdimenzijanebiomogućavaoputovanjekrozvreme.Uprincipu, iGedelovo iVanStokumovorešenjemoguseodbacitipomoćufizičkihdokaza.

KipTorninjegovekolegesKalifornijskogtehnološkoginstituta,1988.godinedošlisudojošjednogrešenjaAjnštajnovihjednačinakojedozvoljavaputovanjeuvremenukrozcrvotočine.Uspelisudarešeproblem jednosmernog putovanja preko horizonta događaja, pokazujući da je nova vrsta crvotočinepotpunoprohodna.Njihoviproračunipokazalisudabitakvoputovanjekrozvremebiloudobnokaoletavionom.

Ključnipokretačtihvremeplovajesumaterijailienergijakojizakrivljujuzapreminuprostorvremenakaunutra.Dabistevremesaviliu„perecu”, trebavamogromnakoličinaenergije,dalekovećaodbiločega poznatog modernoj nauci. Tornovom vremeplovu potrebna je negativna materija ili negativnaenergija,štodosadanijeviđeno.Tačnije,kadabisteimaliparčenegativnematerijeuruci,onanebipaladole,većgore.Potragazanegativnommaterijomzasadajebezuspešna.AkojujeibilonaZemljiprevišemilijardigodina,moralaje„pasti”usvemir,zauveknestajućiiznašegsveta.Alinegativnaenergija,sdrugestrane,postojiuoblikuKazimirovogefekta.Uzmimo,naprimer,dvenenaelektrisane,paralelnemetalneploče–onesenitiprivlačenitiodbijaju.Toznačidabimoraledaostanuustanjumirovanja.Međutim, godine 1948, Henrik Kazimir je demonstrirao čudan kvantni efekat, pokazavši da se dveparalelnepločezapravoprivlačeneznatnomsilomkojajeizmerenaulaboratoriji.

Tornovvremeplovmoglibistenapravitinasledećinačin:uzelibistedvaparaparalelnopostavljenihmetalnihploča.UsledKazimirovogefekta,izmeđusvakogparapločajavićesenegativnaenergija.PremaAjnštajnovojteoriji,zbogpostojanjanegativneenergije,utojoblastiotvorićesemalenerupeilimehurići

Page 86: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

uprostorvremenu(manjiodsubatomskihčestica).Pretpostavimodacivilizacijadalekonaprednijaodnaskojamožeupravljati tim rupamauzmepo jednu iz svakogparaploča i istegne ih takodadugacev ilicrvotočina povezuje dva para ploča. (Povezivanje ta dva para paralelnih ploča pomoću crvotočinedalekoje iznadmogućnostidanašnje tehnologije.)Stavite jedanparpločauraketukojaputujebrzinombliskomsvetlosnojtakodavremeunjojusporava.PrethodnosmozaključilidasatoviutakvojraketiradesporijenegonaZemlji.AkouskočiteuprostorizmeđuparalelnihpločanaZemlji,usisaćevascrvotočinakojaspajadvepločeivićetesenaćiuraketi,uprošlosti–nadrugommestu,udrugovreme...

Odtada,putovanjekrozvremepostaloježivahnaoblastfizikeokojojseobjavljujugomileradovasaopisimarazličitihvremeplova,redomosmišljenihnatemeljimaAjnštajnoveteorije.Ipak,tonijezabavazasvefizičare.Naprimer,Hokingusenijesvidelaidejaoputovanjukrozvreme.Akobiputovanjekrozvremebilomoguće,rekaoje,bilibismopreplavljenituristimaizbudućnosti.Dasevremeplovikoriste,bilo bi nemoguće napisati istoriju jer bi se menjala kad god neko pokrene motore svog vremeplova.Hoking je objavio da želi svet u kome će istoričarimoći da rade svoj posao. TerensH.Vajt u svomserijaluknjigaTheOnceandFutureKingopisujedruštvomravakojiživeuskladuspravilom„štonijezabranjeno,obaveznoje”.Ifizičarisledetufilozofiju,takodajeHokingmoraodaformulišehipotezuo„zaštiti hronologije” koja zabranjuje vremeplove. (Umeđuvremenu,Hoking je odustaooddokazivanjatakvehipoteze.Sadajenjegovstavdasuvremeploviteoretskimogući,alinisupraktični.)

Kolikonam jezasadapoznato,ovivremeplovipoštujuzakone fizike.Naravno, trebadoćido takovelikih energija (dostupnih samo „dovoljno naprednim civilizacijama”) i pokazati da su crvotočinedovoljnostabilnepodkvantnimuticajimaidanećeeksplodiratiilisezatvoritičimuđeteunjih.

Valjapomenutidavremenskiparadoksikojebivremeploviomogućili,moždaimajurešenje.PoštojeAjnštajnovateorijazasnovananaglatkim,zakrivljenimRimanovimpovršima,nećemoprostonestatikadase vratimo u prošlost i izazovemo vremenski paradoks. Postoje dva moguća rešenja vremenskihparadoksa. Prvo, ako reka vremenamože imati virove,možda ćemo ispuniti prošlost kada zaplovimovremeplovom.Toznačidamožemoputovatikrozvreme,aliprošlostnemožemoizmeniti–samoćemojeponoviti.Onoštojesuđeno,nemožemoizmeniti takoštoćemouskočitiuvremeplov.TakvostanovištezastuparuskikosmologIgorNovikov:„NemožemoposlatiputnikakrozvremeuRajskivrt i tražitiodEvedaneuberejabuku.”231Drugorešenjejedaserekavremenapodeliudvatoka–takobiseotvorilavrataparalelnogkosmosa.Akoustrelitesvojeroditeljepresvogrođenja,ubilisteljudekojisugenetskiidentičnivašemocuimajci,alinisuzaistavaširoditelji.Majkavasjezačelasvašimocemirodilavasiomogućilavašefizičkopostojanje.Visteskočiliiznašeguniverzumaudrugiuniverzum,pasuvremenskiparadoksiizbegnuti.

Ajnštajnovomsrcubilajenajdražaobjedinjenateorijapolja.OnjeHeleniDukasrekaodaćezastogodina fizičarimožda shvatiti šta je radio. Pogrešio je. Nije prošlo ni pedeset godina, a objedinjenateorijapoljaponovoseuselilaumislifizičara.Potragazaobjedinjenjem,nekadsmatranimnedostižnim,danasdobijarazmere„zlatnegroznice”usvetufizike.Zvezdajeprogramaskorosvihsastanakateorijskihfizičara.

Nakondvamilenijumaistraživanjasvojstavamaterije,jošotkadsuseDemokritinjegovizemljaciuantičkojGrčkoj zapitali od čega je sazdan kosmos, fizika je iznedrila dve sasvimneuskladive teorije.Prva je kvantna teorija, jedinstvena po načinu opisivanja sveta atoma i subatomskih čestica.Druga jeAjnštajnova opšta teorija relativnosti, koja nas je vodila do zapanjujućih teorija o crnim rupama ikosmosu koji se širi. Paradoksalno je da ove dve teorije nemaju ništa zajedničko. Zasnivaju se narazličitim pretpostavkama,matematičkim principima i fizičkim slikama. U osnovi kvantne teorije ležediskretni paketi energije zvani kvanti i ples subatomskih čestica. Teorija relativnosti se zasniva naneprekidnimpovršima.

Najnaprednijaverzijakvantne fizikedanas jedefinisanauokvirustandardnogmodela i slažese sarezultatima subatomskih eksperimenata.To je najuspešnija teorija u prirodi, jer od četiri osnovne sile

Page 87: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

možeobjasnititri(elektromagnetnu,slabuijakunuklearnusilu).Premdavrlouspešan,standardnimodelimadvemane.Najpre,nepodnošljivojeružan–moždainajružnijateorijauistorijinauke.Grubospajaelektromagnetnu, slabu i jaku silu – ruku za ruku. Slikovito rečeno, povežite lepljivom trakom kita,mravojeda ižirafu,proglasite tvorevinu„supermodelom” i tvrditeda je tonajvećedostignućeprirode,krajnji rezultat miliona godina evolucije. Standardni model obuhvata zbunjujuću, šaroliku družinusubatomskihčesticačudnih,besmislenihimenapoputkvarkova,Higsovihbozona,Jang-Milsovihčestica,W-bozona,gluona ineutrina. Jošgrđe je to što standardnimodeluopštenepominjegravitaciju.Kadabistepokušalida„ugurate”gravitacijuustandardnimodel–raspaobiseidaobesmislenerezultate.Svipokušajiuskoropedesetgodinadasekvantnairelativističkateorijazdruže,bilisuneuspešni.Ali,bezobziranasveestetskenedostatkekvantnefizike,jednojesigurno–nepogrešivajenaeksperimentalnomterenu. Jasno je da je neophodno otići dalje od standardnog modela i preispitati Ajnštajnov pristupobjedinjenju.

Poslepedesetgodina,vodećikandidatzateorijuobjedinjenja,potencijalniujediniteljkvantneteorijei opšte relativnosti jeste „teorija superstruna”. To je, zapravo, i „jedina zabava u gradu”, jer su svekonkurentske teorije odbačene.Kako fizičar StivenVajnberg kaže: „Teorija struna prvi je prihvatljivikandidat zakonačnu teoriju.”232Vajnbergveruje da sumapedrevnihmoreplovaca redomukazivale napostojanje legendarnog Severnog pola, vekovima pre nego što je Robert Piri stupio na Arktik 1909.godine.Sličnotome,svaotkrićanapoljufizikečesticaupućujunapostojanjekosmičkogSevernogpola,odnosnoobjedinjeneteorije.Teorijasuperstrunauspevadaapsorbujesvekvalitetekvantneteorijeiopšteteorijerelativnostinaiznenađujućejednostavannačin.IakojeAjnštajnmaterijuporediosdrvetomzbognjenih zamršenih svojstava i naizgled haotične prirode, teorija superstruna materiju svodi na muziku.(Ajnštajnu,izvrsnomviolinisti,tobiseverovatnosvidelo.)

Pedesetih godina prošlog veka, fizičari su očajnički pokušavali da daju smisao subatomskimčesticama, pošto su neprestano otkrivane nove. Robert Openhajmer je jednom rezigniran rekao:„Nobelovu nagradu iz fizike trebalo bi dati fizičaru koji te godine ne otkrije neku novu česticu.”233Subatomskečesticedobijalesutakomnogočudnihgrčkihimena,dajeEnrikoFermikazao:„Dasamznaodaćebiti tolikočesticasgrčkimimenima,postaobihbotaničaranefizičar.”234Po teoriji struna,kadabiste kroz supermikroskop pogledali direktno u elektron, ne biste naišli na čestice, već na vibrirajućustrunu.Vibrirajućinarazličitenačineilidrugačijimtonovima,superstrunasepretvarauraznesubatomskečesticepoputfotonailineutrina.Potakvojpredstavi,subatomskečesticekojesrećemouprirodimoguseposmatratikaonajnižaoktavasuperstruna.Toznačidajesvetošarenilosubatomskihčesticaotkrivenihuprethodnim decenijama samo partitura za super- strune. Zakoni hemije, tako zbunjujući i naizgledproizvoljni, melodije su koje proizvode superstrune. A zakoni fizike nisu ništa drugo do harmonijasuperstruna.

Teorija superstruna lepo se slaže sa svim Ajnštajnovim radovima o relativnosti. Krećući se krozprostorvreme, struna prisiljava okolni prostor da se zakrivi, kao što je Ajnštajn pretpostavio 1915.godine.Teorija superstrunabilabineodrživakada seonenebikretalekrozprostorvremeu skladu saopštomteorijomrelativnosti.KakojefizičarEdvardVitenrekao,čakidaAjnštajnnikadanijepostavioteoriju relativnosti, verovatnobi je iznedrila teorija struna.Vitenkaže: „Teorija strunaneverovatno jeprivlačna jer niko od nas nemože zanemariti gravitaciju. Sve poznate održive teorije struna uključujugravitaciju;dokjeukvantnojteorijionanemoguća,uteorijistrunajeneizostavna.”235

Teorijastrunavodidodrugih, iznenađujućihzaključaka.Strunesemogukonsistentnokretatisamoudesetdimenzija(devetprostornihi jednadimenzijavremena).Teorijastrunaje,zapravo, jedinateorijakojazahtevatačnoodređenuprostorvremenskudimenzionalnost.PoputKaluca-Klajnoveteorijeiz1921.godine,onauspevadaobjedinielektromagnetizamigravitacijuuzpretpostavkudavišedimenzijemogudavibriraju,stvarajućisilekojesuustanjudaseprostirukroztridimenzijepoputsvetla.(Akododamo

Page 88: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

jedanaestu dimenziju, prema teoriji struna moguće je vibriranje membrana u hiperprostoru. To jetakozvanaM-teorijakojaobuhvata teorijustruna iomogućavada jeboljesagledamouzasveprednostijedanaestodimenzionalnepozicije.)

ŠtabiAjnštajnmisliooteorijisuperstrunadaježiv?FizičarDejvidGrosjerekao:„Ajnštajnbibiozadovoljan,baremzbogcilja,akoneizbognačinanakojiseostvaruje...Svidelabimusečinjenicadapostojijedan,osnovnigeometrijskiprincip–čijusuštinu,nažalost,nerazumemo”.236VidelismodajebitAjnštajnoveteorijepoljabiladaizgradimateriju(drvo)koristećigeometrijumermera.Groskomentariše:„Stvaranje materije iz geometrije – u izvesnom smislu, teorija struna to i radi... [Ona je] teorijagravitacijeukojojsečesticematerijezajednosdrugimsilamaprirodepojavljujuna istinačinkaoštogravitacija nastaje iz geometrije.” Dobro bi bilo vratiti se Ajnštajnovim ranim radovima na poljuobjedinjeneteorijepoljaipredanorazmotrititeorijustruna.SuštinaAjnštajnovegenijalnostiležalajeunjegovojsposobnostida izdvojiključnesimetrijeusvemirukojeobjedinjujuzakoneprirode.SimetrijakojaobjedinjujeprostorivremejesuLorencovetransformacijeilirotacijaučetiridimenzije.Simetrijauosnovi gravitacije je opšta kovarijansa ili je čine proizvoljne transformacije prostorvremenskihkoordinata.

TrećiAjnštajnovpokušajdazaokruživelikuobjedinjenuteorijupropaojeponajvišezbogtogaštomujenedostajalasimetrijakojabiobjedinilagravitaciju isvetlost, to jestsjedinilamermer(geometriju) idrvo (materiju). On je, naravno, odmah shvatio da mu treba temeljno načelo koje bi ga vodiloneprohodnimstazamatenzorskogračuna.„Verujemdaponovomoramoiznaćiopšteprirodnonačelokakobismozaistanapredovali”237napisaćejednomprilikom.

Upravo to omogućava teorija superstruna. Simetrija koja se nalazi u osnovi superstruna naziva se„supersimetrija”.Toječudnaipredivnasimetrijakojaobjedinjujematerijuisile.Kaoštosmopomenuli,subatomske čestice imaju svojstvo koje se naziva spin, jer podsećaju na čigre koje se vrte.Elektroni,protoni, neutroni i kvarkovi koji sačinjavajumateriju u kosmosu imaju spin i nazvani su fermioni, poEnriku Fermiju koji je istraživao svojstva čestica sa spinom ½. Kvanti sila zasnovani su naelektromagnetizmu(saspinom1)igravitaciji(saspinom2).Obratitepažnjunatodaoniimajucelobrojnispin,izovusebozoni(imesudobiliporaduBozeaiAjnštajna).Ključnidetaljjedamateriju(drvo)činefermioni sa spinom½,doksesile (mermer) sastojeodbozonasacelobrojnimspinom.Supersimetrijaobjedinjuje fermione i bozone. Ovo je suština, jer supersimetrija omogućava objedinjavanje drveta imermera,kaoštojeAjnštajnželeo.Ustvari,supersimetrijadozvoljavapostojanjenovogtipageometrijekoji je iznenadio čak i matematičare. Taj novi tip nazvan je superprostor, a on pak čini mogućimsupermermer. U ovom novom pristupumoramo da uopštimo stare dimenzije prostora i vremena kakobismoobuhvatilinovefermionskedimenzije–oneomogućavajudaproizvedemo„supersilu”odkojesupoteklesvesileutrenutkustvaranjakosmosa.

Neki fizičari su razmatrali mogućnost da bi uopštavanje Ajnštajnovog izvornog načela opštekovarijanse trebalo da glasi: jednačine fizike moraju biti superkovarijantne (što znači da morajuzadržatiistiobliknakonsuperkovarijantnetransformacije).

Teorija superstruna pruža priliku da ponovo razmotrimoAjnštajnov prethodni rad na objedinjenojteorijipolja, aliu sasvimnovomsvetlu.Kadapočnemodaanaliziramo rešenja jednačinakojeopisujusuperstrune, nailazimo na mnoge čudne prostore kojima se Ajnštajn prvi bavio još u dvadesetim itridesetimgodinamaprošlogveka.VećsmovidelidajeonradionauopštavanjimaRimanovihprostora,kojibidanasmoglidaodgovarajunekimprostorimaizteorijestruna.Ajnštajnjeproučavaooveneobičneprostorejedanzadrugim,borećisesasvevećomzbrkom(jersutubilikompleksniprostori,prostorisatorzijom,uvrnutiprostori,antisimetričniprostoriitd.),alisenakrajuizgubio.Nedostajalomujefizičkonačeloilislikadagaizbaveizmatematikeukojusezapetljao.Srećom,nascenustupateorijasuperstrunakoja funkcioniše kao organizujuće načelo što omogućava da proučavamomnoštvo ovakvih prostora izrazličitihperspektiva.

Page 89: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

Da li je supersimetrija ona simetrija koja je Ajnštajnu izmicala poslednje tri decenije njegovogživota?OsnovaAjnštajnoveobjedinjeneteorijepoljajeutomeštojeonatrebalodabudespravljenaodčistogmermera, to jest od čiste geometrije. Ružno drvo koje je uznemiravalo njegovu izvornu teorijurelativnostitrebalojedabudeobuhvaćenogeometrijom.Supersimetrijamoždakrijeključteoriječistogmermera.Poovojteoriji,mogućejeuvestitakozvani„superprostor”,ukomeprostorsamposebipostajesupersimetričan. Drugim rečima, postoji mogućnost da će konačna objedinjena teorija polja bitisačinjenaod„supermermera”nastalogiznove„supergeometrije”.

FizičarisadaverujudasuutrenutkuVelikogpraskasvesimetrijesvetabileobjedinjene,kaoštojeiAjnštajnverovao.Četirisileuprirodi(gravitacija,elektromagnetizam,slabaijakanuklearnasila),bilesuobjedinjeneujednusupersiluutrenutkupostankakosmosa,akasnijesuserazdvojiledoksekosmoshladio.Ajnštajnovapotragazaobjedinjenomteorijompoljačinilasenemogućomsamozatoštosučetirisile danas nepovratno razbijene na četiri dela. Ako bismo mogli da vratimo časovnik 13.7 milijardigodinauprošlost,svedosamogVelikogpraska,videlibismokosmičkojedinstvoupunomsjaju,onakokakogajeAjnštajnzamišljao.

Viten tvrdi da će teorije struna jednoga dana dominirati fizikom na isti način kao što je kvantnamehanikapreovlađivalaproteklihpolaveka.Međutim,imajošmnogovelikihprepreka.Kritičariteorijestrunaukazujunanjeneslabetačke.Kaoprvo,nijemogućaneposrednaprovera.Poštoje teorijastrunazapravoteorijakosmosa,jedininačindaseupraksiproverijestedaponovodođedoVelikogpraska,tojest stvaranja energije prilikom razbijanja atoma koja bi bila približno ravna onoj prilikom postankakosmosa. To bi zahtevalo uređaje za razbijanje atoma veličine galaksije, što je van domašaja čak inaprednihcivilizacija.Fizika seuvelikojmeri izučavaposredno,pa sevelikenadepolažuu todaćeLHC(LargeHadronCollider,najvećisvetskiakceleratorčestica),kojićebitisagrađenblizuŽeneveuŠvajcarskoj, imatidovoljnoenergijedaproveri teoriju.KadaLHCbudeuskoropuštenupogon,onćeubrzavatifotonedajućiimenergijuravnuhiljadamamilijardielektronvolti,dovoljnodarazbijajuatome.Fizičarisenadajudaćeprilikomispitivanjaostatakaovihfantastičnihsudaramoćidapronađunovuvrstučestice–superčesticu–kojaćepredstavljativišurezonancuilioktavusuperstrune.

Imaipretpostavkidabisetamnamaterijamoglasastojatiodsuperčestica.Naprimer,partnerfotona,nazvan „fotino”, električno je neutralan, stabilan je i imamasu. Kada bi kosmos bio ispunjen gasomfotina,nebismomoglidaihvidimo,alibiseoniponašalinasličannačinkaoitamnamaterija.Akoikadaotkrijemopravuprirodutamnematerije,onaćemoždaposrednopotvrdititeorijusuperstruna.

Drugi način za posrednu proveru teorije jeste analiziranje gravitacionih talasa nastalih prilikomVelikogpraska.KadausledećojdekadiukosmosbudulansiraniLISAdetektorigravitacionihtalasa,onićenapokonmoćida„uhvate”gravitacionetalaseemitovanejedanhiljadumilijarditideosekundenakonVelikogpraska.Akobude u saglasnosti s predviđanjima teorije struna, ovaj opit bimogaoda potvrditeorijujednomzasvagda.

M-teorija bi takođe mogla da objasni neke zagonetke u vezi sa starim Kaluca-Klajnovimuniverzumom.SetitesedaseozbiljnazamerkaKaluca-Klajnovomuniverzumuzasnivalanatomeštovišedimenzijenemogudaseposmatrajuulaboratorijiidabionemoralebitimnogomanjeodatoma(tojest,atomi bi trebalo da plutaju u višim dimenzijama). M-teorija pruža moguće rešenje ovog problemapretpostavljajući da je naš kosmos membrana koja pluta u beskonačnom jedanaestodimenzionalnomhiperprostoru.Takobisubatomskečesticeiatomibiliograničeninanašumembranu(naškosmos),alibigravitacija,kaozakrivljenosthiperprostora,moglaslobodnodatečeizmeđudvakosmosa.

Ovahipoteza,kolikogodsečinilačudnom,možedaseproveri.JošodIsakaNjutna,fizičariznajudajačinagravitacijeopadaskvadratomrastojanja.Učetiriprostornedimenzije,gravitacijabi trebalodaopada s kubom rastojanja. Prema tome, merenjem malih nepravilnosti u odnosu na zakon obrnutekvadratne proporcije, moglo bi se ustanoviti prisustvo drugih kosmosa. Nedavno se pojavila sledećapretpostavka:ukolikopostojiparalelnikosmos,samomilimetarudaljenodnašegkosmosa,onbimogao

Page 90: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

dabudekompatibilansaNjutnovomgravitacijomiLHCbimogaodagadetektuje.Takavishoduzbudiobimnogefizičare, jerbi tobionagoveštajdaćejedanaspektteorijestrunauskorobitiproverljiv,biloposmatranjemsuperčesticailiparalelnihkosmosa.

Paralelni kosmosibimogli dapruže još jednoobjašnjenje tamnematerije.Akounašemsusedstvupostoji paralelni kosmos, ne bismo mogli da ga vidimo ili osetimo (pošto je materija ograničena namembranu našeg kosmosa), ali bismo mogli da osetimo njegovu gravitaciju (koja može da putuje odjednog do drugog kosmosa). To bi izgledalo kao kada bi nevidljivi prostor imao gravitaciju, sličnotamnojmateriji.Mnogiteoretičarisuperstrunasurazmatrali idejudabisetamnamaterijamoždamoglaobjasnitikaogravitacijakojuproizvodiblizakparalelnikosmos.

Pravi problem dokazivanja tačnosti teorije superstruna nije eksperiment. Ne treba da pravimodžinovskekrckalicezaatomeilidalansiramosatelitekakobismoproveriliovuteoriju.Problemječistoteorijski:akosmodovoljnopametnidapotpunorešimoteoriju,trebalobidabudemokadridaiznađemosvarešenjakojaobuhvatajunaškosmossasvojimzvezdama,galaksijama,planetamailjudima.ZasadanikonaZemlji nije tolikopametandabidokraja rešioove jednačine.Moždaće sutra ili zanekolikodecenijanekoobznanitidajepotpunorešioteoriju.Tadaćemomoćidakažemojelitoteorijasvegailiteorijaničega.Jer,teorijastrunajedotemereprecizna,bezparametarakojibisemoglidoterivati,takodanemaničegizmeđu.

Da li će teorija superstruna iliM-teorija omogućiti da objedinimo prirodne zakone u jednostavnu,usaglašenu celinu, čemu jeAjnštajn težio?Odgovor za sada nemamo. Prisetimo seAjnštajnovih reči:„Kreativnonačeloobitavaumatematici.Smatramkakomorabitiistinitodasečistimrazmišljanjemmožespoznati stvarnost, kao što su maštali drevni mudraci.”238 Možda će mladi čitalac ove knjige naćiinspiracijuupotrazizaobjedinjenjemfizičkihsilaidovršitiovajposao.

Kako ćemo istinski procenjivatiAjnštajnovu zaostavštinu?Umesto da kažemokako je posle 1925.godine trebalo da se posveti pecanju, prikladnije bi bilo odati mu sledeću počast: Temelj sveukupnefizike nose dva stuba – opšta relativnost i kvantna teorija. Ajnštajn je bio začetnik prve, kumovao jedrugojiprokrčioputeventualnomobjedinjenjudveteorije.

Page 91: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

Bibliografija

Ajnštajn je zaveštao sve svoje rukopise i pisma Ajnštajnovom arhivu Jevrejskog univerziteta uJerusalimu.KopijedokumenatamogusenaćinaPristonskomiBostonskomuniverzitetu.Zbirka radovaAlberta Ajnštajna (knjige 1-5), koju je priredio Džon Sačel, prevod je na engleski ovog obimnogmaterijala.

Barrow,JohnD.TheUniverseThatDiscoveredItself.OxfordUniversityPress,Oksford,2000.Bartusiak,Marcia.EinsteinsUnfinishedSymphony.JosephHenryPress,Vašington,2000.Bodanis,David.E=mc2.Walker,Njujork,2000.Brian,Denis.Einstein:ALife.JohnWileyandSons,Njujork,1996.Calaprice,Alice,ed.TheExpandedQuotableEinstein.PrincetonUniversityPress,Prinston,2000.Clark,Ronald.Einstein:TheLifeandTimes.WorldPublishing,Njujork,1971.Crease,R.iMann,C.C.SecondCreation.Macmillan,Njujork,1986.Cropper,WilliamH.GreatPhysicists.OxfordUniversityPress,Njujork,2001.Croswell,Ken.TheUniverseatMidnight.FreePress,Njujork,2001.Davies, STR. C. W. i Brown, Julian, eds. Superstrings: A Theory of Everything? Cambridge

UniversityPress,Njujork,1988.Einstein,Albert.IdeasandOpinions.RandomHouse,Njujork,1954.Einstein,Albert.TheMeaningofRelativity.PrincetonUniversityPress,Prinston,1953.Einstein,Albert.Relativity:TheSpecialandtheGeneralTheory.Routledge,Njujork,2001.Einstein,Albert.TheWorldasISeeIt.Kensington,Njujork,2000.Einstein, Albert, Lorentz, H. A., Weyl, H. i Minkowski, H. The Principle of Relativity. Dover,

Njujork,1952.Ferris,Timothy.ComingofAgeintheMilkyWay.AnchorBooks,Njujork,1988.Flückiger,Max.AlbertEinsteininBern.PaulHaupt,Bern,1972.Folsing,Albrecht.AlbertEinstein.PenguinBooks,Njujork,1997.Frank,Philistr.Einstein:HisLifeandHisThoughts.AlfredA.Knopf,Njujork,1949.French,A.STR,ed.Einstein:ACentenaryVolume.HarvardUniversityPress,Kembridž,1979.Gell-Mann,Murray.TheQuarkandtheJaguar.W.H.Freeman,SanFransisko,1994.Goldsmith,Donald.TheRunawayUniverse.PerseusBooks,Kembridž,Masačusets,2000.Hawking, Stephen; Thorne, Kip; Novikov, Igor; Ferris, Timothy i Lightman, Alan. The Future of

Spacetime.W.W.Norton,Njujork,2002.Highfield,RogeriCarter,Paul.ThePrivateLivesofAlbertEinstein.St.Martins,Njujork,1993.Hoffman,BaneshiDukas,Helen.AlbertEinstein,CreatorandRebel.Penguin,Njujork,1973.Kaku,Michio.BeyondEinstein.AnchorBooks,Njujork,1995.Kaku,Michio.Hyperspace.AnchorBooks,Njujork,1994.Kaku,Michio.QuantumFieldTheory.OxfordUniversityPress,Njujork,1993.Kragh,Helge.QuantumGenerations.PrincetonUniversityPress,Prinston,1999.Miller,ArthurI.Einstein,Picasso.PerseusBooks,Njujork,2001.

Page 92: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

Misner,C.W.,Thorne,K.S.iWheller,J.A.Gravitation.W.H.Freeman,SanFransisko,1973.Moore,Walter.Schrodinger,LifeandThought.CambridgeUniversityPress,Kembridž,1989.Overbye,Dennis.EinsteininLove:AScientificRomance.Viking,Njujork,2000.Pais, Abraham.Einstein Lived Here: Essays for the Layman. Oxford University Press, Njujork,

1994.Pais, Abraham. Inward Bound:Of Matter and Forces in the Physical World. Oxford University

Press,Njujork,1986.Pais,Abraham.SubtleIstheLord–TheScienceandtheLifeofAlbertEinstein.OxfordUniversity

Press,Njujork,1982.Parker,Barry.Einstein'sBrainchild:RelativityMadeRelativelyEasy.PrometheusBooks,Amherst,

Njujork,2000.Petters, A. O., Levine, H., and Wambganss, J. Singularity Theory and Gravitational Lensing.

Birkhauser,Boston,2001.Sayen,Jamie.EinsteininAmerica.CrownBooks,Njujork,1985.Schilpp,Paul.AlbertEinstein:Philosopher-Scientist.Tudor,Njujork,1951.Seelig,Carl.AlbertEinstein.StaplesPress,London,1956.Silk,Joseph.TheBigBang.W.H.Freeman,SanFransisko,2001.Stachel,John,ed.TheCollectedPapersofAlbertEinstein,knjige1i2.PrincetonUniversityPress,

Prinston,1989.Stachel,John,ed.Einstein’sMiraculousYear.PrincetonUniversityPress,Prinston,1998.Sugimoto,Kenji.AlbertEinstein:APhotographicBiography.SchockenBooks,Njujork,1989.Thorne,KipS.BlackHolesandTimeWarps:Einstein'sOutrageousLegacy.W.W.Norton,Njujork,

1994.Trefil,JamesS.TheMomentofCreation.CollierBooks,Njujork,1983.Weinberg,Steven.DreamsofaFinalTheory.PantheonBooks,Njujork,1992.Zackheim,Michele.Einstein'sDaughter.RiverheadBooks,Njujork,1999.Zee,A.Einstein'sUniverse:GravityatWorkandPlay.OxfordUniversityPress,Njujork,1989.

Page 93: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

1„Pop-ikonaravnopravna...“:Brian,str.436.2„Tokomposlednjih30godinanjegovogživota...”Pais,EinsteinLivedHere,str.43.3„AkojeAuspeh,rekaobih...”:Pais,EinsteinLivedHere,str.152.4„Svakokojeličnoupoznao...”:French,str.171.5„izmučenčovek,krajnjeneurotičneprirode...”:Cropper,str.19.6„najdubljiinajplodnijikojejefizikavidela...”:Ibid.,str.173.7„idejaovremenukojetrebadaprođedabiseosetilodejstvomagneta...”:Ibid.,str.163.8„Teškodamožemoizbećizaključak...”:Ibid.,str.164.9„Sestranaučnikatrebada...”:Brian,str.3.10„Svejednoje...”:Clark,str.27.11„DecauškolisumisliladajeAjnštajnčudak...”:Brian,str3.12„Da,istinaje...“:Pais,SubtleIstheLord,str.38.13„Gotovodajeravnočudu...”:Cropper,str.205.14„Takvodivljenjekojesamjaosetio...”:Schilpp,str.9.15„Čitajućipopularneknjige...”:Ibid.,str5.16„Tokomsvihtihgodinanikadanisam...”:Pais,SubtleIstheLord,str.38.17„S12godina...“:Schipp,str.9.18„Uskorosenjegovmatematičkigenije...“:Sugimoto,str.14.19„filozofskuglupost...”:Brian,str.7.20„VolimŠvajcarce...”:Clark,str.65.21„Njegovasuperiornaprirodapokorilabisvakoga...”:Folsing,str.39.22„Mnogemlade,aliinetakomlade,dame...”:Ibid.,str.44.23„Voljenadraga...”:Brian,str.12;Folsing,str.42.24„delokojepročitahudahu”:Schilpp,str.55.25„takavprincipproizašaoizparadoksakojisam...“:Ibid.,str.53.26„svefizičketeorije,bezobzirananjihovematematičkeformule...”:Calaprice,str.261.27„najuzbudljivijatematokom...“:Clark,str.55.28„Vistepametanmladić,Ajnštajne...“:Pais,SubtleIstheLord,str44.;Brian.str.31.29„Visteentuzijasta,alizavasnemanadeufizici...”:Folsing,str.57.30„neštoveliko”:Sugimoto,str.19.31„Mogudaidemkudgodpoželim...”:Folsing,str.71.32„Mojaljubavimaveomabritakjezik...”:Brian,str.31.33„GospođicaMarićmijezagorčalaživot...”:Ibid.,str.47.34„Kadatibudešimaotridesetgodina,onaćebitimatoraveštica”:Ibid.35„Štaćešdaradišsnjom?”:Ibid.,str.25.36„kojanemožedasteknepoložajudobrojporodici“:Ibid.37„Davnobihnašaoposao...“:Thome,str.69.38„Kaodasusviosuđeninato...”:Schilpp,str.3.39„Jasamsamonateretumojimrođacima...”:Pais,SubtleIstheLord,str.41.40„pišajućimastilo”:Brian,str.69.41„svetovnimmanastirom.”:Ibid.,str.52.42„Mnogogodinakasnijeidaljeseživosećao...”:Ibid.,str.53.43„tužnasudbinanijedozvolila[njenomocu]...”:Ibid.

Page 94: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

44„Vratastanabilasuotvorenadabisetepih...”:Sugimoto,str.33.45„privatnečasoveizmatematikeifizike.”:Ibid.,str.31.46„ZanasvažeoveEpikurovereči:...”:Brian,str.55.47„semespecijalneteorijerelativnosti...”:Folsing,str.166.48„Umomumupočelajedadivljaoluja.”:Brian,str.61.49„Spoznajujedonelamisao...”:Ibid.50„Maksveludugujemvišenegobilokome.“: Ibid., str.152.Mnogibiografi supratiliAjnštajnove

idejesvedoMajkelson-Morlijevogeksperimenta.KakojesamAjnštajnunekolikonavratajasnorekao,taj eksperiment je tek delimično uticao na njegovo razmišljanje. Do teorije relativnosti dovela ga jeMaksvelova jednačina.Ceo sadržaj originalnog spisa ukazivao je na to daMaksvelova jednačina imaskrivenusimetrijukojuotkrivateorijarelativnosti,tedabitotrebalosmatratiopštimfizičkimprincipom.

51„Hvalati,rešiosamceoproblem.”:Folsing,str.155;Pais,SubtleIstheLord,str.139.52„jedanodnajznamenitijihucelokupnoj...”:Cropper,str.206.53„Idejajezabavnaiprimamljiva...”:Folsing,str.196.54„zasada...”:Ibid.,str.197.55„Zamislitekolikojesmelostiiziskivaoovakavkorak...”:Brian,str.71.56„Odsada,odvojeniprostorivremesuteksenke...”:Ibid.,str.72.57„Važnajesuština...”:Ibid.,str.76.58„suvišnimobrazovanjem”:Cropper,str.220.59„Odkadajematematikanapalateorijurelativnosti...”:Clark,str.159.60„moždaostalaupovoju”:Cropper,str.220.61„Profesorisugapreziralidokjebiostudent...”:Brian,str.73.62„DruženjejekrunisanouhoteluNacional...“:Ibid.,str.75.63„Pojavljivaobisenačasovimaupohabanim,iznošenim...“:Cropper,str.215.64Drugiparadoksodnosisenadvaobjektaodkojihjesvakikraćiodonogdrugog....:Tokomdecenijaizloženesudesetineparadoksakojijetrebalodapredočenaizgledčudnuprirodu

specijalne teorije relativnosti. Oni uglavnom uključuju dva referentna okvira što se kreću različitimbrzinamaiizkojihseposmatraistiobjekat.Paradoksinastajustogaštoposmatračiusvakomokviruvideisti objekat na dva potpuno različita načina. Gotovo svi paradoksi mogu se razrešiti pomoću dveopservacije. Prvo, kontrakcija dužine u jednom okviru mora dobiti ravnotežu u dilataciji vremena udrugomokviru.Ako zaboravimodaujednačimozakrivljenost prostora pomoću zakrivljenosti vremena,javićeseparadoks.Drugo,paradoksinastajuakonakrajunespojimodvaokvira.Konačansudotomekojeodistamlađi ilinižimoženastatiakospojimodvaposmatračauprostoru ivremenu iuporedimoih.Ako ih ne spojimo, onda je moguće da oba posmatrača budu niži i mlađi jedan od drugog, što je unjutnovskojfizicinemoguće.

65„Bila jednomdevojkapo imenuSvetlana...“:Nijemogućekretatisebržeodsvetlostidabiseprobila vremenska barijera. Ako se približite brzini svetlosti, vaša masa postaje skoro beskonačna,skupljate sedoknebudetegotovobeskonačnomršaviavremeskoroda staje.Tako jebrzina svetlostinajvećabrzinaukosmosu.Međutim,mogućerupeuovomerazmatramkasnije,uodeljkuocrvotočinamaiAjnštajn-Rozenovimmostovima.

66„matematičariifizičarismatraju...”:Sugimoto,str.44.67„GospodauBerlinuseklade...“:Cropper,str.216.68„Izgledadasevećinačlanova...”:Folsing,str.336.69„Živeosamveomapovučeno...”:Ibid.,str.332.

Page 95: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

70„Silnojevolelasvogvelikogmuža...”:Brian,str.151.71„Kaotvojstariprijatelj,moramteposavetovati...”:Pais,SubtleIstheLord,str.239.72„SedeosamuZavoduzapatente...”:Ibid.,str.179;Folsing,str.303.73„Delujulitelaizdalekanasvetlost...”:Folsing,str.435.74„Kadaslepabubaprelazipreko...”:Calaprice,str.9.75„Grosmane,morašmipomoćiili...”:Pais,SubtleIstheLord,str.212.76„Nikadauživotusenisamovakomučio...”:Folsing,str.315.77„Nebriniteštovamučenjematematiketakoteškopada...”:Calaprice,str.252.78 Mahov princip: Preciznije, Mahov princip podrazumeva da je uzrok inercije objekta (time i

njegove mase) prisustvo drugih masa u svemiru (na primer, udaljenih zvezda). Mah je ponovo izneozapažanjepoznatojošodNjutna,dasepovršinavodeukofikojubistezavrteliokosebepotiskujenadole(usledcentripetalnesile).Štosebrževrti,većejepotiskivanjepovršine.Akojesvekretanjerelativno,možemo zaključiti i da kofa miruje, a da se, zapravo, oko nje okreću sve udaljene zvezde. Zato –rezonovao je Mah – rotacija udaljenih zvezda izaziva ulegnuće površine vode u kofi koja miruje.Prisustvoudaljenihzvezdaodređujeinercijalnasvojstvakofevode,uključujućinjenumasu.Ajnštajnjeprilagodioovajzakon takodapodrazumevada jegravitacionopolje jedinstvenoodređenoraspodelommasausvemiru.

79„Akosvepropadne,uplatićuzaprojekat...”:Folsing,str.320.80AjnštajnjeodbacioRičijevtenzor...:Opštakovarijansapodrazumevadanakonizmenekoordinata

jednačine održavaju isti oblik (danas se to zove „transformacija opsega“).Ajnštajn nije 1912. godineuviđaodatoznačidafizičkapredviđanjanjegoveteorije takođeostaju istanakonpromenekoordinata.Zato je iste godine otkrio, na svoj užas, da je njegova teorija imala beskonačno mnogo rešenja zagravitaciono polje oko Sunca. Ali nekoliko godina kasnije iznenada je uvideo da su sva ta rešenjaopisivalaistifizičkisistem–Sunce.ZatojeRičijevtenzorbiosavršenodobrodefinisanobjekatkojijemogaodajedinstvenoopišegravitacionopoljeokozvezde,uskladusMahovimprincipom.

81„Narednihnekolikodanabiosamvansebeoduzbuđenja...”:Folsing,str.374.82„Zamislitemojuradostzbogpraktičnosti...”:Ibid.,str.373.83„Teškodabiloko–akojezaistarazumeo...”:Ibid.,str.372.84„ruskehordekojesuusavezništvusMongolimaicrncimapočelenapadnabelurasu.”:Brian,str.

89.85„Nemačkaarmija...”:Sugimoto,str.51.86„NemožesepoverovatištajeEvropauspeladaizazoveusvojojgluposti.”:Folsing,str.343.87Rativelikimentalninapori...:UsledhaosakojijeizazvaoPrvisvetskirat,malojetrebalodase

zatvoriberlinskiuniverzitetkadasustudentipreuzelikontrolunadstudentskimgradomizarobilirektora.ProfesorisuseodmahobratiliAjnštajnuzapomoćupregovorimaopuštanjurektora.AjnštajnjepozvaofizičaraMaksaBornadamupomogneupregovorimasastudentima.Bornjekasnijezabeležiodasuseuputili„ubavarskučetvrtkrozulicepunebučnemladežidivljegizgledaiscrvenimbedževima...Znaloseda Ajnštajn ima levičarska ubeđenja, bezmalo „crvena”, te da je idealna osoba da pregovara sastudentima”(Brian,str.97).StudentisuprepoznaliAjnštajna iprenelimusvojezahteve.Pristali sudaoslobode zarobljenike ako se s tim složi novoizabrani predsednik socijaldemokratske partije, FridrihEbert.AjnštajniBornsusepotomuputiliupredsednikovupalatuiuputilimumolbu,aonsesložio.Bornse kasnije prisećao: „Napustili smo palatu vrlo uzbuđeni, sa osećanjem da smo doprineli istorijskomdogađaju i iskrenom nadom da je vreme pruske arogancije okončano, da je gotovo s hegemonijomaristokratije,klikomzvaničnikaivojskom–dajeNemačkademokratijaizvojevalapobedu.”AjnštajniBorn,dvateoretičarafizikekojesuzanimaletajneatomaikosmosa,očitosupronašlipraktičnijuprimenu

Page 96: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

svogtalenta:spašavanjeuniverziteta.88„Dragamajko,danassamsaznaodobrevesti...”:Sugimoto,str.57.89„Dajezaistashvatao...”:Calaprice,str.97.90„Vladalajenapetost...”:Parker,str.124.91„Nakonpažljivogproučavanjapodataka...“:Ibid.92„jednoodnajvećihdostignućauistorijiljudskemisli...”:Clark,str.290;Parker,str.124.93„Pričaseda..”:Parker,str.126.94„Nebuditeskromni,Edingtone...”:Ibid.95„CelaEngleskapričaotvojojteoriji...”:Ibid.96„UNemačkojmedanaszovunemačkimnaučnikom...“:Ibid.str.451.97„Svakikočijašikonobar...”:Ibid.,str.343.98„Upoplavinovinskihčlanaka...“:Cropper,str.217.99„Ovajsvetjeludnicapunaradoznalaca...”:Ibid.,str.217.100„Osećamsepomalopoputkurve...”:Brian,str.106.101„izgledauhvatilaintelektualnapanika...”:Ibid.,str.102.102„Navodniastronomskidokazi...”:Ibid.,str.101.103„Pročitaosamrazličitetekstoveočetvrtojdimenziji...“:Ibid.str.102.104„fizikaukrštenihočiju...potpunosuluda...“:Ibid.,str.103.105„Novanaučnaistinanepostajepravilo...”:Folsing,str.199.106„Velikedušeoduveksunailazilenanasilnoprotivljenje...”:Pais,EinsteinLivedHere,str.219.107„moglabitiraskrinkananasamompočetku-...”:Sugimoto,str.66.108„nesmemooteratitakvogčoveka...”:Brian,str.113.109 Napokon je ponovo otkrio svoje jevrejske korene ...: Treba napomenuti da su se Ajnštajnove

cionističkekolegečestopribojavaledabion,budućibezdlakenajeziku,mogaorećištogodsačimesenisuslagali.Naprimer,AjnštajnjejednomrekaodabidomovinaJevrejatrebalodabudeuPeruujerseniko ne bimorao iseljavati ako bi se tamo nastanili Jevreji.Često je naglašavao da su prijateljstvo imeđusobnopoštovanjeizmeđuJevrejaiArapanajvažnijičiniociusvakomnastojanjudasenaBliskomistoku formira jevrejska država. Jednom prilikom je zapisao: „Bilo bi mi milije da se sa Arapimapostignedogovoromirnomsuživotu,negodaseformirajevrejskadržava”(Calaprice,str.135).

110„štosampostaosvestansvojejevrejskeduše...”:Brian,str.120.111„OvojekaouBarnamovomcirkusu!”:Ibid.,str.121.112„Njujorškedame...”:Sugimoto,str.74.113„Silaodosamhiljadaduša...”:Brian,str.123.114„verovatnozahvaljujućinaporima...”:Ibid.,str.130.115„Prviputuživotu...”:Pais,EinsteinLivedHere,str.154116„TekuAmericiotkriosam...”:Folsing,str.505.117„Akosuvašeteorijetačne,rekaobih...“:Brian,str.131.118„Postaojeopštepopularan...”:Pais,EinsteinLivedHere,str.152.119„KadabinekiNemacotkriolekprotivraka...”:Sugimoto,str.63.120„Presahrane,čakjeiodobravaoRatenauovoubistvo.”:Ibid.,str.64.121„dajeubijanjetihpacifističkihvođapatriotskadužnost...”:Clark,str.360122„Mentalnoneuravnoteženaruskaemigrantkinja...”:Brian,str.150.123„Životjepoputvožnjebicikla...”:Ibid.,str.146.124„Dugojeproučavao...”:Brian,str.144.

Page 97: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

125 Treća i četvrta decenija prošlog veka načinile su od Ajnštajna svetskog velikana...: Ajnštajn,lavovskafiguranemačkogdruštva,neprestanojebiookruženbogatimdarovateljimakojisubiliradidačuju njegovu duhovitost imudrost.Mnogi od njih izdašno su novčano pomagaliAjnštajnova omiljenadobrotvorna udruženja. Poneki bi, s vremena na vreme, poslali svoju limuzinu kojom bi se AjnštajnprevezaodosvogletnjikovcauKaputu,odvezaonakoncertilinaorganizovanoprikupljanjedobrotvornihpriloga.Nisusemogleizbećiglasineonjegovimnavodnimaferama.Akoseistražiizvortihglasina,vidisedaoneuglavnompotičuodsećanjasobariceuletnjikovcu,HerteValdou,kojajeprodalasvojupričunovinama. Ipak, ona nije imala nikakav dokaz o bilo kakvim neverstvima. Štaviše, Konrad Vahzman,arhitektakojijepomogaoprinacrtuplanazaizgradnjuletnjikovcauKaputu,imaojeuvidaudešavanjuuAjnštajnovomdomuizaključio jedasusvevezebilepotpunobezazlene.Verovaojedasugotovosvebileplatonske,tedaAjnštajnnikadanijeprevarioElzunisjednomodtihžena.

126„blaga,topla,majčinskibrižna...”:Cropper,str.217.127„Jeojesasvima...”:Pais,EinsteinLivedHere,str.184.128„Meniaplaudiraju...”:Sugimoto,str.122.129„Mogudazamislim...”:Brian,str.205.130„Bilojeinteresantnovidetiihzajedno-...”:Calaprice,str.336.131„Nijeličitavafilozofijaslatkorečiva?...”:Pais,SubtleIstheLord,str.318.132„svet,fizičkiposmatrano,...”:Pais,EinsteinLivedHere,str.186.133„Moralnostjeapsolutnonajznačajnija...”:Calaprice,str.293.134„Naukabezreligijejesakata...”:Pais,EinsteinLivedHere,str.122.135„Najlepšeinajdubljeiskustvo...”:Ibid.,str.119.136„Akoumenipostojineštoštobisemoglonazvatireligioznim...“:Sugimoto,str.113.137„Nisamateista...“:Bruan,str.16.138„Akojematerijaravnomerno...”:Misneretal.,str.756.139„Mojmužtoradi...”:Croswell,str.35.140„TrebalobidapostojizakonPrirode...”:Thorne,str.210.141„malaverovatnoćada...”:Pettersetal.,str.7.142„nemavelikuvažnost,aličinisrećnimonogsirotogčoveka[Mandla].”:Ibid.143„Nisupokolebalimojeuverenje...”:Pais,SubtleIstheLord,str.23.144„Tojeveličanstvenasimfonija...”:Parker,str.209.145„nikakavznačajzafiziku.”:Pais,SubtleIstheLord,str.343.146„Idejaoobjedinjenju...“:Ibid.,str.330147„Formalnojedinstvovašeteorijejezapanjujuće.”:Ibid.,str.330.148„Moždaćevaszabavitisaznanje...”:Pais,EinsteinLivedHere,str.179.149„Niječaknipogrešno.“:Cropper,str.257.150„Nesmetami...“:Ibid.151„Toštosterekli...“:Ibid.152„Nekiljudisutakoosetljivi...“:Ibid.153„Štokvantnateorijaimavišeuspeha...”:Calaprice,str.231.154„KaoštoneznamokojecrnadamaizŠekspirovihsoneta...”:Moore,str.195.155Tajdodatniznakminus,tvrdiojeDirak,omogućavaoje...:Poštomaterijatežidapostignestanjeu

kojemjeenergijanajniža,toznačidasvielektronimogudospetiustanjanegativneenergiještobidovelodokolapsakosmosa.Dabisetakvakatastrofasprečila,Diraknavodidasusvastanjanegativneenergijeveć puna. Gama zrak može u prolazu udariti u elektron i izbaciti ga iz stanja negativne energije,

Page 98: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

ostavljajući„rupu”ilimehur.Tarupabise,kakopredviđaDirak,ponašalapoputelektronaspozitivnimnaelektrisanjem,tj.kaoantimaterija.

156„Dirakovateorijajenajtužnijepoglavljemodernefizike...”:Pais,InwardBound,str.348.157„Mislimdajeotkrićeantimaterije...”:Ibid.,str.360158„kretanječesticaodvijauskladusa...”:Folsing,str.585.159„Kvantnamehanikazahtevavelikopoštovanje...”:Ibid.106„Hajzenbergjeizlegaokvantnojaje...“:Brian,str.156.161 „Fizičari su se podelili u dva tabora...: Ajnštajn je jasno predočio svoj stav u vezi sa

determiniznomineodređenošću:„Jasamdeterminista,prinuđendaseponašamkaodapostojislobodnavolja, jer ako želim da živim u civilizovanom društvu moram se ponašati odgovorno. Znam da safilozofskog stanovišta zločinac nije kriv za svoja zlodela, ali ipak ne bih s njim pio čaj. ...Ja nemamkontrolu,presvegatetajanstvenežlezdeukojimaprirodapripremasamusržživota.HenriFordtomoženazvatisvojimunutrašnjimglasom,Sokratihjenazvaodemonima:svakonasvojnačiniskazuječinjenicudaljudskavoljanijeslobodna. ...Svejeodređeno,početakistokaoikraj,delovanjemsilanadkojimanemamo kontrolu.Određeno je za insekte i za zvezde.Bilo da smo ljudska bića, povrće ili kosmičkaprašina,svimiplešemospramtajanstvenogvremena,pomuzicidalekognevidljivogsvirača”(Brian,str.185).

162„Doćiću,akojeposlataposlednjaverzija.”:Cropper,str.244.163„BiojetovelikiudaraczaBora...”:Folsing,str.561.164„Ubeđensamdatateorija...”:Ibid.,str.591.165„najveličanstvenijadebatauintelektualnojistoriji...”:Brian,str.306.166„Nesviđamise...“:Kaku,Hyperspace,str.280.167„Postojilimesec...”:Ibid.,str.260.168„Okvantnimproblemimarazmišljaosamstotinamaputaviše...”:Calaprice,str.260.169„zastrašujućedejstvonadaljinu”:Brian,str.281.170„Radujemeštosteutomradu...“:Ibid.171„Prekinulismosvaistraživanja...“:Folsing,str.698.172„najuspešnijateorijanašegdoba”:Pais,EinsteinLivedHere,str.128173„Protivimseupotrebisile...”:Cropper,str.226.174„Namenaovogizdanjajedasesvomsnagomsuprotstavi...”:Sugimoto,str.127.175„Osvrniseokosebe,jerjenikadavišenećešvideti.”:Pais,EinsteinLivedHere,str.190.176„Udanašnjimokolnostima,dasamBelgijanac...”:Folsing,str.675.177„Antimilitaristiseobrušavajunamene...”:Ibid.178„Nadaosamsedaćumudokazati...”:Cropper,str.271.179„Omenisepričadadobijamnervnenapade...”:Brian,str.247.180„Nijemeshvatio...”:Cropper,str.271.181Mogaojeozbiljnodanastradaodtogbezumnogpremlaćivanja...:Moore,str.265.182„Prinstonjedivnomestašce...”:Cropper,str.226.183„velikakantazaotpatke...dabihunjumogaobacati...”:Brian,str.251.184Opkladeradi,dvaEvropljanina..:Parker,str.17.185„zlehudonaslede”:Folsing,str.672.186„Videosamkakodolazi...”:Ibid.187„izuzetnouzdrman...“:Brian,str.297.188„prekinulajenajsnažnijuvezukojujeimao...”:Ibid.

Page 99: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

189„Odličnosamsesvikao...”:Folsing,str.699.190„Mogućeje,čaknijeneverovatno...”:Ibid.,str.707.191„svauništavanjaod...”:Ibid.,str.708.192„Akobibilomogućeizazvati...”:Ibid.193„kaopucatiumrakunaptice...”:Ibid.,str.709.194„akobioslobođenizraci...mogliisami...”:Ibid.,str.708.195„zemljakojaprvanapravi...”:Ibid.,str.712.196„svakokoočekujeizvorenergije...”:Pais,InwardBound,str.436.197„Kakvesmobudalebili!”Cropper,str.340.198„neopravdavajupretpostavku...”:Folsing,str.710.199„NedavniradFermijaiSilarda...”:Ibid.,str.712.200„Moramoneštodapreduzmemo.”:Ibid.201„Nećudaimamnikakveveze...“:Cropper,str.342.202„radijeićinagapoBrodveju...”:Ibid.203„Mnogobihvoleodamuiznesem...”:Folsing,str.714.204„Sobziromnanjegoveradikalnestavove...”:Ibid.205„Bilomujejakoteškoštosugazapostavili...”:Ibid.,str.715.206„naJapanbačenanovavrstabombe...”:Brian,str.344.207 Godine 1946. Ajnštajn se pojavio na naslovnoj strani...: Godine 1948, pomagao je pri izradi

nacrta za „poruku intelektualcima“, u kojoj je navedeno: „Čovek nije uspeo da razvije političke iekonomskeoblikeorganizovanjakojibigarantovalimiransuživotsvihnarodausvetu.Minaučnici,čijajetragičnasudbinaštosmopomoglidametodeuništenjabudujošstrašnijeiefektnije,moramoznatidajenašaneprikosnovenadužnostdaučinimosvekakobismosprečilidasetooružjekoristiubrutalnesvrheradikojihjenastalo.Imaliištaštobizanasbilovažnije?Kojidruštveniciljbinambiovišenasrcu?“(Sugimoto,str.153).

Svoj stav o svetskoj vladi pojasnio je sledećim rečima: „Jedini spas za civilizaciju ... leži uobrazovanju svetske vlade, koja narodima garantuje bezbednost utemeljenu na zakonu. ...Dokle godsuverenedržavebuduimalesopstvenonaoružanjeivojnetajne,nemoguseizbećinovisvetskiratovi.“(Folsing,str.721).

208„Navelikomstetragu...”:Brian,str.350.209„Verujemdasamupravu...”:Ibid.,str.359.210„Poputobrazacaslikarailipesnika,imatematičkiobrasci...”:Weinberg,str.153.211„Postaosamusamljenistarac...”:Brian,str.331.212„Moradaizgledamkaonoj...”:Pais,SubtleIstheLord,str.465.213„Uglavnomnamenegledajukaonastrašnuosobu...”:Ibid.,str.162.214„Openhajmerismejao...”:Brian,str.377.215„Ovaknjigazamenenijepodsećanje...”:Cropper,str.223.216„Čoveksveizmislidokjemlad...”:Ibid.217„Prirodanampokazujesamo...”:Calaprice,str.232.218„Gospodjeblag...”lbid.,str.241.219„Sadmisečini...“:Ibid.220„Od1954.godinesvedosvojesmrti...”:Pais,InwardBound,str.585.221„Miovdepozadi...”:Kaku,BevondEinstein,str.11.222„Biojetonimaloprijatansusretdvadiva...“:Cropper,str.252.

Page 100: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić

223„Mikeleusamsenajvišediviojerje...”:Overbye,str.377.224„Neukusnojeveštačkiprodužavatiživot...”:Calaprice,str.63.225„Samoproučavanjespoljašnjegsveta...”:CreaseandMann,str.67.226„Naukanemožedarešikrajnjumisteriju...”:Barrow,str.378227BelsezalagaozaponovnoizvođenjestarogERPeksperimenta.Teoretski,moguseizmeritiuglovi

osepolarizacijedvaelektronauparu.Detaljnomanalizomodnosarazličitihuglovapolarizacijeizmeđudvaparaelektrona,Beljeuspeodauspostavinejednakosttihuglova(nazvanaje„Belovanejednakost”).Akojekvantnamehanika tačna,ondabibiozadovoljen jedanskupodnosa.Akokvantnamehanikanijetačna,biobizadovoljendrugiskupodnosa.Kadgodjedosadizvođenovajeksperiment,pokazalosedajekvantnamehanikatačna.

228„Sasvimopravdanomogureći...”:Barrow,str.144.229„Naprvipogledčinioseneprirodan...”:Pettersetal.,str.155;NewYorkTimes,March31,1998.230„Punpogodak!”:NewYorkTimes,Ibid.231„Nemožemoposlatiputnikakrozvreme...”:Hawkingetal.,str.85.232„Teorijastrunaprvijeprihvatljivikandidat...”:Weinberg,str.212.233„Nobelovunagraduizfizike...”:Kaku,BeyondEinstein,str.67.234„Dasamznao...”:Ibid.235„Teorijastrunaneverovatnojeprivlačnajernikoodnasnemožezanemaritigravitaciju...”:Davies

iBrown,str.95.UztotrebanapomenutidajeposlednjaverzijateorijastrunanazvanaM-teorija.Teorijastruna se definiše u prostoru od deset dimenzija (devet prostornih i jedna vremenska dimenzija).Međutim, postoji pet održivih teorija struna koje se mogu definisati u deset dimenzija, što zbunjujeteoretičarekojibiviševolelidapostojisamojedankandidatzaobjedinjenuteorijupolja,anečakpet.Nedavno je Viten sa svojim kolegama pokazao da je svih pet teorija ravnopravno ako se definišu ujedanaest dimenzija (deset prostornih i jedna vremenska). U jedanaest dimenzija mogu postojativišedimenzionemembrane,anekismatrajudajejednatakvamembrananašsvemir.MadaobjavljivanjeM-teorijepredstavljavelikinapredakzateorijustruna,zasadnikoneznakakotačnoizgledajednačinazaM-teoriju.

236„Ajnštajnbibiozadovoljan...”:Ibid.,str.150.237„Verujemdaponovomoramoiznaćiopšteprirodnonačelo...”:Pais,SubtleIstheLord,str.328.238„Kreativnonačeloobitava...”:Kaku,QuantumFieldTheory,str.699.

Page 101: MIČIO KAKU - skripta.info · MIČIO KAKU Ajnštajnov kosmos Kako je vizija Alberta Ajnštajna promenila naše poimanje prostora i vremena Prevod Ana Ješić i Katarina Ješić