Da li je univerzum nastao ni iz čega? Da li je nastao slučajno? Velika pitanja. Zaista velika. Koja, pritom, zapravo nemaju veze sa teorijom Velikog Praska.
Ovo često dolazi kao veliko iznenađenje za ljude. Vernici jako često odbacuju fiziku jer, eto, tvrdi “da je sve nastalo slučajno iz ničega.” A mnogi ljudi koji u stvari cene nauku takođe umeju da se spotaknu i da počnu da pričaju o teoriji Velikog Praska kao teoriji “nastanka svega.” Ni jedna od te dve pozicije nije tačna.
Teorija Velikog Praska (TVP) tvrdi sledeće: univerzum je pre oko 13.77 milijardi godina bio veoma mali, veoma gust, i veoma vreo. Iz tog stanja se zatim naglo raširio.
To je, prostim jezikom rečeno, sve što TVP, sama po sebi, tvrdi. Postoji mnogi dodaci, ali oni su upravo to – dodaci. Sama TVP ne kaže ništa o poreklu univerzuma, slučajnosti njegovog nastanka, ili bilo čemu sličnom.
Vredi pogledati zašto je ona uopšte nastala, i kako je postala opšteprihvaćena.
Koji su dokazi za TVP?
Početkom 20-tog veka, čuveni astronom Edvin Habl je ustanovio da se univerzum širi – da se sve tačke u okviru univerzuma udaljuju jedna od druge. Drugi astronomi su proverili njegove nalaze, uradili nezavisna instraživanja, i potvrdili su da je zaista tako: univerzum se širi. Ali šta to znači? Niko tada nije bio siguran. Različiti astronomi su proizveli različite teorije. Jedna od ovih teorija, možda najprostija, se zasnivala na ideji da se prosto uzme kretanje koje postoji danas, i da se izračuna šta bi se desilo ako bi se ono obrnulo unazad. I kada su matematičari i astronomi napravili tu računicu, dobili su se da bi ceo univerzum postao skupljen u jednu tačku pre oko 13-14 milijardi godina.
Ali to je tada uzeto samo kao kuriozitet. Niko nije ozbiljno verovao da je univerzum nastao iz jedne početne tačke. Na kraju krajeva, postojao je veliki broj drugih mogućih objašnjenja za širenje; i nijedna pojedinačna teorija nije uzela preteranog zamaha.
Naravno, teorijski rad se nastavio: naučnici su se zapitali “kada bi ova teorija bila tačna, šta bi još trebalo da se desi?”
Iz osnovne fizike, može se izračunati: ako je univerzum bio sažet u jednu tačku, iz koje se zatim proširio, to mora ostaviti veoma specifičan trag iza sebe: pozadinsko zračenje određenog spektra i određene temperature. Naučnici su izračunali ovaj spektar veoma precizno u ranim godinama 20-tog veka, ali niko tada to nije mogao da ga izmeri… i cela stvar je bila praktično zaboravljena.
Onda su dva naučnika u Americi slučajno (doslovno slučajno – tražili su nešto sasvim drugo) naletela na neobičan signal koji je dolazio iz svih pravaca istovremeno. Prvo su mislili da je to nekakva smetnja, ili problem na opremi. Onda su izmerili signal, i zaprepastili se: ispostavilo se da posmatraju TAČNO onaj spektar koga predviđa matematička teorija naglog širenja univerzuma iz jedne tačke.
Ovo je trenutak u kome je teorija Velikog Praska postala nešto što naučnici uzimaju ozbiljno. Pre ovog otkrića, bila je samo jedna mogućnost među mnogim drugim; ali posle ovoga, bilo je nemoguće ignorisati dokaze. Razlog je prost: koja je šansa da netačna teorija sa pogrešnom matematikom predvidi trideset godina unapred otkriće, i to tako precizno? Ako je pretpostavka pogrešna, onda bi i matematika morala biti pogrešna, i nema šanse da bi netačne jednačine dale predviđanje koje se apsolutno poklapa sa merenjem.
No, ovo nije samo po sebi dovoljno. Jedno poklapanje predviđanja sa rezultatom je dobar znak, i značilo je da je teorija zanimljiva; ali ne da treba da bude prihvaćena kao tačna. Naučnici su izrazito skeptični ljudi: da bi se većina ubedila u neku ideju, potreban je veoma visok nivo dokaza, daleko viši nego što prosečan čovek misli.
Tako da ovaj dokaz, iako snažan, nije bio dovoljan da bi TVP bila prihvaćena od strane većine astronoma. Štaviše, samo ime “Veliki Prasak” je dato kao vic. To je ime koje je smislio astronom Fred Hojl, koji je zastupao drugačiju teoriju, takozvanu steady state teoriju večnog univerzuma. Njemu je ideja praiskonske eksplozije iz početne tačke izgledala smešno, i smislio je reči “Veliki Prasak” da bi je učinio smešnom.
Ali onda je došao sledeći korak. Iz spektara koje zrače daleke zvezda, može se izračunati njihov hemijski sastav. Onda se može dodatno izračunati i hemijski sastav oblaka gasa kroz koje svetlost tih zvezda prolazi. Ova računica je veoma kompleksna, ali se zasniva u potpunosti na potpuno drugačijem delu fizike (nuklearnoj fizici); prema tome, nema govora o nekim zajedničkim faktorima koji mogu da paralelno utiču na sva merenja.
Merenje rane nukleosinteze se apsolutno poklapa sa predviđanjima koja slede iz teorije Velikog Praska. Dakle, po drugi put imamo isto pitanje: da li netačna teorija može da proizvede izuzetno precizne kalkulacije koje se zatim apsolutno poklapaju sa merenjima, i to u dve potpuno odvojene grane fizike?
Tek nakon ovoga je teorija Velikog Praska postala dominantna u astronomiji. Pre ovoga, moglo se raspravljati o mogućim greškama ili konfuznim faktorima – ali nakon ovoga, nije bilo šanse da se radi o slučajnosti. Prosto je suviše neverovatno da dve odvojene serije pogrešnih jednačina zasnovanih na pogrešnim pretpostavkama daju tačan rezultat. Jednačine moraju biti tačne.
Ni tu nije bio kraj. Postoji niz dodatnih stvari koji su otkrivene kasnije, neke od kojih idu do neverovatnog nivoa detalja. Recimo, postoji nešto što se zove Sunajev-Zel’dovič anizotropija, računica koja se bavim uglom polarizacije elektromagnetnih talasa koji do Zemlje dolaze iz dalekih delova univerzuma. Opet, ako je Veliki Prasak tačan, računica proizvodi jedan niz predviđanja; ako Veliki Prasak nije tačan, dobijaju se potpuno drugačije cifre. Kada je ova anizotropija konačno izmerena, nađene cifre su se potpuno poklopile sa predviđanjima TVP.
Zbog toga, naučnici danas smatraju da je veoma čvrsto dokazano da je univerzum pre oko 13.77 milijardi godina bio veoma mali, veoma vreo, i veoma gust – i da se iz tog početnog stanja naglo proširio.
Kako je onda univerzum nastao?
O tome imamo hipoteze, koje su komplikovane, mnogobrojne, i van opsega ovog teksta. Veliki Prasak predstavlja početak univerzuma samo u smislu da pojam vremena nema smisla pre tog trenutka. Pitati šta je bilo “pre” Velikog Praska je kao da pitate šta je severno od severnog pola. Ideja postaje nedefinisana, kao deljenje sa nulom.
Pošto tok vremena počinje sa Velikim Praskom, nama to izgleda kao početak. Ali da li je stvarno tako, ne znamo.
Ono što, međutim, apsolutno stoji je da svaka druga teorija mora da objasni dokaze koji podržavaju TVP. Drugim rečima, ako neko želi da predloži neku drugačiju teoriju, nema problema – ali ta teorija mora da se uklopi sa svim ovim poznatim činjenicama.
Ako nije bilo velikog praska, zašto postoji CMB, i zašto je spektar radijecije baš takav kakav je predviđen na osnovu Velikog Praska? Zašto je nukleosinteza takva kakvu vidimo? Zašto su anizotropije takve kakve vidimo? Zašto je polarizacija koju je izmerio WMAP satelit upravo onakva kakvu predviđa teorija Velikog Praska? Itd.
Trenutno, nijedna druga teorija ili pristup u nauci nije u stanju ni da počne da objašnjava te stvari bez pozivanja na Veliki Prasak.