BUDUĆNOST SVEMIRA*

PREDMET OVOG ESEJA je budućnost svemira ili, bolje rečeno,
što znanstvenici misle kakva će ta budućnost biti.
Dakako, pretkazivanje budućnosti vrlo je teško. Jednom
sam mislio da bih trebao napisati knjigu Jučerašnje
sutra: Povijest budućnosti. To bi trebala biti povijest
predviđanja budućnosti, od kojih su gotovo sva bila vrlo
netočna. Ali unatoč tih promašaja, znanstvenici i dalje
misle da mogu pretkazati budućnost.
U staro doba, proricanje budućnosti bijaše zanat
proročica i vračeva. Često su to bile žene koje su dovođene
u trans pomoću neke droge ili udišući plinove na nekom
otvoru podzemlja. Njihova buncanja zatim su tuma-
*Predavanje održano na Sveučilištu Cambridge, siječnja 1991.
čili prisutni svećenici. Ta tumačenja su bila ono pravo
umijeće proricanja. Slavna delfijska proročica u antičkog
Grčkoj bila je opće poznata po izvrdavanju odgovora ili je
pak davala dvosmislene odgovore. Kad su Spartanci
zapitali što bi se dogodilo kad bi Perzijanci napali Grčku,
proročica je odgovorila: "Ili će Sparta biti razorena ili će
njen kralj biti ubijen." Pretpostavljam da su delfijski svećenici
bili procijenili da će, ukoliko se ne bude zbio nijedan
od tih događaja, Spartanci biti silno zahvalni Apolonu pa
će posve smetnuti s uma činjenicu da je njegova proročica
dala krivo proročanstvo. U stvari, kralj je doista i poginuo,
braneći Termopilski klanac u borbi koja je spasila Spartu i
bila uvod u konačni poraz Perzijanaca.
U drugoj jednoj prigodi, lidijski kralj Krez, najbogatiji
čovjek na svijetu, zapitao je proročicu što bi se dogodilo
ako on, Krez, napadne Perziju. Odgovor je glasio: "Past će
veliko kraljevstvo." Krez je mislio da se pod tim smatra
Perzijsko kraljevstvo, ali bilo je to njegovo veliko
kraljevstvo koje je izgubilo rat, a on je sam završio na lomači,
živ spaljen.
Suvremeni proroci sudnjeg dana bijahu mnogo odlučniji,
ne prezajući ni od iznošenja točnih nadnevaka za
kraj svijeta. Ova su proročanstva čak služila padu
vrijed-nosnica na svjetskim burzama, premda me
zbunjuje zašto bi kraj svijeta nekoga nagnao da proda
dionice za gotov novac. Po svoj prilici, tamo kamo nakon
toga ide ne može ponijeti ni jedno ni drugo.
Sve dosad, svi izneseni nadnevci sudnjeg dana prošli
su, a da se ništa nije dogodilo. No proroci su često imali
objašnjenje za svoje očite promašaje. William Mil-ler,
osnivač Adventista Sedmog dana, prorekao je da će se
Drugi Dolazak dogoditi između 31. ožujka 1843. i 21.
ožujka 1844. Kad se u tom razdoblju ništa nije bilo dogodilo,
nadnevak je bio pomaknut na 22. listopada 1844.
Kad je i to prošlo u miru, predloženo je jedno novo tumačenje.
Prema njemu, godina 1844. bijaše doista početak
Drugog Dolaska — ali prvo trebaju biti prebrojana imena
u Knjizi Života. Tek nakon toga dolazi Sudnji Dan za one
kojih nema u toj knjizi. Srećom, čini se da ovo
prebrojavanja uzima dosta vremena.
Dakako, znanstvena predviđanja ne mogu biti mnogo
pouzdanija od onih proroka i vračeva. Pomislimo samo na
meteorološke prognoze. Ali postoje izvjesne situacije za
koje mislimo da možemo dati pouzdana predviđanja, a
budućnost svemira, u vrlo širokom rasponu, jedna je od
takvih.
Tijekom posljednjih tristo godina otkrili smo zakone
znanosti koji upravljaju materijom u svim uobičajenim
situacijama. Još uvijek ne znamo točne zakone koji upravljaju
materijom pod vrlo ekstremnim uvjetima. Ti zakoni
su važni za razumijevanje nastanka svemira, ali ne
utječu na budući razvoj svemira, barem tako dugo dok se
svemir ponovno ne stisne u stanje visoke gustoće. U
stvari, baš činjenica što moramo trošiti silne količine
novca za gradnju golemih ubrzivača čestica za iskušavanje
visokih energija upravo dokazuje koliko malo utječu ovi
zakoni visokih energija na svemir danas.
Čak ako i uzmognemo saznati pripadajuće zakone
koji upravljaju svemirom, ne bismo ih bili u stanju upotrijebiti
za predviđanja vrlo daleke budućnosti, budući da
rješenja jednadžbi fizike mogu pokazati svojstvo koje je
poznato pod imenom kaos. Kaos znači da se jednadžbama
dopušta nestabilnost: Učinite jednom s nekom malom
količinom neznatnu promjenu stanja u kakvom je neki
sustav, pa kasnije ponašanje toga sustava može postati
potpuno drukčije. Na primjer, ako neznatno promijenite
vrtnju ruletnog kotača, promijenit će se broj na kojeg
pada kuglica. Praktički je nemoguće pretkazati
154 Stephen W. Hawking Budućnost svemiru 155
broj koji će izaći; inače bi kockarnice bile mjesta za bogaćenje
fizičara.
Kod nestabilnih i kaotičnih sustava, općenito postoji
neko vremensko razdoblje u kojem će mala promjena nekog
početnog stanja narasti u promjenu dvaput toliko
veliku. U slučaju Zemljine atmosfere, ovaj vremenski raspon
je reda veličine oko pet dana, otprilike vrijeme potrebno
da vjetrovi obiđu planet. Mogu se napraviti zadovoljavajući
točne vremenske prognoze za razdoblje do
pet dana, no za predviđanje vremena dalje unaprijed bilo bi
potrebno vrlo točno poznavanje sadašnjega stanja atmosfere
i primjena nevjerojatno složenih izračuna. Nema
načina kako predvidjeti vrijeme šest mjeseci unaprijed,
osim prosjeka klimatskih prilika za godišnja doba.
Poznati su nam također i osnovni zakoni koji upravljaju
kemijom i biologijom pa bismo stoga, u načelu, trebali
biti u stanju utvrditi kako radi mozak. No u jednadžbama
koji upravljaju mozgom gotovo u pravilu ima elemenata
kaotičnog ponašanja, odnosno vrlo malene promjene u
početnome stanju mogu odvesti do vrlo različitih
posljedaka. Prema tome, u stvarnosti ne možemo
predvidjeti ljudsko ponašanje, premda su nam poznate
načelne jednaždbe koje njime upravljaju. Znanost ne može
predvidjeti budućnost ljudskog društva ili čak ima li ono
uopće neku budućnost. Izvorište opasnosti je u činjenici da
se naše moći oštećivanja ili uništavanja prirodnog okoliša
i nas samih povećavaju većom brzinom negoli naša
mudrost u nadzoru upotrebe tih moći.
Štogod da se dogodi na Zemlji i s njom, ostali svemir
nastavit će postojanje bez obzira na to. Čini se da je i
gibanje planeta oko Sunca u krajnjem smislu također
kaotično, premda tek na vrlo dugoj vremenskoj ljestvici.
To znači da pogreške u nekom predviđanju postaju sve
veće i veće kako vrijeme teče. Nakon izvjesnog vremena,
postaje nemoguće predvidjeti to gibanje u svakoj pojedinosti.
Možemo biti vrlo sigurno u to da, na primjer,
Zemlja neće imati bliski susret s Venerom još jako dugo
vremena, ali ne možemo biti sigurni neće li maleni poremećaji
u njihovim stazama prouzročiti takav susret za
recimo milijardu godina u budućnosti. Kaotično je također
i gibanje Sunca i drugih zvijezda pri vrtnji čitave
Galaktike te gibanje Galaktike unutar lokalne skupine
galaktika. Vidimo da se druge galaktike gibaju udaljujući se
od nas, a što su udaljeniji to se brže udaljuju. To znači da se
svemir širi uokolo nas: Udaljenosti između galaktika
tijekom vremena se povećavaju. Mikrovalno pozadinsko
zračenje, koje stiže do nas iz svih smjerova dubokog
svemira, pokazatelj je kako je širenje svemira ravnomjerno,
glatko, a ne kaotično. Ovo zračenje možete čak i
sami zamijetiti jednostavno tako da podesite vaš televizijski
prijemnik na neki prazni kanal. Jedan maleni postotak
"snijega" što ga vidite na ekranu prouzročilo je
mikrovalno zračenje iz dubokog svemira, izvan Sunčevog
sustava. To je ista ona vrsta zračenja kakvu imate u vašoj
mikrovalnoj pećnici, samo je mnogo slabija. Zagrijala bi
vam hranu na samo 2,7 stupnjeva iznad apsolutne nule, pa
se ne može upotrijebiti za zagrijavanje gotove piz-ze što
ste je kupili u samoposluživanju. Smatramo da je ovo
zračenje ostatak ostataka iz vruće rane faze svemira. Ali
najznačajnija stvar glede toga je da je jačina tog zračenja
gotovo potpuno ista iz svih smjerova. Ovo zračenje je vrlo
točno mjereno pomoću satelita COBE (COsmic
Background Explorer). Karta neba dobivena tim promatranjima
pokazala je razlike u temperaturama zračenja.
Ove temperature su istina različite u različitim smjerovima
promatranja, no te su razlike vrlo vrlo malene, samo jedna
tisućinka jednog postotka. Nekih razlika u jačini
mikrovalnog zračenja i mora biti, jer svemir nije posve
gladak; postoje prostorne neravnomjernosti poput zvijezda,
galaktika ili jata galaktika. Ali varijacije mikrovalnog
pozadinskog zračenja su toliko male koliko mogu biti,
uzevši u obzir prostorne neravnomjernosti što ih promatramo.
Mikrovalno pozadinsko zračenje u svim je smjerovima
jednako s 99.999 dijelova od 100.000.
U ranijim vremenima ljudi su vjerovali da je Zemlja u
središtu svemira. Stoga oni ne bi bili iznenađeni činjenicom
da je svemir u svim smjerovima isti. Međutim, nakon
Kopernika, srozani smo u statusu na maleni planet
koji kruži oko vrlo prosječne zvijezde u vanjskom rubu
jedne tipične galaktike, koja je samo jedna od stotinu milijardi
galaktika u vidljivom svemiru. Sada smo tako
skromni da ne možemo zahtijevati neki posebni položaj u
svemiru. Moramo stoga pretpostaviti da je pozadinsko
zračenje također isto u svim smjerovima oko bilo koje
druge galaktike. Takvo što je moguće samo ako su prosječna
gustoća svemira i brzina širenja svugdje iste. Svako
odstupanje od prosječne gustoće ili od brzine širenja, na
velikom području prouzročilo bi razlike u jačini mikrovalnog
pozadinskog zračenja iz različitih smjerova. To
znači da je, gledano u velikim razmjerima, ponašanje
svemira jednostavno, a nije kaotično. Stoga se za njega
mogu raditi predviđanja daleko u budućnost.
Budući da je širenje svemira tako jednoliko, može ga
se izraziti u obliku jednog jedinog broja, udaljenosti između
dviju galaktika. Ta se udaljenost u sadašnje vrijeme
povećava, ali za očekivati je da će gravitacijsko privlačenje
sve više i više usporavati tempo širenja. Ukoliko je gustoća
veća od neke kritične vrijednosti, gravitacijsko privlačenje
će na kraju zaustaviti širenje i natjerati svemir na
započinjanje stezanja. Svemir bi se urušio u Velikomstisku.
To bi bilo slično onom Velikom prasku kojim je svemir bio
započeo. Veliki stisak bi bio ono što se zove
singularnost, posebnost, stanje beskonačne gustoće pri
kojem se slamaju svi zakoni fizike. To znači da čak ako bi
se i nešto događalo nakon Velikog stiska, ne bi se moglo
predvidjeti kakvi bi to događaji bili. A bez uzročne veze
između događaja nema nikakvog značenja reći da se jedan
događaj dogodio nakon drugog. Moglo bi se jednako tako
reći da je naš svemir skončao u Velikom stisku te da su
bilo kakvi događaji koji su se dogodili "nakon" toga bili
dio drugog, odvojenog svemira. To je nešto poput
reinkarnacije. Kakvo se značenje može dati izjavi da je
neko novorođenče isto kao netko tko je bio umro, ukoliko to
dijete nije naslijedilo značajke ili pamćenje iz ranijeg
života. Može se jednako tako ispravno reći da je to neka
druga osoba.
Ako je prosječna gustoća svemira manja od one kritične
vrijednosti, on se neće ponovno početi stezati već
će se nastaviti širiti zauvijek. Gustoća će nakon izvjesnog
vremena postati tako niska da gravitacijsko privlačenje
neće više imati nekog znatnog učinka na usporavanje širenja.
Galaktike će se nastaviti udaljavati stalnom brzinom.
Stoga je ključno pitanje za budućnost svemira: Koja
je njegova prosječna gustoća? Ukoliko je manja od kritične
vrijednosti, svemir će se zauvijek širiti. Ali ako je veća,
svemir će se ponovno stezati, doživjeti kolaps i skončati
Velikim stiskom. Međutim, u odnosu na druge proroke
Sudnjeg dana, ja imam izvjesnih prednosti. Čak i ako
svemir doživi kolaps, mogu pouzdano pretkazati da se
neće prestati širiti još najmanje deset milijardi godina. Ne
očekujem da ću doživjeti potvrdu ili pobijanje moga
predviđanja.
Možemo na temelju promatranja pokušati s procjenom
prosječne gustoće svemira. Pobrojimo li zvijezde i
zbrojimo njihove mase, dobivamo manje od jedan posto
kritične gustoće. Čak i kad pribrojimo tome mase oblaka
plina i prašine koje vidimo u svemiru, sve to zajedno čini
samo oko jedan posto kritične vrijednosti. Međutim, poznato
nama je da svemir mora sadržavati i tako zvanu
tamnu tvar, koja se ne može izravno promatrati. Jedan
dokazni putokaz prema postojanju te tamne tvari dolazi
nam iz spiralnih maglica. Te maglice su galaktike, ogromne
diskolike nakupine zvijezda i plina. Ustanovljujemo da
se vrte poput zarotiranog kotača, no brzina vrtnje dovoljno
je velika da bi se te galaktike — kad bi sadržavale samo
vidljive zvijezde i plin — razletjele. Stoga mora u njima
postojati neki nevidljivi oblik tvari čije gravitacijsko
djelovanje je dovoljno jako da održava rotirajuću galaktiku
na okupu.
Drugi dokazni putokaz za tamnu tvar dolazi nam iz
galaktičkih jata. Ustanovili smo naime da galaktike i nisu
baš potpuno ravnomjerno raspoređene po prostoru; drže
se zajedno u jatima koja broje od samo nekoliko galaktika
pa i do više milijuna. Po svoj prilici, ova jata su se
oblikovala zato jer galaktike privlače jedne druge u
nakupine. Međutim, možemo mjeriti brzine kojima se
pojedine galaktike gibaju unutar jata. Ustanovljujemo da
su te brzine tako velike da bi se jata već razletjela da ih ne
drži na okupu neko dodatno gravitacijsko privlačenje. Za
tu dodatnu gravitaciju potrebna je masa znatno veća od
mase svih prisutnih galaktika. To vrijedi čak i za slučaj ako
računamo da galaktike imaju mase koje su potrebne da se
one same ne raspadnu zbog rotacije. Prema tome,
zaključujemo da u jatima u prostoru između vidljivih
glaktika mora postojati neka dodatna tamna tvar koju
ne vidimo.
Mogu se napraviti prilično pouzdane procjene količine
tamne tvari u onim galaktikama i u onim jatima za koje
imamo dobro utvrđene podatke. Ali sve te procjene
daju tek samo oko deset posto kritične gustoće potrebne
da bi se svemir zaustavio u širenju i počeo stezati. Prema
tome, oslonimo li se samo na sadašnji opažački dokazni
materijal, predviđanje je da će se svemir nastaviti širiti
zauvijek. Nakon pet milijardi ili toliko nekako godina,
Sunce će iscrpiti sve svoje nuklearno gorivo. Nadi-mat će
se i pretvoriti u ono što nazivamo crvenim divom,
progutavši pritom Zemlju i druge bliže planete. Zatim će
se skupiti i smiriti u oblik zvan bijeli patuljak, vruću
kuglu polumjera nekoliko tisuća kilometara. Ja dakle
predviđam kraj svijeta, što baš i nije neko upotrebljivo
predviđanje. Ne mislim da će ono previše srušiti vrijednost
dionica na svjetskim burzama. Pred nama su jedan
ili dva hitnija problema. U svakom slučaju, u vrijeme kad
Sunce dođe do takvog kraja, mi bismo već trebali ovladati
nekom vrstom međuzvjezdanog transporta, pod
pretpostavkom da prije toga ne uništimo sami sebe.
Za deset ili toliko otprilike milijardi godina sagorijet
će većina zvijezda u svemiru. Zvijezde mase usporedive
sa Sunce postat će ili bijeli patuljci ili pak neutronske
zvijezde koje su čak manje i gušće nego bijeli patuljci.
Zvijezde masivnije od Sunca mogu postati crne jame,
koje su još manje i iz čijeg jakog gravitacijskog polja ne
može pobjeći ni svjetlost. Ipak, ovi zvjezdani ostaci će
nastaviti kružiti oko središta naše Galaktike, i to jednom u
otprilike stotinu milijuna godina. Zbog bliskih susreta tih
ostataka neki od njih će biti izbačeni iz Galaktike. Ostali će
se spuštati u staze sve bliže središtu i na kraju će se
skupiti svi zajedno, oblikujući golemu crnu jamu u
središtu Galaktike. Što god da je ona tamna tvar u galaktikama
i jatima, za očekivati je da će i ona na kraju
pasti u ove vrlo velike crne jame.
Moglo bi se stoga sažeto reći da će većina tvari galaktika
i jata na kraju krajeva završiti u crnim jamama.
Međutim, prije nekoliko godina sam ustanovio da crne
jame nisu tako crne kako ih se oslikava. Načelo neodređenosti
kvantne mehanike izriče da se česticama ne može
potpuno točno odrediti i položaj i brzina. Što se točnije
ustanovi položaj neke čestice, to je manje točno izmjeriva
njena brzina i obratno. Ako je neka čestica u crnoj jami,
njezin je položaj točno određen u tom smislu da je ona
sigurno u crnoj jami. To znači da se njena brzina ne može
posve točno utvrditi. Moguće je stoga da brzina čestice
bude i veća od brzine svjetlosti. To bi joj pak omogućilo
bijeg iz crne jame. Čestice i zračenje će dakle postepeno
istjecati iz crne jame. Golema crna jama u središtu neke
galaktike imala bi polumjer milijune kilometara. Unutar
tako velike crne jame bio bi dakle velik stupanj
neodređenosti u položaju čestice. Stoga bi bila i mala
nedoređenost u brzini čestice, što znači da bi bilo potrebno
vrlo dugo vrijeme da neka čestica pobjegne iz crne jame.
Ali na kraju ipak bi. Za veliku crnu jamu u središtu neke
galaktike trebalo bi proći 1090 godina prije nego ona
potpuno ispari i nestane; to je broj 1 iza kojeg slijedi
devedeset ništica. To je vrijeme mnogo mnogo duže od
sadašnje starosti svemira, koja je samo 1010 godina; broj 1
iza kojeg slijedi deset ništica. No ako se svemir zauvijek
širi, bit će i za gore rečeno dovoljno vremena da se dogodi.
Budućnost tog zauvijek širećeg svemira bila bi zapravo
vrlo dosadna. No nipošto nije sigurno da će se svemir
zauvijek širiti. Posjedujemo čvrste dokaze za samo jednu
desetinu gustoće potrebne da svemir zaustavi jednoga
dana širenje i započne stezanje. Ali, moguće je da ima i
drugih vrsta tamne tvari koje nismo otkrili, a koja bi
mogla podići prosječnu gustoću svemira do kritične
vrijednosti ili iznad nje. Ova dodatna tamna materija
trebala bi se nalaziti izvan galaktika i izvan galaktičkih
jata. U protivnom, bili bismo zamijetili njen učinak na
rotaciju galaktika ili gibanje galaktika u jatima.
Zašto bismo mislili da treba biti dovoljno tamne tvari
da na kraju svemir doživi kolaps? Zašto jednostavno ne
vjerujemo u tvar za postojanje koje imamo čvrste dokaze?
Razlog toj nevjerici je što posjedovanje jedne desetine
sadašnje kritične gustoće zahtijeva nevjerojatno pažljiv
odabir početne gustoće i brzine širenja. Da je gustoća
svemira jednu sekundu nakon Velikog praska bila veća za
samo jedan dio od tisuću milijardi (jednu tisućinku jedne
milijardinke), svemir bi doživio kolaps već nakon deset
godina. S druge strane, da je gustoća svemira u tom
trenutku bila za taj isti iznos manja, svemir bi od deset
godina starosti pa nadalje bio zapravo prazan prostor.
Kako to da je početna gustoća svemira tako pažljivo
odabrana?Možda ima nekog razloga zašto bi svemir trebao
imati točno kritičnu gustoću. Čini se da postoje dva
moguća objašnjenja. Jedno je takozvano antropsko načelo,
koje se može parafrazirati kao: Svemir je kakav jest, jer da
je drukčiji mi ne bismo niti postojali da to ustanovimo.
Zamisao iza toga je da mogu postojati mnogi različiti
svemiri s različitim gustoćama. Samo oni čije gustoće su
vrlo blizu kritičnoj gustoći potrajali bi dovoljno dugo i
sadržavali dovoljno tvari za nastanak zvijezda i planeta.
Samo u takvim svemirima bi postojala inteligentna bića
koja postavljaju pitanje: Zašto je gustoća tako blizu
kritičnoj? Ako je to objašnjenje sadašnje gustoće svemira,
nema razloga vjerovati da svemir sadrži više materije
negoli što smo već ustanovili. Pri jednoj desetinki kritične
gustoće bilo bi dovoljno tvari za oblikovanje zvijezda i
galaktika.
Mnogim se ljudima, međutim, ne sviđa antropsko
načelo, jer se čini da se preko njega našem postojanju
pridaje prevelika važnost. Stoga je bilo traženo drugo
moguće objašnjenje zašto bi gustoća bila blizu kritičnoj
vrijednosti. Potraga je vodila do teorije inflacije u ranom
svemiru. Zamisao je bila da je svemir možda doživio fazu
udvostručavanja, na način kao što se u nekim zemljama
visoke inflacije cijene udvostručuju svakih nekoliko mjeseci.
Međutim, inflacija svemira bila bi mnogo mnogo
brža i mnogo ekstremnija: porast za faktor od najmanje
milijardu milijardi milijardi (1027), u kratkotrajnoj inflaciji,
prouzročio bi svemir koji bi imao tako gotovo točnu
kritičnu gustoću da bi još uvijek sada bila vrlo blizu kritične
gustoće. To znači da će svemir konačno doživjeti
kolaps odnosno Veliki stisak, ali za mnogo duže od petnaestak
milijardi ili tako nekako godina, koliko je već u
stanju širenja.
Što bi ta tamna tvar — koja mora biti ovdje ako je
teorija inflacije točna — trebala biti? Čini se da je vjerojatno
različita od vrste nama poznate tvari od koje su
građene zvijezde i planeti. Možemo izračunati količine
raznih lakih elemenata koji su bili proizvedeni u vrućim
početnim stanjima svemira, tijekom prve tri minute nakon
Velikog praska. Količine tih lakih elemenata zavise o
količini uobičajene materije u svemiru. Možemo nacrtati
dijagram u kojem je okomito ubilježena količina lakih
elemenata, a duž vodoravne osi količina obične tvari u
svemiru. Postiže se dobro slaganja s promatranim zastupljenostima
elemenata ako je ukupna količina obične
tvari samo oko jedna desetina sadašnje kritične količine.
Moglo bi biti da su ovi izračuni pogrešni, ali vrlo je impresivna
činjenica da smo dobili slaganje s promatranim
zastupljenostima više različitih elemenata.
Postoji li kritična gustoća tamne tvari, glavni kandidati
za to što bi ona mogla biti su ostaci preostali iz ranih
stanja svemira. Jedna od mogućnosti su elementarne
čestice. Postoji više hipotetski kandidata, čestica za koje
vjerujemo da bi mogle postojati, ali koje dosad još nismo
detektirali. No slučaj koji najviše obećava je čestica za
čije postojanje imamo dobrih dokaza, a zove se neutrino.U
početku se bilo mislilo da je to čestica bez vlastite mase, no
neka novija promatranja upućuju na zaključak da bi
neutrino mogao imati neku malenu masu. Bude li to
potvrđeno i bude li ustanovljeno da je to njegova prava
masa, neutrini bi mogli pridodati dovoljno mase da gustoću
svemira podignu do kritične vrijednosti.
Druga mogućnost su crne jame. Moguće je da je rani
svemir bio prošao ono što nazivamo fazni prijelaz.
Isparavanje i zaleđivanje vode uobičajeni su primjeri
faznih prijelaza. Pri faznome prijelazu se u početno
jednolikom mediju, poput vode, razvijaju nepravilnosti, u
slučaju vode to su komadi leda ili mjehurići pare. U ranom
svemiru, ove nepravilnosti pri faznom prijelazu mogu
kolabirati oblikujući crne jame. Ako su crne jame bile vrlo
malene, one bi dosad već isparile zbog učinka
kvantnomehaničkog načela neodređenosti, kako je već
ranije opisano. No ako su imale više od nekoliko milijardi
tona (masa neke planine), one bi se i dandanas nalazile
uokolo, a vrlo teško ih je otkriti.
Jedini način kojim bismo mogli otkriti tamnu tvar
ravnomjerno raspoređenu svemirskim prostorom bio bi
putem njenog učinka na širenje svemira. Mjerenjem brzine
kojom se daleke galaktike udaljuju od nas, može se
odrediti kojom se brzinom širenje usporava. Zamisao je ta
da mi zapravo promatramo ove galaktike u njihovoj
dalekoj prošlosti, onda kad je svjetlost bila krenula od
njih na put prema nama. Može se nacrtati dijagram ovisnosti
brzine galaktike od njihovog prividnog sjaja, koji je
mjera za njihovu udaljenost od nas. Uz pretpostavku da
su sve galaktike otprilike jednako sjajne, ona dvostruko
164 Stephen W. Hawking
dalja imat će četvrtinu prividnog sjaja, jer sjaj opada
kvadratom udaljenosti. Različite krivulje u dijagramu odgovaraju
različitim brzinama usporavanja. Krivulja koja
je savinuta prikazuje svemir koji će na kraju doživjeti kolaps.
Na prvi pogled, izgleda da promatranja upućuju na
kolaps. No problem je što prividni sjaj galaktika i nije
baš vrlo dobar pokazatelj njihove udaljenosti od nas. Ne
samo da se galaktike znatno razlikuju po stvarnom sjaju,
već postoje i znakovi da se njihov sjaj vremenom mijenja.
Budući da nam nije poznato s kolikom promjenom sjaja u
vremenu možemo računati, ne možemo ni reći koliki je
tempo usporavanja: je li dovoljno brz da se zaustavi širenje
pa da svemir stezanjem na kraju doživi kolaps, ili je pak
premalen pa će se svemir nastaviti širiti zauvijek. Morat
ćemo pričekati razvoj boljih tehnika mjerenja udaljenosti
galaktika. No možemo biti sigurni u to da tempo
usporavanja širenja nije tako brz da bi svemir mogao započeti
s fazom stezanja u sljedećih više milijardi godina.
Ni širenje zauvijek ni kolaps za nekih stotinu milijardi
godina, ni jedno od toga dvoga nije baš neka s uzbuđenjem
iščekujuća budućnost. Ima li nečeg što možemo
napraviti pa da učinimo tu budućnost zanimljivijom?
Jedan od načina kojim bismo to sigurno postigli je da se
sami uputimo u neku crnu jamu. Trebala bi to biti poprilično
velika crna jama, više od milijun puta masivnija od
Sunca. A postoje veliki izgledi da crna jama takve veličine
postoji u središtu naše Galaktike.
Nismo još posve sigurni što se događa unutar crne
jame. Ima rješenja jednadžbi opće teorije relativnosti koje
bi dopustile da se padne u crnu jamu i izađe van iz bijele
jame negdje drugdje. Bijela jama je vremenska opreka
crnoj jami. To je objekt iz kojeg stvari mogu izaći, a ništa
ne može pasti u njega. Bijela jama bi mogla biti u drugom
kraju svemira. Čini se da to nudi mogućnost brzog
međugalaktičkog putovanja. Nezgoda je što bi mogao
biti prebrz. Kad bi putovanja kroz crne jame bila moguća,
izgleda da ne bi bilo ničeg što bi vas spriječilo da se vratite
natrag prije negoli ste krenuli. Moglo bi vam se stoga
dogoditi da ubijete vlastitu majku prije svog rođenja, što bi
vas spriječilo da uopće i krenete na taj (samoubilački put.
Srećom po naš život (ili naših majki), izgleda da zakoni
fizike ne dopuštaju takva vremenska putovanja. Bit
će da neka Kronološka zaštitna agencija sprečava putovanje
u prošlost i osigurava svijet za povjesničare. Ono
što bi se izgleda dogodilo ako bi netko krenuo na putovanje
u prošlost je to da bi učinci načela neodređenosti izazvali
pojavu velikog iznosa zračenja. Ovo zračenje bi ili toliko
iskrivilo prostorvrijeme da ne bi bilo moguće ići natrag u
vrijeme ili bi izazvalo skončanje prostorvremena u nekoj
singularnosti poput Velikog praska ili Velikog stiska. U
svakom slučaju, naša je prošlost zaštićena od zlomislećih
osoba. Hipotezu Kronološke zaštite podržavaju i neki
nedavni izračuni koje smo ja i drugi ljudi napravili. No
činjenica da nas još nisu napale horde turista iz
budućnosti najbolji je dokaz da vremensko putovanje nije
moguće, i neće nikad ni biti.
Ukratko: Znanstvenici vjeruju da svemirom upravljaju
dobro definirani zakoni koji načelno dopuštaju predviđanje
budućnosti. Ali gibanje zadano tim zakonima često
je kaotično. To znači da već neka malena izmjena početnog
stanja može voditi u promjenu kasnijeg ponašanja, koja
brzo postaje sve veća i veća. Stoga, u stvarnosti, često se
mogu praviti točna predviđanja samo za vrlo kratko
vrijeme u budućnosti. Međutim, ponašanje svemira u vrlo
velikim, galaktičkim razmjerima čini se da je jednostavno,
a ne kaotično. Može se stoga pretkazati hoće li se svemir
širiti zauvijek ili će prijeći u stezanje do
konačnog kolapsa. Što će od toga biti, zavisi o sadašnjoj
gustoći svemira. U stvari, sadašnja gustoća bit će da je
vrlo blizu kritičnoj gustoći koja razdvaja kolaps od vječnog
širenja. Ako je inflacijska teorija ispravna, svemir je zaista
na oštrici noža. Stoga, u dobroj tradiciji proroka i vračeva,
izvrdavam svoj proročki odgovor izjašnjavajući se za obje
mogućnosti.