O I n f o r m a c i j i 2.0 : informacija u teoriji

Kolovoz 12, 2016

Što ako prostor(vrijeme) izvire iz same materije…? (Na tragu post-teorija relativnosti II.)

I DIO: Na tragu post-teorija relativnosti – uvod…

Ako prihvatimo misao/pretpostavku, koju smo uveli u prošlom postu, o izviranju prostora i vremena iz nas samih, ali i drugih materijalnih tijela, ono što se nalazi ‘vani’, dakle, nije više ‘vanjski svijet’ nego ispreplitanje moga prostora i vremena (ili prostorvremena) s prostorima i vremenima drugih ljudi, ali i drugih stvari! Odatle, možemo postulirati sljedeći teorem:

Sveopći dojam objektivnosti svijeta nastaje sudaranjem, ispreplitanjem, kako god to nazvali, naših subjektivnih svjetova; sveukupno prostorvrijeme našega, sada samo uvjetno rečeno, ‘svemira’, nastaje ispreplitanjem pojedinačnih prostorvremena svih materijalnih tijela.

Objektivno je, dakle, samo to ispreplitanje, zapravo – odnos. Ako sada, i unatoč svemu, i dalje pokušavamo zamisliti nekakvu meta-pozadinsku-pozornicu na kojoj se događa ispreplitanje naših subjektivnih svjetova, nekakve ‘nadprostor’ i ‘nadvrijeme’, naći ćemo se u problemima. Na svu sreću, ova teorija sjajno objašnjava Ništavilo! Ako s te zamišljene pozornice uklonimo, jedan po jedan, ‘subjektivne svjetove’ – od objektivnosti neće preostati ništa! Neće biti ni prostora ni vremena, jer u tom slučaju nema materijalnog tijela koje bi ih bilo u stanju stvoriti!

Bilo da se radi o odvojenim fenomenima – prostoru koji se širi iz jednog materijalnog tijela, ili, u teorijskom smislu, jedne točke, i vremenu kao opažljivoj posljedici tog širenja koju percipira drugo materijalno tijelo – ili se radi o prostorvremenu u Einsteinovom smislu, svi oni nužno moraju biti relativističke, ‘nepovlaštene’ prirode. U skladu s tim, kad bi se naša misao/pretpostavka pokazala ispravnom, naša pitanja u svezi nje mogla bi glasiti: što omogućuje materiji, kao takvoj, da oko sebe stvara prostorvrijeme? Te, na koji se način ostvaruje sinteza pojedinačnih prostorvremena u jedno ‘objektivno’ prostorvrijeme? Definitivno, na prvo pitanje teže je dati odgovor, jer za sobom povlači i odgovor na pitanje što smatramo materijalnim tijelima i općenito materijom, pa ga privremeno ostavimo po strani. Našu pažnju, stoga, usmjerit ćemo na drugo pitanje i barem u nekoj mjeri pokušati na njega dati odgovor.

Napominjemo, misao/pretpostavka o izviranju prostorvremena iz same materije još ne zaslužuje status teorije. Ona se formirala dok smo slijedili jedan od mnoštva tragova koje su za sobom ostavile Einsteinove teorije relativnosti (i očito je da smo prije slijedili trag opće nego specijalne teorije relativnosti). Njenu drzovitost stoga nemojmo uzeti za zlo. To što je sama formirala trag prema mogućnosti jedne post-teorije relativnosti, rezultat je prije njezine unutarnje logičke konzistentnosti, odnosno ‘zamišljivosti’ u granicama razuma, nego neke naznake da bi se doista mogla potvrditi u stvarnosti. Logički gledano, ovakav ‘opis prirode’, kad bi bio moguć, dopustio bi nešto dosada nezamislivo – da na naše ‘subjektivne svjetove’ odnosno prostorvremena gledamo kao na jedine stvarne. Cijenu njihovog međusobnog prožimanja plaćamo činjenicom da su njihove granice nepovratno zamagljene. Na nama još nepoznat način, prožimajući se u bilo kojem smislu – fizičkom, psihičkom, osjetilnom, misaonom i sl. – ‘subjektivni svjetovi’ odnosno prostorvremena svih materijalnih stvari izgrađuju ono što tek možemo nazvati objektivnim svijetom.

Ali i pored svog hipotetskog karaktera, ova misao cilja postati teorija, pa hrabro istupa u osmišljavanju pozornice za vlastiti čin provjere… pozornice, koja se gradi na jednoj, naoko, bizarnoj izjavi samog tvorca teorije relativnosti. Naime, mnogima je poznata Einsteinova izjava kako ‘ne vjeruje da Mjeseca nema kad ga nitko ne gleda’. Njome je veliki fizičar htio upozoriti na kontroverznu ulogu promatrača u pokusima kvantne teorije, prema kojoj, oni samim činom promatranja utječu na ishod eksperimenta. Za tradicionalnog fizičara, oslonjenog na razum i logičku moć rasuđivanja, to je u potpunosti neshvatljivo i besmisleno.

Međutim, iz niše ‘naše teorije’ iz koje promatramo svijet, i ako postrani ostavimo ‘gledanje’ i u obzir uzmemo samo gravitacijske učinke, ova se izjava ne mora činiti potpuno besmislenom! Uostalom, Mjesec i ne može tek tako prestati postojati! Čak i kad ga nitko ‘ne gleda’, odnosno ne zahvaća svojim gravitacijskim poljem ili prostorvremenom, samo ‘gravitacijsko polje’, ali bolje rečeno – prostorvrijeme Mjeseca, koje on ‘isijava’ oko sebe – ‘ostavlja ga na životu’. Istina, u tom slučaju, Mjesec bi živio ‘u svom svijetu’, sa svojom i samo svojom istinom, a za druga nebeska tijela možda bi izgledao poput tamne materije ili tamne energije, ili bi se nalazio u crnoj rupi. Međutim, naša namjera u svezi Einsteinove slavne ironije bitno je drugačija. Želimo je iskoristiti za stvaranje pozornice za provjeru naše drzovite misli/teorije.

Ideja je jednostavna i temelji se na svojevrsnom ‘eksperimentalnom promatranju’ jednog te istog tijela/točke (putem odgovarajućeg mjernog instrumentarija) od strane druga dva tijela/točke, od kojih se jedno nalazi u izoliranom, a drugo u neizoliranom okruženju u odnosu na druga tijela. Očekivani rezultat ticao bi se sljedećeg ishoda: za promatrano tijelo u eksperimentu ne bi se očekivalo da nestane kad ga nitko ne bi gledao, nego da se, u još neodredivom smislu, iz dvije različite točke svemira – drugačije vidi. Zamišljeni eksperiment uvelike nas podsjeća na Einsteinove misaone eksperimente s gibanjem referentnih sustava i u nekom izvedbenom smislu gotovo da i ne donosi ništa novo.

Zamislimo da se u točki A nalazi tijelo koje će se promatrati, u točki B izolirano tijelo, u smislu da je njegovo prostorvrijeme pod znatno manjim utjecajem prostorvremena drugih tijela, dok se u točki C nalazi tijelo koje je okruženo drugim tijelima, i time izloženo utjecajem njihova prostorvremena odnosno ‘gravitacijskog polja’ (Slika 1) (pažljiviji čitatelj uočit će da se u rečenici umjesto prostorvremena slobodno može rabiti i izraz ‘gravitacijsko polje’). Po pitanju točke C,  jasno je da to može biti bilo koja točka na zemaljskoj kugli. Tijela u točkama B i C su mjerna tijela i svoje mjerne uređaje upravljaju prema točki A, tijelu koje će promatrati. Pritom, u ovom trenutku, nije nam u potpunosti jasno gdje bi se trebala nalaziti točka A i je li važna njena udaljenost od mjernih točaka B i C. U skladu s tim, zamislimo da se nalazi na pola puta između točaka B i C, ne predmnijevajući o kojoj je konkretnoj udaljenosti riječ. Stvarni problem koji se ovdje javlja i koji se u ovom trenutku čini nepremostivim, dakako, predstavlja izmještanje mjernih točaka/tijela, točke B u ‘prazni dio’ svemira u kojemu bi bila pod znatno manjim utjecajem drugih tijela te točke A na pola puta između točke C  (zemaljska kugla) i točke B. Iz razloga što u ovom trenutku ne baratamo nijednom konkretnom vrijednošću (osim možda gravitacijske konstante) koja bi pomogla u izračunu, doista, teško je predvidjeti potrebnu ‘zapreminu praznog dijela svemira’ koja bi bila dovoljna da se efekt razlikovanja u promatranju u prostorvremenima ispolji. Međugalaktički prostor trebao bi udovoljiti takvoj potrebi, ali sasvim je moguće da bi i onaj međuzvjezdani mogao poslužiti istoj svrsi.

eksperimentSlika 1

Kao alternativa ovom eksperimentu predlaže se eksperiment u kojemu bi sudjelovala samo jedna točka i to točka A u prethodnom primjeru. Točka A najprije bi se podvrgla promatranju na zemaljskoj kugli (iz točke C u prethodnom primjeru). Potom bi se isti mjerni instrumentarij skupa s tijelom/točkom A trebao izmjestiti u ‘prazni dio svemira’ (točku B u prethodnom primjeru) i na tom mjestu ponoviti mjerenje. Učinak bi, vjerujemo, trebao biti isti. Pažljiviji čitatelj primijetit će da u prvom slučaju valja uzeti u obzir prostornu udaljenost između točaka kao ometajući faktor, dok je u drugom slučaju to ‘vremenska udaljenost’ potrebna za izmještanje tijela/točke B u prazni dio svemira. Drugim riječima, problemi se i u jednom i u drugom slučaju ne mogu u potpunosti otkloniti. Ipak, drugi način provedbe eksperimenta čini se izvodljivijim od prvoga. I ne samo to; on se možda čak i u ovom trenutku može provesti, jedino, čini se, u vrlo ograničenom vidu!

Razmislite, o kojoj bi se to ‘točki A’ radilo, koja je neko vrijeme provela na zemaljskoj kugli a sada se nalazi u međuzvjezdanom prostoru između Sunčeva sustava i sustava zvijezde Alpha Centauri? I o kojoj gotovo pa sve znamo (dimenzije, oblik, težinu, sastavne dijelove, pa čak, iako vrlo neznatno, jakost gravitacijskog polja) i čije vrijednosti sada samo još jednom trebamo provjeriti na njenom lutanju svemirskim prostranstvima…? Radi se o svemirskoj letjelici Voyager 1 koja je, kao što je poznato, tijekom prošle godine napustila naš zvjezdani sustav i gotovo 40 godina nakon svog lansiranja našla se u tmini međuzvjezdanog prostora. Međutim, je li Voyager 1 programiran da svoje mjerne uređaje usmjeri na samoga sebe…? Još neko vrijeme odašiljat će podatke iz svog okoliša čovječanstvu na Zemlji (a riječ je mahom o  vrijednostima poput jakosti magnetskog polja, plazmenih valova, nabijenih čestica niske energije, svemirskog zračenja i dr.), a onda u potpunosti ‘zašutjeti’ i prepustiti se vječnom lebdjenju… Među instrumentima, čini se da ipak nema onih koji bi mogli biti od koristi u našem pokusu… Intuitivno, razlike u rezultatima prije se očekuju od veličina na kvantnoj razini, nego od onih na makroskopskoj razini koje mjeri svemirska letjelica, a što na koncu i sprječava Voyager 1 da participira u eksperimentu.

U oba opisana slučaja pokusa, teorija o izviranju prostorvremena iz same materije, držimo, bila bi bliže istini, kad bi se pokazalo da se mjerni rezultati promatranja tijela u točki A od strane tijela u točki B u ‘dovoljnoj mjeri’ razlikuju od istih koje očitava tijelo u točki C. Teorija bi time potvrdila da izolirano tijelo u točki B svijet vidi na svoj način, kroz drugo objektivno prostorvrijeme za razliku od tijela u točki C. Čitatelje valja podsjetiti da teorem naše misli/teorije kazuje da tijela nikada ne obitavaju isključivo u vlastitom prostorvremenu, nego u svojevrsnom presjecištu prostorvremena vlastitog i inih tijela. Odatle, logično je da je utjecaj prostorvremena izoliranog tijela daleko veći na ‘objektivni svijet’ od utjecaja prostorvremena tijela u točki C koje je ‘zagušeno’ prostorvremenima drugih tijela, ponajprije prostorvremenom same zemaljske kugle na kojoj se nalazi a zatim i prostorvremenima ‘obližnjih’ nebeskih tijela (na slici to su Mars i Jupiter). Da li to, onda, znači da bi tijelo/točka B trebala jasnije vidjeti tijelo/točku A od točke C? I je li ta jasnost, preciznost odnosno lakša mjerljivost, koja bi najviše trebala doći do izražaja na kvantnoj razini, upravo onaj mjerni učinak koji tražimo kako bi potvrdili vlastitu misao/teoriju…? To, dakako, predstavlja čistu spekulaciju te ostaje pitanje… U praktičnom smislu, izvodeći kvantne pokuse u neometanom prostorvremenu točke B Einstein bi možda mogao doći na svoje: rezultati bi, u neku ruku, trebali biti mjerljiviji odnosno precizniji od rezultata istih pokusa koji bi se provodili na Zemlji. Ne bi bile potrebne skrivene varijable da bi se opisala ‘stvarnost’, a utjecaj vjerojatnosti, odnosno Božja sklonost kockanju, proporcionalno bi se smanjila s obzirom na visok ‘stupanj samoće’ točke B koja provodi mjerenje.

S druge strane, na jedan neobičan način, možemo reći i da je svijet u kojem ‘živi’ tijelo u točki C objektivnije od svijeta u kojem obitava izolirano tijelo u točki B, ali u smislu da je ‘u igru’ uključeno više prostorvremena odnosno gravitacijskih polja drugih tijela. U ovom slučaju, pojam objektivnosti zahtjeva svoje redefiniranje, jer u ovom kontekstu posjeduje drugačije značenje od uobičajenoga i to valja imati na umu. Naime, objektivno postaje relativno. Pod objektivnijim svijetom držimo onaj svijet u kojem postoji više sastavnica subjektivnih svjetova koje ga izgrađuju. Na ovo ćemo se još vratiti kada ovu ideju budemo povezivali s informacijom, znanjem i značenjem.

Možemo i pripomenuti kako se vrlo sličan efekt dobiva i u eksperimentima s tijelima koja se gibaju. U ovisnosti od toga kojom brzinom to čine, referentni sustavi različito vide svijet oko sebe. Zapravo, tu se i radi o vrlo sličnoj zamisli, ali se dokazna građa odnosi isključivo za gibanje. Ako nešto možemo dokazati (saznati) u eksperimentima tijela odnosno referentnih sustava koja se gibaju, to se uvijek odnosi na smjer i pravac njihova gibanja, ili brzinu i prevaljen put, ali ne i na nešto što bi se ticalo njihova gravitacijskog polja odnosno prostorvremena u kojemu obitavaju (izuzev slavne analogije između jakosti gravitacijskog polja i ubrzanja). Drugim riječima, držimo da su prostorvrijeme i gravitacijsko polje fenomeni koji prethode gibanju, odnosno da predstavljaju njegov uvjet. Posljedica je da se mogu razmatrati neovisno o fenomenu gibanja kao takvom.

Drugi način provjere misli/teorije o izviranju prostorvremena iz materijalnih tijela vezan je uz fenomen tamne energije i o njemu ćemo govoriti u nastavku…

 

Srpanj 29, 2015

O teoriji relativnosti

Prije točno stotinu godina, Albert Einstein dovršio je svoje epohalno djelo zbog kojega je i rođen – teoriju relativnosti. Na iznenađujuće pronicljiv način proširio je vidike ljudske spoznaje. Pritom, čini se da je ljudska osjetila zauvijek spremio u ropotarnicu povijesti znanosti postulirajući takvu prirodu stvarnosti koja se više njima nije mogla osjetiti. U svojim izračunima povezao je pojmove brzine svjetlosti, gravitacije, mase i energije (a posredno i prostora i vremena), u teorijski konstrukt koji je zadivio znanstvenike i ljude širom svijeta, i koji, za mnoge i danas predstavlja najbolji opis stvarnosti u kojoj živimo. Premda u nikada razriješenoj koliziji s kvantnom teorijom, ovaj opis stvarnosti dosada je preživio sve svoje provjere. Najgrandioznijom se čini ona 1919. kada je na spektakularan način potvrđeno savijanje svjetlosti u blizini masivnih tijela uslijed njihova gravitacijskog polja, što je teorija relativnosti predvidjela u svojim proračunima. Osim toga, u godinama koje su uslijedile nakon njezine objave našla je primjenu u mnogim granama ljudskog znanja. Dovoljno je samo spomenuti otkriće lasera, mogućnost putovanja u svemir, satelitski sustav mreža i sl. a među koje se umiješala i ona ‘najgora moguća primjena’ – stvaranje atomske bombe.

Specijalna i opća teorija relativnosti zapravo su poslužile tomu da potvrde staro dobro načelo relativnosti otkriveno još na početku razvoja novovjekovne znanosti: nema povlaštenog sustava u svijetu u odnosu na bilo koju vrstu gibanja. Prostorno-vremenski pomak bilo kojeg sustava ili entiteta uvijek je relativan u odnosu na drugi takav sustav/entitet. Posljedica načela relativnosti opće je važenje prirodnih zakona za svaki sustav/entitet. Međutim, jedan takav zakon ovom načelu osobito je smetao – konstantnost brzine svjetlosti. Svojom specijalnom teorijom relativnosti, objavljenom 1905, Einstein je upravo te prepreke uklonio: usuglasio je načelo relativnosti s opažajnom činjenicom konstantnosti brzine svjetlosti. Pogledajmo pobliže i kako je to učinio…

Einstein je gibanje nekog tijela podijelio na ‘prostorni’ i ‘vremenski’ stavljajući ga u proporcionalan odnos. Koliko se brže gibamo kroz prostor, toliko će nam sporije teći vrijeme, ustvrdio je. Pa tako, ako se kroz prostor gibamo upravo brzinom svjetlosti, vrijeme za nas, predviđa teorija, neće teći. Međutim, takvu idealnu situaciju nikada nećemo dostići. Stoga, primjena specijalne teorije relativnosti postaje važna tek u sustavima (tijelima) koji se relativno gibaju jedan u odnosu na drugi. Samo s obzirom na brzinu kojom se gibamo u odnosu na neko drugo tijelo, recimo vas koji čitate ovaj tekst, u vašim očima možemo brže ostarjeti ili ostati mladi.

U pogledu opće teorije relativnosti Einstein je bio još domišljatiji. Neobjašnjivo gravitacijsko ‘djelovanje na daljinu’ on je objasnio zakrivljenošću prostorvremena koju materijalna tijela prirodno stvaraju oko sebe. Naime, svako tijelo vlastitom gravitacijskom silom zakrivljuje okolno prostorvrijeme. Ako je dovoljno jaka, ta sila može ‘privući’– a zapravo, uviti ili saviti – ne samo svjetlost, nego i samo prostorvrijeme. To zakrivljenje poprima oblik lijevka te se čini da tijela slabije gravitacijske sile poniru prema većem tijelu u vječnom kruženju. To se upravo dogodilo Mjesecu zbog blizine Zemlje. Međutim, to ne znači da Mjesec svojom gravitacijom nije stigao utjecati na događanja na Zemlji. Zapravo, pravo pitanje koje će nas na koncu dovesti do ključnog shvaćanja povezanosti prirode prostora i vremena s fantomskom gravitacijskom silom glasi: što bi se dogodilo kad bi Mjesec naprosto iščeznuo pred našim očima? Da li bi isti tren nestalo i pojava plime i oseke u morima na Zemlji koju on uzrokuje? Odgovor je da doista ne bismo morali čekati famoznih 1,25 sekundi da bi se to dogodilo. Gravitacijsko ‘fantomsko djelovanje na daljinu’ doista je ‘bezvremeno’; u neku ruku, ‘brže’ i od same svjetlosti.

Stotinu godina od opće teorije relativnosti i stotinu deset godina od ‘godine čuda’ (Annus Mirabilis) u kojoj je objavljena specijalna teorija relativnosti, naš znanstveni duh tjera nas dalje… Do kud? Do nekakve ujedinjujuće (kvantna teorija + teorija relativnosti) teorije kvantne gravitacije…? Ili uistinu nekakve Teorije Svega? Sa znanošću uvijek su nekakvi konačni odgovori u igri… Ne gledajući toliko daleko, držimo da je došlo vrijeme i fenomen informacije (nekako) uključiti u Einsteinove teorije relativnosti… S ‘kvantiziranom’ informacijom u njenim formulama, vjerujemo, tek će se pokazati koliko su Einsteinove teorije zapravo relativne! Odnosno koliko toga, zapravo, ovisi o našem pogledu… Kako ćemo to učiniti – naravno, ostaje pitanje… Stay tuned!

Napravi besplatnu web stranicu ili blog na WordPress.com.

%d bloggers like this: