Kaip vyko didysis perėjimas iš nieko į būtį? Vartiklis

20 a. atnešė didelių atradimų, pakeitusių supratimą apie žmogaus vietą kosmose. Tačiau iš kur jisai radosi? Juk žmogui mintis, kad visa radosi iš nieko, atrodo nelogiška ir prieštaraujanti sveikam protui.

Iki tol ilgą laiką filosofijoje laikyta, kad Visata amžina, o jos egzistavimo klausimas ne ypatingai domino mokslininkus. Tačiau eksperimentai rodė, kad gyvename besiplečiančiame ir kartu vėstančiame kosminio gniužulo, sprogusio kažkur prieš 14 mlrd. m., liekanose. Kas galėjo sukelti tą sprogimą? Kas ten sprogo? Ir kas buvo iki tol – jei aplamai kas egzistavo? Kodėl šis pasaulis egzistuoja ir yra sudarytas iš to, iš ko sudarytas?

Atsakydamas į visus šiuos klausimus mokslas susiduria su tuo, kad vadinama „singuliarumu“.

S. Hokingas į problemą žiūrėjo iš kitos pusės: jis kūrė teorinį modelį, pagal kurį Visata, nors ir apribota laike, pilnai telpa savyje, laike neturėdama nei pradžios, nei pabaigos. Tokioje Visatoje nereikia turėti Kūrėjo – nei dievo, nei kokio kito. Tačiau jis vis tik abejojo, ar fizikinės lygtys gali atsakyti į Visatos egzistavimo klausimą. štumos skylė-toras

Prielaidą, kad Visata plečiasi, 1929 m. iškėlė E. Hablas, remdamasis žvaigždžių stebėjimais. Galutinai infliaciją patvirtino 1965 m. atrastas reliktinis spinduliavimas. Jei laike grįžtumėm atgal, Visata trauktųsi tol, kol pasiektų singuliarumą, kuriame liaujasi galioti Einšteino teorija ir veikia tik kvantinės mechanikos dėsniai: el. dalelės juda visais įmanomais keliais ir Visata gali turėti begalinį kiekį priešistorių. Konceptuali Didžiojo sprogimo aklavietė suneramino kosmologus ir jie pradėjo ieškoti scenarijų, leidžiančių išvengti singuliarumo.

1970 m. S. Hokingas ir R. Penrouzas parodė, kad tie bandymai negali būti sėkmingi. Jie priėmė prielaidas, kad gravitacija visad traukia ir paėmė materijos tankį lygų eksperimentiškai išmatuotam – ir matematiškai įrodė, pradžioje vis tiek buvo singuliarumas. Matyt reiks pasitelkti ir kitas, ne vien „klasikinę“ (t.y. besiremenčia Einšteino bendrąja reliatyvumo teorija), teorijas.

Amžinos ir nekintančios doktrinos šalininkai nepriėmė Didžiojo sprogimo teorijos, nes toji kvepia religija, o taip pat prieštarauja postulatui apie begalinę ir amžiną materiją (tai viena dialektinio materializmo aksiomų). Beje, Didžiojo sprogimo nepripažino ir A. Einšteinas – ir tik gyvenimo pabaigoje įsileido kvantinę mechaniką.

Šiuo metu laikoma, kad patį Didįjį sprogimą geriau paaiškina „infliacinė teorija“, anot kurios panašūs sprogimai gana dažni. Visata susidarė iš anksčiau egzistavusios Visatos erdvėlaikio ir nėra vienintele fizikine realybe, o tėra tik viena iš Multiversumo dalelių. Kiekvienas iš šio pasaulių turi savo laiko pradžią, tačiau pats Multiversumas yra amžinas. Taip vėl sugrįžtame prie statinės Visatos koncepcijos.

20 a. 5-o dešimtm. viduryje esminį kvantinės mechanikos skirtumą nuo klasikinės (Niutono) mechanikos suformulavo R. Feinmanas: klasikinėje mechanikoje judantys daiktai praeina per filtrą su dviem angomis griežtai apibrėžtu būdu. Tačiau į filtrą nukreipus el. dalelių pluoštą (arba net vieną dalelę), visos dalelės gali praeiti visais įmanomais keliais: ir tiesiogiai, ir per Kentauro Alfą, ir per gretimą parduotuvę, ir įeis pro vieną angą, išeis kitą ir vėl įeis. Vietoje griežto klasikinio determinizmo turime visišką atsitiktinumą. Tačiau ir šį atsitiktinumą galima aprašyti matematiškai.

R. Feinmanas įvedė „priešistorijų sumos“ sąvoką – tai visi galimi dalelių keliai. Tačiau mes negalime nuspėti ne tik ateities, bet ir praeities: nežinome kaip dalelė patenka į konkretų tašką, tačiau galim nagrinėti visų galimų kelių visumą. Tokiu būdu pagrindiniu kvantinės fizikos metodu tapo „alternatyvių istorijų suma“. O kadangi nestebėta praeitis yra neapibrėžta, o stebėjimas keičia sistemos elgseną, tai iš stebėjimų išvedama praeitis dar ir pakeista lyginant su nestebima: stebėdami sistemą mes keičiame ne tik jos dabartį, bet ir praeitį. Matyt tų dviejų suderinimas yra esant „ekstremalioms sąlygoms“.

Kada jos stebimos? Aišku tada, kai visa Visata sulyginama su atskiro atomo branduoliu. Būtent tai yra Didžiojo sprogimo teorijos prielaida – viskas prasideda nuo singuliarumo: taško, kuriame temperatūra, tankis ir Visatos iškreivinimas yra begaliniai. Iš to taško pradeda plėstis Visata ir ta plėtra tęsiasi iki šiol.

Pagal Einšteino reliatyvumo teoriją, kai energija ir materija yra suspausti iki begalybės, kartu ir erdvėlaikis yra suspaustas – jis tiesiog išnyksta. Iškart po sprogimo, Visata tebuvo mikroskopinė – ir tokiais masteliais teveikia kvantiniai dėsniai. Todėl kosmologai (taipogi ir S. Hokingas) ėmė taikyti kvantinę teoriją (skirtą subatominiams reiškiniams paaiškinti) visai Visatai – taip gimė kvantinė kosmologija.

Ir ji leidžia spontanišką atsiradimą iš vakuumo. Tokio Kažko iš Nieko kilmės davė vaisingą idėją: o kas, jei ir pati visa Visata kilo iš Nieko? Tokiu atveju Kažko egzistavimo priežastis glūdi vakuumo nestabilume.

Kvantinė teorija siūlo būdą apeiti singuliarumo problemą, mat ji draudžia tiksliai apibrėžtą būseną (nulinio tūrio tašką). Tačiau fizikų „nestabilaus vakuumo“ sąvoką užsipuola filosofai. Tačiau fizikinis vakuumas ir visiška tuštuma yra skirtingi dalykai. Fizikui „tuštuma“ aprašo tokią būseną, kurioje nėra el. dalelių ir visi matematiniai laukai yra nuliniai. Ar tikrovėje įmanoma tokia būsena?

Vienu pagrindinių gamtos kvantinės prigimties supratimo principų yra Heizenbergo neapibrėžtumo principas, teigiantis, kad kai kurios tam tikros savybės tarpusavyje susijusios taip, kad abi kartu negali būti tiksliai išmatuotos. Viena tokių porų yra el. dalelės koordinatės ir impulsas, t.y., kuo tiksliau nustatėte jos koordinates, tuo mažiau tiksliai žinomas jos impulsas – ir atvirkščiai. Kita pora - energija ir laikas: kuo tiksliau žinomas laikas, kada nutiko koks įvykis, tuo mažiau žinoma, kokio dydžio energija jame dalyvavo. Šis principas taip pat draudžia tikslios lauko reikšmės nustatymą ir šios reikšmės kitimo spartą. Tuštuma (arba vakuumas) – tai būsena, kurioje visos laukų reikšmės visąlaik nulinės, tačiau Heizenbergo principas teigia, kad jei tiksliai žinoma lauko reikšmė, tai jo kitimo greitis visiškai atsitiktinis, t.y. negali būti lygus nuliui. Tad matematinė tuštumos išraiška nesuderinama su kvantine mechanika ir kosmologija, o tiksliau – tuštuma nepastovi arba ji paprasčiausiai neegzistuoja.

Idėja, kad Visata galėjo rastis iš tuštumos, atrodo neįtikėtina. Kaip parodė A. Einšteinas, bet kuri masė reiškia sustingusią energiją. Tačiau uždaroje sistemoje milžinišką teigiamą energiją, uždarytą žvaigždėse ir galaktikose, turi atitikti neigiama gravitacinės traukos energija. Kvantinės teorijos požiūriu tai įdomi galimybė. Kartą kilusi, tokia Visata gali egzistuoti amžinai. O jos kilimo priežastimi gali būti tiesiog kvantinis neapibrėžtumas. Ir jei iš tuštumos negali rastis žvaigždės ar juodosios skylės, visa Visata gali!

A. Vilenkinas knygoje „Daugelio pasaulių pasaulis“ (2006) parodo, kad iš pradinės tuštumos būsenos gali spontaniškai atsirasti smulkutis energijos pripildytas vakuumo gabalėlis. Veikiant neigiamam „infliacijos“ spaudimui jis patiria nesulaikomą plėtimąsi,per akimirksnį pasiekdamas kosminio mastelio dydį – įvyksta Didysis sprogimas. Taigi perėjimas iš Tuštumos į Kažką įvyksta dviem etapais.

Pirmajame iš tuštumos susidaro smulkutis vakuumo gabalėlis. Antrajame jis išsiplečia į materija užpildytą Visatą, kurioje mes ir esame. Pirmojo etapo kvantiniai principai yra patikimiausi moksle. O antrajam etapui priskiriama infliacijos teorija, sukurta 9-ojo dešimtm. pradžioje, patvirtinima ne tik teoriškai, bet ir empiriškai – tame tarpe ir reliktinio spinduliavimo pasiskirstymu.

Kas gi Didžiojo sprogimo metu vyksta su laiku? Bendroji reliatyvumo teorija apsijungia su kvantine teorija: erdvėlaikio kreivumas toks didelis, kad visi 4 matavimai elgiasi vienodai – kitaip sakant, dar nėra laiko kaip atskiro parametro. O jei laiko nėra, nėra prasmės ir kalbėti apie Visatos pradžią laike, kas pašalina tvėrimo iš Nieko (arba Dievo) problemą. S. Hokingas tai nusakė taip: „Dievas negalėjo sukurti pasaulio per 7 dienas, nes iki kūrimo nebuvo laiko“.

Tarp mąstytojų vyko ginčai apie pasaulio baigtinumą laike. Aristotelis laikė, kad pasaulis amžinas ir neturi pradžios laike. 13 a. katalikų bažnyčia pasaulio sukūrimą (taigi ir baigtinumą) paskelbė esant dogma, nors Tomas Akvinietis, besilaikantis Aristotelio mokymo, ir sake, kad filosofiniu požiūriu tai neįrodoma. I. Kantas tvirtino, kad pasaulis be pradžios yra paradoksu: kaip gali ateiti šiandiena, jei iki tol turi praeiti begalinis skaičius dienų ir naktų?
Begalinės praeities paradokso esmė tame, kad iki dabarties turi būti įvykę begalinis kiekis veiksmų. Aišku nieko tokio ypatingo nėra begalinio veiksmų skaičiaus atlikime, jei tik turi begalinį laiko kiekį. O ir matematiškai tai įmanoma, jei kiekvieną laiką atliekate sparčiau (tai analogiška Zenono apriorijai apie vėžlį).

Yra ir radikalesnis požiūris į pasaulio pradžią, kurio laikosi chemikas Piteris Etkinsas¹⁾, anot kurio „priešybės skiriasi judėjimo kryptimi laike“. Pvz., -1 yra tas pats 1, tik judantis iš dabarties į praeitį. Laikas leidžia priešybėms atsiskirti, kuo ir pasireiškia laiko atsiradimas. Būtent taip spontaniškai ir atsirado Visata. Ši idėja taip patiko amerikiečių rašytojui Džonui Apdaikui²⁾, kad jis ją panaudojo „Rodžerio versijoje“ (1986) kaip alternatyvą teistiniam būties aiškinimui.

Jos herojus Krikmenas, parodęs, kaip Visata kilo „beveik iš Nieko“, ima aiškinti priblokštam Deilui, kas tasai „beveik Niekas“ atsirado iš absoliutaus Nieko:

Įsivaizduokite tuštumą, visišką vakuumą. Tačiau jame kažkas yra! Kas? Taškai, iš kurių gali susidaryti figūros. Kaip kad dulkių debesis iš smulkučių dulkelių...
O tame debesyje, tęsia jis, taškai atsitiktinai susirenka į mazgus ar „įšala“ į smulkutį struktūrizuotą erdvėlaikį. Bet iš kur rados pradinės dulkės iš taškų? Iš absoliutaus Nieko! Taškas ir antitaškas tuštumoje atsiskiria taip, kaip -1 atsiskiria nuo nulio.
Štai Nieko vietoje jau turim du objektus.
Antitaškas – tiesiog taškas judantis atgal laike.

¹⁾ Piteris Atkinsas (Peter William Atkins, g. 1940 m.) – anglų chemikas, žinomas daugybės vadovėlių autorius. Taip pat parašė ir keletą mokslo populiarinimo knygų, tarp kurių ir „Dešimt didžiųjų mokslo idėjų. Kaip sudarytas mūsų pasaulis“ (2003). Buvo išgarsėjęs ateistinėmis pažiūromis ir rašė humanizmo, ateizmo ir religijos nesuderinamumo su mokslu temomis.

²⁾ Džonas Apdaikas (John Hoyer Updike, 1932-2009) – amerikiečių rašytojas, poetas, kritikas. Už romanus „Triušis praturtėjo“ (1981) ir „Triušis nusiramino“ (1990) gavo Pulitcerio premijas. Jo kūrinių veiksmas vyksta JAV šiaurės rytų miesteliuose viduriniosios klasės protestantų šeimose. „Rodžerio versija“ (1986) yra antroji „Raudonosios raidės“ trilogijos knyga – ir joje kalbama apie bandymą įrodyti Dievo egzistavimą kompiuterinės programos pagalba.