Legile ştiinţifice, aşa cum le cunoaştem în prezent, conţin foarte multe numere şi valori - de exemplu valoarea sarcinii electrice a electronului şi relaţia dintre masele protonilor şi electronilor – pe care cel puţin pentru moment nu putem să le prezicem din teorie. În loc de aceasta, trebuie să le găsim prin observaţii şi să le implementăm în ecuaţii. Unii numesc aceste valori „constante fundamentale”, alţii însă le consideră „factori capcană”.
Oricum s-ar numi, este demn de remarcat că valorile numerice ale acestor constante fundamentale par să fie potrivite foarte exact, astfel încât viaţa în univers să fie posibilă. Dacă sarcina electrică a electronului ar fi de pildă infim deviată de la valoarea ei reală, stelele nu ar mai fi capabile să ardă hidrogen şi heliu sau nu ar fi explodat. În orice caz, ar fi fost imposibilă apariţia vieţii. Savanţii fizicieni sunt pretutindeni pe glob în goana de a găsi o teorie completă, irefutabilă şi unificată a fizicii care să cuprindă toate teoriile parţiale din fizică şi să le aducă la unison, ceea ce deocamdată este imposibil.
Căutarea după o teorie unificată a fizicii care să explice totul în univers trebuie să cuprindă atât teoria relativităţii lui Einstein, cât şi principiul incertitudinii lui Heisenberg, care stă la baza fizicii cuantice şi căreia Einstein i s-a opus din toate puterile. Acest principiu cuantic este un atribut fundamental al universului nostru, şi de aceea, nu se poate trece nepăsător pe lângă el. La fel, fizicienii speră să ajungă la un consens teoretic cu privire la cele patru forţe fundamentale din univers, care să fie descrise ca diferite aspecte ale unui singur sistem: aceasta este provocarea imensă la ora actuală în fizică. Dar care sunt cele patru forţe fundamentale care fac ca universul să funcţioneze?
Prima este gravitaţia. Această forţă este universală, în sensul că fiecare corp simte atracţia gravitaţională, în funcţie de masa şi energia sa. Se bănuieşte că gravitaţia este provocată de interacţiunea unor particule virtuale, numite gravitoni, şi care sunt incredibil de greu de descoperit. Această forţă este cea mai slabă dintre cele patru, atât de slabă, încât nu am fi detectat-o niciodată dacă nu ar fi avut două atribute speciale: acţionează la distanţe colosale şi este mereu o forţă de atracţie. Celelalte trei forţe acţionează pe distanţe mult mai mici şi apar ca atrăgându-se, respectiv respingându-se reciproc, astfel încât se anulează pe ele în mare parte.
A doua este forţa electromagnetică. Ea acţionează asupra particulelor cu sarcini electrice, precum electronii şi quarcii, dar nu asupra celor libere de energie, precum neutrinii. Ea este mult mai puternică decât gravitaţia, de un miliard de miliard de miliard de miliard de miliard( 1 urmat de 42 de zerouri) de ori mai puternică. Atracţia electromagnetică este provocată de interacţiunea unui număr mare de particule lipsite de masă ca fotonii. Când de exemplu un electron îşi schimbă mişcarea sa în jurul nucleului pe o orbită mai apropiată de acesta, este eliberată energie şi este emis un foton. În mod corespunzător, când un foton colizionează cu un atom, poate determina un electron să se îndepărteze pe o orbită mai depărtată de nucleul acestui atom. Acest procedeu consumă energia fotonilor care este absorbită.
A treia forţă univesală este forţa nuclară slabă. Nu venim cu ea în contact zilnic, dar ea este responsabilă pentru anumite tipuri de radioactivitate-dezintegrarea nucleilor de atom-, iar dacă ea nu ar exista sau nu ar fi perfect calibrată, magneziul dintr-o banană ne-ar putea fi fatal.
A patra forţă este cea mai puternică dintre toate şi se numeşte forţa nucleară tare. Nici cu ea nu avem un contact direct în activităţile cotidiene, dar ea este cea care susţine esenţial lumea şi universul în care trăim. Ea uneşte quarcii şi subquarcii în protoni şi neutroni şi îi determină pe aceştia din urmă să se unifice în nucleul unui atom. Fără contribuţia acestei forţe s-ar dezintegra totul în univers. Se acceptă faptul că forţa nucleară tare este purtată de o particulă numită gluon, care interacţionează cu sine şi cu quarci.
Principala problemă de a găsi o teorie care să unească în ecuaţii gravitaţia cu celelalte trei forţe constă în aceea că teoria gravitaţională ( teoria relativităţii) nu ţine cont de principiul incertitudinii din mecanica cuantică. Dat fiind faptul că celelalte trei forţe( teorii) sunt bazate în mod esenţial pe mecanica cuantică, unificarea gravitaţiei cu celelalte teorii presupune ca să poată fi găsită o modalitate de a uni teoria relativităţii lui Einstein cu principiul incertitudinii lui Heisenberg. Din păcate, nimănui nu i-a reuşit încă să prezinte o teorie cuantică a gravitaţiei.
Prin 1976 s-a propus o posibilă rezolvare a acestui impas, aşa numitul „supergraviton”. Socotelile necesare de a stabili anumiţi factori infinitezimali ar fi fost însă atât de grele şi de lungi, încât nimeni nu s-a obosit să le înceapă. Chiar şi cu ajutorul unui computer ar fi fost nevoie de mai mulţi ani, fără ca să existe însă siguranţa acurateţei calculelor. Cu alte cuvinte, am fi putut şti cu siguranţă dacă rezultatul este cel corect numai repetând procedeul îndelungat, şi cu condiţia ca rezultatul să fie acelaşi! Iar acest lucru a părut foarte improbabil...În ciuda acestui lucru, majoritatea savanţilor au ţinut la supergraviton ca la soluţia unică de a unifica gravitaţia cu celelalte trei forţe.
Dar în 1984 au apărut pentru prima dată diferenţe de opinie care au dat loc teoriei stringurilor( „string” înseamnă „coardă” în engleză). Înainte de această teorie, era acceptată ideea că orice particulă elementară ar ocupa în spaţiu un unic punct. Dar în teoria stringurilor obiectele de bază cu care se lucrează nu sunt particule, ci „lucruri” care posedă o anumită lungime, dar nici-o altă dimensiune, precum o infinit de subţire „coardă”. O particulă ia în orice timp dat forma unui punct în spaţiu. Un string, dimpotrivă, ia forma unei linii. Dar stringurile şi oscilaţiile lor sunt atât de minuscule încât nu pot fi detectate cu cele mai moderne instrumente de care dispunem la oara actuală. Imaginaţi-vă o particulă de praf. Poate fi văzută de la depărtare ca un punct, dar în realitate ea este de mai multe forme geometrice dacă o analizăm la microscop.
Teoria stringurilor a adus cu sine însă o problemă şi mai mare, şi anume existenţa anumitor infinităţi care se anulează reciproc. Ca acest lucru să nu fie contradictoriu, trebuie ca spaţio-timpul să aibă neapărat 11 sau 26 de dimensiuni, dar în nici-un caz 4, aşa cum ştim în prezent! Desigur că asta a venit ca o mănuşă pentru literatura SF, pentru că lasă o portiţă deschisă limitărilor la care ne obligă teoria relativităţii, şi anume că nu se poate depăşi viteza luminii...
Dar dacă acest lucru e adevărat, de ce nu suntem în stare să observăm celelalte dimensiuni şi doar trei ale spaţiului şi una ale timpului? Se pare că celelalte dimensiuni sunt prea mici, ca să poată fi observate de noi: noi observăm numai trei dimensiuni ale spaţiului si una de timp, şi asta într-un spaţiu-timp destul de plat, ca cel în care trăim.
Imaginaţi-vă o streaşină în care se adună apa de ploaie. Dacă o priviţi de aproape, ea are două dimensiuni, lungimea şi lăţimea dată de circumferinţa ei. Desigur că circumferinţa este cu mult mai mică decât lungimea streaşinei. De aceea grosimea acesteia devine cu atât mai mică cu cât te îndepărtezi de streaşină, până acolo că devine doar un punct, astfel încât streaşina apare acum ca unidimensională. Cu alte cuvinte, aţi avea nevoie numai de lungimea streaşinei ca să daţi poziţia exactă a unui punct de pe ea, nu şi de circumferinţă. Ei bine, exact la fel se comportă spaţio-timpul, spun fizicienii teoriei stringurilor. La foarte mici distanţe, el este probabil decimodimensional şi puternic curbat, dar la distanţe mai mari curbura şi alte dimensiuni ale sale nu mai sunt de recunoscut.
Dacă această reprezentare este corectă, ea nu înseamnă nimic bun pentru aceia care visează la călătorii intergalactice: dimensiunile unui astfel de spaţiu ar fi prea mici pentru a permite unei nave spaţiale să treacă prin ele. În afară de asta, ea aruncă pe masă o altă mare problemă pentru savanţi: de ce sunt numai unele şi nu toate dimensiunile înfăşurate într-o sferă mică? Posibil că într-un univers foarte timpuriu, ele au fost toate foarte curbate. De ce s-au putut desfăşura numai trei dimensiuni ale spaţiului şi doar una de timp, în timp ce altele au rămas mai departe înfăşurate?
( va urma)
Niciun comentariu:
Trimiteți un comentariu