Teoria relativităţii, teoria cuantelor şi determinismul lui Dumnezeu

     Succesul neaşteptat al teoriilor ştiinţifice, mai ales al celor newtoniene, l-a condus pe Marquis de Laplace la începutul secolului al 19-lea la afirmaţia că universul ar fi în întregime determinat. Ar trebui să existe un sistem de legi – spunea el – care să ne conducă, cel puţin teoretic, la posibilitatea de a putea prezice tot ce se întâmplă în univers.
    Singurul input de care ar avea nevoie aceste legi pentru a ne face accesibilă această descoperire este completa înţelegere a stării universului într-un oarecare moment. Acesta este dat de aşa-numitele condiţii „de început” sau „de margine” ( O margine poate însemna o graniţă în spaţiu sau timp. O condiţie de margine este starea universului la graniţele sale exterioare – dacă aşa ceva există). Laplace credea că având toate aceste condiţii satisfăcute, am putea să stabilim starea universului într-un moment al său din trecut sau din viitor.
   Ecuaţiile cu care lucrează teoriile fizicii au de cele mai multe ori un număr diferit de rezolvări, de  aceea trebuiesc cunoscute şi respectate condiţiile de margine( sau început), pentru a şti ce ecuaţii sunt potrivite într-o anume situaţie. E ca şi cum în contul dvs sunt executate multiple operaţii bancare de ingresare sau scoatere de bani. Dacă în final veţi fi un miliardar sau un un falit depinde de răspunsul corect la întrebarea „ ce sumă aveaţi în cont la începutul acestor operaţiuni?”
     În privinţa planetelor determinismul pare un fapt dovedit. Astronomii pot cu uşurinţă pronostica corect eclipse de soare sau lună, de exemplu. Dar Laplace nu s-a mulţumit cu asta şi a spus că orice altceva, inclusiv comportamentul uman, este determinat de anumite legi. Chiar pot savanţii să calculeze toate reacţiile noastre viitoare? Un pahar cu apă conţine mai mult de 10 la puterea 24( 1 urmat de 24 de zerouri) de molecule. E imposibil ca, practic vorbind, să cunoaştem starea tuturor acestor molecule, ca să nu mai vorbim  de „completa stare” a universului sau a corpului nostru. Şi totuşi, afimaţia că universul este determinat, înseamnă că, chiar dacă nu posedăm puterea de înţelegere de a putea duce ecuaţiile la bun sfârşit, viitorul ne este predeterminat  matematic.
   Teoria determinismului ştiinţific a atras pe scenă mulţi opozanţi, care l-au atacat cu putere pe Laplace, reproşându-i că aceasta ar limita libertatea lui Dumnezeu ca să intervină în lume. Cu toate acestea, până la începutul secolului XX, teoria lui a descris gândirea ştiinţifică. Unul dintre primele semne că ar trebui să se renunţe la această convingere a fost atunci când savanţii englezi Lord Rayleigh şi Sir James Jeans au calculat cantitatea radiaţiei corpurilor negre pe care un obiect fierbinte ca o stea , de exemplu, ar trebui să o emită( la încălzire orice corp emite o radiaţie de corp negru).
   Când un corp fierbinte emite unde în orice frecvenţă, înseamnă din punct de vedere matematic că emite aceeaşi cantitate de energie în unde cu frecvenţă între 0 şi un milion de unde/sec, între 2-3 milioane de unde/sec şi aşa mai departe, fără sfârşit.  Deoarece numărul undelor/sec poate ajunge la valori infinite în acest fel, derivă din aceasta că si suma energiilor este infinită.
   Ca să evite acest rezultat ridicol, Max Planck a propus pentru prima dată în 1900 că lumina, radiaţiile Roentgen sau alte radiaţii electromagnetice sunt emise în pachete, aşa-numitele „cuante”. Astăzi ştim că un cuant de lumină este un foton. Cu cât mai mare este frecvenţa luminii, cu atât mai mare este conţinutul său de energie.
    Ipoteza cuantelor a livrat o foarte bună explicaţie pentru rata de emisie a radiaţiei corpurilor calde, dar asupra consecinţelor pentru determinism derivate din ea nu s-a acordat atenţie decât după 1926, când un alt german, Werner Heisenberg, şi-a formulat celebrul principiu al incertitudinii. Acesta ne învaţă că natura pune limite capacităţii noastre de a anticipa viitorul cu ajutorul legilor ştiinţifice. Deoarece pentru a anticipa viitoarea poziţie sau viteză a unei particule, trebuie mai întâi să i se cunoască exact starea iniţială. Dar după teoria cuantică, o singură particulă de lumină poate reprezenta un dezechilibru: îşi schimbă viteza într-un fel care este imposibil de prezis. Cu cât mai bogat în energie este cuantul de lumină folosit, cu atât mai mare este posibilitatea unui dezechilibru. Cu alte cuvinte: cu cât mai exact se încearcă măsurarea poziţiei unei particule , cu atât mai inexact se lasă măsurată viteza ei, şi invers. Natura ne leagă cu veşnice lanţuri , obligându-ne la un compromis în ceea ce priveşte cunoaşterea. Principiul incertitudinii lui Heisenberg este un principiu fundamental, inevitabil al lumii şi a adus cu sine extrem de multe urmări în ceea ce priveşte concepţia noastră asupra lumii şi universului.
    Chiar azi, la mai mult de 70 de ani de-atunci, mulţi filozofi încă n-au reuşit să priceapă importanţa acestor consecinţe, care sunt obiectul unor vii dispute în lumea savanţilor. Principiul incertitudinii a terminat cu supremaţia teoriei deterministe a lui Laplace: este imposibil să cunoşti complet nişte evenimente viitoare din univers dacă nu eşti nici măcar în stare să apreciezi exact starea actuală a acestuia!
   Cu toate acestea, matematic şi fizic vorbind, dacă ar exista o Fiinţă supranaturală care spre deosebire de noi poate să observe exact starea actuală a universului, în acest caz există într-adevăr legi naturale care pot determina complet evenimentele viitoare. Dar astfel de modele sunt inaccesibile pentru noi muritorii. Această viziune a dat ocazia lui Heisenberg, Erwin Schroediger şi Paul Dirac să revizuiască mecanica newtoniană, apărând astfel o nouă teorie, mecanica cuantică, care se întemeiază pe principiul incertitudinii. În această nouă teorie, particulele nu mai au viteze şi poziţii exact definite, ci se găsesc într-o stare cuantică, care reprezintă o combinaţie de locaţii şi viteze diferite, definite numai între limitele principiului incertitudinii. Una dintre însuşirile uimitoare ale mecanicii cuanticii este aceea că ea nu mai prezice un rezultat anume pentru o observaţie oarecare, ci o suită de diferite posibile rezultate şi redă cu ce probabilitate va avea loc în realitate fiecare dintre ele. Dar rezultatul exact nu poate fi prezis.
    Mecanica cuantică a adus deci vrând-nevrând un element al incertitudinii şi arbitrariului în ştiinţă. Einstein s-a apărat cu duritate contra acestei noi teorii, deşi în esenţă el a fost părtaş la dezvoltarea ei. Premiul Nobel i s-a decernat ca merit în contribuţia sa la teoria cuantică. Cu toate acestea, el nu a vrut să accepte că universul este condus arbitrar. „Dumnezeu nu joacă zaruri” este celebra frază care-i rezuma convingerile.
   Piatra de temelie a oricărei teorii ştiinţifice este, aşa cum am mai zis, capacitatea acesteia de a prezice rezultatul unei experienţe. Dar teoria cuantică limitează capacităţile noastre. Dar în ciuda principiului incertitudinii nu există vreo nevoie imperioasă de a renunţa la credinţa într-o lume şi un univers condus de legi precise.  În cele din urmă, majoritatea savanţilor au fost gata să accepte teoria cuantică, pentru că corespundea perfect cu datele experimentelor făcute.
   Una dintre cele mai importante consecinţe ale principiul incertitudinii lui Heisenberg spune că particulele într-un anume sens se comportă ca undele. Din ipoteza cuantelor a lui Planck aflăm  că lumina, deşi consistă din unde, se comportă într-un sens ciudat, ca şi când ar fi compusă din particule. Lumina poate fi numai în pachete, în cuante, emisă şi absorbită. Mecanica cuantică se bazează pe o matematică cu totul nouă, misterioasă, care nu mai împarte lumea atât de sigur în „particule” şi „unde”. Pentru anumite scopuri este bine să ne imaginăm particulele ca fiind unde, iar pentru alte scopuri în mod invers. La asta se referă fizicienii când amintesc de dualismul „undă-particulă”.
   Teoria cuantică s-a dovedit  extrem de viabilă, aşa încât stă azi la baza aproape a întregii ştiinţe şi tehnologii. Ea determină comportamentul tranzistoarelor şi al circuitelor integrate, este piatra de temelie a aparatelor electronice şi a comunicaţiilor moderne, şi este baza chimiei şi biologiei moderne. Singurele domenii din fizică unde nu a putut fi incorporată este gravitaţia şi structura universului.  Teoria relativităţii lui Einstein nu include principiul incertitdinii, ceea ce totuşi ar trebui să facă, dacă nu vrea să se contrazică cu celelalte teorii. Ea trebuie să fie modificată. În timp ce clasica teorie a relativităţii( cea necuantică) prezice puncte de infinită densitate- singularităţi – nu face altceva decât să-şi prezică eşecul său la fel cum mecanica clasică şi-a anticipat falimentul explicând că corpurile negre emit energie infinită sau că atomii ar colapsa printr-o infinită densitate. La fel ca în mecanica clasică, oamenii de ştiinţă speră ca să transforme teoria relativităţii într-o teorie cuantică a gravitaţiei.
   Dar apare o altă fascinantă problemă. De ce toate experimentele de până acum confirmă teoria relativităţii dacă ea este totuşi greşită? Foarte simplu: pentru că până acum nu am stabilit nici-o deviaţie a datelor observate, deoarece câmpul gravitaţional căruia îi suntem supuşi este slab. Aşa cum am mai spus, câmpul gravitaţional trebuie să fi fost extrem de puternic, când materia şi energia erau compresate într-un mic volum la începutul universului.
   În teoria clasică a relativităţii există doar doua formulări pentru univers: ori există dintotdeauna, ori a început cu o singularitate la un anumit punct în trecut. Din motivele expuse anterior, noi credem că universul a apărut cândva şi că nu există dintotdeauna. Dar conform  teoriei lui Einstein, dacă universul ar avea un început, trebuie neapărat să-i cunoaştem starea de atunci ca să ştim ce ecuaţii definesc  universul nostru. Cu alte cuvinte, trebuie să ştim cum a început universul. Legile naturii trebuie să fi fost concepute de Dumnezeu, dar în acest caz indiciile arată cu destulă precizie că de atunci a lăsat dezvoltarea ulterioară a universului pe mâna acestor legi, şi că el însuşi s-a abţinut pe parcursul existenţei universului la a mai interveni în procesele derivate din acestea. Cum a ales el configuraţia universului? Care au fost condiţiile de margine de la începutul timpului? Aceasta constituie o problemă pentru teoria relativităţii, deoarece ea îşi pierde validitatea la începuturile universului.
   Dacă aceste ipoteze sunt adevărate, se deschide teoriei cuantice a gravitaţiei o nouă posibilitate ca ar putea rezolva problema. Dacă spaţiul şi timpul nu au margine, nu este necesar să redai procesele de acolo pentru ca să cunoşti starea de la început a universului. N-ar exista nici-o graniţă a spaţio-timpului, de care Dumnezeu sau vreo altă lege naturală să depindă , pentru ca să fie stabilite condiţiile limită ale spaţiului şi timpului. Ar putea simplu să se spună: „ condiţiile de margine ale universului sunt acelea că nu are nici-o margine.” Universul ar fi astfel închis în sine însuşi şi nesupus unor influenţe exterioare. N-ar fi nici creat, nici destructibil. Ar fi pur şi simplu.
   Atâta timp cât credem că universul ar avea un început,  varianta unui Creator pare de la sine înţeleasă. Dar dacă universul este fără început şi fără sfârşit, fără margine în timp şi spaţiu, răspunsul n-ar mai fi atât de evident. Ce sarcină i-ar mai reveni atunci unui Creator?

 Acestea sunt supozitiile ştiinţei despre rolul unui Creator la facerea universului. Cum este în realitate Dumnezeu, dacă El există? Este determinist sau "cuantic"? Intervine în treburile universului pe care le-a creat sau se limitează doar să observe şi să creeze eventual mereu ceva nou, dar fără să se mai amestece in destinele creaturilor Sale? In episodul viitor va avea cuvantul religia,şi vom vedea unde are(sau nu are) Biblia dreptate în explicaţia universului, comparativ cu ştiinţa.