Profesor Guth te dni gostuje v Ljubljani na najpomembnejši svetovni konferenci fizike visokih energij. Danes zvečer bo imel na Gospodarskem razstavišču javno predavanje o napihovanju vesolja in posledičnem nastanku vzporednih vesolj.

Profesor Guth, Albert Einstein je svojo knjigo o teoriji relativnosti, prirejeno za splošno javnost, napisal leta 1917. To je bilo dve leti, preden je bila relativnostna teorija eksperimentalno potrjena in je postal slaven.

Je res minilo samo dve leti?

Da, potrditev relativnosti je prišla leta 1919. Dejal pa je, da se mu je mudilo s knjigo, ker se mu je zdela teorija relativnosti že od vsega začetka tako lepa, da je hotel z njo čim prej seznaniti ves svet. Kaj je vas pred leti vodilo k pisanju prav tako poljudne knjige o teoriji inflacije, napihovanju vesolja? Ste hoteli še pred lanskoletno potrditvijo, da teorija res drži, z njo seznaniti ves svet?

No, za začetek vas moram spomniti, da kljub lanskoletni sliki gravitacijskega valovanja, ki so ga odkrili astrofiziki na Južnem tečaju, dokončne potrditve teorije inflacije še nimamo. Sprva je res kazalo na čudovito odkritje, a kasneje se je izkazalo, da je bila v rezultate vključena tudi meritev kozmičnega prahu v naši galaksiji, česar pa ne bi smeli upoštevati. Na dokončen dokaz bo torej treba še malo počakati.

Vsekakor pa je bilo že v devetdesetih, ko sem pisal knjigo, dovolj dokazov, ki so teorijo vsaj delno potrjevali. Videli smo denimo, da je naše vesolje zelo homogeno, povsod je večinoma enako, ima pa vendarle nekaj nepravilnosti. Vse to teorija inflacije čudovito potrjuje. Ujema se denimo z opažanji, da se v vesolju pojavljajo vroča in hladna območja. Manjka pa še potrditev gravitacijskega valovanja. Temu smo bili lani res že zelo blizu. Verjamem, da se bomo h gravitacijskemu valovanju še vrnili.

Za opis svoje fizikalne teorije – tako kot Einstein – uporabljate besedo čudovita. Kaj je tako lepega v matematičnih enačbah in izrazih, kot je gravitacijsko valovanje?

Lepota temeljnih fizikalnih teorij je v tem, da lahko na dokaj enostaven način opišemo zelo zapletene pojave. Pojave smo dolgo poznali, a jih nihče ni razumel. Zdaj pa jih nenadoma lahko razumemo.

Gre torej za večno vprašanje človeštva, kdo smo in kako smo nastali? Ste zato dolga leta, ko ste snovali teorijo inflacije vesolja, postavljali vprašanje o velikem poku: kaj je počilo, zakaj je počilo in kaj se je zgodilo pred tem?

Tako je. Teorija velikega poka je bila postavljena že v začetku 20. stoletja in vsi so govorili o njej. A v resnici nismo nikoli detajlno vedeli, kaj naj bi se med velikim pokom dogajalo. Vedno smo govorili samo o posledicah velikega poka. Teorija inflacije pa govori o »obratni gravitaciji«. Sila, ki objekte v vesolju sicer vleče skupaj, je tedaj povzročila, da je snov bežala narazen.

Pravite, da se je vesolje iz zelo majhne točke, manjše od milijardinke velikosti protona, v trilijoninki trilijoninke trilijoninke sekunde napihnilo za stokrat – do velikosti frnikole. Vse to se je dogajalo s hitrostjo, večjo od hitrosti svetlobe. Kako je to mogoče, če je po Einsteinu svetlobna hitrost najvišja možna hitrost? In kako je kasnejše vesolje ohranilo homogenost, če so se že na začetku zaradi nadsvetlobne hitrosti vse informacije izgubile?

(smeh) Za začetek: vesolje se je res razširjalo hitreje od svetlobe. Ampak to ni nič takšnega. Vesolje se še danes ponekod razširja hitreje od svetlobe. Einsteinova teorija relativnosti seveda drži, a vedeti moramo, da je hkrati prostor sam po sebi dinamičen. Razdalje niso povsod v vesolju enake, temveč se krčijo in razširjajo hitreje od svetlobe, medtem ko je hitrost svetlobe vedno enaka. Lahko se torej sprašujete, kako da ima foton, ki prihaja iz enega konca vesolja, enake lastnosti kot tisti, ki prihaja iz povsem drugega konca. Res, med njunima viroma zaradi več kot stokratne svetlobne hitrosti v obdobju inflacije ni moglo biti nobene komunikacije. A odgovor ponuja prav teorija inflacije: v obdobju pred inflacijo so bile zadeve tako skrčene, da je bilo dovolj časa, da so postale uniformne. Tako uniformne, da se je homogenost vesolja ohranila tudi kasneje. Vse do danes.

Sicer pa... katera so že bila tista vprašanja o velikem poku?

Teorija je vaša. Vi ste postavili vprašanja.

(smeh) O tem, kaj se je dogajalo pred velikim pokom in zakaj se je zgodil, v resnici ne vemo veliko. Všeč pa mi je ideja o večnem napihovanju vesolja. Napihovanje vesolja ima svoj začetek, a nima konca, zato pravimo, da je »večno«. Verjamemo lahko, da se je vesolje začelo napihovati iz zelo majhne točke, s pomočjo »obratne gravitacije«, ki je prostor vlekla narazen. Kasneje pa so se v prostoru spontano pojavljale – in se še vedno pojavljajo – nove točke, ki se napihujejo na povsem enak način, kot se je to dogajalo v začetni točki. Torej se znotraj prvotnega prostora pojavljajo vedno nova, žepna vesolja. Mi živimo v enem od teh žepnih vesolj. To se ne bo nikoli končalo.

Hkrati je pred nastankom vzporednih vesolj nastal prostor, v katerem ležijo ta vzporedna vesolja? In to na enak način – z napihovanjem?

Da, ta proces je vedno enak.

Znanstveniki se danes strinjajo, da se je napihovanje moralo zgoditi enkrat, na začetku. Mnogi pa nasprotujejo razlagi, da kasneje znotraj vesolja nastajajo še nova vesolja. Ideja o vzporednih vesoljih je – vsaj za zdaj – še precej kontroverzna.

Nekateri znanstveniki res nasprotujejo teoriji o več vesoljih. Pravijo, da njihovega obstoja ne moremo ne dokazati ne ovreči. A to še ne pomeni, da se tisti, ki njihov obstoj zagovarjamo, zagotovo motimo. Opažam, da idejo znanstveniki vendarle resno jemljejo. O možnosti obstoja več vesolj se pogovarjamo na mnogih kozmoloških konferencah. Če se pogovarjamo, še nismo kontroverzni.

Je res, da vas je ob odkritju teorije inflacije – v noči 7. decembra leta 1979 – doletelo »razsvetljenje«? Se velika odkritja res zgodijo z nenadnim uvidom v bistvo stvari?

Po eni strani je to res, vendar ni tako enostavno. Tisto noč sem prišel domov, po tem ko sva s kolegom Henryjem Tyejem predebatirala možnost obstoja magnetnih polov v vesolju. Ti poli so v bistvu monopoli, takšni, ki nimajo obeh polov, kot vsak magnet, ampak samo po enega. Ugotavljala sva, da bi moralo biti po dotlej znanih zakonitostih teh monopolov v vesolju ogromno, in to že od samega nastanka vesolja. A jih v resnici, kot vemo, ni. Torej nekaj ni bilo v redu. Zanimalo naju je, kaj bi lahko zavrlo nastanek monopolov. Ugotavljala sva, da bi nastanek lahko zavrlo izrazito ohlajanje vesolja v najbolj zgodnjih fazah po nastanku. Hkrati pa sva slepo domnevala, da ohlajanje ne vpliva na hitrost razširjanja vesolja. Da torej razširjanje ostaja konstantno. Tye je bil prepričan, da se morava teh ugotovitev držati in jih še bolje proučiti.

Tiste čarobne noči sem torej sedel doma in si zapisoval enačbe, ko sem nenadoma ugotovil, da ohlajanje v resnici dramatično vpliva na razširjanje vesolja – razširjati se začne z eksponentno hitrostjo, vedno hitreje. Hkrati pa sem s pomočjo enačb ugotovil, da vedno hitrejše razširjanje vesolja reši še več drugih kozmoloških problemov, ki jih dotlej nismo razumeli. Eden takšnih je vprašanje, kako to, da so temeljni zakoni razširjanja vesolja ravno pravšnji za to, da se vesolje na začetku ni niti razletelo niti sesedlo nazaj samo vase. Če bi bili temeljni zakoni razširjanja vesolja zgolj za odtenek drugačni, vesolje ne bi moglo obstajati, saj bi šlo sčasoma vse narobe.

Vprašanje, ali je obstoj vesolja odvisen zgolj od drobnega naključja, od nekega krhkega ravnovesja, znanstvenike bega že dolgo. Takšnih »naključij« je namreč v vesolju več, ne zgolj pri hitrosti razširjanja. Za to, da vesolje sploh obstaja, so se morale ujeti različne zelo natančne zakonitosti.

Kot rečeno, pa sem na področju razširjanja vesolja ugotovil, da hitrost razširjanja vendarle ni takšno naključje, kot smo mislili. Le da prej nismo razumeli mehanizma, ki stoji v ozadju.

Mislite, da enako velja tudi za druge zakonitosti, ki so podlaga za obstoj vesolja? Da vesolje ni naključje, ampak ga zgolj še nismo znali razumeti?

Da, mislim, da bomo sčasoma vse razvozlali.

Torej bomo nekoč prišli do »končne teorije vesolja«, ki bo združila vse potrebne zakonitosti njegovega nastanka in obstoja?

Zagotovo bomo nekoč dovolj natančno poznali temeljne zakone narave. Vendar še ne tako kmalu. Morda čez sto let. To pa še ne pomeni, da se bo s tem znanost končala. Vedno bo namreč mogoče stvari razumeti še podrobneje. Vprašanj in odgovorov nam ne bo nikoli zmanjkalo.

vesolje veliki pok razširjanje vesolja narava Alan Guth fizika kozmologija MIT