Profesorica iz Glasgowa Sheila Rowan: Einstein je imel prav, prostor okrog nas valovi

Zvezda večernih poročil

Ko so februarja letos s kolegi iz mednarodnega eksperimenta LIGO objavili odkritje gravitacijskih valov, ki jih je pred stoletjem v okviru svoje relativnostne teorije napovedal Albert Einstein, je profesorica Rowanova še isti večer morala nastopiti v poročilih na BBC. O velikem odkritju so nekaj dni poročali vsi svetovni mediji. Podobno je bilo pred štirimi leti, ko so znanstveniki v Cernu objavili odkritje »božjega delca«, Higgsovega bozona. In podobno je bilo leta 1919, ko je angleška Kraljeva astronomska družba prvič potrdila Einsteinovo teorijo relativnosti.

Ta teorija, ki jo je v vsakdanjem življenju težko zapopasti, saj govori o ukrivljenosti prostora in časa, pa je neposredno povezana z odkritjem gravitacijskih valov. Zgodba gre takole: Einstein je najprej, leta 1905, odkril, da se dolžina predmetov spreminja glede na hitrost opazovalca, ki predmete meri. Če palico merite v mirovanju ali ko se mimo nje peljete z avtomobilom, bo v drugem primeru neznatno krajša. Če bi jo merili iz vesoljskega plovila, ki se giblje s skoraj svetlobno hitrostjo, pa bi se že izjemno skrčila. Ko je Einstein leta 1915 to teorijo posplošil še v splošno relativnostno teorijo, ko je vanjo vpeljal pospešeno gibanje, pa so bili tudi njegovi kolegi fiziki šokirani. Einstein je v enotno teorijo združil prostor, čas in pospešeno gibanje, ki je pravzaprav – kot se mu je posvetilo – gravitacija. Opisoval je pojave, kot je ukrivljenost prostor-časa, ki so bili za običajno življenje in dotedanjo newtonovsko fiziko povsem kontroverzni.

Toda angleška znanstvena odprava, ki je leta 1919 opazovala svetlobo oddaljene zvezde ob Sončevem mrku, je potrdila, da se je svetloba ob prehodu mimo Sonca res ukrivila. Ukrivljenost je povzročilo Sonce, ki kot vsaka zvezda s svojo enormno gravitacijo ukrivlja prostor. Ta skrivnostni fizikalni pojav je v tistih dneh našel prostor na naslovnicah vseh velikih svetovnih časopisov. Pisali so, da se je Newtonova teorija izkazala za pomanjkljivo.

Profesorici Sheili Rowan, ki bo v sredo v ljubljanskem Cankarjevem domu na simpoziju Mednarodne astronomske zveze, ki ga gosti Univerza v Novi Gorici, predstavila nadaljevanje teh stoletnih eksperimentov, pa se zdi zanimanje javnosti za skrivnosti vesolja logično. »Nekateri ta vprašanja rešujejo s pomočjo vere, drugi s pomočjo znanosti, tretji pa s kombinacijo obojega,« se je nasmejala v telefonskem pogovoru.

Odmev velikega poka

Eksperiment LIGO, sistem štirikilometrskih laserskih detektorjev, ki je sposoben izmeriti, kako se vesolje ukrivi, kadar se v njegovem središču zgodijo masovni gravitacijski premiki, je naše okno v preteklost, pravi Sheila Rowan. Gravitacijski valovi, ki so jih zaznali, so izvirali iz trka dveh velikih črnih lukenj nekje globoko v vesolju. Trk je vzvalovil vesoljno gravitacijsko polje, kot bi v morje zvalili veliko skalo. Na poti do Zemlje so se sicer valovi že zmanjšali, a ohranilo se je dovolj vibracij, da jih je merilni sistem lahko zaznal. »To pa je šele začetek našega raziskovanja,« pravi profesorica. Napoveduje dobo »nove astronomije«, v kateri bo mogoče nekoč zaznati tudi gravitacijske valove, ki so nastali ob velikem poku. Profesorica pravi, da se njihov »odmev« še danes razširja po vesolju, le da je izjemno »tih«.

Če bi ga ujeli, pa bi bolje razumeli, kaj se je dogajalo ob nastanku vesolja. Zgodnje vesolje je bilo tako gosto, da svetloba ni mogla iz njega. Podobno kot črnih lukenj, ki s svojo enormno gostoto ujamejo svetlobo, tudi odmevov zgodnjega vesolja ni mogoče opazovati z napravami, ki merijo svetlobo oziroma elektromagnetno sevanje. »Z napravami za merjenje valovanja gravitacijskega polja pa bomo lahko 'videli' stvari, ki so bile doslej za nas nevidne. Stojimo na pragu popolnoma novih spoznanj,« je navdušena Sheila Rowan.

Astrofiziki govorijo o odkrivanju znanih stvari, ki jih doslej nismo mogli zaznati (na primer degeneriranih ali eksotičnih zvezd), pa tudi o odkrivanju neznanih stvari, za katere sploh še ne moremo vedeti, da obstajajo. Profesorica pri tem omenja temno energijo, vseobsegajočo silo z neraziskanimi lastnostmi, ki povzroča, da se vesolje pospešeno razširja.

»Nerazumno raziskovanje prinaša napredek«

Odkritje gravitacijskih valov, ki je poleg eksperimenta s svetlobo ob Sončevem mrku doslej najelegantnejša potrditev Einsteinove teorije (Einstein je rekel, da je teorija relativnosti »teorija prostora in časa, ki vodi k teoriji gravitacije«), bo morda že letos, najkasneje pa prihodnje leto odkriteljem prinesla Nobelovo nagrado. Naša sogovornica sicer načeloma ne sodi v najožji krog kandidatov, a to le zato, ker si nagrado lahko razdelijo največ trije znanstveniki. V resnici pa je pri odkritju sodelovalo več kot tisoč znanstvenikov z vsega sveta, ki so združili svoje inženirsko, fizikalno in astronomsko znanje. Brez mednarodnega znanstvenega sodelovanja odkritje ne bi uspelo. »Seveda so med nami nekateri posamezniki najbolj vpeti v odkritje gravitacijskih valov,« se nasmeje profesorica. »A podobno kot pri odkrivanju Higgsovega bozona je jasno, da je za uspeh zaslužna množica znanstvenikov, ki smo več desetletij raziskovali vsak svoje področje. Ta raziskovanja pa so se na koncu združila v uspeh.«

Sheila Rowan ob tem opozarja, da raziskovanje spodbuja tudi nastanek novih tehnologij, ki kot »stranski produkti« vstopajo v vsakdanja življenja. Iz tehnologije LIGO so že izšli gravitacijski detektorji, ki merijo spremembe v magmi pod vulkani, ter detektorji, uporabni v biologiji matičnih celic, ki omogočajo nove metode zdravljenja poškodb.

Profesorica je bila letos junija imenovana za svetovalko za znanost škotske vlade, ki je visoka uradna funkcija v škotski državni administraciji. »Moja naloga je politike prepričati, da je treba več denarja nameniti za temeljne znanstvene raziskave, tudi takšne, ki na prvi pogled nimajo nobenega praktičnega cilja,« se nasmehne. »Kot vemo iz zgodovine, so ravno takšna raziskovanja, ki so na videz nerazumna, človeštvu prinesla napredek.«