Ima nešto više od godinu dana od kada je James Web Space Telescope (JWST) počeo da prikuplja snimke ranog Kosmosa, koristeći opremu prilagođenu za izuzetno senzitivno registrovanje suptilnih zračenja u infracrvenom domenu spektra. Prvi rezultati su zaista šokantni i izazvali su pravu paniku medju astronomima! Daleka prošlost Kosmosa, od pre 13 milijardi godina, na samo 500 miliona godina od pretpostavljenog Velikog praska, izgleda potpuno drugačije nego što su to astronomi očekivali. Mnogo je sličnija Kosmosu kakav je danas, nego kakav bi, po opšte prihvaćenom standardnom modelu kosmologije, trebalo da bude u ta rana vremena. Mnogo je više formiranih galaksija nego što se očekivalo. Mnogo su stabilnije i uniformnije nego što se pretpostavljalo, pa tako više podsećaju na današnje galaksije, kao što je Mlečni put, nego na predviđene amorfne galaktičke strukture koje su u neprestanom procesu sudaranja i integrisanja. Pritom, tu ima zvezda koje su već došle do završnog stadijuma svog razvoja, što bi njihov nastanak, po sadašnjoj teoriji zvezdane evolucije, projektovalo u vreme kada Kosmos uopšte ne bi trebalo da je postojao!
Rane Galaksije izgledaju sličnije današnjim nego što bi trebalo
Prilično je očigledno da nešto nije u redu barem sa jednom od sledećih teorija koje čine osnovu današnje kosmologije:
- Teorijom velikog praska
- Opštom teorijom relativnosti
- Teorijom ’nukleo-sinteze’ zasnovane na fizici elementarnih čestica i kvantnoj teoriji polja
- Teorijom formiranja galaksija i zvezda
Slika koja sažima 14 milijardi godina evolucije Kosmosa prema standardnom modelu
Skoro svi naučnici koji se „greju u paklu astronomije“ (bez obzira na opasnost da se na toj vatri i opeku), i dalje veruju da se ovde radi samo o nekim ’sitnijim’ propustima u razumevanju načina formiranja galaksija i zvezda u ranoj fazi Svemira. Uostalom, prognoza JWST rezultata zasnivala se na procesima stelarne evolucije, koji možda važe samo za razvijeni univerzum, a ne i za univerzum u vreme kada je bio mnogo manji i turbulentniji nego što je danas. Možda se, u to vreme, iz razloga koje ćemo tek otkriti, proces formiranja zvezda i galaksija odigravao mnogo brze nego u sadašnje doba. A i inače, postoji mnogo parametara unutar teorije galaktičke geneze i evolucije, koji mogu da se ’nategnu’, ’koriguju’ ili jednostavno ’promene’ kako bi se objasnili ovi neočekivani rezultati, a bez da se odbace bazične teorije bez kojih standardni kosmološki model ne bi imao smisla.
Ovo, naravno, izaziva ciničan smeh kod onih koji su predvideli ovakve rezultate godinama unapred upravo na osnovu odbacivanja teorije Velikog praska u celini.
Knjiga objavljena 1992. godine
Erik Lerner, koga mnogi, s pravom ili bez, doživljavaju više kao pisca nego kao fizičara, autor knjige TheBig Bang Never Happened (Veliki prasak se nikada nije dogodio), mogao je da zaradi ozbiljne pare da se kladio na rezultate koje je unapred tvrdio da će JWST pokazati – a to je da je Kosmos pre 13 milijardi godina bio isti kao što je i danas, to jest daleko stabilniji i kompletniji nego što bi morao da bude po teoriji Velikog praska koju on naziva ’kosmološkom dogmom’, zbog koje naučni lobi već decenijama ne dozvoljava da se u stručnim časopisima objavi bilo koji tekst koji ima ozbiljniju ambiciju da pobije standardni model.
Veliki prasak je konsekvenca crvenog pomaka detektovanog pri spektralnoj analizi svetlosti udaljenih galaksija. Elementi u Zemljinoj atmosferi, kao što su vodonik ili kiseonik reaguju na odredjene frekvencije svetlost tako što apsorpcijom ili emisijom kreiraju linije koje mogu biti više ili manje pomerene ka plavom ili ka crvenom kraju spektra.
Crveni pomak jednog spektra u odnosu na drugi
Ovo se u fizici tumači kao takozvani ’Doplerov efekat’, koji objašnjava promenu visine zvuka ili talasne dužine svetlosti u zavisnosti od približavanja ili udaljavanja objekta koji emituje talase. Pošto se kod svih galaksija primećuje crveni pomak, koji je tim veći što su galaksije udaljenije od Zemlje, naučnici su zaključili da se Kosmos kontinuirano širi, što – u kombinaciji sa zakonom o održanju energije – znači da je celokupni Kosmos nastao eksplozijom iz jedne tačke, u vreme koje se precizno može izračunati na osnovu funkcije koja integriše sve kvantitativne parametre crvenog pomaka.
Edvin Habl je još 1927. godine povezao distance sa brzinom udaljavanja galaksija i uspostavio jasnu korelaciju medju njima na primeru 5 galaktičkih klastera:
Ova tabela je omogućila preciznu korelaciju izmedju udaljenosti galaksija i njihove radijalne brzine:
U poslednjih devedeset i kusur godina, ova korelacija je, navodno, toliko puta potvrdjena drugim merenjima, da više ama baš uopšte nije važno to što je sam Habl upotrebio pogrešne estimacije distanci. Da je upotrebio moderne, mnogo tačnije estimacije, dobio bi sledeću tabelu:
Kao što vidimo, Habl je pogrešno procenio da je Spica 3,4 puta bliža Zemlji nego što jeste, a ostale konstelacije od 12x do 68x dalje nego što zaista jesu. Da je upotrebio tačne distance morao bi da zaključi da korelacija zapravo ne postoji. Drugim rečima, ako je Hablov zakon u osnovi tačan, kao što se to pretpostavlja u standardnom modelu kosmologije, i kao što je, čini se, statistički potvrdjeno na daleko većem uzorku ispitivanih galaksija, prosto je neverovatno i komično da je sam Habl (greškom) izveo zaključak o ovoj korelaciji upravo na primeru 5 konstelacija za koje ova korelacija apsolutno ne važi. Da Bog postoji, ovo bi sasvim sigurno dokazivalo da ima smisla za humor…
Naravno, kosmološki crveni pomak bi mogao da se tumači i na nekoliko drugih načina, bez pretpostavke širenja Kosmosa. Da pomenemo samo jedan primer: Robert Dajki (Dicke) je još 1957. godine objasnio crveni pomak na osnovu pretpostavke, izvedene iz opšte teorije relativnosti, da na svetlost utiču mase zvezda i galaksija pored kojih svetlost prolazi. Veća distanca znači više mase na putu svetlosti pa tako i veći uticaj – što se na spektroskopu opaža kao crveni pomak. Drugim rečima, pomak linija spektra ka crvenom možda ukazuje samo na daljinu nekog nebeskog tela, a ne i na brzinu njegovog udaljavanja. Kosmos je možda, mnogo statičniji nego što mi to danas pretpostavljamo.
Teorija Velikog praska ima i druge probleme. Dok tačno predviđa količinu deuterijuma u Kosmosu, helijuma ima duplo manje nego što bi po teoriji trebalo da ga bude. Litijuma ima čak 20 puta manje. Sinteza elementarnih čestica iz hladne tamne materije, koju pretpostavlja teorija Velikog praska, do sada nije potvrdjena eksperimentima, iako su se neki u CERN-u nadali da će se to dogoditi već pre par godina, nakon unapređenja Velikog hadronskog sudarivača (ako je to naš naziv za Big Hadron Collider). Brzina širenja Kosmosa, unutar standardnog modela kosmologije, nalaže da se pretpostavi da sva vidljiva materija u Kosmosu ne čini više od 5% njegovog materijalnog supstrata koji gravitacijom utiče na ovakvo širenje. Drugim rečima, 95% Kosmosa mora da se sastoji iz ’tamne materije’ i ’tamne energije’ o kojima nemamo nikakvu evidenciju, osim, eventualno, odredjenih gravitacionih uticaja na kretanja nekih galaksija. Te se anomalije, medjutim, mogu objasniti i nekim drugim uticajima, a tamo gde se uticaj tamne materije nesumnjivo očekivao – a to su putanje kretanja ’lakših’ oko ’težih’ galaksija – od njega nema ni traga ni glasa. Što ovakvu nevidljivu materiju i energiju čini krajnje hipotetičnim iako neophodnim za potrebe kompenzovanja diskrepancije izmedju prihvaćene teorije i do sada detektovane stvarnosti.
Možda se ovde, umesto crne rupe, zapravo vidi tamna materija?
Problem je, medjutim, što odbacivanje Velikog praska, pa tako i tamne materije i energije, ne samo da zahteva drugačiji pristup kosmologiji, već možda nalaže i da se odbaci ili barem koriguje Ajnštajnova teorija gravitacije, izneta u opštoj teoriji relativnosti, kao i kvantna teorija polja koja je u osnovi fizike elementarnih čestica, i koja objašnjava: kako ’kvantne fluktuacije’ koje su direktno proizvele Veliki prasak, tako i kasniju nukleo-sintezu. To praktično znači odbaciti ili barem korigovati veći deo fizike 20. i 21. veka, na šta je, naravno, malo ko spreman. Bez obzira na činjenicu, koja je svima unutar naučne zajednice jasna, da relativistička i kvantna osnova ’standardnog modela’ zapravo uopšte nisu usklađene medju sobom i da se, za sada, ne vidi kako bi mogle biti integrisane u jednu konzistentnu fizičku teoriju. Jasno je da će se to jednoga dana na neki način dogoditi ali niko ne može tačno da kaže koja će sve sadašnja naučna verovanja zbog toga morati da budu odbačena. ’String teorija’, koja ovu integraciju pokušava na prilično ingeniozan i veoma elegantan način (o čemu drugi put, u nedostatku prostora), za sada, medjutim, više deluje kao umetnička, nego kao naučna umotvorina.
Ilustracija string teorije – koja se neopravdano ne nalazi u Muzeju moderne umetnosti
I teorija relativnosti, kao i kvantna teorija polja, medjutim, potkrepljene su izvanrednim matematičkim formalizmom, i nizom tačnih predvidjanja koja, po mišljenju većine naučnika, ne bi bila moguća na osnovu neke druge, alternativne fizike. Ostaje da se vidi da li će budući rezultati James Web kosmičke opservatorije, kao i novi rezultati istraživanja u CERN-u, omogućiti da se ’spase’ prihvaćeni standardni model fizike i kosmologije, a da se ipak preciznije shvati razvoj ranog Kosmosa, ili će se desiti nešto još mnogo uzbudljivije: pojava neke nove fizike koja će teoriju relativnosti i kvantnu teoriju postaviti u šiti kontekst, na sličan način na koji su ove dve teorije, početkom 20. veka, postavile u širi kontekst Njutnovu mehaniku i Maksvelovu termodinamiku…
Sa konsekvencom da nam naš sopstveni Kosmos ponovo počne izgledati sasvim drugačije od onoga kako nam je izgledao do sada…
Mada smo blizu da sastavimo Kosmos puzzle, preti opasnost da moramo da krenemo ispočetka…
