Eksplozija svemira?

Rubrika Škrinjica donosi vam tekstove od prije nekoliko desetljeća, kao osvrt i podsjetnik na neka druga vremena u kojima su se ljudi također bavili znanošću ali malo drugačije negoli je to danas običaj. Odabrali smo tekstove koje su nekada pisali naši prijatelji i kolege od kojih smo učili kako se baviti znanošću, ali i kako bismo ih izvukli iz zaborava. Nadamo se da ćete uživati čitajući ih.

Tekst je napisao dr. Gabrijel Divjanović, nekadašnji direktor zagrebačke Zvjezdarnice, a objavljen je u časopisu Zemlja i svemir broj 2, iz 1969-1970. godine.

Dok je našim bakama najimpresivnija astronomska pojava bila neka golema repatica, a većini suvremenih ljudi spektakularni letovi u svemir - astronome muče sasvim druge brige, o kojima, izvan njihova kruga, jedva da itko nešto pobliže zna. To su brige o samoj suštini i postojanju svemira, a jedan od takvih suštinskih problema je i tzv. "eksplozija" svemira, ili, da se izrazimo manje senzacionalistički - ali zato ne i manje dramatski -     problem "širenja svemira" odnosno "ekspanzije svemira". Već nekoliko decenija, u tišini gluhih noći po svim zvjezdarnicama svijeta, astronomi sa začuđenim očima promatraju kako svi divovski svemirski svjetovi (galaktike) "bježe" od nas upravo suludim brzinama, kao da se cijeli svemir nalazi u stanju neshvatljive, dramatske eksplozije.U čemu je stvar? Odgovoriti odmah na to sudbinsko pitanje s "da" ili "ne" kao na nekom televizijskom kvizu - bilo bi i suviše brzopleto, jer je stvar podosta komplicirana. A nije ni čudo da je komplicirana - ta, tu se radi o samoj suštini spoznaje svemira i svemirskih zbivanja. Naučna je priča o tom neobičnom problemu počela još pred više od sto godina, kad je učenjak Doppler primijetio naoko sasvim beznačajnu stvar: zviždaljki lokomotive, koja mu se približavala, smanjio se ton kad se lokomotiva, prošavši pokraj njega, počela udaljavati. Tko bi tada mogao i pomisliti da će ta bezazlena pojava kasnije zadati grdnih briga astronomima i naprosto ih siliti na misao o eksploziji čitavog svemira! Jer ono, što je primijetio Doppler, iako izgleda sitnica - fundamentalna je pojava u prirodi i svemiru. Doppler je sam riješio taj problem - ali samo problem lokomotivine pištaljke, a nije ni sanjao što će se kasnije iz toga "izleći".

Evo u čemu je problem: kad lokomotiva miruje, njezina pištaljka ima "normalan" ton (tj. tačno određen broj titraja u sekundi) - recimo, na primjer, - ona "svira" ton "visoki ce" (koji mora da otpjeva svaki bolji operni tenor). Kad nam se lokomotiva približava, taj ton postaje viši, a kad se udaljuje, on postaje niži. Doppler je odmah tome dao i pravilno tumačenje: kad nam se izvor zvuka približava, u naše uho stiže više titraja, pa osjećamo viši ton od "normalnog". Obratno se dešava kad se lokomotiva udaljuje.
Stvar je sasvim jednostavna, zar ne? U svim školskim udžbenicima ta je fizikalna pojava poznata pod imenom "Dopplerov efekt". Ali time čitava priča ne završava, nego tek započinje: zvuk ili ton je titranje uzdušnih (zračnih) valova.

Ali i svjetlost je titranje (doduše elektromagnetskih) valova, ali zašto se i na te valove ne bi odnosio Dopplerov princip? I zaista, astronomi su otkrili da svjetlosne zrake, koje dolaze sa zvijezda koje nam se približavaju, imaju veću frekvenciju od normalne. A frekvencija se kod svjetlosnih valova običnim jezikom zove - "boja". Pojednostavnjeno rečeno, zvijezde, koje nam se približuju, izgledaju "plavije", a one, koje se udaljuju, izgledaju nam "crvenije". (Za usporedbu: ono što je kod zvuka "dubok" ton, tome bi kod elektromagnetskih titraja odgovarala "crvena" boja, a "visok" ton bi odgovarao plavoj ili ljubičastoj boji.) Stručno se to kaže: kod svemirskih tjelesa, koja nam se približavaju, zapažamo "pomak spektralnih linija" prema ljubičastom, a kod tjelesa koja se od nas udaljuju, konstatiramo pomak prema crvenom dijelu spektra.I sada dolazi ono najdramatičnije: Uperivši svoje dalekozore (naoružane specijalnim aparatom, "spektroskopom") na daleke svemirske svjetove (galaktike) astronomi su se nemalo iznenadili: sve galaktike jure od nas upravo divljim brzinama (koje premašuju i po 100.000 puta brzinu najjačih topovskih granata!). I što je još najčudesnije - kako je koja galaktika dalje od nas, tim luđe ona juri u svemirske dubine: baš kao da smo mi u centru svemira, koji se nalazi u neshvatljivom stanju gigantske, svesvemirske eksplozije!? Nevjerojatno! - a ipak... Tako nam barem kažu instrumenti. A Dopplerov princip nije makar šta - on je pouzdan: okreneš li spektroskop na lijevi rub Sunca, spektroskop ti odmah govori: približava se! Okreneš li ga na desni rub Sunca - vidiš da se on udaljuje (- naime, znali smo već odavno, prema pjegama na Suncu, da Sunce rotira oko svoje osi, i zbog toga nam se lijevi rub prividno "približava" a desni se "udaljuje"). Isti taj efekt možemo provjeriti i na Saturnovom prstenu, rotaciji Jupitera, međusobnom gibanju dvojnih zvijezda jedne oko druge itd. itd.

Dakle, Dopplerov princip je vrlo sigurna i pouzdana naučna metoda. Ali, onda svemir zaista eksplodira! Jer sve - i to baš sve! - daleke galaktike pokazuju upravo zapanjujući "pomak prema crvenom"... A taj famozni "pomak prema crvenom" slegao se kao mora na duše astronoma: s jedne strane nevjerojatna stvar - eksplozija svemira! A s druge strane - moraš vjerovati Dopplerovom efektu, koji se dosada u astronomskoj praksi pokazao kao jedna od nepobitno dokazanih činjenica. Pred astronome se postavila teška dilema: ako se Dopplerov efekt uzme kao sigurna stvar (a dosad se pokazao kao nepogrešiv!), onda moramo vjerovati - u dramatičnu eksploziju svemira. A ako ne vjerujemo u eksploziju svemira (- a to nam je nekako "teško" vjerovati!) onda ne smijemo vjerovati u Dopplerov efekt (u koji bismo, naučno, morali vjerovati)... Sad se "bije boj" među astronomima: da li vjerovati pouzdanom Dopplerovom efektu ili ne vjerovati čudesnoj eksploziji svemira?Neki od astronoma (i to - viđenijih astronoma!) drže se prije svega sigurnog: o svemiru kao cjelini mnogo toga još ne znamo, ali Dopplerov efekt dobro poznamo. I - držimo se sigurnog: Dopplerov efekt je naučno dokazana činjenica i što možemo drugo, nego, uzeti širenje svemira kao gotovu stvar i, na osnovu toga, revidirati sve naše dosadan je mišljenje o svemiru kao cjelini. Jednu od najzanimljivijih teorija, koje su uzele ekspanziju svemira kao "gotovu stvar", dao je čuveni belgijski astronom Georges Lemaitre (Lemetr). Po Lemetru se čitav svemir nekoć nalazio zbijen u jednom jedincatom "praatomu" silne gustoće i energije (taj je atom, naime, morao sadržavati u sebi čitavu energiju svekolikog svemira!). Iz nama nepoznatih razloga taj je praatom odjednom eksplodirao i ono što danas gledamo, to je upravo stanje nakon te fatalne eksplozije... Kolikogod je ova čuvena Lemetrova hipoteza originalna, ipak ima mnogo astronoma kojima se ona čini i previše fantastičnom.

Veliki je broj astronoma sklon da ne vjeruje u "eksploziju" svemira pa pronalazi sve moguće načine da nekako mimoiđe "tvrdoglavi" Dopplerov efekt. Na Lemetrovu hipotezu o eksploziji praatoma naročito se obaraju neki sovjetski astronomi, jer, kad bi se ta hipoteza prihvatila, svemir ne bi bio vječan i beskonačan, nego ograničen ne samo u prostoru nego i u vremenu. Svemir bi imao čak i svoj početak ("stvaranje svijeta"), a to već zvuči i pomalo "biblijski". Ti su sovjetski astronomi mišljenja da galaktike, koje vidimo, čine samo jedan manji, vidljivi, a vjerojatno i neznatniji djelić beskonačnog svemira. A ako se taj poznati djelić svemira širi, to još ne mora značiti da se i čitav beskonačni svemir širi...

Drugi astronomi (iz raznih zemalja), koji su također neskloni da eksploziju svemira uzmu kao dokazanu stvar, pronalaze sve moguće, a redovno vrlo duhovite razloge, da obezvrijede značenje Dopplerovog efekta i tako "spase" svemir od "eksplozije".
Tako, na primjer, neki smatraju da se svjetlosna zraka "umara" prolazeći kroz golema svemirska prostranstva, (u kojima ima i nešto materije) pa da gubi dio svoje energije, a uslijed toga dolazi do smanjenja frekvencije (broja titraja), a to uzrokuje onaj famozni "pomak prema crvenom". Drugi se opet pozivaju na čuvenu Einsteinovu teoriju relativnosti koja je dokazala da se "pomak prema crvenom" može dogoditi ne samo zbog odmicanja nebeskih tjelesa nego i zbog snažnih gravitacionih polja u blizini "gustih" svemirskih masa (- tu je Einsteinovu postavku zaista i potvrdio slučaj tzv. "bijelih patuljaka" u svemiru: bijeli patuljci su, naime, zvijezde s nevjerojatno "gustom" materijom kojiput čak i desetke tisuća puta "težom" od olova, gdje su atomi ostali "ogoljeni" gotovo do same jezgre. Činjenica je da bijeli patuljci ne "bježe" a ipak pokazuju "pomak prema crvenom"!).

Gabrijel Divjanović - Ljubaznošću: Ipernity

Tko je bio Gabrijel Divjanović? Gabrijel Divjanović (Našice, 22. ožujka 1913. - 1991.), hrvatski prirodoslovac i popularizator znanosti. Gimnaziju i pravni fakultet završio je u Zagrebu, gdje je doktorirao i zaposlio se u Penzionim uredu. Godine 1942. odlazi u partizane. Nakon rata odriče se vojne karijere i radi u Ministarstvu prosvjete. Uskoro je postao upraviteljem Zemaljskog zavoda za zaštitu prirodnih rijetkosti NR Hrvatske i tajnikom Hrvatskog prirodoslovnog društva. Akademik Fran Tučan, tadašnji predsjednik Društva jednom će kazati da je Gabrijel Divjanović "poslije blagopreminulog Otona Kučere, najmasovniji popularizator nauke u Hrvatskoj". Godine 1952. Gabrijel Divjanović prelazi u Hrvatsko prirodoslovno društvo i postaje upraviteljem Zvjezdarnice u Zagrebu i tu ostaje sve do umirovljenja 1978. godine. Divjanovića je trajno zaokupila popularizacija astronomije među mladeži. Naraštaji okupljeni oko zagrebačke Zvjezdarnice dali su trajno poznata imena na području astronomije u Hrvatskoj, a bezbroj mladih stjecalo je uvijek nove spoznaje o svemiru i čovjekovu mjestu u njemu. Skupina mladih astronoma pod njegovim vodstvom piše "Dramu u svemiru", knjigu punu proturatnog i protunuklearnog naboja. Prevedena je na esperanto, proslavila je zagrebačku Zvjezdarnicu diljem svijeta. Uređivao je časopis za popularizaciju astronomije "Čovjek i svemir" koji je izlazio u nakladi od 70 tisuća primjeraka, a "Homo kaj kosmo" bio je jedini esperantski astronomski časopis na svijetu. Primio je nagrade "Fran Tučan", za popularizaciju znanosti i "Ivan Filipović" za životno djelo. Izvor: Wikipedija

Možda je najduhovitije od svih prigovora "eksploziji" svemira ono tumačenje koje zahvaljujemo poznatom francuskom astronomu Paulu Couderc-u (Kuderk): Zamislimo da kroz mikroskop promatramo neki preparat (recimo, primjera radi - nogu od buhe). Sada, za fizičara, postoje dva načina kako možemo steći doživljaj da se ta, recimo, noga od nas udaljuje. Prvi je način realan tj. ako promatrani predmet zaista odmičemo od mikroskopa. Ali, kaže Kuderk, ima još jedan način i upravo taj je neobično poučan: što će biti ako jaču ("debelu") leću u mikroskopu neprimjetno zamijenimo sa slabijom ("tanjom"). Promatrač na mikroskopu, neznajući ništa o našem lukavstvu, steći će (subjektivni!) dojam da se noga buhe odmakla od nas!! Dakle, objekt je realno ostao na svom mjestu, ali uslijed promjene u aparaturi (ali ne i u realnosti!) mi bi se okladili da se noga buhe zaista odmakla od nas! Dakle, može biti i "bjegova" koji su nestvarni, a registrira ih izmijenjena (ili neprovjerena) aparatura...

Primijenimo sad ovu duhovitu zamisao Kuderka na bijeg galaktika tj. na ekspanziju svemira: Dopplerov efekt registriramo određenom naučnom aparaturom (spektroskopom). Taj nam aparat nepogrešivo konstatira realna odmicanja tjelesa u svemiru (na primjer, da se od nas udaljuje desni rub Sunca ili Saturnovog prstena itd.) Ali, ako se čitav svemir širi, to onda više nije samo mehaničko odmicanje pojedinih svemirskih tjelesa (za što je Dopplerov efekt zaista kompetentan), nego je to širenje svemirskog prostora. Međutim, dok o karakteru pojedinih svemirskih tjelesa (planeta, zvijezda, itd.) imamo već koliko-toliko pouzdano znanje, što se tiče samog svemirskog prostora, upravo njegove suštine - još smo daleko od toga da bismo pronikli u njegovu bit. Svemirski je prostor za nas još prilična zagonetka.

I Kuderk sada ovako završava svoju originalnu zamisao: Dopplerov efekt može biti potpuno kompetentan za stvarno odmican je konkretnih svemirskih tjelesa. Ali tko kaže da on mora biti kompetentan i za malo suptilniju stvar - za širenje samog svemirskog prostora kao takvog? Možda on takvoj "finesi" nije dorastao. To je možda iznad njegove moći i kompetencije. Možda je to nešto ipak sasvim drugo, nego mehaničko približavanje ili odmicanje pojedinih svemirskih objekata. Napokon, problem ekspanzije svemira ne smije se gledati samo, da se tako izrazimo, kroz naočale prostora. I svemirsko je vrijeme tu važan faktor (naročito otkako je Einstein dao cjelovitu sliku prostora, vremena i materije kao nerazdvojive i jedinstvene svemirske cjelovitosti). A po Einsteinu svemirsko vrijeme može da teče i brže i sporije...

No, ne trebamo čak pozivati u pomoć ni to čudesno "Einsteinovsko" vrijeme. Dosta nam je i ono "obično" (tj. "klasično" ili "predajnštajnovsko") svemirsko vrijeme: najdalje galaktike, koje se nalaze na kraju vidljivog svemira, daleko su od nas preko 5 milijardi svjetlosnih godina. A naša Zemlja, pa i čitav Sunčev sistem, vjerojatno su mlađi od 5 milijardi godina. To znači - mi danas gledamo te daleke svjetove onakvima kakvi su bili ne samo prije nego što je na ovom planetu postojao čovjek, nego kakvi su bili prije nego je postojala i sama Zemlja i Sunce. A kad bi danas netko s tih svjetova gledao nas, ne bi nas vidio, jer - ni mi, ni Sunčev sistem još ne bismo uopće postojali u svemiru...

Lijepo reče čuveni engleski astronom James Jeams (Džemz Džins):  "... i materijalna vasiona izgleda da prolazi kao bajka koju smo slušali, koja kao vizija iščezava u ništavilo. Ljudski rod, čiji je duh dosad preživio svega jedan jedini otkucaj astronomskog sata, teško se može nadati da razumije tako brzo šta to sve znači. Jednoga dana možda ćemo znati: za sada se možemo samo pitati i čuditi."