Релативистичка космологија Фридмана

Беспотребно би било покушавати дати одговор на питање о томе која се тела крећу, а која не, јер сам термин „креће се“ може имати само релативан смисао: могуће је разматрати кретање једног система тела у односу на други систем. Одгонетнути питање које је кретање истинско еквивалентно је решавању беспотребног питања шта је старије: кокошка или јаје.

Александар Фридман, Релативистичка космологија

Ево једне књиге која је добра за разумевање света, ако желимо поћи од "природне филозофије", како је описао Њутн. Александар Александрович Фридман је развијао тада младе идеје Ајнштајна о релативистичкој физици, у време када је његова Русија пролазила кроз веће проблеме, па неко можда не би ни очекивао успехе у најфундаменталнијој науци. О томе ће бити још речи на крају блога. Књига Релативистичка филозофија (Академска књига, Природноматематички факултет Нови Сад) је заправо компилација његових радова, радова који се касније баве његовим делом, и Фридманове биографије (тај део нисам прочитао, па овде неће бити о томе речи). 

Свет као протор и време је текст писан за филозофски часопис. Стил је оно што овде пада у очи. Читао сам многе књиге о науци (конкретно физици) и закључио сам да су оне или превише популарне или превише научне (за некога ко није по вокацији физичар). С једне стране имамо избегавање формула, чак и када би било много јасније да се оне ставе. Ја се лично нисам либио да формуле ставим у роман - Јеретици Агарте. Са друге стране имамо формуле које нису објашњене, па њихово схватање тражи солидан ниво специјалистичког знања да би се запливало тим морем. Овде је права мера.

Лично нисам имао проблем са основама од којих Фридман полази, мислим ту на мерење времена, аритметизацију простора и метрику... Мада је веома потребно објаснити основне постулате. Е, закривљеност простора је већ нешто о чему јесам и раније имао магловиту представу (рецимо шта би била "тродимензионална површ"), али сам се губио са свим тим просторима Римана и Вајла. Који су овде одлично објашњени. Па да видимо како сам ја то разумео.

Реч је о одступању од Еуклидове геометрије, које је нужно у савременој физици. "Замислимо да се дуж неке криве помера бесконачно мали вектор, који се мења према неком одређеном закону..." Ово померање је паралелно, и ако је линија затворена, вектор ће доћи у почетну тачку. У тој тачки он неће заклапати више исти угао са кривом, али ће остати исте величине (Риман) или ће се и величина променити (Вајл). До промене је дошло због својстава простора.

Али какве то везе има са производњом шешира, односно физиком?! Ако погледамо Први Њутнов закон свако тело остаје у свом стању мировања или праволинијског кретања, уколико није принуђено да промени промени то стање силама које делују на њега. Такво равномерно кретање тела је инерцијално. Али зашто не бисмо претпоставили да је инерцијално кретање под дејством равномерне силе, односно оно са истим убрзањем? То смо добили Ајнштајновом општом теоријом релативности, а за таква посматрања простор и време морамо посматрати на другачији начин.

Уопште Њутнов поглед на свет је био револуционаран за оно време је претпоставио деловање сила на даљину (гравитације), што су неки сматрали фантомским (данас се нека друга деловања такође таквима сматрају). Тело више није могло бити покретано само дејством полуге, како су то видели стари Грци. Али шта је заправо гравитација? Њутн није имао одговор, а у пуној мери га немамо ни данас. Но оно што смо заправо сазнали је да силе по правилу делују на даљину, преко својих поља. Поља утичу на простор. Уопштавањем тако добијамо да је кретање у равномерном пољу такође инерцијално (односно равномерно и ако тело убрзава), даљим уопштавањем би можда свако кретање могло тако да се посматра. Барем кретање под дејством спољних сила... Све је ствар перспективе.

Друга важна ствар коју Фридман помиње је детронизација времена. Оно постаје једна димензија четвородиманзионалног простор-времена. Време утиче на простор и обрнуто, што видимо једначинама кретања. Ово је кључно својство релативистичке физике. "Физички простор и физичко време сјединили су се у физички свет, који служи као интерпретација геометријског четвородимензионалног простора. Закони физичког света јесу његова сопствена својства и потчињени су постулату инваријантности. Време се ни по чему не разликује од других координата."

Овде је Фридман стао и није улазио у нека даља филозофска разматрања (иако је објављено у филозофском часопису), типа да ли време уопште постоји. Уосталом, сами филозофи су тек касније кренули да дефинишу А-време и Б-време. У неким другим стварима је Фридман ишао добрано испред свог времена, а видећемо сад о чему је реч...

Фридманов допринос се види из радова који су други физичари посветили његовом делу, објављени 1963. и 1972. Ајнштајновим формулама Фридман је предвидео нестационаран свет. Ајнштајн је испрва реаговао надмено, у смислу да је и Фридманово решење ипак стационарно, да би касније увидео своју грешку. Нестационарност значи да је Фридман предвидео теоретски како је свемир некада био у једној тачки огромне или бесконачне густине. Треба имати у виду да је то урађено пре Хабловог телескопа и мерења црвеног помака. Будућа мерења су потврдила теорију, што је најбољи могући доказ који нека теорија може имати!

Фридман разматра и друга питања као што су отвореност или затвореност простора, његова закривљност на космолошким размерама, и сл. Све је то и данас веома актуелно. 

Нема само једне ствари, коју нису предвидели ни физичари који су знатно касније објашњавали његов рад. На слици горе ми видимо случај један, када је количина масе довољна да свемир почне да се скупља; и случај два када није и свемир се све спорије шири, али се и даље шири до у бесконачност. Случај три је откривен тек недавно (1998.) и по том сценарију свемир заправо убрзава своје ширење, дејством тамне енергије...

Како год је описали, она има везе са Ајнштајновом космолошком константом, коју је он назвао својом највећом грешком. Међутим Фридман у својим једначинама разматра и вредности ове константе. Само што он то ради без неких предубеђења како би свемир требало да изгледа, као што је био случај код Ајнштајна. Могућност експоненцијалног ширења истина није поменута, али имајмо у виду да је све то рађено још пре кључних пробоја у квантној механици, а тамна енергија нам је и данас, сто година касније, углавном остала тамна...

Најзад, рецимо нешто о времену и месту на којем Фридман ради. Дато је једно писмо из којег видимо да је принуђен да се сналази, и да ради ствари у вези с физиком, али не оне које га највише занимају. И ту је дао велики допринос - у хидродинамици.

А то је време када је Русија у Великом рату и грађанском рату. Ако ништа друго ратови кидају везе између научника, међутим Фридман се бави општом теоријом релативности још 1916. (Ајнштајн је рад на ту тему објавио годину дана раније). С обнављањем веза са светом видимо да Фридман кључне радове има на Петроградском универзитету 1921-2. Прерано је умро 1925. године. Све ово нам говори о томе колико је наука младе совјетске државе, и то она чисто академска, била у светским токовима.

Фридман се не бави теолошким питањима, али ћемо код њега наћи цитате Библије у то доба власти бољшевика. То нам говори да наука није под цензуром, бар не физика, не у то време. Нешто друго је било са биологијом у време Стаљина...

Ј. Б. Зељдович је написао рад Фридманова теорија о ширењу васионе у оквиру едиције Успехи физических наук 1963. Стиче се утисак о равноправности совјетске науке са оном западном. Наравно, не би требало да нас то чуди, с обзиром да је СССР први стигао у космос, док је та земља имала веома успешан нуклеарни програм (координатор Лаврентиј Берија) којим је стигла Сједињене Државе. Ипак ми знамо данас углавном за физичаре са енглеског говорног подручја, рецимо Хокинга, Фајнмана, Пенроуза...

Научник поникао у Совјетском Савезу, али касније емигрант који нам је боље познат је Андреј Линде. Његова књига, много теже разумљива, Физика честица и инфлаторна космологија такође је код нас објављена преко Академске књиге. У тој књизи имамо јасан његов став о свести. Не знам колико се Линде позива на своје године и рад у совјетско време, али руски нагласак јасно говори одакле је. Додајмо за крај његову занимљиву параболу која укључује уређење земље у којој је живео. Линде као заговорник идеје мултиверзума се пита зашто би се нешто тако доказивало, а не претпостављало као "норма". Зашто би један универзум био "норма", па да остало мора посебно да се доказује?! Да ли на свету постоји само једна боја!? "Ја сам био у земљи где је постојала само једна боја, црвена, па сам се изненадио да постоје и друге боје..."

То би ме довело до закључка овог разматрања везе рада на физици и друштвеног уређења. Физичар би и данас требало да буде природни филозоф, како је то рекао Њутн. То је најопштија могућа наука. Физичар би из свог окружења, погледа на свет, околности, могао да извлачи нека наравоученија, углавном како не треба. Али требало би да од ових пролазности буде ослобођен колико год је могуће.

Иван Вукадиновић