Stephen Hoking

8/17/2019 Stephen Hoking

1/64

STEPHEN W.HAVVKING

Stephen W. HawkingI DRUGI ESEJI

SADRAJPredgovor 71 . Djetinjstvo 112. Oxford i Cambridge 233. Moja iskustva s ALS-om 314. Odnos javnosti prema znanosti 375. Kratka povijest Kratke povijesti 436. Moje stanovite 517. Je li na pomolu kraj teorijske fizike? 598. Einsteinov san 799. Podrijetlo svemira 95

10. Kvantna mehanika crnih jama 11111. Crne jame i djeteca-svemiri 12512. Je li sve odre?eno? 13713. Budu?nost svemira 15114. Razgovor: Plo?e za pusti otok 167 Kazalo 187

10.PREDGOVOR

OVAJ SVEZAK JE zbirka radova koje sam napisao u razdoblju od 1976. do 1992. godine, a seu od autobiografskih crtica, preko filozofije znanosti do pokuaja da objasnim uzbu?enje koja osje?am pred znano?u i svemirom. Svezak zavrava prijepisom emisije Plo?e za. pusti otok u kojoj sam sudjelovao. To je osobita britanska serija u kojoj se od gosta trai da se zamisli na pustome otoku i odabere osam plo?a uz koje bi elio provesti vrijeme dok ga ne spase. Na sre?u, ja nisam morao predugo ?ekati povratak u civilizaciju. S obzirom da su pisani tijekom esnaest godina, tekstovi odraavaju moje znanje u vrijeme kad su pisani, a nadam se da se ono s godinama pove?avalo. Zato sam n

aveo nadnevak i prigodu za koju su sastavljeni. Kako jesvaki napisan kao samostalan tekst, mnoge se pojedinosti u njima ponavljaju. Pokuao sam to umanjiti, no neka su ponavljanja ipak ostala. Mnogi dijelovi ovog sveska osmiljeni su kao predavanja. Moj je govor bio tako nerazgovijetan da sam predavanja i seminare morao drati preko druge osobe, obi?no nekog od mojih studenata koji su me razumjeli ili su ?itali tekst to sam ga napisao. Me?utim, 1985. godine sam podvrgnut operaciji nakon koje sam u potpunosti izgubio mo? govora. Neko vrijeme nisam bio u mogu?nosti komunicirati. Na krajusam dobio ra?unalni program i za?u?uju?e dobar sintetizator govora. Na moje iznena?enje, otkrio sam da mogu biti uspjeni javni govornik i obra?ati se brojnoj publici. Uivam objanjavati znanost i odgovarati na pitanja. Siguran sam da jo mnogo toga mogu nau?iti kako bih to radio bolje, ali nadam se da se popravljam. To moetei sami procijeniti ?itaju?i ove stranice.

Ne slaem se s gleditem da je svemir tajna, neto to se moe naslutiti, ali ne itpuno ispitati ili shvatiti. Smatram da se takvim gleditem nanosi nepravda znanstvenoj revoluciji koju je prije gotovo ?etiri stotine godina zapo?eo Galileo, a nastavio Newton. Oni su pokazali da se barem neki dijelovi svemira ne ponaaju proizvoljno, ve? se pokoravaju strogim matemati?kim zakonima. Tijekom godina koje su slijedile proirili smo rad Galileja i Newtona na gotovo sva podru?ja svemira. Sada imamo matemati?ke zakone koji upravljaju svime to normalno doivljavamo. Mjerilo je naeg uspjeha da sada moramo troiti milijarde dolara kako bismo izgradili divovske strojeve koji ?e ubrzavati ?estice do tako visoke energije pri kojoj ne znamo to ?e se s njima dogoditi kad se sudare. Te vrlo visoke ?esti?ne energije se ne


2/64

pojavljuju u normalnim prilikama na Zemlji, pa se troenje velikih svota za njihovo prou?avanje moe ?initi akademskim i nepotrebnim. Me?utim, one su se pojavile u vrijeme ranog svemira, pa je spoznavanje toga to se pri takvim energijama doga?a jedini put da doznamo kako je svemir zapo?eo. Jo uvijek je mnogo toga to o svemiru ne znamo ili ne razumijemo. Ali zna?ajni napredak koji je postignut, posebice u posljednjih stotinu godina, trebao bi nas potaknuti da vjerujemo kako potpuno razumijevanje moda nije izvan naih sposobnosti. Moda nismo zauvijek osu?eni tapkati u mraku. Moda se probijemo do cjelovite teorije svemira. U tom ?emo slu?aju zaista biti Gospodari Svemira. Znanstveni ?lanci u ovom svesku napisani su u uvjerenju da svemirom vlada red koji ve? sada moemo djelomice sagledati, a u budu?nosti koja nije tako dalekamoda ?emo ga i u potpunosti shvatiti. Moda je ta nada samo zabluda; moda kona?na teorija ne postoji, a ako i postoji, moda je mi ne?emo otkriti. U svakom je slu?aju bolje teiti potpunom razumijevanju nego bezna?u ljudskoga uma.STEPHEN HAWKING 31. oujka 1993.DJETINJSTVO

RO ? EN SAM 8. sije?nja 1942, to?no tristo godina nakon Galilejeve smrti. Ra?unam, me?utim, da je istoga dana ro?eno jo dvije stotine tisu?a djece. Ne znam je lise ijedno od njih poslije zainteresiralo za astronomiju. Iako su mi roditelji ivjeli u Londonu, ro?en sam u Oxfordu. To je zato to su za vrijeme drugoga svjetskog rata Oxfoxd smatrali dobrim mjestom za ro?enje: Nijemci su pristali da ne?e bombardirati Oxford i Cambridge, a zauzvrat Britanci ne?e bombardirati Heldelberg i

Got-tingen. teta to se takvi civilizirani sporazumi nisu dali proiriti i na drugegradove.* Prva dva poglavlja u ovoj knjizi temelje se na predavanju to sam ga bio odrao uMe?unarodnom udruenju za bolesti motornih neurona u Zurichu, rujna 1987., i upotpunjeni su zapisima iz 1991. Otac mi je bio iz Yorkshirea. Njegov djed, moj pradjed, bio je imu?an seljak. Kupio je previe zemlje i bankrotirao u poljodjeljskoj depresiji po?etkom ovoga stolje?a. Ostavio je roditelje moga oca u neimatini, no ipak su ga uspjeli poslati u Oxford, gdje je studirao medicinu. Zatim se bavio istraivanjima u tropskoj medicini. Godine 1937. otiao je u isto?nu Afriku. Kada je po?eo rat, kopnom je preao Afriku da bi se brodom vratio u Englesku, gdje se dobrovoljno javio u vojnu slubu. Rekoe mu, me?utim, da je vredniji u medicinskim istraivanjima. Mati mi je ro?ena u Glasgowu u kotskoj, kao drugo od sedmero djece lije?nika

op?e medicine. Kad joj je bilo dvanaest godina, obitelj se preselila na jug, uDevon. Kao ni o?eva obitelj, ni njezini nisu bili imu?ni. Ipak, uspjeli su mojumajku poslati na Oxford. Poslije Oxforda radila je razne poslove, bila je i porezni inspektor, to joj se nije svi?alo. Napustila je taj posao i zaposlila se kaotajnica. Tako je u prvim godinama rata upoznala moga oca. ivjeli smo u Highgateu, u sjevernom dijelu Londona. Moja sestra Mary rodilase osamnaest mjeseci poslije mene. Kau da nisam oduevljeno pozdravio njezin dolazak. Cijelo vrijeme naega djetinjstva me?u nama je bilo neke napetosti, potpirivane malom razlikom u dobi. Me?utim, kad smo odrasli, ta je napetost nestala, jer poli smo na razne strane. Ona je postala lije?nica, to je mom ocu bilo drago. Moja mla?a sestra Philippa ro?ena je kad mi je bilo ve? gotovo pet godina i kad sam ve? razumio to se doga?a. Sje?am se kako sam jedva ?ekao da do?e, pa da nas bude troje za igru. Bila je vrlo estoka i imala je dar opaanja. Oduvijek cijenim njezine

prosudbe i miljenja. Moj brat Edward doao je znatno kasnije, kad mi je bilo ?etrnaest godina, tako da ga u mom djetinjstvu za-pravo nije ni bilo. Bio je sasvim razli?it od ostalo troje djece, potpuno neakademski i neintelektualan. To nam je vjerojatno dobro dolo. Bio je prili?no teko dijete, ali ga se nije moglo ne voljeti. Moja je najstarija uspomena kako stojim u jaslicama hajgejtskoga Byron Housea i pla?em kao ljuta godina. Svuda oko mene druga su se djeca igrala nekim fantasti?nim igra?kama. Htio sam im se pridruiti, ali bile su mi samo dvije i pol godine i bilo je to prvi put da su me ostavili s nepoznatima. Mislim da je moja reakcija prili?no iznenadila moje roditelje, jer bio sam im prvo dijete, a oni su ?


3/64

itali knjige o razvoju djece u kojima pie da bi djeca s dvije godine trebala po?eti uspostavljati drutvene dodire. Ali toga su me stranog jutra odveli i jo me godinu i pol nisu slali u Byron House. U to vrijeme, tijekom i odmah poslije rata, Highgate je bio podru?je u kojem je ivjelo dosta znanstvenika i ljudi sa sveu?ilita. U nekoj drugoj zemlji zvalibi ih intelektualcima, ali Englezi nikad nisu priznavali da imaju intelektualaca. Svi su ti roditelji slali djecu u Byron House, koja je za svoje vrijeme bila vrlo progresivna kola. Sje?am se kako sam se roditeljima alio da me tamo ni?emu neu?e. U toj koli naime nisu vjerovali u tada op?eprihva?eni na?in utuvljivanja znanja u nekoga. Umjesto toga od vas se o?ekivalo da nau?ite sami ?itati i ne shva?aju?i da u?ite. Na kraju sam ipak nau?io ?itati, ali tek u prili?no starijoj dobi, s osam godina. Moja sestra Philippa u?ila je ?itati po konvencionalnijim metodama i ?itala je ve? sa ?etiri godine. Ali ona je, uostalom, bila o?ito bistrija od mene. ivjeli smo u visokoj i uskoj viktorijanskoj ku?i koju su moji roditelji vrlo jeftino kupili dok je trajao rat i dok su svi mislili da ?e London bombama biti sravnjen sa zemljom. I doista, jedna je V-2 pala nekoliko ku?a daleko od nae. Utom sam trenutku s majkom i sestrom bio negdje drugdje, no moj je otac bio u ku?i. Na sre?u, nije ranjen, a ni ku?a nije bila teko ote?ena. Ali godinama je u ulici bio velik krater od bombe, gdje sam se igrao sa svojim prijateljem Howardom koji je stanovao tri ku?e dalje. Howard mi je bio otkri?e, jer njegovi roditelji nisu bili intelektualci kao to su to bili roditelji sve ostale djece koju sam poznavao. Iao je u op?insku kolu, a ne u Byron House i razumio se u nogomet i boks, sportove koje moji roditelji ni u snu ne bi pogledali.

Druga rana uspomena je kako sam dobio prvi vlak. Za vrijeme rata se igra?ke nisu proizvodile, bar ne za doma?e trite. Ali ja sam se strasno zanimao za eljezni?ke modele. Otac mi je pokuao napraviti drveni vlak, ali to me nije zadovoljilo,jer sam htio neto to radi. Tako je otac nabavio rabljeni vlak na navijanje, popravio ga le-milicom i poklonio mi ga za Boi? kad su mi bile tri godine. Taj vlak nije ba najbolje radio. Ali odmah poslije rata otac je otiao u Ameriku, a kad se vratio, brodom Queen Mary, donio je majci najlonske ?arape kojih tada u Britaniji nije bilo. Mojoj sestri Mary donio je lutku kojoj se o?i sklapaju kad je polegnete. A meni je donio ameri?ki vlak s plugom pred lokomotivom i tra?nicama koje su ile u osmicu. Jo se sje?am ushita koji me obuzeo kad sam otvorio kutiju. Vlakovi na navijanje bili su dobri, ali zapravo sam elio elektri?ne. Satimasam znao gledati izlog jednoga kluba eljezni?kih modelara u Crouch Endu nedalekood Highgatea. Sanjao sam elektri?ne vlakove. Napokon, kad su jednom moji roditel

ji nekamo otili, iskoristio sam to da iz potanske tedionice podignem svu onu malu ue?evinu od novca koji su mi poklanjali u sve?anim prilikama poput krstitki. Novac sam potroio na kupnju elektri?nog vlaka, ali, na moje veliko razo?aranje, taj vlak ni-je dobro radio. Danas imamo potroa?ka prava. Trebao sam odnijeti komplet natrag i zahtijevati da mi trgovac ili proizvo?a? daju drugi, ali u ono je vrijeme op?i stav bio da si sretan ako neto moe kupiti, a ispadne li da je neispravno, to je tvoja zla sre?a. Tako sam platio popravak elektri?nog motora lokomotive, ali nikad nije radio ba najbolje. Poslije sam, kao tinejder, sklapao makete aviona i brodova. Nikad nisam imao osobito spretne ruke, ali to sam radio zajedno sa kolskim drugom Johnom McCle-nahanom, koji je bio znatno spretniji i ?iji je otac imao radionicu u ku?i. Uvijek mi je bio cilj napraviti modele koji rade i kojima mogu upravljati. Bilo mi jesvejedno kako ?e izgledati. Mislim da me taj nagon naveo i da s drugim kolskim dr

ugom, Rogerom Ferneyhoughom, izmislim niz vrlo sloenih igara. Imali smo igru proizvodnje, s tvornicama u kojima su se radili raznobojni proizvodi, ceste i eljeznice kojima se to prevozilo, pa i burzu. Imali smo i ratnu igru koja se igrala naplo?i od ?etiristo ?etvornih metara, pa i feudalnu igru, u kojoj je svaki igra?bio cijela dinastija s punim obiteljskim stablom. Mislim da su te igre, jednakokao vlakovi, brodovi i avioni, nastale iz potrebe da doznam kako stvari funkcioniraju i kako se njima upravlja. Otkad sam po?eo raditi na svom doktoratu, tu supotrebu zadovoljila moja kozmologijska istraivanja. Ako razumijete kako svemir radi, donekle njime i vladate. Radno mjesto moga oca preselilo se 1950. godine iz Hampsteada, nedaleko Hig


4/64

hgatea, u novosagra?eni Nacionalni institut za medicinska istraivanja u Mill Hillu na sjevernom rubu Londona. Umjesto putovati iz High-gatea, ?inilo se razumnijim da se preselimo iz Londona i putujemo u grad. Tako su moji roditelji kupili ku?u u stolnom gradu St. Albansu, tridesetak kilometara no od Mill Hilla i trideset kilometara sjeverno od Londona. Bila je to prostrana viktorijanska ku?a koja je imala neku otmjenost i arm. Kad su je kupili, moji roditelji nisu bili ba imu?ni, a moralo se na njoj obaviti dosta posla prije no to smo mogli useliti. Poslijetoga je otac, kao pravi Jorkirac, odbio pla?ati ikakve daljnje popravke. ?inio je to je mogao da se ku?a ne raspadne i da ostane oli?ena, no bila je to velika ku?a, a on ba nije bio majstor u takvim stvarima. Me?utim, ku?a je bila ?vrsto gra?ena i izdrala je takvu nebrigu. Roditelji su je prodali 1985. godine, kad mi je otac bio jako bolestan (umro je 1986.). Nedavno sam je vidio. ?ini se da na njoj nisu mnogo radili, ali jo uvijek izgleda jednako. Ku?a je bila projektirana za obitelj s poslugom i u sobi za serviranje je bila plo?a na kojoj se moglo vidjeti iz koje se sobe zvonilo. Mi, naravno, nismoimali poslugu, ali moja je prva soba bila sobica u obliku slova L koja je vjerojatno bila namijenjena sobarici. Traio sam je na prijedlog svoje sestri?ne Sarah koja je bila neto starija od mene i koju sam jako volio. Jedna od najprivla?nijihstvari u toj sobici bilo je to to se kroz prozor moglo izi?i na krov barake za bicikle, a odatle sko?iti na zemlju. Sarah je bila k?i Janet, najstarije sestre moje majke, koja se kolovala za lije?nicu, a udala za psihoanaliti?ara. ivjeli su u prili?no sli?noj ku?i u Harpendenu, selu osam kilometara sjevernije. Oni su bili jedan od razloga naega preseljenja u St. Albans. Biti blizu Sarah bilo mi je prava premija i ?esto sam autobus

om iao u Harpen-den. St. Albans je podignut uz ostatke staroga rimskog grada Verulamiuma, koji je bio, nakon Londona, najvanije rimsko naselje u Britaniji. U srednjem vijeku tu je bio najbogatiji britanski samostan. Sagradili su ga oko grobasvetog Albana, rimskoga centuriona za kojega kau da je bio prvi ?ovjek koji je uBritaniji ubijen zbogkr?anske vjere. Sve to je ostalo od opatije vrlo je velika iprili?no runa opatijska crkva i stara ulazna zgrada, koja je poslije uklju?ena u kolu koju sam poha?ao. St. Albans je u usporedbi s Highgateom ili Harpen-denom bio nekako naporani konzervativan. Moji roditelji jedva da su se tamo s nekim sprijateljili. Dijelom je to bilo njihovom krivnjom, jer su im naravi, pogotovo o?eva, bile prili?no usamljeni?ke. Ali pokazivalo je to i drugi tip pu?anstva; nitko od roditelja mojih kolskih drugova ne bi mogao odgovarati opisu intelektualca. U Highgateu je naa obitelj bila neto prili?no normalno, no u St. Albansu misl

im da su nas sigurno smatrali ekscentri?nima. Taj je dojam poja?avalo ponaanje mog oca, kojemu nije bilo do vanjskoga dojma ako je na tome mogao utedjeti. Kad jebio mlad, njegova je obitelj bila vrlo siromana, a to je na njemu ostavilo trajan pe?at. Nije se mogao prisiliti da potroi novac na svoju udobnost ?ak ni kad si je to, u kasnijim godinama, mogao priutiti. Nije htio potroiti na centralno grijanje iako je bio zimogroljiv. Umjesto toga nosio je nekoliko dempera i ku?ni ogrta? preko obi?ne odje?e. Bio je, me?utim, vrlo velikoduan prema drugima. Pedesetih je godina mislio da si ne moemo priutiti nov automobil i kupio je predratni londonski taksi, pa smo on i ja izgradili metalni hangar umjesto garae.Susjedi su se ljutili, no nisu nas mogli sprije?iti. Ja sam, poput ve?ine dje?aka, osje?ao potrebu sklada s okolinom i stidio sam se roditelja. No njih to nijezabrinjavalo. Kad smo stigli u St. Albans, poslali su me u Srednju djevoja?ku, koja je, u

sprkos imenu, primala i dje?ake do. desete godine starosti. Nakon jednoga polugodita, otac je otiao na jedno od svojih gotovo redovitih godinjih putovanja u Afriku, ovaj put na neto dulje vrijeme, gotovo ?etiri mjeseca. Mati nije htjela ostatisama cijelo to vrijeme, pa je sa mnom i s mojim sestrama otila u posjet svojoj kolskoj kolegici Beryl koja je bila udana za pjesnika Roberta Gravesa. ivjeli su u selu zvanom Deya, na panjolskom otoku Majorci. Bilo je to samo pet godina poslijerata i panjolski diktator Francisco Fran-co, saveznik Hitlera i Mussolinija, jo je bio na vlasti. (U stvari ostao je na vlasti jo dvadeset godina.) Bez obzira na to, moja majka, koja je prije rata bila ?lan Saveza mladih komunista, pola je brodom i vlakom s dvoje male djece na Majorcu. Unajmili smo ku?u u Deyi i bilo nam j


5/64

e jako dobro. Zajedno s Robertovim sinom Williamom imao sam privatnog u?itelja.Bio je to Robertov ti?enik kojega je vie zanimalo da napie dramu za edinburki festial nego da nas ne?emu podu?i. Tako nam je svaki dan davao da pro?itamo jedno poglavlje Biblije i o tome neto napiemo. Tako nas je htio u?iti ljepoti engleskoga jezika. Do moga odlaska proli smo cijeli Postanak i dio Izlaska. Jedna od glavnih stvari kojima me u?io bila je da mi re?enice ne smiju po?injati s "i". Rekao sammu da u Bibliji ve?ina re?enica po?inje s "i", a on je odgovorio da se engleskipromijenio od vremena kralja Jakova. Ako je tako, rekoh, zato nas tjera da ?itamo Bibliju? Ali bilo je uzalud. Robert Graves tada je bio jako oduevljen biblijskom simbolikom i mistikom. Kad smo se vratili s Majorce, poslali su me na godinu dana u drugu kolu, a zatim sam pristupio takozvanom ispitu "preko jedanaest". Bio je to test inteligencije kojem su tada pristupala sva djeca koja su traila bolje kolovanje. Sada je ukinut, uglavnom zato to je mnogo djece iz srednje klase na njemu padalo i poslanou neakademske kole. Ali ja sam uglavnom znatno bolje prolazio na testovima i ispitima nego u svakodnevnom radu, pa sam proao taj test i dobio mjesto u koli u St. Alban-su. Kad mi je bilo trinaest godina, otac je htio da pokuam oti?i u Westminstersku kolu, jednu od glavnih "javnih" to zna?i privatnih kola. U to je doba me?u klas postojala velika razlika u naobrazbi. Moj je otac mislio da je njegov nedostatak prodornosti i veza doveo do toga da su ga prestizali ljudi manjih sposobnosti, ali ve?e drutvene spretnosti. Budu?i da mi roditelji nisu bili imu?ni, morao sam dobiti stipendiju. Me?utim, u vrijeme ispita za stipendiju bio sam bolestan, pa nisam pristupio. Tako sam ostao u koli u St. Albansu. Tamo sam dobio naobrazbu k

oja je bila jednako dobra, a moda i bolja nego u Westminsteru. Nikad nisam drao da me nedostatak drutvene spretnosti ko?i. Englesko je obrazovanje u to doba bilo vrlo hijerarhijsko. Ne samo to su se kole dijelile na akademske i neakademske, nego su se i akademske kole dijelile u ogranke A, B i C. To je bilo dobro za one u ogranku A, ne ba tako dobro za one u B, a vrlo loe za one u C, koje je obeshrabrivalo. Na temelju rezultata testa "preko jedanaest" ja sam doao u skupinu A. Ali nakon prve godine, svi koji su bili ispod dvadesetog mjesta u razredu, bili bi premjeteni u skupinu B. To je bio teak udarac njihovu samopouzdanju i od toga se neki nikad ne bi oporavili. U prva dva roka na St. Albansu bio sam dvadeset ?etvrti i dvadeset tre?i, no u tre?em sam bio osamnaesti. Tako sam se provukao. Nikad nisam bio u boljoj polovini razreda. (Bio je to vrlo bistar razred.)Radovi su mi bili vrlo neuredni, a rukopisom sam tjerao nastavnike u o?aj. Ali ko

lski su mi drugovi dali nadimak Einstein jer su valjda o?ekivali da ?e biti bolje. Kad mi je bilo dvanaest godina, jedan se moj prijatelj o vre?icu bombona kladio s jednim drugim da nikad ne?u nita posti?i. Ne znam je li ta oklada ikad rijeena i tko je dobio.Imao sam pet~est bliskih prijatelja, a s ve?inom se jo druim. Znali smo nadugo raspravljati o svemu i sva?emu, od daljinski upravljanih maketa dovjere i od pa-rapsihologije do fizike. Jedna od stvari o kojima smo razgovaralibio je postanak svemira i bi li za nastanak i postojanje svemira bio potreban kakav bog. ?uo sam da se svjetlost dalekih galaktika pomi?e prema crvenom dijelu spektra i da bi to trebalo zna?iti da se svemir iri. (Skretanje prema plavom zna?ilo bi da se stee.) Ali bio sam siguran da za pomak u crveno mora postojati i neki drugi razlog. Moda se svjetlost na putu do nas umorila i od toga pocrvenjela. Svemir koji se u bitnome ne mijenja i vje?no traje ?inio se znatno prirodnijim. Tek nakon dvije godine istraivanja za doktorat shvatio sam da sam pogrijeio.

Stigavi do zadnje dvije kolske godine, htio sam se specijalizirati za matematiku i fiziku. U koli je bio poticajan profesor matematike, g. Tahta, a kola je upravo bila izgradila novu matemati?ku u?ionicu koja je matemati?kom razredu bila glavna u?ionica. Ali otac je bio jako protiv toga. Mislio je da za matemati?are ne?e biti posla, osim nastavni?kog. Zapravo bi njemu bilo najdrae da sam poao na medicinu, no ja se nisam zanimao za biologiju, koja mi se ?inila previe opisnom i nedovoljno fundamentalnom. K tomu, biologija je u koli prili?no nisko kotirala. Najbistriji momci bavili su se matematikom i fizikom, a oni manje bistri biologijom. Otac je znao da se ne elim baviti biologijom, pa me tjerao da uzmem kemiju i samo malo matematike. Mislio je da ?e mi tako mogu?nost izbora izme?u prirodnih z


6/64

nanosti ostati otvorena. Sada sam profesor matematike, ali otkad sam sa sedamnaest godina napustio St. Albans nisam poha?ao nikakvu slubenu nastavu matematike. Matematiku koju sada znam morao sam nau?iti usput. Nadzirao sam studente u Cambridgeu, i bio sam tjedan dana pred njima u nastavi. Moj se otac bavio istraivanjima tropskih bolesti i ?esto me vodio u svoj laboratorij u Mill Hillu. Volio sam to, pogotovo promatrati kroz mikroskope. Tako?er me vodio u ku?u kukaca, gdje je drao komarce zaraene tropskim bolestima. To me zabrinjavalo jer mi se uvijek ?inilo da nekoliko komaraca slobodno leti uokolo. On je bio vrlo marljiv i predan svom istraivanju. Bio je poneto svadljiv jer je imao dojam da ga prestiu drugi, koji nisu tako dobri, ali dolaze iz odgovaraju?ih sredina i imaju odgovaraju?e veze. ?esto me upozoravao na takve. No ?ini mi se daje fizika neto druk?ija od medicine. Nije vano u kakvu kolu ide ili s kim si u rodu Vano je to radi. Uvijek me jako zanimalo kako stvari rade i rado sam ih rastavljao da vidimkako su napravljene, no nisam bio tako spretan u ponovnom sklapanju. Moje prakti?ne sposobnosti nikad nisu bile ravne teorijskim zanimanjima. Moj je otac poticao moje zanimanje za prirodoslovlje, pa me podu?avao i u matematici, dok nisam doao predaleko za njegovo znanje. S tim iskustvom i s o?evim zanimanjem, drao sam da bih se prirodno trebao baviti znanstvenoistraiva?kim radom. U ranoj mladosti nisam razlikovao jednu prirodnu znanost od druge. Ali od trinaeste ili ?etrnaeste godine znao sam da elim istraivati fiziku, jer je ona najtemeljnija znanost. Bilo je to usprkos ?injenici da je fizika u koli bila najdosadniji predmet, jer mi je bila tako laka i o?ita. Kemija je bila znatno zabavnija, jer su se stalno doga?ale neo?ekivane stvari, poput eksplozija. Ali fizika i astronomija davale su mi na

de da ?u shvatiti odakle smo doli i zato smo ovdje. Htio sam premjeriti najve?e dubine svemira. Moda sam u tome donekle i uspio, ali jo je mnogo toga to elim doznati OXFORD I CAMBRIDGE MOCOJ JE OTAC JAKO ELIO da po?em na Oxford ili Cambridge. On sam poha?ao je oksfordski University College, pa je drao da bih se trebao tamo prijaviti, jer bi mi to dalo ve?u vjerojatnost da ?u u?i. U ono doba University College nije imao nastavu matematike, to je bilo dodatni razlog zato je htio da se bavim kemijom. Mogao sam umjesto matematike pokuati dobiti stipendiju iz prirodoslovlja. Ostatak obitelji otiao je na godinu dana u Indiju, no ja sam morao ostati iobaviti prijemne ispite i upis. Moj je razrednik mislio da sam premlad za Oxford, no ja sam, u oujku 1959. s jo dvojicom momaka, koji su bili godinu ispred mene,

doao na ispite za stipendiju. Bio sam uvjeren da sam slabo proao i bio sam jako potiten kada25

su za vrijeme prakti?nog dijela ispita nastavnici razgovarali s drugima, a ne sa mnom. A onda, nekoliko dana nakon to sam se vratio iz Oxforda, stigao je brzojav koji je javljao da sam dobio stipendiju. Bilo mi je sedamnaest godina i ve?ina momaka na mojoj studentskoj godini odsluila je vojsku i bili su stariji od mene. Prve sam godine i dio druge bio prili?no usamljen. Tek sam se u tre?oj godini tamo osje?ao doista dobro. U Oxfordu je tada op?e raspoloenje bilo vrlo neradno. O?ekivalo se od vas da budete sjajni ibez napora, ili da prihvatite svoja ograni?enja i prihvatite diplomu ?etvrtog razreda. Truditi se da dobijete bolji razred ili ocjenu dralo se znakom da ste sivi

?ovjek, to je najgori epitet u oksfordskom rje?niku. U ono je vrijeme studij fizike na Oxfordu bio ure?en tako da je bilo osobito lako izbje?i rad. Obavio sam jedan ispit prije drugog stupnja, a onda sam trigodine bio na Oxfordu sa samo zavrnim ispitima na kraju. Jednom sam izra?unao dasam u tri godine boravka tamo radio samo oko tisu?u sati, prosje?no jedan sat dnevno. Nisam ponosan na taj nerad. Samo opisujem svoje tadanje raspoloenje, koje je bilo zajedni?ko s ostalim studentima; bilo je to raspoloenje potpunog dosa?ivanja i osje?aja da se ni za to ne vrijedi potruditi. Jedan od u?inaka moje bolesti bio je da se sve to promijenilo: Kad se suo?ite s mogu?no?u skore smrti, to vas natjera da shvatite kako ivot vrijedi ivjeti i da mnogo toga elite u?initi.


7/64

Zbog nedovoljnog rada, namjeravao sam zavrni ispit pro?i tako da obradim probleme iz teorijske fizike i izbjegnem pitanja koja bi traila ?injeni?no znanje. No? prije ispita nisam spavao od iv?ane napetosti, pa mi dakle nije dobro ni ilo. Bio sam na rubu izme?u prvorazredne i drugorazredne ocjene, pa su me ispitiva?i trebali usmeno ispitati da vide kakvu ?e mi ocjenu dati. Na ispitu su me pitali o budu?im planovima. Odgovorio sam da se elim baviti istraivanjima. Ako mi daju prvi stupanj, i?i ?u na Cambridge. Dobijem li drugi, ostajem u Oxfor-du. Dali su mi prvi. Osje?ao sam da postoje dva mogu?a podru?ja teorijske fizike koja su dovoljno fundamentalna i u kojima bih mogao istraivati. Jedna je bila kozmologija, prou?avanje vrlo velikog. Druga je bila fizika elementarnih ?estica, prou?avanje vrlo malog. Elementarne sam ?estice smatrao manje privla?nima jer, iako su tada znanstvenici nalazili mnoge nove ?estice, jo nije bilo prave teorije. Sve to su mogliu?initi bilo je slagati ih u obitelji, kao u botanici. U kozmologiji, me?utim, postojala je dobro razra?ena teorija, Einsteinova op?a teorija relativnosti. U Oxfordu tada nitko nije radio na kozmologiji, ali u Cambridgeu je bio Fred Hoyle, najugledniji britanski astronom toga doba. Moja prijava za istraiva?ki rad u Cambridgeu bila je prihva?ena pod uvjetom da dobijem prvi stupanj, no na moje nezadovoljstvo voditelj mi nije bio Hoyle, nego ?ovjek imenom Denis Sciama, o kojem nisam nita znao. Na kraju je to ispalo i bolje. Hoyle je ?esto bio u inozemstvu i vjerojatno ga ionako ne bih ?esto vidio. S druge strane, Sciama je bio tamo, i uvijek je bio poticajan, iako se ?esto nisam slagao s njegovim idejama. Budu?i da se ni u koli ni u Oxfordu nisam mnogo bavio matematikom, op?a mi je relativnost na po?etku bila vrlo teka i nisam brzo napredovao. Tako?er, zadnje

godine u Oxfordu sam primijetio da sam postao vrlo nespretan u pokretima. Brzo nakon dolaska u Cambridge, dijagnosticirana mi je ALS, amiotrofi?na lateralna skleroza, ili bolest motornih neurona, kako je zovu u Engleskoj. (U Sjedinjenim Dravama tako?er je zovu Lou Geh-rig's disease, bolest Loua Gehriga) Lije?nici mi nisu mogli na?i lijeka niti obe?ati da se bolest ne?e pogorati. Oxford i Cambridge 27

Najprije se ?inilo da se bolest razvija prili?no brzo. ?inilo se da nema mnogo smisla raditi na istraivanjima, jer se nije o?ekivalo da ?u ivjeti dovoljno dugo da zavrim doktorat. Me?utim, s vremenom bolest kao da je usporila. Po?eo sam shva?ati op?u teoriju relativnosti i napredovati u poslu. Ali ono to je doista dovelo do napretka je to to sam se zaru?io s djevojkom imenom Jane Wilde, koju sam u

poznao nekako istodobno kad su mi dijagnosticirali ALS. To mi je dalo razloga da ivim. Ako smo se kanili eniti, morao sam se zaposliti, a da bih se zaposlio, morao sam doktorirati. Tako sam dakle po?eo prvi put u ivotu raditi. Na moje veliko iznena?enje, to mi se svidjelo. Netko je jednom rekao: znanstvenici i prostitutkepla?eni su da rade ono u ?emu uivaju. Prijavio sam se za posao istraiva?a na Gonville and Caius Collegeu (to se izgovara Keys). Nadao sam se da ?e Jane otipkati moju prijavu, no kad me dola posjetiti u Cambridgeu, ruka joj je bila u gipsu, jer ju je slomila. Moram priznati dasam pokazao manje saaljenja nego to je trebalo. Me?utim, bila je to lijeva ruka, pa je mogla po mom diktatu napisati prijavu, a naao sam nekoga drugog da je natipka. U prijavi sam morao navesti imena dviju osoba koje mogu dati reference o mo

m radu. Moj je pro?elnik predloio da zamolim Hermanna Bondija. Bondi je tada bioprofesor matematike na Kings Collegeu u Londonu i stru?njak za op?u teoriju relativnosti. Nekoliko sam se puta susreo s njim, a on je poslao jedan rad koji samnapisao ?asopisu Proceedings of the Royal Society. Nakon nekog predavanja koje je odrao u Cambridgeu zamolio sam ga, a on me rastreseno pogledao i rekao da, u?init ?e to. O?ito me se nije sjetio, jer kad mu je koled pisao i zamolio ga za reference, odgovorio je da me ne pozna.Danas se koledima prijavljuje toliko ljudi zaistraivanja da ako netko na koga se kandidat pozove za referencu odgovori da ga ne pozna, to zna?i kraj karijere. Ali ono su bila mirnija vremena. Koled mi je pisao da me obavijesti o neugodnom odgovoru ?ovjeka na kojeg sam se pozvao, a moj s


8/64

e voditelj bacio na Bondija i osvjeio mu pam?enje. Bondi mi je tada napisao referencu koja je bila vjerojatno znatno bolja no to sam zasluio. Dobio sam posao i otad sam ?lan Caius Collegea. To je zna?ilo da se Jane i ja moemo vjen?ati, to smo i u?inili u srpnju 1965. Jednotjedni medeni mjesec proveli smo u Suffolku, jer si vie od toga nisam mogao priutiti. Zatim smo otili na ljetnu kolu op?e relativnosti na Sve?ilite Cornell u ravi New York. To je bila pogrena odluka. Bili smo u studentskom domu punom parova s malom bu?nom djecom i to je bilo prili?an napor za na brak. S druge strane, me?utim, ta mi je ljetna kola bila vrlo korisna, jer sam upoznao mnoge od vode?ih ljudi na tom podru?ju. Do 1970. godine moj se istraiva?ki rad odnosio na kozmologiju, prou?avanje svemira na veliko. Najvaniji mi je rad u tom razdoblju bio o singularnostima. Promatranja dalekih galaktika pokazuju da se one udaljuju od nas: svemir se iri. To pokazuje da su galaktike nekad morale biti blie jedna drugoj. Tako se postavlja pitanje: Je li u prolosti bilo vrijeme kada su galaktike bile jedna na drugoj, a gusto?a svemira beskrajna? Ili je postojala prethodna faza skupljanja u kojoj su galaktike uspjele izbje?i da se me?usobno sudare? Moda su proletjele jedna pokrajdruge i po?ele se odmicati jedna od druge. Da bi se na to pitanje moglo odgovoriti, bile su potrebne nove matemati?ke tehnike. Takve su tehnike razvijene izme?u 1965. i 1970, a razvili smo ih najvie Roger Penro-se i ja. Penrose je tada bio u Birkbeck Collegeu u Londonu; sada je na Oxfordu. Tim smo se tehnikama posluili da pokaemo kako je, ako je op?a teorija relativnosti to?na, nekada moralo postojati stanje beskrajne gusto?e. To stanje beskrajne gusto?e nazvano je singularno-?u Velikog praska. To zna?

i da znanost ne?e mo?i predvidjeti kako je svemir nastao, ako je op?a teorija relativnosti to?na. Me?utim, moji noviji radovi ukazuju na to da je mogu?e predvidjeti kako nastaje svemir ako se u obzir uzme teorija kvantne fizike, teorija vrlo malog. Op?a teorija relativnosti tako?er kae da ?e se masivne zvijezde uruiti u sebe kad potroe svoje nuklearno gorivo. Rad koji smo obavili Penrose i ja pokazao jeda se te zvijezde nastavljaju uruavati dok ne do?u do sin-gularnosti beskrajne gusto?e. Ta bi singularnost bila kraj vremena, bar za zvijezdu i sve na njoj. Gravitacijsko polje te singularnosti bilo bi tako jako da svjetlost ne bi mogla pobje?i iz podru?ja oko nje, jer bi je gravitacijsko polje usisalo natrag. Podru?jes kojega se ne moe pobje?i zove se crna jama, a njegove se granice zovu doga?aj-ni obzor. Tko god ili to god upadne u crnu jamu preko doga?ajnog obzora do?i ?e usingularnosti do kraja vremena.

Mislio sam na crne jame legavi jedne no?i 1970, kratko nakon to mi se rodilak?i Lucy. Iznenada sam shvatio da mnoge od tehnika koje smo Penrose i ja razvili da bismo dokazali singularnosti, mogu biti primjenjive i za crne jame. Pogotovo podru?je doga?ajnog obzora, rub crne jame, ne moe se vremenom smanjiti. A kad se dvije crne jame sudare i spoje, pa tako stvore jednu jamu, podru?je obzora te kona?ne jame trebalo bi biti ve?e od zbroja podru?ja obzora izvornih crnih jama.To je postavilo vanu granicu koli?ini energije koja bi se mogla emitirati u takvom sudaru. Toliko me to uzbudilo da te no?i nisam mnogo spavao.Od 1970. do 1974.radio sam uglavnom na crnim jamama. Ali 1974. godine doao sam do svoga vjerojatno naj?udesnijega otkri?a: crne jame nisu potpuno crne! Uzme li se u obzir ponaanje tvari na malo, ?estice i zra?enje mogu istjecati iz crne jame. Crna jama zra?ikao da je vru?e tijelo. Od 1974. radio sam na povezivanju op?e teorije relativnosti i kvantne mehan

ike u jednu ?vrstu teoriju. Jedan od rezultata bila je pretpostavka koju sam iznio 1983. godine s Jimom Hartleom s Kalifornijskog sveu?ilita iz Santa Barbare: da su i vrijeme i prostor kona?ni, ali nemaju ni ruba ni granica. Mogli bi biti poput Zemljine povrine, ali s dvije dimenzije vie. Zemljina je povrina kona?na kad je rije? o prostoru, ali nema granica. Ni na jednom od svih svojih putovanja nisam uspio pasti s ruba svijeta. Ako je ta pretpostavka to?na, onda nema sin-gularnosti, a zakoni prirode vrijedili bi svuda, pa i na po?etku svemira. Na?in kako svemir nastaje tako bi bio odre?en zakonima znanosti. To bi zna?ilo da sam moda uspio u svojoj tenji da doznam kako je svemir nastao. Ali jo ne znam zato je nastao.MOJA ISKUSTVA S ALS-om*


9/64

VRLO ME ?ESTO PITAJU: Kako ti je imati ALS? Moj je odgovor: ne ba bogznakako. Nastojim ivjeti to normalnijim ivotom i ne misliti u kakvom sam stanju ili aliti za oni to ne mogu raditi, ?ega i nema tako mnogo. Vrlo me jako pogodilo kad sam otkrioda imam bolest motornih neurona. Kao dijete nisam imao jako dobru koordinaciju.Nisam bio dobar u igrama loptom, pa mi moda i zato nije bilo stalo do sporta i tjelesnih aktivnosti. Ali kad sam otiao na Oxford stvari kao da su se promijenile.Bavio sam se kormilarenjem i veslanjem. Nisam ba bio na razini za onu utrku ?amaca, ali sam prolazio na natjecanjima pojedinih koleda.*Govor na konferenciji Britanskog udruenja za bolest motornih neurona, Birmingham, listopad 1987.

Moju iskustvu s ALS-om 33

Me?utim, na tre?oj godini Oxforda, primijetio sam kako kao da postajem nespretniji, pa sam jedanput ili dvaput i pao bez nekog vidljivog razloga. Ali tek kad sam se naao na Cambridgeu, godinu dana kasnije, moja majka primijetila je to i poslala me obiteljskom lije?niku. On me uputio specijalisti, pa sam, brzo nakon dvadeset i prvoga ro?endana, otiao u bolnicu na pretrage. Tamo sam proveo dva tjedna, za koje sam vrijeme proao mnogo raznih pretraga. Uzeli su mi uzorak mii?a iz ruke, nabadali su me elektrodama, ubrizgavali mi neku radio-kontrastnu teku?inu u kraljenicu i promatrali kako ide gore-dolje dok oni ljuljaju leaj. Nakon svegatoga nisu mi rekli to mi je, osim da to nije multipla skleroza i da sam atipi?an

slu?aj. Shvatio sam, me?utim, da o?ekuju da se stvar nastavi pogoravati i da mi ne mogu nikako pomo?i, osim to ?e mi davati vitamine. Shvatio sam da od toga ne o?ekuju velik uspjeh. Nije mi se pitalo o pojedinostima, jer bilo je o?ito da su loe. Shvatiti da imam neizlje?ivu bolest koja ?e me vjerojatno ubiti za nekoliko godina bilo mi je prili?an ok. Kako mi se takvo to moglo dogoditi? Zato bih bio na takav na?in prekinut? Me?utim, dok sam bio u bolnici vidio sam kako u krevetu preko puta neki dje?ak, kojeg sam povrno poznavao, umire od leukemije. To nije bio lijep prizor. Bilo je jasno da ima ljudi kojima je gore nego meni. Ako nita drugo, od svoje se bolesti nisam osje?ao bolesno. Kad god mi do?e da se po?nem samosaaljevati, sjetim se tog dje?aka. Ne znaju?i to ?e mi se dogoditi i kako ?e brzo bolest napredovati, naao sam se nigdje. Lije?nici su mi rekli da se vratim u Cambridge i nastavim prou?avanja

op?e relativnosti i kozmologije koja sam upravo bio zapo?eo. Ali nisam ba napredovao, jer nisam imao dovoljno matemati?kog znanja a moglo mi se dogoditi i da nepoivim dovoljno dugo da dovrim doktorat. Osje?ao sam se kao lik kakve tragedije, no pri?e po tisku da sam se opijao pretjerane su. Problem je u tomu to kad je to jedan list napisao, drugi su prenijeli, jer je to davalo dobru pri?u. Ono o ?emuse toliko pisalo mora biti istina. Snovi su mi u to vrijeme bili nemirni. Prije nego to mi je bolest dijagnosticirana, bilo mi je dosta svega. ?inilo mi se da nita nije vrijedno truda. Ali ubrzo nakon to sam iziao iz bolnice, sanjao sam da ?u biti pogubljen. Iznenada sam shvatio da ima mnogo toga to mogu u?initi dobijem li odgodu. Drugo to sam nekoliko puta sanjao bilo je da ?u rtvovati svoj ivot za druge. Uostalom, ionako ?u umrijeti, pa bih mogao u?initi i neto korisno. Ali nisam umro. Zapravo, iako mi je nad budu?no?u bio crni oblak, iznena?eno

sam otkrio da sada uivam ivot vie nego prije. Po?eo sam napredovati u istraivanju,zaru?io se i oenio, a dobio sam i posao istraiva?a u Caius Collegeu na Cambridgeu. Ulazak u Caius rijeio je moj neposredni problem glede zaposlenja. Sre?e je bila to sam odlu?io raditi teorijsku fiziku, jer to je bilo jedno od rijetkih podru?ja u kojem mi bolest ne bi morala biti ozbiljan hendikep. A imao sam sre?u i to je moj znanstveni ugled porastao ba kad mi se zdravlje pogoravalo. To je zna?iloda su mi mogli dati niz poslova u kojima sam mogao samo istraivati, a nisam morao i predavati. Imali smo sre?e i sa stanom. Kad smo se vjen?ali, Jane je jo studirala na Westfield Collegeu u Londonu, pa je morala preko tjedna biti u Londonu. To je zna?


10/64

ilo da moramo na?i negdje gdje ?u se sna?i sam i to je blizu centra, jer nisam mogao hodati daleko. Pitao sam koled bi li mi oni mogli pomo?i, no tadanji mi je rizni?ar odgovorio da je politika koleda ne pomagati ?lanovima uMoja iskustvu s ALS-om 35

rjeavanju stambenih problema. Prijavili smo se dakle za najam jednoga od nekoliko novih stanova to su se gradili kod trnice. (Godinama poslije otkrili smo da je koled zapravo vlasnik tih stanova, ali to mi nisu rekli). Kad smo se poslije ljetau Americi vratili u Cambridge, otkrili smo da stanovi jo nisu spremni za useljenje. Kao veliku uslugu, rizni?ar nam je ponudio sobu u preno?itu za svrene studente. Rekao je: "Obi?no no?enje u toj sobi napla?ujemo dvanaest ilinga i pet penija. Me?utim, budu?i da ?e vas biti dvoje, naplatit ?emo vam dvadeset i pet ilinga." Tamo smo ostali samo tri no?i. Zatim smo nali ku?icu, stotinjak metara od mog odjela na sveu?ilitu. Pripadala je nekom drugom koledu koji ju je iznajmio nekom svom ?lanu. On se nedavno bio preselio u ku?u u predgra?u i dao nam ju je u podnajam na tri mjeseca koliko je preostalo do isteka njegova ugovora o najmu. U ta smo tri mjeseca otkrili da u istoj ulici ima jedna prazna ku?a. Jedan je susjed naao vlasnicu u Dorsetu i rekao joj da je skandalozno da joj ku?a bude prazna kad mladi ljudi trae smjetaj, pa nam je ku?u iznajmila. Nakon nekoliko godina u tojku?i poeljeli smo je kupiti i urediti, pa smo zamolili koled da nam da kredit. Koled nas je provjerio i zaklju?io da smo rizi?no ulaganje. Tako smo na kraju uzelikredit od jednog gra?evinskog poduze?a, a moji su nam roditelji dali novac da ku?u uredimo. U toj smo ku?i ivjeli jo ?etiri godine, dok mi nije postalo preteko penjati se

stubitem. Tada me ve? koled znatno vie cijenio, a doao je i novi rizni?ar. Tako sunam ponudili prizemni stan u ku?i koja je bila vlasni-' tvo koleda. To mi je odgovaralo, jer je stan imao prostrane sobe i iroka vrata. Bila je dovoljno blizu centra da sam do svog odjela na koledu mogao do?i elektri?nim invalidskim kolicima. Bilo je to dobro i za nae troje djece, jer je bila okruena vrtom koji su odravali sveu?ilini vrtlari. Do 1974. mogao sam se sam hraniti i lijegati i ustajati. Jane mi je uspjevala pomagati i odgajati dvoje djece bez tu?e pomo?i. Tada su me?utim, stvari postale sloenije, pa smo odlu?ili uzeti nekoga od mojih suradnika na istraivanjima da ivi s nama. U zamjenu za besplatan smjetaj i mnogo moje panje, pomagali su mi lijegati i ustajati. Od 1980. preli smo na sustav javnih i privatnih njegovateljica koje su dolazile na sat-dva ujutro i nave?er. To je potrajalo sve dok 1985. nisamdobio upalu plu?a. Morao sam se podvrgnuti traheotomiji, a otad mi je trebala st

alna cjelodnevna njega. To su nam omogu?ili prilozi nekoliko zaklada. I prije operacije govor mi je postajao sve nerazgovjetniji, pa su me moglirazumjeti samo ljudi koji me poznaju. Ali mogao sam barem komunicirati. Znanstvene sam radove pisao tako to sam ih diktirao tajnici, a seminare sam drao tako to je netko jasnije izgovarao ono to bih rekao. Me?utim, traheotomija mi je potpuno oduzela mo? govora. Neko sam vrijeme mogao komunicirati samo tako da podignem obrve kad bi mi tko pokazao odgovaraju?e slovo na plo?ici. Tako je prili?no teko ikako odravati razgovor, a kamo li pisati znanstveni rad. Me?utim, kalifornijski stru?njak za ra?unala imenom Walt Woltosz ?uo je za moju nevolju. Poslao mi je ra?unalni program koji je napisao i nazvao ga Equalizer (izjedna?i-telj). To mi je omogu?ilo biranje rije?i iz niza menija na ekranu tako to ?u rukom pritiskati prekida?. Programom se tako?er moglo upravljati pokretima glave ili oka. Kad sloim to elim re?i, mogu to poslati sintetizatoru govora.

Isprva sam program Equalizer imao na stolnom ra?unalu. Zatim je David Mason iz tvrtke CambridgeAdaptive Communications postavio malo ra?unalo i sintetizator govora na moja kolica. Taj mi sustav omogu?uje znatno bolje komuniciranje nego prije. Mogu posti?i do petnaest rije?i u minuti. Mogu izgovoriti to sam napisao ili to mogu spremiti na disk. Zatim to mogu iznova pozvati i izgovoriti re?enicu po re?enicu. Pomo?u tog sustava napisao sam dvije knjige i vie znanstvenih radova. Tako?er sam odraoniz znanstvenih i popularnih predavanja. Ta su predavanja dobro prihva?ena. Mislim da je to dobrim dijelom zahvaljuju?i kakvo?i sintetizatora govora koji je napravila tvrtka Speeeh Plus. Vrlo je vano kakav vam je glas. Ako imate nerazgovijet


11/64

an glas, ljudi su skloni prema vama se ponaati kao da ste mentalno defektni. Ovaj je sintetizator najbolji koji sam dosad ?uo, jer ima i promjenjivu intonaciju i ne izgovara poput Daleka. Jedini je problem to mi daje ameri?ki naglasak. Me?utim, sada sam se po?eo i identificirati s njegovim glasom. Ne bih ga mijenjao niti kad bi mi ponudili glas s britanskim izgovorom. Osje?ao bih se kao da sam postao netko drugi. Bolest motornih neurona prati me gotovo kroz cijelu odraslu dob. A ipak menije sprije?ila da imam vrlo privla?nu obitelj i uspjeh u poslu. To mogu zahvaliti pomo?i ene, djece i velikog broja drugih ljudi i organizacija. Imao sam sre?u to mi je bolest napredovala sporije nego obi?no. To pokazuje da ne treba gubiti nadu.ODNOSJAVNOSTI PREMAZNANOSTI*HTjTJELI - NE HTJELI, svijet u kojem ivimo znatno se promijenio u posljednjih sto godina, a vjerojatno ?e se jo ja?e promijeniti u idu?ih sto godina. Neki ljudi rado bi zaustavili te promjene, i vratili se u neto to im se ?ini kao ?i?a i jednostavnija vremena. Ali, kako nas povijest u?i, prolost nije bila tako ?udesna. Nije bila tako loa za privilegiranu manjinu, iako su se i oni morali snalaziti bez suvremene medicine, a ra?anje je bilo vrlo opasno za ene. A velikoj je ve?ini ?ovje?anstva ivot bio lo, grub i kratak.Me?utim, ?ak i kad bismo to htjeli, ne bismo mogli

*Govor odran u Oviedu, panjolska, prigodom primanja Nagrade Princ Asturias za sklad i slogu, listopad 1989. Kasnije je obnovljen i nadopunjen.

vratiti uru u ranija vremena. Znanje i vjetine ne mogu se samo tako zaboraviti. Ne moemo sprije?iti ni daljnji napredak ubudu?e. ?ak i kad bi se potpuno ukinulo dravno financiranje istraivanja (a sadanja vlada radi na tome koliko moe), sama silakonkurencije ipak bi se pobrinula za napredak tehnologije. tovie, ne moe se sprije?iti radoznale glave da razmiljaju o temeljnim prirodnim znanostima, pla?ali ih za to ili ne. Jedini na?in da se sprije?i daljnji razvoj bila bi globalna totalitarna drava koja bi spre?avala sve novo, no ljudska domiljatost i inicijativa takvesu da ni to ne bi uspjelo. Sve bi to samo usporilo promjene. Prihvatimo li da ne moemo sprije?iti da znanost i tehnologija mijenjaju na svijet, moemo bar pokuati osigurati da promjene koje izazovu budu u pravom smjeru. U

demokratskom drutvu to zna?i da javnost mora posjedovati osnovno razumijevanje prirodnih znanosti, kako bi mogla donositi kvalificirane odluke, a ne ostavljatiih samo u rukama stru?njaka. U ovom trenutku javnost ima o znanosti prili?no podvojena stajalita. Po?ela je o?ekivati da se nastavi stalan rast ivotnog standardado kojega je doveo napredak znanosti i tehnologije, ali je prema znanosti i nepovjerljiva jer je ne razumije. To se nepovjerenje vidi i u karikaturalnom prikazu ludih znanstvenika koji u svojim laboratorijima pokuavaju proizvesti Frankensteina. Ono je i vaan element pozadine potpore zelenim strankama. Ali javnost tako?er pokazuje i velik interes za znanost, osobito astronomiju, to se vidi i po velikoj gledanosti televizijskih serija kao to je Kosmos i popularnosti znanstvene fantastike. to bi se moglo u?initi da taj interes bude koristan i da javnosti dade znanstvenu podlogu koja joj treba da bi mogla donositi mjerodavne odluke o temama pop

ut kiselih kia, efekta staklenika, nuklearnom oruju i genetskom inenjeringu? Jasno, temelj je ono to se u?i u kolama. Ali u kolama se znanost ?esto predstavlja na nezanimljiv na?in. Djeca je u?e mehani?ki da bi prola ispite, ali ne vide koliko jevana za svijet u kojem ive. tovie, prirodne se znanosti ?esto u?e u obliku jednadbIako su jednadbe koncizan i to?an oblik opisivanja matemati?kih zamisli, one ve?inu ljudi zastrauju. Kad sam nedavno pisao jednu popularnu knjigu, rekli su mi da?e svaka jednadba koju u nju stavim prepoloviti prodaju. Stavio sam samo jednu jednadbu, Einsteinovu E=mc2; moda bih bez nje prodao dva puta vie primjeraka. Znanstvenici i inenjeri skloni su izraavanju svojih zamisli u jednadbama, jermoraju znati to?ne vrijednosti koli?ina. Ali ostalima je dovoljno kvalitativno d


12/64

ohvatiti znanstveni pojam, a to se moe prenijeti rije?ima i dijagramima, bez upotrebe jednadbi. Znanost koje se u?i u koli moe dati osnovni okvir. Ali napredak znanosti sada je tako brz da uvijek ima novih otkri?a koja su se dogodila otkad smo bili u koli ili na sveu?ilitu. O molekulnoj biologiji i tranzistorima nisam u?io u koli, a geneti?ki inenjering i ra?unala su dvije novine za koje je najvjerojatnije da ?e u budu?nosti promijeniti na na?in ivota. Knjige i ?lanci u ?asopisima koji na popularan na?in govore o znanosti mogu pomo?i da se objasne novi pomaci, ali i najuspjeniju knjigu pro?ita samo mali dio pu?anstva. Samo televizija dostie doista masovnu publiku. Ima na televiziji vrlo dobrih znanstvenih emisija, no neke druge prikazuju znanstvena ?uda jednostavno kao magiju, bez objanjenja ili uklapanja u okvir znanstvenih ideja. Producenti televizijskih znanstvenih programa trebali bi shvatiti kako im je dunost i da odgajaju javnost, a ne samo da je zabavljaju.Odnos javnosti prema znanosti 41

O kojim ?e temama koje se ti?u znanosti javnost morati odlu?ivati u bliskoj budu?nosti? Daleko je najhitnija ona o nuklearnom oruju. Ostali svjetski problemi, poput opskrbe hranom ili efekta staklenika relativno su sporijeg djelovanja,no nuklearni rat mogao bi zna?iti kraj svih ljudskih ivota na Zemlji u samo nekoliko dana. Poputanje napetosti izme?u Istoka i Zapada na kraju hladnog rata zna?io je da se strah od nuklearnog rata povla?i iz ljudske svijesti. Ali opasnost jejo uvijek tu, dok god ima dovoljno oruja da se viestruko pobije cijelo svjetsko pu?anstvo. U bivem Sovjetskom Savezu i u Americi nuklearno je oruje jo uvijek usmjereno tako da moe udariti sve ve?e gradove nas sjevernoj polulopti. Dovoljna bi bila

neka kompjuterska pogreka ili pobuna nekih od ljudi koji rukuju tim orujem da se pokrene svjetski rat. Jo vie zabrinjava to to sada relativno manje drave nabavljaju uklearno oruje. Velike su se sile ponaale donekle odgovorno, no ne moemo imati toliko povjerenja u manje drave poput Libije, Iraka, Pakistana, pa i Azerbajdana. Opasnost i nije toliko u samom nuklearnom oruju kakvo bi se uskoro moglo na?i u rukama takvih drava, jer bi ono bilo prili?no primitivno, iako bi ipak moglo pobiti milijune ljudi. Opasnost je u tomu to bi nuklearni rat izme?u dviju malih zemalja mogao uvu?i i velike sile i njihove goleme nuklearne arsenale. Vrlo je vano da javnost shvati tu opasnost i da pritisne na sve vlade da pristanu na velika smanjenja oruja. Moda i nije prakti?no mogu?e potpuno ukloniti sve nuklearno oruje, no pogibelj moemo smanjiti tako to ?emo mu smanjiti broj. Uspijemo li izbje?i nuklearni rat, jo uvijek ima opasnosti koje nas sve mogu unititi. Postoji crni vic da je razlog zato nam se jo nije javila neka izvanzemalj

ska civilizacija u tome to su sve civilizacije koje do?u do naeg stupnja razvoja sklone same sebe unititi. Ali ja imam dovoljno vjere u zdrav razum javnosti da vjerujem kako bismo mogli dokazati da to nije to?no.KRATKAPOVIJEST KRATKEPOVIJESTI*

Jo ME UVIJEK ?UDI kakav je prijem doivjela moja knjiga Kratka povijest vremena. Nalisti uspjenica New York Timesa ve? je trideset i sedam tjedana, a na listi The Sunday Timesa ve? dvadeset i osam tjedana. Prevodi se na dvadeset jezika (dvadeset i jedan, ra?unate li ameri?ki kao poseban jezik). To je znatno vie od mojih o?ekivanja kada mi je 1982. prvi put pala na pamet ideja da bih mogao napisati popu

larnu knjigu o svemiru. Namjera mi je dijelom bila da njome zaradim novac za ko-*Esej prvi put objavljen kao ?lanak u The Independent u prosincu 1988 Knjiga Kratka povijest vremena bila ja 43 tjedna na New York Times listi najprodavanijih knjiga; na listi londonskog Sunday Timesa bila e do velja?e 1993. godine 205 tjedana uzastopno Nakon 184. tjedna u la je u Ginness knjigu rekorda za najve?i broj tjedana na toj listi. Knjiga je prevedena na 34 jezika.Kratka povijest Kratke povijesti 45

lovanje svoje k?eri. (Zapravo je, u vrijeme kada se knjiga doista pojavila, onave? bila na zavrnoj godini.) Ali glavni je razlog bio da objasnim dokle smo stigl


13/64

i u prou?avanju svemira; koliko bismo blizu mogli biti utemeljenju potpune teorije koja bi opisala svemir i sve u njemu. Kad sam ve? odlu?io potroiti toliko vremena i napora da napiem knjigu, htio sam da do?e do to ve?eg broja ljudi. Moje je prethodne knjige objavila ku?a Cam-bridge University Press. Taj nakladnik dobro je radio, ali nekako mi se nije ?inilo da je spreman suo?iti se s masovnim tritem koje sam elio dohvatiti. Zato sam se javio knjievnom agentu Alu Zuckermanu koga sam upoznao kao ogora nekoga kolege. Daosam mu nacrt prvoga poglavlja i objasnio kako elim da to bude jedna od onih knjiga koje se prodaju po zra?nim lukama. Rekao mi je da za to nema nikakve nade. Knjiga bi se mogla dobro prodavati sveu?ilinim nastavnicima i studentima, ali knjiga poput takve ne bi se mogla probiti u teritorij koji dri Jeffrey Archer. Prvi nacrt knjige dao sam Zuckermanu 1984. Poslao ga je nekolicini nakladnika i preporu?io mi da prihvatim ponudu Nortona, prili?no elitne ameri?ke nakladni?ke ku?e. No ja sam odlu?io prihvatiti ponudu Bantam Bo-oks, nakladnika koji je vie orijentiran na masovno trir te. Iako Bantam nije specijaliziran za objavljivanje znanstvenih knjiga, njihove se knjige mogu na?i na mnogim aerodromskim knjiarskim kioscima. To to su prihvatili moju knjigu vjerojatno je zbog interesa koji je za nju pokazao jedan od njihovih urednika, Peter Guzzardi. Posao je shvatio vrlo ozbiljno i natjerao me da knjigu iznova napiem i u?inim razumljivom i onima koji, poput njega, nisu znanstvenici. Svaki put kad bih mu poslao popravljeno poglavlje, on bi mi odgovorio dugim popisom primjedaba i pitanja koja bi traio da razjasnim. Znao sam pomisliti da taj proces nikad ne?e zavriti. Ali bio je u pravu: to je dovelo do znatno bolje knjige. Uskoro nakon to sam prihvatio Bantamovu ponudu dobio sam upalu plu?a. Morao

sam se podvr?i traheotomiji koja mi je oduzela glas. Neko sam vrijeme mogao komunicirati samo tako to sam podizao obrve kad bi mi netko na karti pokazivao slova. Bilo bi nemogu?e zavriti tu knjigu da nije bilo kompjuterskog programa koji samdobio. Bio je malo polagan, ali i ja mislim polako, pa mi je prili?no dobro odgovarao. Uz pomo? tog programa gotovo sam potpuno iznova napisao prvu verziju u skladu s Guzzardijevim zahtjevima. Pri toj mi je reviziji pomogao jedan od mojih u?enika, Brian Whitt. Dubok je na mene dojam bila u to vrijeme ostavila televizijska serija Jacoba Bronowskog Uspon ?ovjeka. Davala je dojam o postignu?ima ljudskoga roda u razvoju od primitivnih divljaka prije samo petnaest tisu?a godina do naega sadanjeg stanja. Htio sam prenijeti sli?an dojam o naem napretku prema potpunom razumijevanju zakona koji upravljaju svijetom. Bio sam siguran da gotovo svakoga zanima kako radi svemir, no ve?ina ljudi ne razumije matemati?ke jednadbe ni meni samome jed

nadbe nisu ba drage. Djelomice je to zato, jer mi ih je teko pisati, no najvie zatoo nemam intuitivan osje?aj za jednadbe. Ja umjesto toga mislim slikovito, a ciljte knjige za mene je bio da opiem te zamiljene slike rije?ima, uz pomo? prepoznatljivih analogija i nekoliko dijagrama. Nadao sam se da ?e tako ve?ina ljudi mo?isa mnom podijeliti ushit i dojam o postignu?u vrijednoga napretka koji je u fizici postignut u posljednjih dvadeset i pet godina. Ipak, ?ak i uspijete li izbje?i matematiku, neki pojmovi nisu bliski i tekoih je objasniti. To je postavilo problem: trebam li pokuati to objasniti i prihvatiti opasKratka povijest Kratke povijesti 47

nost da ?e se ljudi zbuniti, ili bih preko poteko?a trebao samo preletjeti? Nekeneobi?nije pojmove, poput onoga da promatra?i koji se kre?u razli?itimbrzinama mjere razli?ite vremenske razmake izme?u istoga para doga?aja, nisu

ni bili nuni za sliku koju sam htio nacrtati. Imao sam dakle dojam da bih ih jednostavno mogao spomenuti, ne ulaze?i u dublje pojedinosti. Ali neki su drugi tei pojmovi bili jako vani za ono na to sam htio do?i. Bile su pogotovo dvije takve zamisli za koje sam mislio da ih moram uklju?iti. Jedan je bio takozvani zbroj po prikazima. To je zamisao da nema ne?ega to bi bio jedini prikaz svemira. Umjesto toga postoji zbirka svih mogu?ih prikaza, svih povijesti svemira, a sve su te povijesti jednako stvarne (to god to zna?ilo). Druga zamisao, koja je nuna za matemati?ko shva?anje toga zbroja po prikazima je "imaginarno vrijeme". Kad se na to osvrnem, sad mi se ?ini da sam se morao vie potruditi oko objanjavanja tih vrlo tekih pojmova, pogotovo imaginarnog vremena, za koje se ?ini da je od svega


14/64

u knjizi . ono oko ?ega su ljudi imali najvie teko?a. Me?utim, nije doista nuno to?no shvatiti to je to imaginarno vrijeme dovoljno je shvatiti da je ono razli?ito od onoga to zovemo realnim vremenom. Kad se pribliilo vrijeme objavljivanja knjige, jedan znanstvenik kojem je unaprijed poslan primjerak knjige radi recenzije u ?asopisu Nature, zgrozio se naavi da je puna pogreaka, s pogreno smjetenim i nasu potpisanim fotografijama i dijagramima. Nazvao je Bantam, gdje su se jednako zgrozili i odlu?ili da istoga dana obustave tisak. Tri su tjedna napeto korigirali i iznova provjeravali cijelu knjigu, koja je zavrena na vrijeme da se pojavi naknjiarskim policama na najavljeni dan izlaska u travnju. U to je vrijeme tjednikTime upravo objavio prikaz o meni. Usprkos tome, nakladnike je iznenadiloolika je potranja nastala. Knjiga se sada u Americi tiska sedamnaesti put, a deseti putu Britaniji.* Zato ju je kupilo tako mnogo ljudi? Teko mi je biti siguran da sam objektivan, pa ?u zato i?i za onim to ljudi kau. Ve?ina prikaza u?inila mi se, iako su uglavnom povoljni, prili?no neinformativnima. Uglavnom su slijedili formulu: StephenHawking ima bolest Loua Gehriga (u ameri?kim prikazima) ili bolest motornih neurona (u britanskim prikazima). Osu?en je na invalidska kolica, ne moe govoriti i moe pokretati samo x prstiju (pri ?emu je x, ?ini se, u rasponu od jedan do tri, ovisno o kojem je neto?nom ?lanku kriti?ar ?itao o meni). A ipak je napisao tu knjigu o najve?em od svih pitanja: Odakle dolazimo i kamo idemo? Odgovor koji Hawking predlae jest da svemir nije ni stvoren niti ?e se unititi. On jednostavno jest. Kako bi uobli?io tu ideju, Hawking uvodi zamisao o imaginarnom vremenu koji se meni (kriti?aru) ?ini malo preteak da bih ga shvatio. Ali, ako je Hawking u pravu, i do?emo li do cjelovite i jedinstvene teorije, doista ?emo znati Boji um. (U

fazi korekture gotovo sam izbacio posljednju re?enicu knjige, koja glasi da ?emo spoznati Boji um. Da sam to u?inio, prodaja knjige valjda bi se prepolovila.) Dosta pronicaviji bio je (kako mi se ?inilo) ?lanak u The Independentu, londonskim novinama, koji je rekao da ?ak i ozbiljna knjiga poput Kratke povijesti vremena moe postati kultnom knjigom. Moju je enu zgrozilo, no meni je prili?no laskalo to mi knjigu uspore?uju s knjigom Zen i umije?e odravanja motocikla. Nadam seda ona, poput Zena daje ljudima dojam da ne moraju biti isklju?eni iz velikih intelektualnih i filozofskih pitanja.Nesumnjivo, pomogla je i ljudska pri?a o tome kako*Do travnja 1993. tiskano je ukupno 40 tvrdih i 19 mekih izdanja u SAD, te 39 tvrdih izdanja u Velikoj Britaniji.sam unato? svojoj invalidnosti uspio biti teorijskim fizi?arom. Ali oni koji suknjigu kupili zbog zanimanja za ljudsku pri?u vjerojatno su se razo?arali, jer s

e u njoj moje stanje spominje samo nekoliko puta. Ta je knjiga zamiljena kao pripovijest o svemiru, a ne o meni. Ovo nije sprije?ilo optube da je Bantam sramotnoiskoristio moju bolest i da sam ja pri tome sudjelovao, dopustivi da se na koricama pojavi moja slika. Uspio sam, me?utim, uvjeriti Bantam da se za britansko izdanje poslue boljom fotografijom no to je ona bijedna i prastara slika s ameri?kihkorica. Me?utim, Bantam ne?e mijenjati ameri?ku naslovnicu, jer kau da ameri?ko ?itateljstvo sada identificira knjigu s njom. Tako?er se govorilo da ljudi kupuju knjigu, jer su pro?itali prikaze o njoj ili zato to je na listi bestselera, ali je ne ?itaju, nego samo dre na policama ili na klupskom stoli?u, kako bi se vidjelo da je imaju, a ne moraju se potruditi da je i razumiju. Siguran sam da ima i toga, ali ne ?ini mi se da se to na njuodnosi imalo vie nego na ve?inu drugih ozbiljnih knjiga, pa i Bibiliju i Shake-spearea. S druge strane, znam da ju je moralo pro?itati bar neto ljudi, jer svaki d

an dobijem brdo pisama o knjizi, a u mnogima su pitanja ili detaljni komentari koji ukazuju na to da su je ?itali, ?ak i ako nisu sve razumjeli. Tako?er me i na ulici zaustavljaju neznanci koji mi pri?aju kako su u njoj uivali. Naravno, lako me prepoznati i ja?e se isti?em, ako ve? nisam istaknutiji, od mnogih drugih pisaca. Ali u?estalost s kojom primam takve javne ?estitke (pra?ene velikom nelagodom moga devetogodinjeg sina), ?ini se da pokazuje kako bar dio kupaca moju knjigu doista i ?ita. Neki me sada pitaju to ?u dalje. ?ini mi se da ne bih mogao napisati nastavak Kratke povijesti vremena. Kako bih ga nazvao? Dua povijest vremena? Poslije kraja vremena? Sin Vremena? Moj mi je agent predloio da dopustim da se o mom ivotu sn


15/64

imi film. Ali ni meni ni mojoj obitelji ne bi vie ostalo nimalo samopotovanja kadbismo si dopustili da nas igraju glumci. Donekle bi sli?no, ali u manjoj mjeri,tako bilo kad bih nekome pomogao da napie moju biografiju. Naravno, ne mogu nikoga sprije?iti da samostalno napie moj ivotopis, dok god nije klevetni?ki, ali nastojim ih odbiti tako to kaem da razmiljam o tome da sam napiem svoju autobiografiju. oda to i u?inim. Ali ne uri mi se. Mnogo je znanstvenog rada koji bih rado obavioprije toga. MOJE STANOVITE* OVAJ ?LANAK NIJE o tome vjerujem li ja u Boga. Umjesto toga, izloit ?u moje vi?enje o tome kako se moe shvatiti svemir: kakav je status i zna?enje velike jedinstvene teorije, "teorije svega". Tu postoji stvarni problem. Ljudi koji bi trebali prou?avati i raspravljati takva pitanja, filozofi, obi?no nemaju dovoljno matemati?ke naobrazbe da bi drali korak sa suvremenim razvojem teorijske fizike. Postoji podvrsta zvana filozofi znanosti, koji bi trebali biti bolje obrazovani. No mnogi od njih su neuspjeli fizi?ari koji ustanovie da im je preteko poraditi na novim teorijama pa su se tako umjesto toga bacili na pisanje o filozofiji fizike. Oni i dalje raspravljaju o'Predavanje izvorno odrano u svibnju 1992. na u?ilitu Caius.

Moje stanovite 53

znanstvenim teorijama ranih godina ovoga stolje?a, poput relativnosti i kvantne

mehanike. Nisu u dodiru sa sadanjom prvom crtom napredovanja fizike. Moda sam malko pregrub glede filozofa, ali ba ni oni nisu bili jako ljubazniprema meni. Moj pristup je bio opisan kao naivan i prostoduan. Bijah nazivan raznim imenima, poput nominalist, instrumentalist, pozitivist i vie drugih ist. Tehnika je, ?ini se, bila pobijanje putem etiketiranja: ako mome stanovitu nalijepite neku etiketu, ne trebati ni objanjavati to s njim nije u redu. Siguran sam da svatko pozna kobne pogreke svih tih izama. Ljudi koji stvarno neto pridonose razvoju teorijske fizike uop?e ne razmiljaju u kategorijama to ih kasnije za njih smiljaju filozofi i povjesni?ari znanosti.Siguran sam da Einstein, Heisenberg i Dirac nisu vodili brigu o tome jesu li bili realisti ili instrumentalisti. Oni su jednostavno bili zabrinuti time to se postoje?e teorije nisu me?usobno uklapale. U teorijskoj je fizici u cilju postizanja napretka uvijek bilo vanije traenje logi?ke samostojnosti negoli eksperimantalni

rezultati. Mnoge elegantne i lijepe teorije bijahu odba?ene, jer se nisu slagale s promatra?kim podacima, a ne znam ni za jednu vanu teoriju u kojoj je u?injennapredak tek zahvaljuju?i pokusu. Teorija dolazi uvijek prva, vu?ena naprijed tenjom za posjedovanjem elegantnog i dosljednog matemati?kog modela. Teorija tada donosi predvi?anja koja se mogu promatranjem provjeriti. Ako se promatranja slau s predvi?anjima, to ne dokazuje teoriju, ali teorija preivljava kunju da bi donijela sljede?a predvi?anja, koja se opet provjeravaju opetovanim promatranjem. Ukoliko se promatranja ne slau s predvi?anjima, teorija se naputa. Zapravo, o?ekujemo da se stvari tako odvijaju. U praksi, ljudi vrlo neradoodustaju od teorije u koju su uloili mnogo truda i vremena. Obi?no se po?nu propitkivati o to?nosti promatranja. Ako im ni to ne pomae, trude se preina?iti teoriju na ad hoc na?in. Na kraju teorija postaje neugledno i ruevno zdanje. Tada netko predloi novu teoriju u kojoj su sva neugodna promatranja objanjena na elegantan i

prirodan na?in. Primjer za to je Michelson-Morleyev pokus, izveden 1887., kojije pokazivao uvijek istu brzinu svjetlosti, bez obzira kako su se izvor ili promatra? gibali. To se ?inilo smijenim. Sigurno bi netko tko se giba prema svjetlosti trebao izmjeriti njenu ve?u brzinu negoli netko tko se giba od nje; me?utim, pokus je pokazivao da bi oba promatra?a izmjerila posve istu brzinu svjetlosti. Tijekom sljede?ih osamnaest godina pokuavae ljudi poput Hendrika Lorentza i Georgea Fitzgeralda smjestiti ovo promatranje unutar prihva?enih zamisli o prostoru i vremenu. Uveli su ad hoc postulate, poput predlaganja da predmeti pri gibanju velikim brzinamam postaju kra?i. ?itava zgrada fizike porunila se i po?ela kripati. Tada je 1905. Einstein predloio mnogo privla?nije gledite, u kojem vrijeme nije bi


16/64

o uzimano kao posve izdvojeno i samo za sebe. Umjesto toga, bilo je s prostoromsjedinjeno u ?e-tverodimenzionu tvorbu zvanu prostorvrijeme. Einsteina na ovu zamisao nisu toliko mnogo tjerali rezultati pokusa koliko elja da dva dijela teorije spoji zajedno u dosljednu cjelinu. Ta dva dijela bijahu zakoni po kojima se ponaaju elektri?na i magnetska polja te zakoni po kojima se ponaaju tijela u gibanju. Ne mislim da je Einstein, ili bilo tko drugi 1905., uvidio koliko je nova teorija relativnosti bila jednostavna i elegantna. Ona je posve izokrenula nae poimanje prostora i vremena. Ovaj primjer dobro oslikava poteko?u poloaja nekoga tkoje realist u fiozofiji znanosti, jer ono to gledamo kao stvarnost uvjetovano je teorijom koju potpisujemo. Siguran sam da su Lorentz i Fitzgerald sebe smatrali realistima, tuma?e?i pokus o brzini svjetlosti pomo?u Newtonovih pojmova apsolutnog prostora i apsolutnog vremena. ?inilo se da su ti pojmovi prostora i vremenau skladu sa zdravim razumom i stvarno?u. Danas pak, oni koji su dobro upoznati steorijom relativnosti, jo alosno manjina, imaju na to posve druk?iji pogled. Morali bismo re?i ljudima kakvo je suvremeno razumijevanje tako temeljnih pojmova kakvi su prostor i vrijeme. Ukoliko ono to smatramo stvarnim zavisi od nae teorije, kako onda moemo od stvarnost praviti temelj nae filozofije? Rekao bih da sam realist u smislu da mislim kako tamo vani postoji neki svemir, ?ekaju?i da ga istraimo i razumijemo. Gledite solipsista, da je sve stvoreno u naoj mati, smatram gubitkom vremena. Nita se ne postie na taj na?in. Ali bez neke teorije, ne moemo razlu?iti to je stvarno glede svemira. Stoga sam zauzeo stanovite, koje se bilo opisivalo kao prosto-duno i naivno, da je neka fizikalna teorija tek matemati?ki model kojeg rabimo pri opisu rezu

ltata promatranja. Neka teorija je dobra teorija ako je lijep model, ako opisuje iroki raspon promatranja te ako pretkazuje rezultate budu?ih promatranja. Izvantoga, nema smisla pitati odgovara li ona stvarnosti, jer mi ne znamo kakva je stvarnost neovisna od teorije. Takvo gledite o znanstvenim teorijama moe imati i neki instrumentalist ili pozitivist a kako sam rekao ranije, meni su priljepljeni ti nazivi. Osoba koja me nazvala pozitivistom smatrala je za shodno jo dodati kako svatko danas zna da je poziti-vizam zastario opet slu?aj pobijanja putem etiketiranja. To dakako moe biti zastarjelo, u smislu ne?eg to je bilo doju?eranja intelektualna zabava, ali pozitivisti?ko stajalite to sam ga bio izloio ?ini se jedino mogu?e za nekog tko trai nove zakone i nove na?ine za opisivanje svemira. Nije dobro pozivanje na stvarnost, budu?i da nemamo neki uzoran neovisan pojam stvarnosti. Po mome miljenju, neizre?eno vjerovanje u neku uzornu nezavisnu stvarnost je

nevidljivi uzrok poteko?a to ih glede kvantne mehanike i na?ela neodre?enosti imaju filozofi znanosti. Uzmimo slavni misaoni pokus zvan Schrodingerova ma?ka. Jedna se ma?ka nalazi u zape?a?enoj kutiji. U nju je uperena neka pucaljka, koja okida ako se raspadne neka radioaktivna jezgra. Vjerojatnost okidanja pucaljke iznosi pedeset posto. (Danas se nitko vie ne bi usudio predloiti takvu stvar, ?ak i kao ?isti misaoni pokus, ali u Schrodingerovo vrijeme nisu znali za pokret za zatitu ivotinja.) Kad se otvori kutija, ustanovit ?e se je li ma?ka iva ili mrtva. Ali prije negoli se kutija otvori, kvantno stanje ma?ke bit ?e mjeavina stanja mrtve ma?ke i stanja u kojem je ma?ka iva. To je za neke filozofe teko prihvatljiva slika. Ma?ka ne moe biti napola ubijena, a napola neubijena, izjavljuju oni, kao to ena ne moebiti napola trudna. Poteko?a za njih se javlja stoga to oni, kao samo po sebi razumljivo, upotrebljavaju klasi?ni pojam stvarnosti u kojem neki predmet posjeduje

jedan odre?eni, jedini prikaz. ?itava zamisao kvantne mehanike i jest u tome daona ima druga?iji nazor o stvarnosti. Po tom nazoru, neki predmet ne iskazuje se u jednom jedinom prikazu ve? u svim mogu?im prikazima. U najve?em broju slu?ajeva, vjerojatnost posjedovanja nekog odre?enog prikaza ponitava se s vjerojatno?u posjedovanja vrlo neznatno druga?ije prikaza; ali u nekim slu?ajevima, vjerojatnosti susjednih prikaza poja?avaju jedni druge (kao pri interferenciji valova.) Ono to promatramo kao prikaz tog predmeta jedan je od tih poja?anih prikaza.U slu?aju Schrodingerove ma?ke, postoje dva prikaza koja su poja?ana. U jednome je ma?ka ubijena, dok u


17/64

drugome ostaje iva. U kvantnoj teoriji mogu obje mogu?nosti postojati zajedno. Ali neke filozofe to dovodi u veliku nepriliku, jer oni kao neto to se samo po sebipodrazumijeva uzimaju da ma?ka moe imati samo jedan prikaz. Priroda vremena je drugi primjer podru?ja gdje fizikalne teorije odre?uju na pojam stvarnosti. Uobi?ajilo se smatrati o?itim da vrijeme zauvijek te?e, bez obzira to se doga?alo; ali teorija relativnosti je spojila vrijeme s prostorom i rekla da oba mogu biti iskrivljena, izobli?ena, materijom i energijom svemira. Tako se nae poimanje naravi vremena promijenilo: ranije je vrijeme bilo nezavisno od svemira, sad je oblikovano njime. Tako je postalo razumljivo da se vrijeme uop?e ne moe odrediti prije odre?ene to?ke; idemo li unatrag kroz vrijeme, mogli bismo do?i do nepremostive prepreke, singularnosti, iza koje se dalje ne moe i?i. Ako bi to bio slu?aj, ne bi imalo smisla pitati se tko, ili to, je uzrokovalo ili proizvelo Veliki prasak. Ako govorimo o uzrokovanju ili stvaranju, samo po sebi se podrazumijeva da je postojalo neko vrijeme prije singularnosti Velikog praska. Ve? nam je tridesetak godina poznato kako Einsteinova teorija relativnosti pretkazuje da je vrijeme moralo imati neki po?etak prije petnaestak milijardi godina. Ali filozofi nisu to prihvatili. Oni su jo zabrinuti o temeljima kvantne mehanike koji su poloeni prije gotovo sedamdeset godina. Ne shva?aju da su se granice fizike u me?uvremenu pomaknule. Jo gore je s matemati?kim pojmom imaginarnog vremena, u kojem smo Jim Hartle i ja predloili da svemir nema ni po?etka ni kraja. Zbog tog imaginarnog vremenabijesno me je napao jedan filozof. Rekao je: Kako moe neki matemati?ki trik poput imaginarnog vremena imati ita sa stvarnim svemirom? Mislim da je taj filozof pobrkao ?isto matemati?ke veli?ine zvane realni i imaginarni brojevi s na?inom na k

oji se u svakidanjem jeziku rabe pojmovi realno i imaginarno. Ovo upravo ilustrira moje stanovite: Kako moemo znati to je stvarno, neovisno o teoriji ili modelu s pomo?u kojeg to tuma?imo? Upotrijebio sam primjere iz relativnosti i kvantne mehanike da bih pokazao probleme s kojima se netko suo?ava kad nastoji osmisliti svemir. Nije zaista vano razumijete li ili ne razumijete relativnost i kvantnu mehaniku, ili ?ak ako su obje te teorije neto?ne. Ono to se nadam da sam pokazao jestda je neka vrsta pozitivisti?kog pristupa, u kojoj se na teoriju gleda kao na model, jedini na?in razumijevanja svemira, barem za teorijskog fizi?ara. Pun sam nade da ?emo na?i ?vrsti model koji opisuje sve u svemiru. U?inimo li to, bit ?eto zaista blistavi uspjeh ljudske vrste.JE LI NA POMOLUKRAJ TEORIJSKEFIZIKE?*

NA OVIM STRANICAMA elim razmotriti mogu?nosti dostizanja cilja teorijske fizike une tako dalekoj budu?nosti: recimo pri kraju stolje?a. Pod tim podrazumijevam neku potpunu, dosljednu i jedinstvenu teoriju fizi?kih me?udjelovanja, koja bi teorija opisivala sva mogu?a promatranja. Dakako, kad se daju takva predvi?anja treba biti vrlo oprezan. Ve? smo najmanje dvaput bili pomislili da smo se nali na pragu kona?ne sinteze. Po?etkom ovog stolje?a vjerovalo se da se sve moe razumjetipomo?u mehanike kontinuuma. Sve to je bilo potrebno bilo je izmjeriti neke brojeve, koeficijente elasti?nosti, vis- *29. travnja 1980. dobio sam katedru matematike na Cambrid-geu. Ovaj esej, kao inauguracijsko predavanja, pro?itao je u mojeime jedan od mojih studenata. 61

koznosti, vodljivosti i tako dalje. Ova je nada zasjenjena otkri?em gra?e atomai kvantnom mehanikom. Zatim, kasnijih dvadesetih godina ovoga stolje?a, Max Born je skupini znanstvenika u posjetu Gottingenu bio rekao da "je s fizikom kakvu poznamo za est mjeseci gotovo." To je re?eno kratko nakon otkri?a Diracove jednadbe, Paula Diraca, ranijeg nositelja ove iste katedre. Diracova jednadba upravlja ponaanjem elektrona. Bilo se o?eki-. valo da ?e neka sli?na jednadba upravljati protonom, jedinom drugom, navodno elementarnom, ?esticom poznatom u to doba. Me?utim, otkri?e neutrona i nuklearnih sila izdalo je te nade. Mi zapravo danas znamo da ni proton ni neutron nisu elementarni ve? da su gra?eni od jo sitnijih ?estica. Ipak, velik je napredak postignut tijekom posljednjih godina, i kao to ?u opisat


18/64

i ovdje, postoje neki temelji za oprezni optimizam da ?e se moda ugledati neka potpuna teorija jo unutar ivotnoga vijeka nekih od onih koji ?itaju ove stranice. ?ak i ako dosegnemo potpunu jedinstvenu teoriju, ne?emo mo?i donositi detaljna predvi?anja, osim u nekim najjednostavnijim situacijama. Na primjer, nama su ve? sada poznati fizikalni zakoni koji upravljaju svim iskustvenim doga?anjimasvakodnevnoga ivota. Kako je Dirac naglasio, njegova jednadba je temelj "ve?ine fizike i cjelokupne kemije". Pa ipak, u stanju smo rijeiti tu jednadbu samo za najjednostavniji od jednostavnih slu?ajeva, za vodikov atom koji se sastoji od protona i elektrona. Za sloenije atome s vie elektrona, a da i ne spominjemo molekule, prisiljeni smo pribje?i aproksimacijama i intuitivnim procjenama sumnjive vrijednosti. Za makroskopske sustave sastavljene od 1023 ili sli?no ?estica, moramo upotrijebiti statisti?ke metode i napustiti svaku nadu u to?no rjeenje tih jednadbi.Premda su nam na?elno poznate jednadbe koje upravljaju cjelokupnom biologijom, nismo nipoto u stanju svesti prou?avanje ljudskog ponaanja na primijenjenu matematiku. to bismo podrazumijevali pod imenom neke potpune i jedinstvene teorije fizike? Naa nastojanja pri izradbi modela fizi?ke stvarnosti obi?no se sastoje iz dvadijela:1. Od nekog skupa podru?nih zakona kojima se poko ravaju razne fizi?ke veli?ine. Ti su zakoni obi?no izraavaju u obliku diferencijalnih jednadbi.2. Od skupova grani?nih uvjeta koji nam izri?u stanje nekih podru?ja svemira u nekom vremenu i koji se u?inci kasnije ire u njih iz ostatka svemira. Mnogi bi ljudi rekli da je uloga znanosti ograni?ena na prvo od gore navedenoga te da ?e teorijska fizika posti?i svoj cilj kad dobije potpuni skup podru?n

ih fizikalnih zakona. Oni smatraju da pitanje grani?nih, po?etnih uvjeta spada u podru?je metafizike ili religije. Na neki na?in, takav stav je sli?an stavu onih koji su u ranijim stolje?ima obeshrabrivali znanstvena istraivanja govore?i kako su sve prirodne pojave boje djelo i ne bi ih se smjelo preispitivati. Mislim da su po?etni uvjeti svemira jednako tako prikladan predmet znanstvenog prou?avanja i teorija, kao to su i podru?ni fizikalni zakoni. Ne?emo imati potpunu teorijuprije nego li u?inimo vie od pukog izrijeka da "su stvari kakve jesu, jer su bile kakve su bile." Pitanje osobitosti po?etnih uvjeta u uskoj je svezi s pitanjem proizvoljnosti podru?nih fizikalnih zakona: Neka se teorija ne bi mogla smatrati za potpunuako bi sadravala izvjestan broj podesivih parametara, poput masa ili konstanti vezanja, kojima bi se mogle pridodati po volji bilo koje vrijednosti. U stvari, ?ini se da ni po?etni

Je li na pomolu kraj teorijske fizike? 63

uvjeti ni vrijednosti parametara u teoriji nisu proizvoljni ve? su nekako vrlo paljivo odabrani ili izva?eni. Na primjer, kad razlika u masama protona i neutrona ne bi bila otprilike dvije mase elektrona, ne bi se moglo odrati na okupu stotinu i vie stabilnih ?estica koje grade elemente i koji su osnova kemije i biologije. Sli?no tome, kad bi gravitacijska masa protona bila neznatno druk?ija, ne bi bilo zvijezda u koje bi se te ?estice mogle ugraditi, a kad bi po?etno irenje svemira bilo samo malo sporije ili samo malo bre, svemir bi ili doivio kolaps prije nego bi se takve zvijezde razvile ili bi se irio tako brzo da se zvijezde nikad nebi ni stigle oblikovati postupkom gravitacijskog zgunjavanja. Dakako, neki su ljudi otili tako daleko da su ova ograni?enja, to se postavljaju na po?etne uvjete, uzdigli u status na?ela, tako zvanog antropskog na?ela ko

je se moe parafrazirati kao: "Stvari jesu kakve jesu, budu?i da smo mi tu." Prema jednom shva?anju tog na?ela, postoji vrlo velik broj raznih, odvojenih svemiras razli?itim vrijednostima fizikalnih parametara i razli?itim po?etnim uvjetima. Ve?ina tih svemira ne?e osiguravati prave uvjete za razvoj tako sloenih ustrojakakav je inteligentan ivot. Samo ?e u jednom malom broju njih, s uvjetima i parametrima poput ovih u naem svemiru, inteligentnom ivotu biti mogu? razvoj sve do pitanja "zato je svemir takav kakvog promatramo?" Odgovor je, dakako: kad bi bio druk?iji, ne bi bilo nikoga tko bi postavljao to pitanje. Antropsko na?elo nudi neku vrstu objanjenja za mnoge spomena vrijedne broj?ane odnose to su ustanovljene me?u vrijednostima raznih fizikalnih parametara. Me?


19/64

utim, to nije potpuno zadovoljavaju?e; ne moemo se oteti dojmu da tu postoji neko dublje objanjenje. Tako?er, to ne moe objasniti sva podru?ja svemira. Na primjer, na Sun?ev sustav sigurno je preduvjet za nae postojanje, kao to je to i neka ranija generacija bliih zvijezda u kojima nuklearnom sintezom bijahu proizvedeni teki elementi naeg tijela. Mogu?e je ?ak da je za nae postojanje bila potreba i ?itava Galaktika. Ali ne izgleda nam o?itom neka potreba za postojanjem drugih galaktika, a kamoli milijuna milijuna njih otprilike ravnomjerno raspore?enih diljem promatranog svemira. Vrlo je teko povjerovati da je takva gra?a svemira, ta njegova homogenost najve?ih razmjera, odre?ena ne?im tako perifernim kakve su tamo neke sloene molekulne tvorbe na malenom planetu, uz vrlo prosje?nu zvijezdu na rubu jedne posve tipi?ne, ni po ?emu istaknute, spiralne maglice. Ukoliko nas ne privla?i antropsko na?elo, treba nam neka jedinstvena teorija za obrazloenje po?etnih uvjeta svemira i za vrijednosti raznih fizikalnih parametara. Ipak, preteko je osmisliti potpunu teoriju samo jednim potezom pera (premda, ?ini se, to ljude ne zaustavlja; stiu mi potom dvije do tri jedinstvene teorije tjedno). Umjesto toga, tragamo za djelomi?nim teorijama koje ?e opisati takve situacije u kojima se neka me?udjelovanja mogu zanemariti ili im pridodati neku jednostavno izra?unljivu priblinu vrijednost. Prvo dijelimo tvarni sadraj svemira na dva dijela: "materiju" (?estice poput kvarkova, elektrona, miona itd.) i "me?udjelovanja" (poput gravitacije, elektromagnetizma itd). Materijalne ?estice su opisane poljima s polovi?nim spinom i pokoravaju se Paulijevom na?elu isklju?enja, koji spre?ava da se u nekom stanju na?e vie od jedne ?estice te vrste. Zbog tog razloga mogu postojati ?vrsta tijela, umjesto da se u urue u to?ku ili se izzra?e do beskona?nosti. Materijalna po?ela podijeljena su u dvije skupine: hadrone,

koji su gra?eni od kvarkova; i leptone koji ?ine ostatak. 65

Me?udjelovanja dijelimo po njihovom pojavnom obliku na ?etiri vrste. Redosljedom snage, to su: jake nuklearne sile, koje me?udjeluju samo s hadronima; elektro-magnetizam koji me?udjeluje s nabijenim hadronima i leptonima; slabe nuklearne sile koje me?udjeluju sa svim hadronima i leptonima; i na kraju, daleko najslabija od svih, gravitacija, koja me?udjeluje sa svima. Me?udjelovanja su predstavljena poljima cjelobrojnog spina, koja se ne pokoravaju Paulijevom na?elu isklju?enja. To zna?i da u istome stanju mogu imati mnogo ?estica. Kod elektro-magnetizma i gravitacije, me?udjelovanja su tako?er i dugog dosega, to zna?i da se polja to ih proizvodi velik broj materijalnih ?estica mogu sva zbrajati i proizvestineko polje zamjetljivo i na makroskopskom planu. Zbog tog razloga, ta su polja bila prva za koja su bile razvijene teorije: Newton gravitaciju u sedamnaestom st

olje?u, a Maxwell elektromagnetizam u devetnaestom stolje?u. Me?utim, ove su teorije u svojim temeljima bile nespojive, jer je Newtonova teorija bila neizmijenjena ukoliko bi cijelom sustavu bila pridodana bilo koja jednolika brzina, dok je Maxwellova teorija odre?ivala jednu odabranu brzinu brzinu svjetlosti. Na kraju, ustanovilo se da Newtonovu teoriju treba izmijeniti tako da postane spojiva sa svojstvima Maxwellove teorije. To se postiglo Einsteinovom op?om teorijom relativnosti, oblikovanom 1915. Op?a relativisti?ka teorija gravitacije i Maxwellova teorija elektrodinamike bile su ono to je nazvano klasi?ne teorije; u tom smislu da su uklju?ivale veli?ine koje su neprekidno promjenjive i koje bi se mogle, barem u na?elu, izmjeriti proizvoljnom to?no?u. Me?utim, kad se takve teorije pokualo primijeniti pri gradnji modela atoma, pojavio se problem. Otkriveno je da se atom sastoji od male, pozitivno nabijene jezgre okruene oblakom negativno nabijenih elektrona. Prirodna

pretpostavka je bila da su elektroni na stazi oko jezgre, sli?no kao to je Zemlja na stazi oko Sunca. Ali klasi?na je teorija predvi?ala da elektroni emitiraju elektromagnetske valove. Ti bi valovi odnosili sa sobom energiju pa bi se elektroni spiralno postepeno pribliavali jezgri sve dok cijeli atom ne bi kolapsirao, uruio se u sebe. Problem je rijeen na na?in koji je nesumnjivo najve?e postignu?e teorijske fizike ovog stolje?a: utemeljenjem kvantne teorije. Njen temeljni postulat je Heisenbergovo na?elo neodre?enosti, koji izri?e da se odre?eni parovi veli?ina, poput poloaja i momenta ?estice, ne mogu istodobno mjeriti s po volji velikom to?no?u. U slu?aju atoma, to zna?i da elektron u stanju njegove najnie energije ne bi mo


20/64

gao biti u stanju mirovanja pri jezgri, jer bi u tome slu?aju bio to?no odre?ennjegov poloaj (jezgra) i njegova brzina (nula). Umjesto toga, i poloaj i brzina trebale bi biti razmazane oko jezgre prema nekoj raspodjeli vjerojatnosti. U tom stanju, elektron ne bi mogao zra?iti energiju u obliku elektromagnetskih valova,jer za njega ne bi postojalo stanje nie energije na koje bi mogao si?i. Dvadesetih i tridesetih godina kvantna mehanika se s velikim uspjehom primjenjivala na sustave poput atoma ili molekula, koji imaju samo neki kona?ni brojstupnjeva slobode. Poteko?e su se, me?utim, pojavile kad se tu teoriju pokualo primijeniti na elektromagnetsko polje koje ima beskona?an broj stupnjeva slobode, grubo govore?i dva za svaku to?ku prostorvremena. Ove stupnjeve slobode moemo shvatiti kao oscilatore, svaki sa svojih vlastitim poloajem i momentom. Ti oscilatori ne mogu biti u mirovanju, jer bi tada imali to?no odre?ene poloaje i momente. Umjesto toga, svaki oscilator mora imati neki minimalni iznos onog to se zove fluktuacije nulte to?ke i ne-nulta energija. Energije ukupnog beskona?66 StephenW. Hawkingnog broja stupnjeva slobode prouzro?ile bi da prividna masa i naboj elektrona postanu beskona?ni. U cilju prevladavanja te poteko?e, razvijen je krajem ?etrdesetih godina postupak zvan renormalizacija. On se sastojao u prili?no proizvoljnom oduzimanju nekih beskona?nih veli?ina tako da dobijemo kona?ne ostatke. U slu?aju elektrodinamike, bilo je potrebno u?initi dva takva beskona?na odbitka, jedan za masu i drugi za naboj elektrona. Taj postupak renormalizacije nije nikad bio postavljen na vrlo ?vrste pojmovne ili matemati?ke temelje, ali je u praksi prili?no dobro prolazio. Njegov najve?i uspjeh bio je predvi?anje malog pomaka, tzv. Lam-bovog po

maka, u nekim linijama spektra atomskog vodika. Me?utim, nije zadovoljavaju? pri pokuaju izgradnje potpune teorije, jer ne daje nikakva predvi?anja vrijednosti kona?nih ostataka preostalih nakon provedbe beskona?nih odbitaka. Prema tome, morali bismo pasti natrag na antropsko na?elo da objasnimo zato elektron ima masu inaboj kakve ima. Tijekom pedeset i ezdeseti godina op?enito se vjerovalo da se slaba i jaka nuklearna sila ne mogu renormizirati; to bi naime zahtijevalo beskona?an broj beskona?nih odbitaka da ih se u?ini kona?nim. Postojao bi beskona?an broj kona?nihostataka koji ne bi bili odre?eni teorijom. Takva jedna teorija ne bi imala snagu predvi?anja, jer se nikad ne bi moglo izmjeriti sveukupan beskona?an broj parametara. Me?utim, 1971. je Gerard't Hooft pokazao da se jedan jedinstven model elektromagnetskog i slabog me?udjelovanja, to su ga ranije bili predloili Abdus Ealam i Steven Weinberg, ipak moe renormalizirati sa samo nekim kona?nim brojem besko

na?nih odbitaka. U Salam-Weinbergovoj teoriji, foton -?estica sa spinom 1 - udruen je s tri druga partnera spina 1, nazvanih W+, W" i Z°. Teorija je predvi?ala dase Je li na pomolu kraj teorijske fizike? 67na vrlo velikim energijama ove ?etiri ?estice ponaaju na sli?an na?in. Me?utim, za objanjenje ?injenica da na niim energijama foton ima masu mirovanja nula, dok su naprotiv sve tri druge ?estice, W, W i Z° vrlo masivne, prizvana je u pomo? pojava zvana spontano lomljenje simetrije. Niskoenergetska predvi?anja teorije zna?ajno dobro su se slagala s promatranjima, to je vodilo vedsku akademiju da 1979. dodijeli Nobelovu nagradu za fiziku Salamu, Weinbergu i Sheldonu Glashowu, koji jetako?er oblikova sli?nu jedinstvenu teoriju. Me?utim, i sam Gla-show je bio iznio opasku kako se Nobelov komitet pritom prili?no kockao, jer jo nemamo ?esti?ni akcelerator dovoljno visoke energije za provjeru teorije u uvjetima kada ujedinjenje elektromagnetskih sila (noenih fotonima) i slabih sila (noenih W+, W i Z° ?estic

ama) stvarno i nastupa. Dovoljno jaki ubrziva?i bit ?e gotovi za nekoliko godina, i ve?ina fizi?ara je uvjerena da ?e oni potvrditi Salam-Weinbergovu teoriju.* Uspjeh Salam-Weinbergove teorije doveo je do potrage za sli?nom renormalizirivom teorijom jakog me?udjelovanja. Ve? se dosta rano uvidjelo da proton i drugi hadroni, poput pi-mezona, ne bi mogle biti prave ele-mentalne ?estice, ve? dabi morale biti neka vezna stanja drugih, elementarnijih ?estica, zvanih kvarkovi. ?ini se da ovi imaju neobi?no svojstvo da, premda se mogu slobodno gibati unutar hadrona, izgleda da je nemogu?e pribaviti samo jedan jedini izdvojeni kvark;uvijek su ili u skupinama po tri (npr. proton ili neutron) ili u parovima kvark-antikvark (npr. pi-mezon) Za objanjenje to-*Ovaj je ?lanak napisan prije nego se


21/64

to doista i ostvarilo. Naime, W i Z ?estice otkrivene su 1983. nakon to je proradio novi CERN-ov akcelerator, a za to otkri?e dobie Nobelovu nagradu 1984. Carlo Rubbia i Simon van der Meer, koji su bili na ?elu skupine istraiva?a u CERN-u. Osoba koju je nagrada mimoila bio je 't HooftJe li na pomolu kraj teorijske fizike? 69

ga, kvarkovima je pridodano svojstvo zvano boja. Valja naglasiti da ta rije? "boja" nema nita zajedni?kog s naim uobi?ajenim vi?enjem boje; kvarkovi su premalenida bi se vidjeli u vidljivoj svjetlosti. To je samo jedno prikladno ime. Zamisao je da kvarkovi dolaze u tri boje zelenoj, crvenoj i plavoj ali da neko izolirano vezno stanje, kakvo je hadron, mora biti bezbojno, i to ili kombinacija crvenog, zelenog i plavog, kao to je slu?aj kod protona, ili mjeavina crvenog i anticrvenog, zelenog i antizelenog, plavog i antiplavog, to je slu?aj kod pi-me-zona. Pretpostavlja se da jaka me?udjelovanja izme?u kvar-kova nose ?estice spina 1 zvane gluoni, neto poput ?estica koje nose slabo me?udjelovanje. Gluoni tako?er imaju boju, a zajedno s kvarkovima pokoravaju se renormalizirivoj teoriji zvanoj kvantna kromodinamika ili skra?eno QCD. Posljedica postupka renormalizacije je ta da djelatna konstanta vezanja u teoriji zavisi o enegiji pri kojoj je mjerena, a na vrlo visokim energijama opada na nulu. Ova pojava poznata je kao asimptotska sloboda. To zna?i da se kvarkovi unutar hadrona ponaaju gotovo poput slobodnih ?estica pri visokoenergetskom sudaru, tako da se smetnje u njihovom ponaanjumogu uspjeno obra?ivati teorijom smetnji. Predvi?anja teorije smetnji su u razumno kvalitativnom slaganju s promatranjem, ali jo uvijek se ne moe doista izjaviti da je teorija eksperimentalno potvr?ena. Pri niskim energijama, djelatna konstant

a vezanja postaje vrlo velika i teorija smetnji se rui. Izraene su nade da ?e to "infracrveno ropstvo" objasniti zato su kvarkovi uvijek zatvoreni u bezbojno vezno stanje, no dosad jo nitko nij

Date post:	06-Jul-2018
Category:	Documents
Upload:	nenad-lazic
View:	219 times
Download:	1 times

Stephen Hoking

Documents