kančka sramu prizna svoje napake. Alan Guth.

Sloviti ameriški fizik je prejšnji mesec v Ljubljani gostoval na konferenci Lepton Photon. Med drugim si je vzel čas tudi za podcast Številke in razmišljal o številnih temah.

Ustvarili ste inflacijsko teorijo, ki je nadgradila teorijo velikega poka. Osnovni težavi sta bili t. i. problem ravnega in gladkega vesolja, kajne?
To je pravilno, to sta bila dva velika problema. A moja osebna motivacija ni bila rešiti ti dve vprašanji. S kolegom Henryjem Tyjem sem delal pri vprašanju magnetnih monopolov v zgodnjem vesolju. Gre za hipotetične delce, ki obstajajo v teoriji velikega poenotenja. S Henryjem sva ugotavljala, koliko teh delcev bi moralo nastati v velikem poku. Ugotovila sva – no, to je v resnici najprej uspelo drugim znanstvenikom –, da če združimo konvencionalno teorijo velikega poka s teorijo velikega poenotenja, bi bilo vesolje preplavljeno z magnetnimi monopoli. A do zdaj jih še nihče ni videl. Torej, takrat sem se ukvarjal s temi delci, in to me je potem pripeljalo do inflacijske teorije.

Poudariti je treba, da se je inflacija začela skorajda skupaj z velikim pokom, trajala pa je res majhen, majhen del prve sekunde, v kateri je vesolje zraslo iz majhnega zrna v nekaj, kar je večje od naše galaksije.
To je v bistvu res. Ne vem, ali naj operiram s številkami. Seveda številke, o katerih govorimo, so res le približek. Inflacija se je najbrž začela 10^-37 sekunde po velikem poku. To pomeni 0, za katero nato sledi 36 ničel in enka. Temu sicer pravimo začetek, a ne moremo vedeti, ali se je takrat res vse začelo. Inflacija pa je potem trajala do približno 10^-30 sekunde. Torej pred prvo enko se pojavi 29 ničel. V tem času se je vesolje povečalo … No, pri tem moram biti res natančen. Res ne vemo, kaj se dogaja za vidnim vesoljem, zato moram uporabiti izraz vidno vesolje, in to se je povečalo iz nekaj, kaj je miljardokrat manjše od protona do nečesa, kar je še vedno majhno, kot je, denimo, frnikola.

Teorija velikega poka ne pove ničesar o samem poku. V vaši teoriji pok predstavlja tako imenovana negativna gravitacija.
Imate popolnoma prav. Sam vedno rad rečem, da konvencionalna teorija velikega poka ne pove ničesar o tem, kaj je počilo, zakaj je počilo ali kaj je bilo pred pokom. V resnici je to teorija brez poka. Čeprav nosi to ime, bolj govori o tem, kaj se je zgodilo po poku. Inflacija torej želi zapolniti to vrzel in razložiti pok v velikem poku in kaj je vse skupaj sploh pognalo k neverjetni rasti. Inflacija torej predlaga, da odbojna oblika gravitacije predstavlja pok. To dovoljuje tudi splošna oblika relativnosti.

Zdi se res zanimivo, da ste teorijo razvili v eni sami noči. Seveda ste imeli v glavi veliko teorije, poslušali ste veliko predavanj in podobno, a tisti prebojni trenutek, tista Eureka se je zgodila v eni noči. Kako je, ko se zaveš, da si odkril nekaj res pomembnega?
Najprej moram pojasniti, da sem se s temi področji ukvarjal vsaj eno leto, tako ne morem govoriti, da je šlo za stvar ene noči. Res pa je, da se je vse uskladilo v eni noči. V tej sem res ugotovil, da se je vesolje v začetku širilo pospešeno in da to reši vprašanje ravnega vesolja. Bil sem res izjemno navdušen, a hkrati sem bil tudi nervozen, saj se je zdelo, da je prelepo, da bi bilo res. Če vse deluje, zakaj se tega že kdo prej ni spomnil. 'Morda je kaj narobe s teorijo,' so me najprej obdajali dvomi. Bal sem se, da se bo teorija kmalu porušila. Zato sem bil hkrati navdušen in nervozen.

S to teorijo ste čez noč postali zvezda, pomemben fizik na tem področju. A ugibam – in to je res zgolj ugibanje – za vas je bila morda še večja nagrada to, da ste se lahko vrnili na matično univerzo MIT?
Res je, to me je zelo osrečilo. Spomladi, nekaj mesecev po tisti noči, sem imel po ZDA turnejo, na kateri sem predaval na res veliko različnih krajih in univerzah. Dobil sem nekaj različnih ponudb za službo. Res sem se želel vrniti na matično univerzo MIT, a takrat niso imeli razpisanih nobenih prostih delovnih mest. Ob koncu turneje sem imel torej veliko ponudb, s tem je prišel čas za odločitev. V resnici je na mojo odločitev vplival kitajski piškotek sreče. Prejel sem ga prav zadnji večer svojega potovanja po državi. Bil sem na univerzi v Marylandu, gostitelji so me na večerjo odpeljali v kitajsko restavracijo. Na listku je pisalo 'Če nisi prestrašen, te čaka razburljiva priložnost.' Ugotovil sem, da mi piškotek hoče povedati, da me na MIT morda čaka služba.

Teorijo podpira kar nekaj dokazov, kot je, denimo, prasevanje. Toda moram vas vprašati, vas moti, ker še vedno ni nekega dokončnega dokaza?
Za nekaj, kar je tako oddaljeno, kot je inflacija ob začetku vesolja, je res težko dobiti dokončen dokaz. Če se je namreč inflacija res zgodila, se je v prvem delčku sekunde. Veliko dokazov kaže v smer, ki potrjuje teorijo. Seveda obstaja upanje, da bomo nekoč v prihodnosti našli gravitacijske valove. Lani smo mislili, da so jih že našli. Gravitacijski valovi so negotova napoved inflacijske teorije. Nekateri modeli inflacije namreč napovedujejo, da so takrat nastali dovolj močni valovi, da bi jih lahko videli še danes. Spet drugi modeli inflacije pa napovedujejo, da gravitacijski valovi sicer obstajajo, a so preveč šibki, da bi jih lahko zasledili z današnjo tehnologijo. Astrofiziki ves čas preverjajo inflacijsko teorijo, to delajo z vse natančnejšim merjenjem prasevanja in drugimi postopki. Inflacija je za zdaj prestala vse te teste. A v prihodnosti bodo potrebni še bolj natančni postopki.

Vaša teorija ima nekaj nepričakovanih posledic. Ena od teh je, da ko se inflacija začne, se nikoli ne konča, hkrati pa ustvarja nova vesolja, sami jim pravite žepna vesolja. Seveda je to teorija, zanima pa me, kako prepričani ste, da taka vesolja res obstajajo?
Nisem ravno človek, ki bi rad stavil. Prav gotovo je to ideja, ki jo je treba raziskati. Zagotovo obstaja verjetnost. Če bi moral ugibati, res ne vem, kaj bi rekel. Morda so možnosti 50 : 50, res ne vem točno. Nočem o tem razmišljati na tak način. Znanstveniki moramo upoštevati tiste ideje, ki imajo razumne verjetnosti, da obstajajo. A ko delaš na meji tega, kar ljudje vemo, vedno delaš z nečim, kar je težko ugotoviti, kako resnični so sklepi in spoznanja.

Če inflacija drži, potem v prihodnosti obstaja neomejeno dolgo. Kaj pa lahko rečeva o preteklosti?
Če pogledamo v preteklost, inflacija v tej smeri ne more biti neskončna. Zdi se, da potrebuje začetek. Pred časom sem to dokazal skupaj z Aleksejem Vilenkinom in Arvindom Bordejem. V domovini se ravno v tem obdobju skupaj s Seanom Carrollom z univerze CalTech ukvarjam z zelo privlačnim teoretičnim modelom. Če sledite vesolju nazaj v preteklost, bi se inflacija, ki je povzročila nastanek našega vesolja, enkrat končala. Takrat bi obstajalo območje, v katerem časovna puščica, ki dela razliko med prihodnostjo in preteklostjo, ne bi bila natančno definirana. Če bi šli potem še dlje nazaj, bi se časovna puščica usmerila v nasprotno smer. Ljudje v daljni preteklosti bi mislili, da je prihodnost tisto, čemur mi rečemo daljna preteklost. Ta slika bi bila časovno povsem simetrična. Če bi jo namreč obrnili, bi bila videti povsem enako. Tisto, kar se za nas zdi prihodnost, bi za ljudi na drugi strani pomenila preteklost.

Simetrija je bila v fiziki vedno zaželena in priljubljena. Najbrž je za nekatere tudi cilj?
To je res, simetrija je bila v fiziki pogosto zelo uspešna, zato se je drži dobro ime. V primeru, o katerem se govori, bi bila simetrija časovna. Kolikor vemo, so vsi temeljni fizikalni zakoni časovno obrnljivi. A če se obrnemo okrog sebe, te logike obrnljivosti ne moremo uporabiti. Prihodnost je prav gotovo popolnoma drugačna od preteklosti. V tej širši sliki, o kateri piševa s Shaunom, pa bi vse bilo simetrično, in če pogledaš daleč v preteklost, se ta zdi enako kot prihodnost.

V športu je veliko tekmovalcev, trenerjev in navijačev, ki so res strastni, obstajajo številna rivalstva ... Ali lahko potegnete kakšno vzporednico z znanostjo? Ko namreč spremljam številne okrogle mize, imam včasih občutek, da so nekateri vaši kolegi tako prepričani o svojih teorijah in da so tako strastni, da bi lahko stavili tudi svoje življenje. V mislih imam predvsem vašega kolega Andreja Lindeja.
Imate prav, a povem vam, da smo prav vsi strastni, tudi zase bi uporabil ta izraz. Mislim, da me nobeno stališče ali pogled nista dokončno indoktrinirala. Vedno sem skeptičen do vsega. Seveda moram dodati, da mislim, da se je inflacija v neki obliki zgodila, a kot sem dejal, oblik inflacije je veliko. Res ne vem, katera različica je pravilna. Prav tako verjamem, da je dobra verjetnost, da obstajajo mnogotera vesolja. Seveda ne vem natančno, kako velika je ta verjetnost. V kozmologiji je veliko strasti, ki povzroča tudi močno vero v neko prepričanje. Imate prav, moj kolega Andrei Linde je dejal, da bi stavil svoje življenje, da mnogotera vesolja obstajajo, a sam ne bi šel tako daleč.

Videl sem precej dokumentarnih oddaj, v katerih ste nastopili. V enem je bil prav zabaven prizor, ko ste zaspali v svoji pisarni, ko vam je Aleksej Valenkin prvič predstavil idejo o vzporednih vesoljih. Je bilo to res? Ste res zaspali?
Mislim, da je to bilo verjetno res. V resnici se tega ne spomnim, a zaupam Alekseju in njegovemu spominu. Sliši se verjetno. Ko sem namreč prvič slišal idejo o mnogoterih vesoljih, se mi sicer ni zdela napačna, vendar pa me tudi ni prepričala kot pomembna tema. Nisem vedel, da bi pomenila kakršno koli razliko. Zame so mnogotera vesolja postala pomembna šele, ko sta se zgodili dve stvari. Najprej so astronomi leta 1998 ugotovili, da se hitrost širjenja vesolja ne ustavlja, ampak celo pospešuje. To je v tem kontekstu pomembno, ker namiguje, da vesolje vsebuje snov, ki povzroča pospešitev. Najpreprostejša interpretacija, da je to energijska gostota praznega prostora. A gostota je precej manjša, kot bi pričakovali od praznega prostora. Mnogotera vesolja rešijo to težavo. Približno ob istem času pa so teoretiki strun ugotovili, da njihova teorija ne napoveduje vedno enakega vakuuma, ampak napoveduje veliko različnih praznih vesolj – teorija strun govori o številki 10⁵⁰⁰ – in prav vsa imajo različno energijo praznega prostora. Vse se je uskladilo, mnogotera vesolja so dala odgovor na težko fizikalno vprašanje. Takrat sem dojel, da je to vprašanje res pomembno.

Omenil sem dogodek v vaši pisarni. In ko rečem vaša pisarna, prav gotovo veste, kaj bo moje naslednje vprašanje.
Ali je moja pisarna res tako neurejena? Ja, res je neurejena. Pred nekaj leto so imeli pri Boston Globu tekmovanje za najbolj neurejeno pisarno v Bostonu. Kolegi z našega oddelka so me prijavili in slikali mojo pisarno in nato sem zmagal. Tako sem uradno – vsaj po Bostonu Globu – lastnik najbolj neurejene pisarne v Bostonu. Na to sem v resnici kar ponosen.

Inflacija in vzporedna vesolja sta koncepta, kar bi pred nekaj stoletji lahko govorili kot o pravljici. A danes obstajajo še bolj nenavadne hipoteze, kot je, denimo, ta, da živimo v simulaciji. Kaj menite o tem?
Ideja o simulaciji je zelo zanimiva. Prav gotovo mislim, da je ne moremo kar tako zanikati. Priznati si moramo, da so fizikalni zakoni, ki jih poznamo – in ti prav gotovo niso dokončni –tisto, kar dajejo življenje matematičnim izrazom. To povzroča, da nekaj dejansko obstaja in uboga te zakone. Simulacija ni popoln odgovor na to vprašanje, saj vse skupaj prestavi za eno stopnjo. Kateri zakoni in motivacija obstajajo, da je vesolje lahko simulirano. Vsekakor pa je to zanimivo vprašanje. Na to vprašanje nismo dobro pripravljeni, da bi ga analizirali. Če bi res živeli v simulaciji, potem je ta res dobra. A ne bi videli pomembne razlike med zakoni vesolja ali simulacije. Slišal sem ljudi, ki so govorili o možnosti, da bi iskali napake zaokroževanja, ki bi pokazale, da živimo v simulaciji. A mislim, da nima nihče prave ideje, kako bi to res ugotovili, ne vemo niti, kako natančni bi morali biti računalniki, da bi ustvarili tako simulacijo. Filozofsko je to zanimivo vprašanje, a mislim, da fizika ni pripravljena, da se usmeri nanjo.

Profesor Michio Kaku ima idejo, ki je morda še bolj nora, da bi lahko v prihodnosti sami ustvarili vesolje. Kaj pa menite o tem?
Odgovor je, morda je res. Tudi sam sem napisal članek o tem, če bi bilo mogoče ustvariti vesolje v kleti ali laboratoriju. Sklep v mojem članku je bil, da enostavno ne vemo. V tem trenutku naše poznavanje fizikalnih zakonov ni dovolj dobro, da bi nam dalo zanesljiv odgovor, ali je to sploh teoretično mogoče. Mogoče pa je možno v skrajni prihodnosti, ko bo tehnologija za današnje standarde res neverjetna. Kdo ve, kaj se bo zgodilo? Da malo prizemljim odgovor, moram dodati, da je tehnologija za kaj takega še zelo daleč. Prav gotovo se to ne bo zgodilo kmalu.

Vabljeni k poslušanju celotnega pogovora, v katerem Alan Guth še podrobneje predstavi inflacijsko teorijo, govori pa še o teoriji strun, pomenu izobraževanja ...

Vabljeni k poslušanju/branju:
- Podcast (klik na poslušanje celotne oddaje - slovenščina, angleščina)
- Statistika, ki je bila izhodišče pogovora