Da li postoji kraj?
Lice u lice s naučnicima
U serijalu tekstova “Lice u lice s naučnicima” naše novinarke, Miljana Stanković i Anđa Denić, diskutuju sa omiljenim profesorima Prirodno-matematičkog fakulteta o pravcima u kojima se nauka razvija i ulozi naučnika u 21. veku.
U današnjem članku donosimo odgovore na pitanja koja često čujemo: “Da li postoji život van planete Zemlje?”, “Kako izgleda put do kosmosa?” i “Šta su crne rupe i da li je moguće stvoriti ih u laboratoriji?” Naš sagovornik je dr Dragan Gajić, redovni profesor Departmana za fiziku našeg fakulteta. Profesor Gajić, između ostalog, predaje i korpus astrofizičkih predmeta na Departmanu za fiziku, a na Departmanu za biologiju predaje Osnove astrofizike sa astrobiologijom. Predsednik je i Astronomskog društva “Alfa”. Spada u najaktivnije popularizatore nauke u Srbiji. Razgovor smo vodili u Laboratoriji za astronomiju, astrofiziku i astrobiologiju, koja sa astronomskom opservatorijom na krovu fakulteta predstavlja funkcionalnu celinu.
Miljana: “U kojim segmentima će se razvijati fizika u bliskoj budućnosti?”
Profesor Gajić: “Danas se teško može govoriti o nauci koja je izdvojena od drugih nauka. Sve nauke su se tako razgranale da u okviru fizike imamo situaciju da se svaki njen deo može tretirati kao posebna nauka. Naučna saznanja se tako brzo razvijaju, da stručnjaci imaju pre svega problem da prate sva nova saznanja, a još veći da daju doprinos razvoju novih. S obzirom da se naučna misao razvijala tako da se na svakih devet godina naučna saznanja udvostručuju, radi se o strahovito brzom razvoju savremenih nauka.
Zbog toga je teško reći u kom pravcu će se razvijati samo fizika, ali postoji čitav niz problema za koja još uvek nisu nađena adekvatna rešenja. Na osnovu toga možemo govoriti o nekoliko pravaca razvoja fizike u budućnosti.
Ja bih zauzeo sledeći pristup: Budući razvoj fizike će se zasnivati u dva interesantna pravca koja su povezana. Jedan pravac je saznavanje prirode u njenom najosnovnijem gradivnom smislu, što proučava fizika elementarnih čestica.
Drugi pravac se odnosi na razvoj Kosmosa, čime se bavi kosmologija. Dodao bih da otkrića u jednoj od pomenutih oblasti direktno utiče na dalja otkrića u drugoj, jer se pokazuje da je potencijalni razvoj Kosmosa vezan za mikrosvet tj. za elementarne čestice. Prosto je fascinantno da sudbina Kosmosa, najkrupnije strukture fizičke realnosti, zavisi od elementarnih čestica – njenih najmanjih delova.”
Anđa: “Kada govorite o razvoju kosmologije, na šta pre svega mislite?”
Profesor Gajić: “Kada danas govorimo o Kosmosu, prva intrigirajuća pomisao vezuje se za njegovo ubrzano širenje, što predstavlja saznanje od pre par decenija. Za širenje Kosmosa se zna već jedan vek i pravljeni su teorijski modeli koji su predviđali njegovu dalju sudbinu, u zavisnosti od toga koliko ima mase u njemu. Ono što nije teorijski razmatrano je njegovo ubrzano širenje. A upravo to pokazuju savremena merenja. Logično je pitanje: “Šta je uzrok takvog ponašanje svemira?”. To još uvek ne znamo, ali znamo da postoji. To smo nazvali tamna energija i tamna materija. Vidljivi deo svemira je sagrađen od svega 4% (vidljive) materije, 26% je nevidljiva materija, a preostalii deo se odnosi na tamnu energiju. U ovom trenutku ne znamo šta su tamna energija i tamna materija, ali ih osećamo.”
Miljana: “Razgovor o tamnoj energiji krije mnoge misterije: ona postoji, a ne može da se spozna ljudskim čulima. Da li Vam se ponekad čini da je čovek istražio i pretvorio u fizičke zakone sve što je mogao?”
Profesor Gajić: “Kada sam bio vaših godina na našem fakultetu je gostovao naš poznati fizičar profesor Miša Mlađenović. U razgovoru mi je rekao da je fizika završena nauka i da u njoj više ništa važno ne može da se otkrije. Mene je njegov stav zbunio, a onda je on naveo primer olovke koja pada u gravitacionom polju. Tu se ništa ne može promeniti i sve je tu jasno. Tako je i sa svim ostalim pojavama u prirodi. Za fiziku one su jasne. Iako sam bio mlad i bez mnogo “naučnog iskustva” u sebi sam se oštro suprotstavljao takvom mišljenju. Budućnost je pokazala da sam bio u pravu. Nauka nikada neće biti završena. Fizička realnost je isuviše složena da bi bila potpuno razjašnjena”.
Miljana: “Uvek aktuelna, kada govorimo o dostignućima u fizici, teorija svega je imaginarni koncept koji bi povezivao sve aspekte fizičkog sveta. Da li je takav princip moguć?”
Profesor Gajić: “Proces objedinjavanja svih interakcija bio bi jedinstven zakon koji reguliše sve u prirodi. Meni je traganje za takvim zakonom delovalo kao traganje za Bogom, koji je uredio odnose i strukturu svega i svuda jednom za uvek. Međutim, postavlja se pitanje da li se priroda ponaša tako kao da je podvrgnuta jednom jedinstvenom zakonu? Iako neka nova saznanja i moćni eksperimenti ukazuju da smo možda na dobrom putu, mislim da je priroda determinisana nizom zakona, a ne jednim jedinstvenim. Možda smo mi donekle u zabludi kada tražimo taj unica lex. Uvek će se naći neki slučaj, neka pojava koja tim zakonom nije obuhvaćena. Upravo to znači da fizika nije zatvorena i okončana nauka.”
Anđa: “Koje metode danas koriste fizičari kako bi proučavali stvarnost?”
Profesor Gajić: “U energetskom smislu, na primer, još uvek ne možemo da proizvedemo uređaj koji će razbijati materiju na njene najosnovnije delove, kao što su npr. kvarkovi. Niti možemo da ostvarimo u laboratorijama tako ekstremne uslove izuzetno visokih gustina i temperatura, kakve se sreću u središtima zvezda, niti toliko niskih temperatura i razređenih sredina, kakve se sreću u međuzvezdanom i međugalaktičkom prostoru. U tom smislu svemir je najbolja moguća laboratorija, ali u njoj ne možemo da diktiramo uslove, kao što je to slučaj u laboratorijama na Zemlji. Astronomi i astrofizičari su posmatrači prirode koji teorijskim modelima pokušavaju da je objasne.”
Miljana: “Otkriće Higsovog bozona u Cernu izazvalo je burne reakcije u javnosti. O čemu se zapravo radi?”
Profesor Gajić: “Proces je išao ka tome da snopovi čestica koji se sudaraju budu sve brži i brži. Uređaji koji su se stalno usavršavali, tim snopovima naelektrisanih čestica davali su sve veću energiju. One se sudaraju ogromnim brzinama, što je dovodilo do toga da se u tim procesima stvarao Higsov bozon, “nosilac i kreator mase”.
Postojao je strah među laicima da će ova istraživanja u Cernu stvoriti crnu rupu, koja će usisati i samu planetu. Međutim, Stiven Hoking je uveo pojam tzv. isparavanja crnih rupe. To se odnosilo na primarne crne rupe, koje su počele prve da se formiraju u Kosmosu. Suština ove teorije sastoji se ukratko u sledećem: kada postoji foton jako velike energije, koji se kreće po tzv. sferi horizonta događaja, koju možemo tretirati kao površinu crne rupe, iz njega je moguće stvaranje virtuelnog para čestica-antičestica. One bi se, izvan horizonta događaja, vrlo brzo spojile i anihilirale, pretvarajući se u foton iz kog su nastale. Ali, ako se to događa na površini horizonta događaja, situacija je takva da jedna od tih čestica iz ovog para upadne u crnu rupu, a druga izlazi van nje. To znači da crna rupa gubi deo energije koji je odnela čestica koja je napustila horizont događaja. S obzirom na ekvivalenciju energije i mase, gubitkom dela energije, smanjuje se masa crne rupe. Učestalost tih procesa dovodi do toga da crna rupa u konačnom nestane, ispari. Što je crna rupa manje mase, brže isparava i brže nestaje.”
Anđa: “Dakle, da li je moguće veštačko formiranje crne rupe u laboratoriji?”
Profesor Gajić: “U teorijskom smislu, u Cernu mogu da naprave crnu rupu, ali bi ona toliko brzo isparila da ne bi bilo dovoljno vremena da privuče novu masu iz okoline i koja bi joj omogućila da naraste i proguta Zemlju. Dakle takvi strahovi su bez osnova”.
Miljana: “Vi se bavite astrofizikom, šta Vas je zadržalo u toj oblasti?”
Profesor Gajić: “Ono što me tera da volim astrofiziku jeste potreba da dobijem nova saznanja o Kosmosu. Imam nekog crva u glavi koji me tera da saznajem nešto novo i to prenosim drugima, a ne samo da radim ono što je korisno i ekonomski isplativo.
Tu je i pitanje koje se postavlja: kako preživeti na ovoj planeti? Čovek je svojim aktivnostima u velikoj meri razorio našu planetu. Ona obnavlja svoje resurse određenom brzinom, ali ih mi trošimo brže nego što ona može da ih obnovi. Postoji tzv. “Gaja hipoteza” koja polazi od toga da je planeta jedan jedinstven sistem. Ona se prilagođava, ali to prilagođavanje je na nivou koji je nepovoljan po nas. Ono što upropašćujemo, planeta će “ispeglati”. Ali ta novonastala ravnoteža će biti sa prosečnom temperaturom koja će biti viša od one kolika je bila pre nego što se u njeno ponašanje nije umešao čovek svojim aktivnostima. Time mi ugrožavamo i sebe i biosferu na Zemlji.”
Anđa: “Da li smatrate da će se u budućnosti fizika pozabaviti tim ekološkim problemima?”
Profesor Gajić: “Pravac razvoja fizike je traganje za vidovima energije koji neće ugrožavati svet. Npr, to bi mogla da bude solarna energija. Ali, nje imamo najviše leti kada nam je energija manje potrebna, a još uvek nismo u stanju da je sačuvamo za zimu. Ne mislim samo na ove, obnovljive, vidove energije. Bežimo od nuklearne energije smatrajući je vrlo opasnom. Ali, civilizacija će se razvijati tako da ćemo biti primorani da tragamo za vidovima energija, kao što je npr. fuziona. Već 50 godina radi se na procesu kontrolisane fuzije, ali još uvek ne uspevamo da to uradimo. Zato smo fuziju realizovali u vodoničnim bombama. U istoriji nije prvi put da se saznanja fizike prvo iskoriste u destruktivne svrhe, kroz nova oružja, a tek kasnije se radilo na tome da se ova saznanja implementiraju za blagodet čovečanstva.
Drugi pravac bi vodio ka stvaranju sveta koji će moći da opstane i u odnosu prema prirodi i sa nekim drugim vidovima energije. Da bismo proizveli bilo šta moramo da uložimo neku energiju. Dobar deo te energije na osnovu principa termodinamike odlazi u okolinu. Ma kako bila čista energija koju ulažemo u proizvodnju, deo te energije smo emitovali u atmosferu. I bez emisije gasova staklene bašte mi u sistem atmosfere ubacujemo energiju koja je zagreva. Postavlja se pitanje u kojoj meri naša planeta može da primi tu energiju i da taj rast temperature ne bude takav da ugrozi živi svet. Rast temperature okeana će dovesti do klimatskih promena, do uništenja planktona u moru. Potom će se manje apsorbovati ugljen dioksid, tako da će temperatura i dalje da raste. Na taj način ulazimo u tzv. pozitivnu povratnu spregu, koja je vrlo nepovoljna za opstanak biosfere na Zemlji.”
Miljana: “Koliko će temperatura da raste?”
Profesor Gajić: “To će se zaustaviti kao na Veneri, na čijoj je površini temperatura preko 460 Celzijusovih stepeni. Ona je sada u ravnoteži jer prisutan ugljen dioksid u njenoj atmosferi propušta zračenje koje odgovara talasnim dužinama na tako visokim temperaturama. Nadamo se da se tako nešto neće desiti na Zemlji, ali porast ljudske populacije, stvara i glad za energijom i njenu emisiju u atmosferu, što nepovoljno deluje na biosferu i opstanak čoveka na našoj planeti. Osim iskonske znatiželje i to je jedan od razloga zbog kojeg čovek traga za ekstrasolarnim planetama, koje će jednoga dana možda naseliti. Ali, putovanja do tih svetova neće moći da budu masovna, i tamo neće moći da se preseli veliki deo čovečanstva. Osim toga ta putovanja bi trajala jako dugo. Sada je do naše najbliže zvezde najbržoj letelici koju je napravio čovek potrebno 76000 godina. To kolonizaciju susednih zvezda i planeta oko njih u bliskoj budućnosti, koja se meri vekovima, čini malo verovatnom.
Naša planeta je “Zlatokosa”, jer se nalazi dovoljno blizu Sunca tako da dobija dovoljno energije, a da je ona ne ugrozi. Mi smo prilagođeni za život na takvoj planeti i zato je treba pričuvati, a ne upropašćavati.”
Anđa: “Kako gledate na mogućnost da naš novi dom postane Mars?”
Profesor Gajić: “Nije sve kao u filmu. Imao sam prilike da upoznam devojku koja je ušla u uži krug onih koji su u viziji Ilona Maska planirani za odlazak na Mars. Ispala je nakon ulaska u prvih sto kandidata. Rekao sam joj da teba da bude srećna zato što je ispala sa spiska potencijalnih “putnika” na Mars.”
Miljana: “Zašto?”
Profesor Gajić: “Zato što se ne razmišlja o tome kako će ljudi preživeti na Marsu, jer su tamo potpuno drugačiji uslovi: temperatura je -60 stepeni, nema ozonskog sloja koji štiti od ultravioletnih zračenja. Mogu se napraviti kupole gde će ljudi živeti, ali to neće moći prvi ljudi da naprave. Potrebno je mnogo robotizovanih misija koji bi napravili habitat za ljude na Marsu.
Postoji i drugačiji scenario, tzv. teraformiranje Marsa, čija je suština u tome da se uslovi na Marsu modifikuju tako da su slični uslovima na Zemlji. Najpre moramo da obavimo otopljavanje na Marsu. Ugljen dioksida je na Marsu oko 96%, ali je atmosfera Marsa oko sto puta ređa od Zemljine, tako da ta količina ugljen dioksida efektom staklene bašte ne stvara dovoljno visoku temperaturu koja bi omogućila život. Potrebno je upumpati još veće količine ovog gasa, da bi se temperatura podigla. To bi otopilo polarne kape, što bi stvorilo vodu u tečnom stanju. Nakon toga treba da pošaljemo brodove koji će nositi bakterije, koje će ugljen dioksid prerađivati i stvarati kiseonik. Problem je u tome, što će otopljena voda posle izvesnog vremena nestati, kao što je i nestao okean na Marsu u njegovo ranoj istoriji. Masa Marsa je mala i on nije mogao da zadrži tečnu vodu. Molekuli vode su se pod delovanjem UV zračenja razbijali na vodonik i kiseonik, lakši vodonik je otišao iz atmosfere, jer gravitacija Marsa nije mogla da ga zadrži, a kiseonik je oksidovao površinu planete, koja je zbog toga poprimila crvenkastu boju.
Takođe treba razmišljati i o drugim problemima koji su vezani za naseljavanje ove crvene planete. Jedan od takvih su čak i zdravstveni problemi u prvim posadama, koji bi se na Zemlji relativno lako rešavali, kao što su upale zuba ili slepog creva. Ko bi tamo lečio te ljude?
Potom, let do Marsa bi u sadašnjim uslovima trajao najmanje šest meseci. Kosmonauti bi najveći deo tog leta proveli u bestežinskom stanju. Ne znam da li ste čule za “svemirsku bolest”, koja se javlja u uslovima nulte ili mikro gravitacije? Jedna od njenih posledica je da se kalcijum u organizmu ne taloži u kostima, što ih čini krtim. Očigledno je da će medicina morati da da svoj veliki doprinos u prevazilaženju ovih problema. U tom smislu ja sam skeptik po pitanju skorih interplanetarnih letova sa ljudskim posadama.
Očekujem da će čitav niz novih tehnoloških rešenja do kojih dolazimo u istraživanju svemira da se nađe u svakodnevnom životu na Zemlji, što će popraviti kvalitet življenja ljudi..
Ljudi koji se odluče za kosmičke letove prolaze kroz ozbiljnu trenažu. Osim toga, oni su selektovani tako da budu izdržljivi. Moraju biti i psihički jaki, jer se odlazi na put bez povratka.
Npr. Jurij Gagarin nije imao najbolje rezultate. Njegov jedini najbolji rezultat je bio u tome da je mogao najduže da izdrži u tesnom prostoru. Kabina je bila jako skučena, ali njemu to nije predstavljalo problem.”
Miljana: Za kraj, kako komentarišete veliki broj teorija zavere koje su aktuelne danas?”
Profesor Gajić: “Između ostalog, uloga fizike bi trebalo da bude takva, da razuverava one ljude koji veruju u različita praznoverja. Npr. u veku kada se razmatra suština materije, imamo priče o Zemlji kao ravnoj ploči. Još uvek je prisutno to što datira iz vremena kada je kod ljudi počinjala da se formira svest, da pojave koje ne ume da objasni pripisuje nečemu ezoteričnom i nerealnom.”