Fizika ili naucna fantastika

Svako se verovatno zapitao zašto je značaj Teorije relativnosti toliko veliki. Svima je dobro poznato da u svakodnevnom životu "staromodno" Njutnovo shvatanje gravitacije kao sile funkcioniše bez greške. Čak i za slanje ljudi na Mesec, lansiranje svemirskih brodova ka planetama stara Njutnova teorija izvanredno funkcioniše. Zašto se onda mučiti komplikovanim izračunavanjima u Opštoj teoriji relativnosti, kada u svim poznatim situacijama Njutnova teorija daje zadovoljavajuće rezultate?

Vrlo dugo nakon objavljivanja Teorije relativnosti niko nije verovao da u Univerzumu postoji mesto gde Njutnova teorija prestaje da funkcioniše, mesto gde su prostor i vreme toliko zakrivljeni da je neophodno koristiti Opštu teoriju relativnosti. U blizini Zemlje, Sunca, Jupitera i drugih dobro poznatih tela gravitacija je vrlo slaba a prostor-vreme neznatno zakrivljeno pa zato Njutnova teorija daje dobre rezultate, ali

Tokom 60-tih godina XX veka fizičari su počeli da shvataju evolutivni put zvezda, od rođenja do njihove smrti. U nekim fazama života jedne zvezde, mnogo masivnije od našeg Sunca, Njutnova teorija prestaje da "radi". Pred kraj života jedne takve masivne zvezde gravitacija konačno, u ratu koji je trajao nekoliko miliona godina, pobeđuje unutrašnje sile (toplotno zračenje, elektrostatičko odbijanje) zvezde. Tada zvezda počinje da se smanjuje, a njena gustina i gravitacija počinju da rastu (gravitaciona sila je obrnuto proporcionalna kvadratu rastojanja, znači ako se poluprečnik zvezde smanji dva puta sila poraste četiri puta; masa zvezde se ne menja). Kako gravitacija postaje sve jača i jača prostor-vreme postaje sve više zakrivljeno. Ovaj proces se prvo odvija polako, ali u jednom trenutku, iznenada, gravitacija počinje da savlađuje i i sile između čestica umiruće zvezde. Za samo nekoliko sekundi zvezda se strahovito skuplja, dok njene čestice (protoni, elektroni, neutroni) bivaju zgnječeni jedni u druge. Više ne postoji nijedna sila u prirodi koja bi "pobedila" gravitaciju, zvezda je osuđena da postane crna rupa.

Kako se zvezda sve više približava njenoj neizbežnoj sudbini, sve manje svetlosti uspeva da se otrgne gravitaciji. Zakrivljenost prostor-vremena je toliko velika da samo oni zraci koji vertikalno napuštaju zvezdu uspevaju da pobegnu. Ako bi neko bio u mogućnosti da sa bezbedne daljine posmatra ovu zvezdu izgledalo bi mu da se njen sjaj postepeno smanjuje.

Konačno, u jednoj fazi kolapsa, zakrivljenost postaje toliko velika da svetlost uopšte ne može da napusti zvezdu. Ovo se dešava u trenutku kada gravitacija zvezde postane toliko jaka da je prva kosmička brzine zvezde veća od brzine svetlosti, najveće moguće brzine u prirodi. Kaže se da je zvezda upala u svoj horizont događaja. Termin “horizont događaja” je veoma pogodan. To je doslovno horizont u geometriji prostora i vremena iza kojeg se ne može videti nijedan događaj. Ne postoji nikakav način da se sazna šta se dešava unutar horizonta događaja. To je mesto koje je odvojeno od našeg prostora i vremena, to više nije deo naše vasione.

Na zvezdinu nesreću, gravitacija se ne zaustavlja na tome što je sabila zvezdu unutar horizonta događaja. Jačina gravitacije raste sve više dok čitava zvezda ne bude sabijena u jednu tačku. U toj tački pritisak i gustina su beskonačni, i što je još važnije zakrivljenost prostor vremena je beskonačna. To je tačka u koju ide zvezda. Svaki atom i svaka čestica zvezde potpuno su smrvljeni i uništeni na tom mestu. To je samo srce crne rupe, koje se zove singularitet.
Crna rupa je prazna, njena struktura je vrlo jednostavna. Crna rupa ima samo dva dela – singularitet i horizont događaja Tu nema ničega. Nema atoma, nikakvih stena, ni gasova ni prašine. Ničega! Sva zvezdana materija je potpuno smrvljena i sabijena u singulartitet u centru crne rupe.

Mnogi čudni efekti OTR – isti oni koji su zanemarljivo mali na Zemlji, ili u blizini Sunca, višestruko su uvećani u blizini crne rupe. Usporavanje vremena, na primer, je na Zemlji potpuno zanemarljivo, ali na horizontu događaja koji okružuje crnu rupu vreme se potpuno zaustavlja. Prema našem svakodnevnom iskustvu znamo da se krećemo kroz prostor u tri pravca: gore-dole, levo-desno, napred-nazad, ali kroz vreme moramo da idemo samo u jednom smeru – od prošlosti ka budućnosti. Nasuprot tome, u crnoj rupi postoji sloboda kretanja kroz vreme, ali slobodu koju smo dobili u kretanju kroz vreme plaćamo zabranom kretanja kroz prostor. U crnoj rupi svi putevi pre ili kasnije vode u singularitet.
Crne rupe spadaju u najjednostavnije objekte u vasioni, ali to su najverovatnije i najčudniji objekti u našoj vasioni.
Zamislimo opet jednu masivnu zvezdu pred kraj njenog života. Pre početaka kolapsa prostor-vreme oko zvezde su neznatno zakrivljeni. Kako se zvezda sve više i više smanjuje, zakrivljenost prostor-vremena je sve veća i veća (slikovito gledano: na ravnom prostor vremenu nastaje sve veće i veće "udubljenje"). Ono šta se na kraju dešava sa ovim "udubljenjem" analizirali si Ajnštajn i Rozen tridesetih godina XX veka Na njihovo iznenađenje našli su da se "udubljenje" opet otvara i povezuje sa drugom vasionom! Ovo neobično svojstvo crne rupe nazvano je Ajnštajn-Rozenov most. Ali to nije bilo sve. Kasnije se došlo do zaključka je moguće Ajnštajn-Rozenov most povezuje i dve udaljene tačke prostor-vremena naše vasione. Ovakvi “tuneli” nazivaju se crvotočine.

Treba napomenuti i to da crvotočine mogu da spajaju našu vasionu samu sa sobom na mnogo mesta, ali to bi bila različita mesta u prostor-vremenu. Drugim rečima, ulaskom u jednu od tih “drugih vasiona” mogli bi ponovo ući u našu vasionu, na istom mestu, ali u nekom drugom vremenu. To je mašina za putovanje kroz vreme. Teorijski, kad bi smo zaronili u rotirajući crvotočinu i pažljivo pilotirali našim vasionskim brodom mogli bi smo se ponovo pojaviti u našoj vasioni pre milijardu godina i posetiti Zemlju pre nego što su se na njoj pojavili dinosaurusi.

Bilo bi lepo koristiti ovakav vremeplov. Mogli bi da posetimo mnoge zanimljive događaje u prošlosti, uživo ih posmatramo ili čak u njima učestvujemo.Ali da li je ovakav vremeplov fizika ili naučna fantastika procenite sami.

*
* *

Poslednjih dvadeset pet godina svog života Ajnštajn je proveo u traganju za Teorijom jedinstvenog polja, jednom teorijom koja bi opisala električna, magnetna i gravitaciona polja. On je 1953. godine, dve godine pre smrti, objavio rezultate svoje potrage za idealnom teorijom polja, dobijene do tog vremena. Verovao je da je uspeo da objedini fenomene gravitacije i elektromagnetizma u jedinstvenu teoriju. Na nesreću skup jednačina koje proizilaze iz njegove teorije daje beskonačan broj rešenja, a ne postoji način da se odredi koje rešenje je ispravno i važeće za našu vasionu. Da li je Ajnštajnova teorija jedinstvenog polja ispravna ili ne to još niko ne zna.

 K R A J