Jula meseca ove godine napustio nas je Stiven Vajnberg (Steven Weinberg, 1933-2021) jedan od fizičara   koji su oformili našu sadašnju sliku fundamentalne fizike i kosmologije. Priče o fizičarima takvog kalibra uvek su priče o lepoj fizici, a u ovom slučaju radi se i o interesantnom karakteru koji je imao izuzetan uticaj i u struci i van tehničkog kruga svoje struke. Opisaćemo prvo Vajnbergov uticaj na savremenu kosmologiju.

Stiven Vajnberg je bio obrazovan kao fizičar a zatim se specijalizovao u oblasti fizike elementarnih čestica. Šezdestih godina prošlog veka ta oblast je bila u punom zamahu i Vajnberg je bio jedan od teoretičara koji su uneli red u obilje tada dobijenih eksperimentalnih rezultata. Njegov najveći doprinos bio je 1967. kada je sa svoje 34 godine formulisao tačan opis takozvane slabe sile, jedne od četiri fundamentalne sile u prirodi. Njegova teorija je potvrdjena serijom eksperimenta, kulminirajući nalazom takozvanog Higsovog bozona 2012-te godine.

Bonus tog takozvanog Vajnberg-Salamovog modela bila je paradigma koja do dan-danas dominira u fizici elementarnih čestica: mogućnost da se na visokim temperaturama u vrlo ranom svemiru elektromagnetna, slaba, i jaka sila nisu razlikovale jedna od druge! Drugim rečima da je struktura sveta koji znamo, gde jaka sila stvara jezgra, elektromagnetna atome, a slaba dovodi do odredjenih raspada, posledica razbijanja jedinstvene fundamentalne sile na tri dela tokom hladjenja svemira.

Sredinom šezdesetih kada je došlo do otkrića takozvanog pozadinskog mikrotalasnog zračenja, postalo je jasno da scenario po kome se naš sadašnji svemir raširio iz prethodnog stanja velike gustine i temperature nije samo mogućnost, već realnost. Vajnberg je bio jedan od fizičara koji su shvatili da je moguće proučavati tu ranu fazu koristeći mikroskopsku, subatomsku fiziku.

Temperatura svemira kada je bio hiljadu puta manja odgovara režimu atomske fizike koja je dobro proučena u laboratorijama. Temperatura svemira koji je bio milion do trilion puta manja odgovara energijama koje su u domenu eksperimenata nuklearne fizike. Ranije faze, kada su rastojanja bila još manja a temperatura proporcionalno veća fizički su slične sudarima u akceleratorima elementarnih čestica.

Teorija je u stanju da poveže laboratorijsku fiziku i fiziku ranog svemira na istoj temperaturi. Koristeći poznate laboratorijske rezultate bilo je moguće računati šta se dogadjalo u ovoj ili onoj fazi ranog svemira i tako naći objašnjenja onoga što vidimo u sadašnjem svemiru. Istom logikom postalo je moguće testirati hipoteze u fizici elementarnih čestica za koje još uvek nije postojala laboratorijska potvrda: teoretičari bi proračunali efekte hipoteze na rani svemir i njene posledice po sadašnji, pa poredjenjem sa astronomskim posmatranjima videli da li to ima smisla i shodno tome prihvatili, odbacili, ili popravili početnu hipotezu.

Tako je došlo do ogromnog proširenja kosmologije: od astronomske studije vidjivog svemira, bazirane na posmatranju galaksija, do racionalne studije svemira u epohama pre postojanja zvezda i galaksija! 

Vajnberg je tada uradio nešto što ga je od poznatog i dobrog fizičara pretvorilo u zvezdu: napisao je encklopedijski udžbenik u kome je sabrao i obradio fiziku koja je potrebna za razumevanje kosmologije: od teorije relativnosti, preko relevantne astrofizike i kosmografije, do mikroskopske fizike. Na tom udžbeniku, pod nazivom „Gravitacija i kosmologija“ obrazovale su se generacije fizičara. Iako je izašao još davne 1972-ge, ta knjiga je i dan-danas korisna referenca.

Nekoliko godina kasnije Vajnberg je napisao knjigu na istu temu ali za širu publiku pod nazivom „Prva tri munuta.“ Kniga je odmah postala hit i ostala klasika. Prevedena je vrlo brzo i kod nas. Još uvek može da se nađe u preprodaji, i još uvek je dragoceno štivo za svakog čitaoca koga zanima kosmologija. Mnogo se dogodilo za protekle četiri i po decenije, i u domenu posmatranja i u domenu teorije, ali u toj knjizi Vajnberg je opisao osnovnu sliku koja povezuje rani svemir sa ovim sadašnjim, koji posmatramo, sliku na kojoj su bazirana sva nova otkrića u proteklih pola veka. Sve što je u toj knjizi još uvek je relevantno i interesantno. Čitaocu će biti zanimljivo da prosledi na koja od otvorenih pitanja koja Vajnberg diskutuje sada imamo odgovore, a ima ih dosta!  

2.  Stiven Vajnberg: Dva doprinosa kosmologiji
3.  Stiven Vajnberg: Nezaboravan karakter