Iz knjige Mičio Kaku: PARALELNI SVETOVI.

Knjigu možete poručiti ovde

Svemir ni iz čega

Neko bi, bez udubljivanja, lako mogao da odbaci ideju o multiverzumu, jer se čini da narušava poznate zakone poput očuvanja materije i energije. Međutim, ukupna količina materije (energije) svemira mogla bi biti prilično mala. Sadržaj materije u vasioni, uključujući sve zvezde, planete i galaksije, ogroman je i pozitivan. Međutim, energija gravitacije mogla bi biti negativna. Ako pozitivnu energiju materije saberete s negativnom energijom proisteklom iz gravitacije, zbir bi mogao ispasti gotovo nula! U izvesnom smislu, takvi univerzumi su slobodni. Mogli bi lako iskrsnuti iz vakuuma. (Ukoliko je svemir zatvoren, ukupna količina energije u njemu mora biti tačno nula.)

(Da biste to shvatili, zamislite magarca koji upada u veliku rupu u zemlji. Da bismo magarence izvukli iz rupe, moramo da mu dodamo energiju. Kada se nađe napolju, s kopitama na tlu, ima energiju nula. Dakle, pošto smo morali da dodamo energiju magarencetu kako bismo ga vratili u stanje nulte energije, mora biti da je imao negativnu energiju dok je bio u rupi. Slično tome, da bi se planeta izvela iz solarnog sistema, neophodno je uložiti energiju. Kada se nađe u slobodnom prostoru, planeta ima energiju nula. Pošto moramo da dodamo energiju da bismo planetu izveli iz solarnog sistema i doveli je u stanje nulte energije, planeta ima negativnu gravitacionu energiju dok je u solarnom sistemu.)

Zapravo, da bi se stvorio svemir poput našeg, mogla bi biti potrebna smešno mala količina materije, možda tek tridesetak grama. Kako Gut voli da kaže: „Svemir bi mogao biti besplatan ručak.“ Ideju stvaranja svemira ni iz čega prvi je predstavio fizičar Edvard Trajon sa Hanterovog koledža pri Gradskom univerzitetu Njujorka, u radu objavljenom u časopisu Nature 1973. godine. Bavio se idejom da je svemir nešto „što se dešava s vremena na vreme“ usled kvantne fluktuacije u vakuumu. (Iako ukupna količina materije potrebna da bi nastao univerzum može biti bliska nuli, mora biti sabijena do neverovatnih gustina, kao što ćemo videti u poglavlju 12.)

Poput mitologija s Panguom, ovo je primer kosmologije creatio ex nihilo. Iako se teorija stvaranja svemira ni iz čega ne može dokazati na konvencionalne načine, pomaže da se nađu odgovori na veoma praktična pitanja o svemiru. Na primer, zašto se svemir ne okreće? Sve oko nas se okreće, počev od čigri, uragana, preko planeta i galaksija, do kvazara. Čini se da je to univerzalna karakteristika materije u svemiru. Ali, sam kosmos se ne okreće. Kada pogledamo galaksije na nebesima, vidimo da je njihov ukupni moment impulsa nula. (To je prilično srećna okolnost jer, kako ćemo videti u poglavlju 5, kada bi se svemir obrtao, putovanje kroz vreme bilo bi uobičajeno i istoriju bi bilo nemoguće pisati.) Razlog zašto se svemir ne obrće moglo bi biti to što je nastao ni iz čega. Vakuum ne rotira oko svoje ose, te ne očekujemo pozitivan ukupan moment impulsa u našoj vasioni. Zapravo, moguće je da svi kosmosi iz mehurova u multiverzumu imaju ukupan moment impulsa nula.

Zašto se pozitivna i negativna naelektrisanja tako savršeno poništavaju? Uobičajeno je da, kada razmišljamo o kosmičkim silama koje upravljaju svemirom, pre mislimo na gravitaciju nego na elektromagnetnu silu, iako je gravitaciona sila zanemarljivo mala u poređenju sa elektromagnetnom silom. Razlog je savršena ravnoteža između pozitivnih i negativnih naelektrisanja. Posledica toga je da je ukupno naelektrisanje u vasioni, po svemu sudeći, nula, te njome dominira gravitacija, a ne elektromagnetna sila.

Iako to prihvatamo zdravo za gotovo, poništavanje pozitivnog i negativnog naelektrisanja fascinantna je pojava, i eksperimentalno je potvrđena s preciznošću od 1/1021. (Naravno, na lokalnom nivou javlja se neuravnoteženost između naelektrisanja – otuda munje. Ali ukupno naelektrisanje je nula, čak i u olujama.) Razlika od samo 0,00001 posto između ukupnog negativnog i pozitivnog naelektrisanja u vašem telu rastrgla bi vas na komade koje bi električna sila raznela po spoljnom svemiru.

Odgovor na te nedoumice kojih ne uspevamo da se otresemo moglo bi biti to da je svemir nastao ni iz čega. Pošto su ukupan moment impulsa i zbirno naelektrisanje vakuuma nula, u bilo kom novorođenom svemiru nastalom ni iz čega naelektrisanje i moment impulsa takođe moraju u zbiru da budu nula.

Postoji jedan očigledan izuzetak od tog pravila. Svemir je načinjen od materije, a ne od antimaterije. Pošto su materija i antimaterija dve suprotnosti (pri čemu antimaterija ima tačno suprotno naelektrisanja u odnosu na materiju), pretpostavljamo da su u Velikom prasku morale da nastanu jednake količine materije i antimaterije. Međutim, problem je u tome što će se materija i antimaterija u kontaktu anihilirati pretvarajući se u gama zračenje. Dakle, ne bi trebalo da postojimo. Vasiona bi trebalo da bude skup nasumično generisanog gama zračenja, a ne da sadrži običnu materiju. Ako je Veliki prasak bio savršeno simetričan (ili, ako je nastao ni iz čega), trebalo bi da očekujemo da su materija i antimaterija formirane u istim količinama. Zašto, onda, postojimo? Ruski fizičar Andrej Saharov se dosetio mogućeg rešenja: po njemu, Veliki prasak nije uopšte bio savršeno simetričan. U trenutku stvaranja, simetrija između materije i antimaterije narušena je u maleckoj meri, dovoljno da materija dominira nad antimaterijom, što je omogućilo kosmos koji vidimo oko sebe. (Simetrija narušena prilikom Velikog praska je takozvana CP simetrija* koja garantuje identičnost zakona za suprotna naelektrisanja i parnost čestica materije i antimaterije.) Ako je svemir nastao „ni iz čega“, možda to ništa nije bilo sasvim prazno, već je u njemu bilo narušavanja simetrije u maloj meri, što je dozvolilo neznatnu prevlast materije nad antimaterijom prisutnu danas. Poreklo ovog narušavanja simetrije i dalje ne razumemo u potpunosti.