Frumusetea FIZICII

Lucrul cel mai greu de inteles despre univers

este ca poate fi inteles

(Albert Einstein,Cum vad Lumea)

Inca din timpul liceului am simtit o atractie pentru fizica,deoarece am realizat ca fizica este o stiinta fundamentala  prin excelenta care imi ofera speranta de a intelege ce se intampla in jurul meu.Scopul fizicii la nivelul ei cel mai profund nefiind doar acela de a descrie lumea in care traim,ci si de a explica de ce  aceasta lume,aceasta planeta si acest univers este asa cum este.Iar daca e sa inventam un rost pentru vietile noastre eu simt ca rostul vietii mele ar putea fi acela de a incerca sa inteleg lumea in care traim si fizica cu siguranta m-a ajutat sa fac acest lucru.Poate ca am reusit intr-o mica masura sa gasesc raspunsuri la multe din problemele ce m-au framantat ,dar mai sunt inca atat de multe lucruri pe care vreau sa le stiu.Marele fizician Einstein a savarsit una din cele mai mari ispravi intelectuale din toate timpurile aratandu-ne ca spatiul si timpul sunt influentate de starea de miscare a observatorului si se pot curba ca raspuns la prezenta materiei si a energiei.La fel cum  relativitatea speciala si relativitatea generala ne-au  impus schimbari drastice in conceptia noastra asupra lumii,mecanica cuantica ,fizica lumii noastre reale,ne cere sa renuntam si la calitatile de “bun  simt” pentru a intelege frenezia haotica a universului microscopic.In prezent gravitatia cuantica zguduie atat de puternic fundamentele fizicii moderne ,incat pana si banalul   numar de trei dimensiuni spatiale ale universului ,un lucru atat de elementar,incat l-am putea considera dincolo de orice indoiala,este in mod spectaculos si convingator modificat.Astazi adevaratele mistere ale naturii si universului trebuiesc cautate in astrofizica si fizica particulelor elementare.

Desigur principiile fizicii reprezinta o componenta pretioasa a cvilizatiei de pe planeta noastra.Cele mai profunde principii fizice pe care le cunoastem sunt regulile mecanicii cuantice, care stau la baza a tot ce cunoastem despre materie si interactiile ei.Probabil in viitorul apropiat acel principiu holografic din gravitatia cuantica la care se refera fizicienii Hawking, Susskind, Smolin,Brian Greene,Winberg in lucrarile lor va fi o idee formidabila care va marca profund civilizatia planetei noastre. Cand am predat fizica  la Universitate am simtit ca principala mea sarcina (si fara indoiala cea mai dificila) era ca pe baza experientei mele din cercetare,sa incerc sa explic puterea pe care ti-o da capacitatea de a calcula ce se intampla cu un sistem fizic in diferite conditii si cat de util este sa te compari cu rezultatele unui experiment bine gandit.In acest fel studentii puteau simti ei insasi ce inseamna cu adevarat principiile fizicii. Am petrecut mult timp cautand sa le explic  lucruri dificile in termeni elementari.Am incercat sa-i fac sa inteleaga ca particulele elementare apar in teoriile din fizica moderna ca mici aglomerari de energie, impuls si sarcina electrica ale unor campuri. In fizica moderna campurile trebuiesc privite nu doar ca simple artificii matematice care ne ajuta sa calculam fortele dintre particule, ci ca entitati fizice de sine statatoare, locuitori ai universului nostru ce pot fi in realitate “mai fundamentali” decat particulele elementare.Explicatia stiintifica e o sursa de placere,la fel ca dragostea si arta.Cea mai buna cale de a intelege natura explicatiei stiintifice este sa traiesti acel fior pe care il simti atunci cand cineva (de preferinta tu insuti) a reusit sa inteleaga si explice un anumit lucru.

Cautarea frumusetii in fizica a fost o tema care a insotit intreaga mea activitate stiintifica.Este foarte greu sa definesti frumusetea fizicii,dar ea e la fel de reala ca toate celelalte feluri de frumusete.La fel ca dragostea sau teama aceste lucruri nu se definesc;le cunoastem atunci cand le simtim. Fizica nu se ocupa doar cu a face previziuni.Exista o diferenta intre a face previziuni si a le intelege.Frumusetea fizicii, ratiunea ei de a fi este ca ofera informatii privind motivele pentru care lucrurile din univers se comporta asa cum o fac.Abilitatea de a prezice comportamente este o mare parte din puterea fizicii, dar esenta acesteia s-ar pierde dac nu ne-ar oferi si o cunoastere profunda a realitatii ascunse aflate la baza a ceea ce observam.

Ce a reusit fizica clasica

Reusitele fizicii de pana acum sunt extraordinare.Trebuie doar sa privim in jurul nostru pentru a ne da seama de puterea exceptionala pe care intelegerea Naturii ne-a permis sa o obtinem. Tehnologia din lumea moderna s-a dezvoltat in mare masura din enonna experienta acumulata si fizica este cea care se afla la baza tehnologiei noastre. Teoriile fizicii de care dispunem azi au o precizie remarcabila. Dar nu numai precizia este cea care le-a dat forta pe care o au azi, ci si faptul cu totul remarcabil ca au putut fi tratate matematic in detaliu.Fizica si matematica impreuna ne-au dat o stiinta cu o putere cu adevarat impresionanta.O buna parte din teoriile fizicii nu sunt deosebit de recente. Teoria  staticii (ce se refera la corpurile ce nu se afla în miscare) dezvoltata într-o stiinta foarte frumoasa de Arhimede face acum parte din mecanica newtoniana. Profundul pas inainte pe care secolul al saptesprezecelea l-a adus stiintei a fost intelegerea miscarii. Vechii greci au avut o intelegere extraordinara a lucrurilor, dar privite static , forme geometrice rigide, sau corpuri in echilibru(adica cu toate fortele in echilibru, astfel ca nu exista miscare). Ei nu au avut o conceptie corecta asupra legilor ce guverneaza modul in care corpurile se deplaseaza. Lor le-a lipsit o buna teorie asupra dinamicii, adica o teorie asupra modului extraordinar in care Natura controleaza modificarea locului in

care se gaseste un corp de la un moment la altul. Aceasta absenta s-a datorat partial lipsei unor mijloace suficient de precise de masurare a timpului, adica a unui “ceas” suficient de bun. Un astfel de ceas era necesar pentru a fixa in timp cu precizie modificarile de pozitie, pentru a se putea determina corect viteza si acceleratia corpurilor. Astfel, observatia facuta de Galileo Galilei in 1583 ca pentru fixarea in timp poate fi folosit un pendul a avut urmari importante in timp pentru el, (dar si pentru dezvoltarea întregii stiinte!) deoarece fixarea in timp a miscarii a putut fi astfel facuta cu precizie.Odata cu publicarea in 1638 a lucrarii Discorsi a lui Galileo Galilei, a fost inaugurat noul domeniu al fizicii –dinamica- si astfel a inceput trecerea de la vechiul misticism la stiinta moderna!

Ideile profunde ale dinamicii (corpuri in miscare), introduse de Galilei in jurul anului 1600 au fost dezvoltate de Newton intr-o teorie eleganta si cuprinzatoare.Publicarea in 1687 a lucrarii “Principia” a lui Isaac Newton a fost fara indoiala primul mare suces al fizicii. Aceasta lucrare deosebita a demonstrat, pornind de la cateva principii fizice de baza, cum poate fi inteles, si deseori prevazut cu mare precizie, comportamentul obiectelor fizice aflate in miscare. Contributia lui Newton, asa cum a admis el insusi, a datorat mult rezultatelor ganditorilor anteriori, printre care cei mai importanti sunt Galileo Galilei, Rene Descartes, si Johannes Kepler. Pe langa acestea au existat importante concepte de baza mostenite de la ganditorii antici, cum ar fi cele geometrice ale lui Platon,Eudoxos, Euclid, Arhimede si Appolonius. Atunci cand este aplicata la miscarea planetelor si a satelitilor aceasta teorie a lui Newton da o precizie extraordinara (mai buna de o parte la zece milioane). Teoria lui Newton se aplica atat aici pe Pamant, cat si la distante mari , la stele si galaxii – cu o aceeasi precizie.

Distantarea de conceptia de baza a dinamicii lui Newton s-a realizat ulterior.Prima a fost teoria electromagnetismului a lui James Clerk Maxwell, dezvoltata la mijlocul secolului al nouasprezecelea. Aceasta cuprinde nu numai comportarea clasica a campului electric si magnetic, ci si a luminii. Teoria lui Maxwell a prezintat o importanta considerabila pentru dezvoltarea tehnologiei. Teoria electromagnetismului a lui Maxwel este valabila cu precizie intr-un domeniu extraordinar de larg, de la scara atomilor si al particulelor subatomice la aceea a galaxiilor, de aproximativ de milioane de milioane de milioane de milioane de milioane de milioane de ori mai mare ! În domeniul dimensiunilor foarte mici, ecuatiile lui Maxwel trebuiesc combinate cu regulile mecanicii cuantice. Teoria relativitatii reslranse, ce s-a dezvoltat dintr-un studiu al ecuatiilor lui Maxwell, a fost elaborata de Einstein pentru a explica comportarea stranie a corpurilor ce se deplaseaza cu viteze apropiate de cea a luminii.Teoria relativitatii restranse a lui Einstein (anticipata de Poincare si reformulata elegant de Minkowski) da o descriere minunat de corecta fenomenelor in care viteza obiectelor se apropie de cea a luminii – viteza 1a care descrierile date de Newton incep in sfarsit sa nu mai fie valabile.Pe de alta parte, relativitatea restransa ne spune ceva foarte profund despre realitatea fizica, legat de natura timpului si perceptia noastra asupra “curgerii timpului”. Dealtminteri,va trebui sa intelegem relativitatea restransa mai inainte de a putea aprecia cum se cuvine teoria relativitatii generale a lui Einstein – o teorie ce foloseste conceptul de spatiu-timp curb pentru a descrie gravitatia.Teoria relativitatii generale a lui Einstein generalizeaza teoria dinamica a lui Newton (a gravitatiei) si ii imbunatateste precizia, mostenind intreaga precizie remarcabila a acestei teorii asupra miscarii planete lor si a satelitilor. În plus, ea explica diferitele rezultate bazate pe observatie ce sunt incompatibile cu vechea teorie a lui Newton. Unul dintre acestea, (pulsarul binar) arata ca teoria lui Einstein are o precizie de aproximativ o parte la 1014

Trebuie sa remarcam ca cea mai veche teorie a fizicii este desigur geometria euclidiana, despre care am învatat cate ceva inca din scoala elementara. Poate ca anticii nu au considerat-o ca fiind o teorie fizica, dar aceasta este desigur o teorie sublima si destul de precisa a spatiului fizic si a geometriei corpurilor rigide.Ironia face ca acum stim ca geometria euclidiana nu este o descriere in intregime corecta a spatiului nostru fizic in care locuim.Teoria relativitatii generale a lui Einstein ne spune acum ca în prezenta unui camp gravitational spatiul (spatiul-timp) este de fapt “curb”,adica nu este exact euclidian. Pentru lungimi de ordinul metrilor, deviatiile de la suprafetele euclidiene plane sunt foarte mici, iar erorile pe care le facem în considerarea geometriei ca fiind euclidiana sunt mai mici decit diametrul unui atom de hidrogen!

Teoria cuantica a gravitatiei

Isaac Newton, acum cateva secole, a deschis larg usa stiintei.El a descoperit cum cateva ecuatii matematice pot descrie modul in care se deplaseaza obiectele ,atat aici pe Pamant,cat si in spatiu.Date fiind forta si simplitatea rezultatelor sale,ne-am fi putut usor imagina ca ecuatiile lui Newton ar reflecta adevaruri eterne sapate adanc la temelia cosmosului.Continuand explorarile lui Newton ,oamenii de stiinta s-au aventurat in zone ce depasesc cu mult raza de actiune a ecuatiilor sale.In ultimile decenii am ajuns sa intelegem tot mai bine universul fizic.Mijloacele teoretice ale mecanicii cuantice si relativitatii generale ne permit sa facem predictii testabile in legatura cu evenimentele fizice care au loc de la dimensiuni atomice si subatomice, la galaxii,roiuri de galaxii si chiar pana la structura universului insusi.Este o realizare monumentala.Este incredibil cum noi oamenii, niste fiinte izolate  pe o mica planeta ce se invarte in jurul unei stele oarecare,dintr-un colt indepartat al unei galaxii obisnuite,prin gandire si experiment am putut percepe si intelege una din cele mai misterioase caracteristici ale universului fizic.Fizicienii,prin natura lor,nu vor fi multumiti pana cand nu vor sti ca cel mai profund si elementar adevar al universului a fost descoperit. Oamenii de stiinta de astazi descriu universul cu ajutorul a doua teorii de baza :teoria generala a relativitatii si mecanica cuantica. Ele reprezinta marile realizari intelectuale ale primei jumatati ale secolui trecut.

Teoria generala a relativitatii este cea mai frumoasa teorie din fizica.Este o teorie cu adevarat superba!Eu nu cunosc sa existe vreo teorie fundamentala in oricare alta stiinta care ar putea sa intre in aceasta categoria de teorie superba.Poate ca teoria selectiei naturale,propusa de Darwin,ar fi potrivita acestei categorii,dar se situeaza totusi la o distanta apreciabila.Teoria generala a relativitatii descrie forta de gravitatie si structura la scara mare a universului, adica structura la scara de la numai cativa kilometri la milioane de milioane de milioane de milioane (unu cu douazeci si patru de zerouri dupa el) de kilometri, dimensiunea universului observabil.Teoria relativitatii generale ne spune ca spatiul-timp este de fapt curb  in prezenta unui camp gravitational(adica nu este exact euclidian).Relativitatea generala este o teorie a spatiului si timpului  si a fost elaborata de celebrul fizician Albert Einstein . Einstein traia si gandea mult inaintea timpului sau.Putini au inteles si au acceptat teoria relativitatii la vremea respectiva, fapt pentru care premiul Nobel i-a fost acordat lui Einstein pentru efectul fotoelectric si nu si pentru teoria relativitatii! La acea vreme se considera firesc ca timpul sa fi curs permanent, indiferent de ceea ce se intampla,dar teoria relativitatii a combinat spatiul cu timpul si a afirmat ca amandoua pot fi rasucite sau distorsionate de materia si energia din univers.In acest fel,modul nostru de a percepe natura timpului s-a schimbat de la independenta acestuia pana la fasonarea lui de catre materia din univers.Dupa Einstein ,gravitatia este o distorsiune in textura spatiu-timp,produsa de masa si energia pe care acesta o contine.Obiecte ca proiectilele si planetele incearca sa se miste in linie dreapta in spatiu-timp,dar,deoarece spatiul-timp e curbat si rasucit si nu plat,traiectoriile lor par sa fie curbate.John Wheeler,unul dintre marii specialisti in relativitatea generala a rezumat astfel teoria relativitatii:”materia spune spatiului cum sa se curbeze;spatiul spune materiei cum sa se miste”.Si totusi nu ne putem impiedica sa ne intrebam ce inseamna de fapt textura spatiu-timp a universului ?Newton a sustinut ca spatiul si timpul sunt ingrediente eterne imuabile care alcatuiesc cosmosul.Leibnitz si altii au respins ideea,sustinand ca spatiul si timpul nu sunt decat instrumente de contabilizare menite a rezuma in mod convenabil relatiile dintre obiectele si evenimentele din univers.Pozitia unui obiect in spatiu si timp are sens doar daca se compara cu o alta.Spatiul si timpul constituie vocabularul acestor relatii,nimic mai mult.Dar inca ne mai putem intreba daca modelul geometric al spatiului si timpului,care joaca un rol central in teoria generala a relativitatii,este doar o expresie convenabila pentru relatiile spatiale si temporale intre diferite pozitii sau daca ar trebui sa ne consideram incorporati in ceva atunci cind vorbim de cufundarea noastra in textura spatio-temporala.Teoria corzilor sugereaza un raspuns la aceasta intrebare identificand textura spatio-temporala cu un numar colosal de corzi aflate in modul de vibratie al gravitonului.Campul gravitational fiind codificat in curbura texturii spatio-temporale ne indeamna sa-l identificam cu isasi textura spatio-temporala.Principala forta de atractie a teoriei lui Einstein e simplitatea ei,coerenta logica si desigur sentimentul de inevitabil pe care ni-l da teoria.Atat teoria lui Einstein,cat si cea a lui Newton despre gravitatie implica ecuatii care descriu fortele gravitationale produse de orice cantitate data de materie.In teoria lui Newton exista trei asemenea ecuatii(corespunzand celor trei dimensiuni ale spatiului),in teoria lui Einstein sunt paisprezece.Acest fapt in sine nu poate fi considerat un avantaj estetic al teoriei lui Newton fata de cea a lui Einstein.Teoria lui Einstein e mai frumoasa decat teoria lui Newton datorita simplitatii ideii centrale privind echivalenta dintre gravitatie si inertie: forta de gravitatie este resimtita la fel ca forta datorita acceleratiei.Einstein a transformat aceasta observatie banala, pe care orice copil de scoala o poate intelege ,intr-unul din cele mai importante principii ale fizicii:principiul echivalentei dintre gravitatie si acceleratie,sau mai simplu:principiul echivalentei.Din acesta el a dedus legile care guverneaza toate fenomenele dintr-un camp gravitational,ca si ecuatiile pentru geometria neeuclidiana a spatiu-timp.Totul este cuprins in cateva ecuatii,ecuatiile lui Einstein,cu o valabilitate universala.Consider acest lucru frumos.Ascultand o piesa muzicala sau privind o pictura simtim o placere estetica intensa data de senzatia ca nimic din lucrare nu poate fi schimbat,fiecare nota di partitura sau fiecare culoare din picture se afla la locul potrivit.Acelasi lucru e adevarat despre relativitatea generala.Odata ce cunosti principiile fizice generale adoptate de Einstein,intelegi ca el nu putea fi condus spre o alta teorie a gravitatiei semnificativ diferita.Sistemul de pozitionare GPS pe care il accesam de pe smartphone sau din automobil comunica cu satelitii ale caror dispozitive interne de sincronizare iau in mod curent cunostiinta de curbura spatiu-timp(si de ecuatiile relativitatii )pe care o inregistreaza pe orbita lor de deasupra Pamantului.Daca satelitii n-ar face acest lucru,indicatiile referitoare la pozitie pe care le genereaza ar deveni rapid incorecte.Geometria lui Euclid predata elevilor timp de doua milenii se aplica cu success numai datorita faptului ca la suprafata Pamantului campul gravitational e destul de slab,asa incat spatiul in care traim nu are o curbura observabila.Euclid folosind experienta unei vieti traite in campul gravitational slab al Alexandriei elenistice a creat o teorie a spatiului necurbat.A trebuit sa vina Einstein sa ne arate ca la scara universului spatiul este curbat si gemetria lui Euclid trebuie inlocuita cu geometria neeuclidiana a lui Lobacevscki, Rieman si Bolyai.

La prima vedere universul pare guvenat de legi inradacinate in concepte clasice :de pilda,o particula sau un corp avand pozitia si viteza bine determinate la orice moment de timp. Dar dupa o cercetare amanuntita la nivel microscopic ne dam seama ca aceste idei clasice familiare noua trebuie modificate.Evolutia fizicii ne-a facut sa trecem de la cadrul clasic la unul modificat de perspectiva cuantica.Universul este guvernat cu o precizie extrema de mecanica cuantica.Mecanica cuantica trateaza fenomene la scara extrem de mica, cum ar fi o milionime dintr-o milionime de centimetru.Mecanica cuantica a fost inventata pentru a explica de ce atomii sunt stabili si nu se dezintegreaza instantaneu,cum ar fi fost cazul in orice incercare de a descrie structura atomilor folosind fizica newtoniana.Mecanica cuantica nu e o teorie care prezice viitorul pornind de la trecut asa cum face mecanica newtoniana,ci determina  in schimb probabilitati pentru posibilele rezultate alternative privind viitorul unei particule. Aceste probabilitati sunt cuprinse in obiectul matematic fundamental al mecanicii cuantice-functia de unda, a carei forma si  evolutie in timp este data de ecuatia lui Schrodinger.In inima structurii mecanicii cuantice se afla principiul de superpozitie si principiul de incertitudine.Principiul de superpozitie nu e usor de inteles deoarece e formulat in termeni aparent abstracti.Principiul de superpozitie spune ca daca un sistem cuantic se poate gasi  intr-una din starile A sau B ,cu propietati diferite,atunci el se poate gasi si intr-o combinatie a acestor stari,aA +bB,unde a si b sunt numere oarecare.Fiecare astfel de combinatie se numeste o superpozitie si fiecare reprezinta o stare fizica diferita.Pe de alta parte, conform principiului de incertitudine,nici o particula nu poate sta absolut nemiscata fara a contrazice acest principiu.O particula in repaos are o pozitie precisa,pentru ca nu se misca.Dar pentru acelasi motiv are si un impuls precis si anume zero.Aceasta contrazice principiul de icertitudine:nu putem cunoaste simultan cu o prcizie anume atat pozitia cat si impulsul unei particule.Principiul ne spune ca,daca cunoastem pozitia unei particule cu precizie absoluta,atunci suntem complet ignoranti cu privire la valoarea impulsului,si viceversa.Datorita principiului de incertitudine al lui Heisenberg,e imposibil sa prezicem exact rezultatul unui experiment-imposibil in principiu.Ecuatiile fundamentale ale mecanicii cuantice determina o functie de unda si nimic mai mult,din care se calculeaza apoi probabilitatea unui rezultat.Conform mecanicii cuantice universul evolueaza supunandu-se unui formalism matematic riguros,dar acest cadru determina doar probabilitatea de avea un anumit viitor,nu si care va fi acel viitor.Mecanica cuantica a spart tiparul folosit de  mecanica clasica,stabilind ca previzunile stiintei sunt in mod necesar probabilistice.Cu multi ani in urma am petrecut ceva timp intrebandu-ma ce este real in aceasta lume cuantica.Sincer sa fiu si acum dupa ce au trecut atatia ani de cand in facultate am invatat mecanica cuantica nutresc un sentiment de neancredere.Problema cu teoria cuantica este ca nimic din experienta noastra de zi cu zi nu se intampla in modul descris de teorie.Toata lumea e de acord privind modul in care trebuie folosite ecuatiile mecanicii cuantice pentru a face predictii  extrem de precise,dar nu exista inca un consens privind sensul real al undelor de probabilitate sau despre modul cum isi “alege” o particula unul din numeroasele viitoruri posibile sau cum se despica pentru a trai ramificat toate viitorurile posibile intr-o arena de universuri paralele.Mecanica cuantica ne arata ca universul se bazeaza pe principii care din punctul de vedere al experientei noastre cotidiene sunt stranii.Ce sa intelegem din toate acestea? Inseamna oare ca la nivel microscopic universul functioneaza intr-un mod atat de obscur si neobisnuit, incat mintea umana care a evoluat de-a lungul epocilor pentru a face fata fenomenelor la scara vietii cotidiene este incapabila sa sesizeze “ce se petrece cu adevarat”?Sau poate ca,printr-un accident istoric,fizicienii au construit o formulare extrem de alambicata a mecanicii cuantice care,desi corecta din punct de vedere cantitativ,ascunde adevarata natura a realitatii? Nimeni nu stie.Poate ca in viitor un om inteligent va gasi o noua formulare a mecanicii cuantice care va lamuri complet ce-urile si de ce-urile mecanicii cuantice.Fizicianul Hugh Everett a inteles un lucru uluitor.Analiza lui,centrata pe o  lacuna in jurul careia Niels Bohr,marele maestru al mecanicii cuantice,se invartise dar pe care nu reusise sa o umple, a aratat ca o cunoastere in adevaratul sens al cuvantului a teoriei cuantice ar  putea necesita o retea vasata de universuri paralele.In abordarea lui Everett tot ce este posibil din punctul de vedere al mecanicii cuantice( adica toate rezultatele carora mecanica cuantica le atribuie probabilitate diferita de zero) se realizeaza in propia sa lume separata.Daca dintr-un calcul de mecanica cuantica rezulta ca o particula poate fi aici sau poate fi acolo,atunci intr-un univers este aici,iar in altul este acolo.Si in fiecare astfel de univers exista o copie a dumneavoastra,martor la un rezultat sau altul,considerand -incorrect-ca realitatea dumneavoastra este singura realitate. Aceasta este abordarea multe lumi a mecanicii cuantice.Contributia lui Everett a fost una din primele contributii motivate matematic care sugera ca am putea face parte dintr-n multiunivers.In fond daca spatiul se intinde la infinit-afirmatie care este in concordanta cu toate obsevatiile si care  face parte din modelul cosmologic sustinut de multi fizicieni si astronomi,atunci undeva(probabil foarte departe)trebuie sa existe zone in care copii ale mele si ale dumneavoastra si a tot ce ne inconjoara traiesc versiuni alternative ale realitatii de aici.Daca mecanica cuantica pare bizara sau chiar abusurda ar trebui sa retinem doua lucruri care ne fac sa credem in mecanica cuantica.In primul rand este o teorie coerenta din punct matematic.In al doilea rand furnizeaza predictii care au fost verificate cu o precizie uimitoare si fara de care nu am fi iregistrat astazi progresele uluitoare din electronica,calculatoare,aparatura medicala,tehnologii spatiale etc.Mecanica cuantica sta la baza tuturor proceselor fizice,de la fuziunea atomilor din soare pana la curentii neurali care genereaza in creier gandurile noastre.Ulterior Heisenberg,Pauli,Fermi si alti fizicieni au dezvoltat o teorie matematica cunoscuta sub numele de teoria cuantica a campului, conform careia un camp este alcatuit din particule infnitezimale numite cuante ale campului si toate particulele pot fi considerate ca mici aglomerari de energie si impuls.Pentru campul electromagnetic cuantele sunt fotonii.Fizicienii si-au concentrat eforturile inovatoare mai intai spre impletirea relativitatii speciale cu conceptele cuantice in descrierea fortei elecromagnetice si a interactiei ei cu materia.Printr-o serie de descoperiri inspirate ei au creat electrodinamica cuantica.Electrodinamica cuantica este probabil cea mai precisa teorie a naturii creata pana acum.Din calcule efectuate cu ajutorul electrodinamicii cuantice rezulta predictii cu privire la electroni care au fost verificate experimental cu o acuratete mai buna decat o parte la un miliard.Nu exista niciun  rezultat obtinut in urma experimentelor care sa-i contrazica previziunile.Sucesul electrodinamicii cuantice a indemnat alti fizicieni,in anii 1960 si 1970, sa aplice aceileasi metode pentru a descrie forta slaba si forta tare.Prin analogie cu electrodinamica cuantica fizicienii au construit o teorie cuantica de camp pentru fortele tari numita cromodinamica cuantica si una pentru fortele slabe numita teoria cuantica electro-slaba.Teoria moderna cunoscuta sub numele de Modelul Standard,care include aceste teorii si care descrie corect toate particulele elementare cunoscute si fortele care actioneaza asupra lor (cu exceptia gravitatiei) este o teorie cuantica de camp.Desigur modelul standard este un urias progres facut in fizica dar cu certitudine  nu este raspunsul final.Desi forta nucleara tare este inclusa in modelul standard( cromodinamica cuantica),ea apare ca ceva diferit de fortele electromagnetica si nucleara slaba ( teoria cuantica elecro-slaba),nu ca o parte dintr-o imagine unificata.Problemele modelului standard se leaga intr-un fel sau altul de fenomenul cunoscut sub numele de rupere spontana a simetriei.In fine,in afara de problema unificarii celor patru forte,modelul standard are multe trasaturi care nu sunt dictate de pricipii fudamentale si care trebuie pur si simplu luate din experiment.Aceste trasaturi aparent arbitrare includ catalogul particulelor elementare si un numar de constante cum ar fi raporturile maselor particulelor elementare si chiar simetriile insesi.Nimeni nu stie dece lista particulelor elementare este exact aceasta si de ce propietatile acestor particule (electroni,cuarci,gluoni,fotoni,etc) sunt exct asa cum sunt.

Domeniul obisnuit de aplicare a teoriei relativitatii generale este cel al distantelor mari,astronomice.Pentru astfel de distante,teoria lui Einstein spune ca absenta masei implica faptul ca spatiul e plat si neted chiar si la nivel microscopic.In incercarea de a combina relativitatea generala cu mecanica cuantica va trebui sa examinam mai atent propietatile microscopice ale spatiului.Potrivit mecanicii cuantice la nivel microscoic totul e supus fluctuatiilor cuantice inerente principiului de incertitudine-chiar si campul gravitational.Notiunea de geometrie spatiala neteda,principiul central al teoriei generale a relativitatii ,este distrusa de fluctuatiile violente ale lumii cuantice la scara distantelor mici.Principiul de incertitudine ne spune ca universul este involburat atunci cand este examinat la o scara dimensionala din ce in ce mai mica si la o scara de timp din ce in ce mai scurta.Chiar si intr-o regiune goala a spatiului,principiul de incertitudine ne spune ca din punct de vedere microscopic,se desfasoara o formidabila activitate,energia si impulsul fluctueaza intre extreme ce cresc odata cu micsorarea dimensiunii si a duratei de timp pe care se face obsevatia.Asta inca nu explica de unde provin aceste fluctuatii cuantice haotice.Ele au legatura cu un alt concept central din teoria cuantica,si anume acela ca exista ca exista corelatii nelocale intre sistemele cuantice.Aceste corelatii pot fi observate in anumite situatii speciale,ca de exemplu in experimentul Einstein-Podolski-Rosen.Asa deci, la scara microscopica trasatura centrala a mecanicii cuantice -principiul de icertitudine-este in conflic direct  cu principiul de baza al teoriei relativitatii generale-modelul neted al spatiului -timp.Cu alte cuvinte,ecuatiile teoriei generale a relativitatii nu fac fata freneziei spumei cuantice care apare  la nivel microscopic.Exista obstacole matematice formidabile in descrierea gravitatiei cu acelasi limbaj pe care il folosim in mecanica cuantica.Ori de cate ori ecuatiile relativitatii generale sunt combinate cu cele ale teoriei cuantice se obtin contradictii matematice cum ar fi probabilitati infinite.Prin definitie valoarea unei probabilitati trebuie sa fie intre 0 si 1.O probabilitate infinita este ceva fara sens.Fizicienii au pus esecul pe seama incertitudinii cuantice.Deoarece campul gravitational este impletit in chiar structura spatiu-timp,oscilatiile sale cuantice seamana cu un cutremur care clatina intreaga structura si metodele matematice dau gres.Alti fizicieni au ignorant aceasta problema pentru ca apare doar in conditii extreme.Gravitatia isi face simtita prezenta in cazul obiectelor foarte mari,mecanica cuantica in cazul celor foarte mici.Si rara este zona care sa fie si mare,si mica,astfel incat sa trebuiasca sa folosim atat mecanica cuantica cat si relativitatea generala pentru a o descrie.Totusi exista si asemenea zone.Cand gravitatia si mecanica cuantica sunt indreptate impreuna fie asupra Big Bangului,fie asupra gaurilor negre,zone care chiar implica  o masa enorma comprimata intr-o dimensiune foarte mica,matematica da gres,lasandu-ne cu intrebari fara raspuns in privinta inceputului universului si a modului in care,in central distrugator al unei gauri negre,s-ar putea sfarsi.Cum mecanica cuantica nu este compatibila cu teoria generala a relativitatii, unul dintre eforturile majore ale fizicii de astazi este cautarea unei noi teorii care sa  incorporeze mecanica cuantica si teoria generala a relativitatii intr-o teorie cuantica a gravitatiei. Nu avem inca o teorie de acest fel si speram sa nu dureze prea mult pana sa avem una, dar cunoastem deja multe din proprietatile ei.Atunci cand va exista o teorie cuantica a gravitatiei, ea va da cu siguranta noi raspunsuri la intrebarile despre spatiu si timp. In plus, teoria cuantica a gravitatiei va fi de asemenea o teorie a materiei.Va trebui sa includa cunostintele dobandite in ultimul secol asupra particulelor elementare si asupra fortelor care le guverneaza.Va fi de asemenea o teorie cosmologica.Va raspunde la ceea ce acum par intrebari foarte misterioase despre originea universului, de pilda: Marea Explozie a fost primul moment, sau doar o tranzitie de la o alta lume diferita care a existat mai inainte? Ar putea chiar sa ne ajute sa raspundem la intrebarea daca universul a fost sortit sa contina viata, sau daca propria nostra existenta este doar consecinta unui accident norocos.Multi fizicieni sunt convinsi ca  teoria corzilor ar putea fi raspunsul cautat.Teoria corzilor ofera un cadru explicativ unic capabil sa cuprinda toate fortele si toata materia.In teoria corzilor campurile cuantice sunt doar manifestari la energii joase  ale unor neregularitati din spatiu-timp,numite corzi.In continuare potrivit mecanicii cuantice toate particulele sunt pachete de energie in diferite campuri.Astfel se ajunge la concluzia ca pentru alcatuirea lumii,lista ingredientilor nu mai contine particule ci doar cateva campuri generate de neregularitatile spatiu-timp.Teoria corzilor este o teorie in dezvoltare , a carei finalizare partiala a dus deja la dezvaluiri uluitoare despre natura spatiului,timpului si materiei.Potrivit acestei teorii textura microscopica a universului nostru este un labirint multidimensional  bogat intretesut,in care corzile se rasucesc si vibreaza  fara incetare batand tactul legilor cosmosului.Departe de a fi niste detalii accidentale,proprietatile  fundamentale ale naturii sunt profund impletite in textura spatiului si a timpului.Faptul ca gravitatia este o consecinta a teoriei corzilor e una din marile descoperiri .Pentru ca teoria corzilor sa fie valabila universul trebuie sa aibe noua dimensiuni spatiale si una temporala(sau poate chiar doua),deci in total zece dimensiuni.Datorita faptului ca modurile de vibratie ale corzilor apar sub forma maselor sau sarcinilor particulelor elementare,tragem concluzia ca aceste proprietati fundamentale sunt determinate intr-o mare masura de forma geometrica si marimea dimensiunilor suplimentare.Aceasta este una din descoperirile cu bataie lunga ale toriei corzilor.Ecuatiile care rezulta din teorie restang intr-un mod foarte precis forma geometrica pe care o pot lua dimensiunile suplimentare la formele geometrice Calabi-Yau.Problema este ca deocamdata nimeni nu stie cum sa deduca din ecuatiile teoriei corzilor care dintre formele Calabi-Yau constituie dimensiunile suplimentare.Cadrul matematic al teoriei corzilor este atat de complicat,incat fizicienii nu pot face decat calcule aproximative folosind un formalism al teoriei perturbatiilor.Telul actualelor cercetari in teoria corzilor este de a elabora metode teoretice care sa depaseasca aceste abordari aproximative.In fond gravitatia cuantica poate fi abordata pe trei cai:termodinamica gaurilor negre,gravitatia cuantica cu bucle si teoria corzilor.Desi au puncte de plecare diferite cele trei cai concorda  asupra faptului ca la scara Planck spatiul si timpul nu poat fi continue.Totusi cele trei imagini ale spatiu-timp la care se ajunge par a fi destul de diferite.Astfel ,ramane sa unim cele trei imagini spatiu-timp pentru a obtine una singura care o data inteleasa va deveni drumul final catre gravitatia cuantica.Daca cele trei abordari diferite vor fi unificate,atunci va trebui sa existe un principiu care sa exprime discontinuitatea geometriei cuantice intr-un mod consistent cu cele trei abordari.Un astfel de principiu odata gasit,va servi ca ghid in combinarea celor trei abordari.De fapt,un asfel de principiu a fost deja propus de curand.El se numeste principiul holografic.Principiul holografic,bazat pe lucrarile lui Hawking si Bekenstein si care este o consecinta a celei de-a doua legi a termodinamicii aplicata gaurilor negre,  ne spune  ca lumea este de fapt o retea de holograme,fiecare continand codificate in ea informatii privind relatiile cu celelalte holograme.Acest principiu arata ca relatiile nu implica nimic altceva decat schimb de informatie.Este gresit sa gandim lumea ca fiind alcatuita din obiecte.Nu exista nimic in afara proceselor prin care informatia este transmisa dintr-o parte a lumii in alta.Tot cea ce percepem noi in spatiu-timp ar putea fi descris intocmai ca un proces ce se petrece pe o suprafata indepartata la frontiera Universului.Realitatea tridimensionala pe care o cunoastem este  o proiectie holografica a acelor procese fizice ce au loc pe o suprafata la granita Universului.Principiul holografic spune ca daca am putea intelege legile ce guverneaza fizica de pe acea suprafata indepartata si modul in care fenomenele de acolo se leaga de experientele de aici,am putea intelege tot ce trebuie sa stim despre realitate.Profesorul Juan Maldacena a facut o ampla si complicata demonstratie matematica in acest sens bazat pe teoria spatiului anti-deSitter .Consider ca aceste cercetari fac parte dintre cele mai incitante descoperiri din ultimile decenii.Ideile holografice bazate pe un edificiu teoretic coerent,consistent si atent construit au fost supuse multor teste matematice riguroase pe care le-au trecut fara probleme.Experimentele efectuate la Acceleratorul de Ioni Grei Relativisti(AIGR) din Brookhaven,New York urmarind vascozitatea de forfecare a plasmei quarc gluon par sa confirme rezultatele lui Maldacena .Universurile holografice pot fi astfel mai mult decat o consecinta a legilor fundamentale,pot face parte chiar din definitia legilor fundamentale.

In mod traditional fizica se axeaza pe lucruri ca planete,pietre,atomi,particule elementare,campuri si investigheaza fortele care le afecteaza comportamentul si le guverneaza interactiunile acestora.Profesorul John Wheeler sugera candva ca lucrurile-materia si radiatiile-ar trebui vazute ca secundare,ca purtatoare ale unei entitati fundamentale mai abstracte:informatia.Wheeler nu pretindea ca materia si radiatia ar fi cumva iluzorii ,ci el argumentea ca ar trebui vazute ca manifestarile materiale a ceva mai important.El considera ca informatia-unde se afla o particula,daca se roteste intr-o directie sau alta,daca are sarcina pozitiva sau negativa si asa mai departe-formeaza un nucleu ireductibil care se afla la baza realitatii.E ca si cum desenele unui arhitect se concretizeaza intr-un zgarie-nori.Informatia fundamentala se afla insa in schite.Zgarie-norii sunt doar o realizare fizica a informatiilor continute in schitele arhitectului.In aceste conditii informatia ar putea fi tema dominanta in fizica  pe care o vor studia nepotii nostri in urmatoarele decenii.Percepem lumea prin intermediul simturilor care ne stimuleaza creierul in moduri pe care circuitele noastre neuronale au invatat de-a lungul evoluiei sa le interpreteze.Din moment ce toate experientele noastre sunt filtrate si analizate de creierele noastre ,cat suntem de siguri ca experientele noastre reflecta realitatea ?Ce anume este acea voce pe care o auzim in minte,fluxul interior de vorbarie pe care il numim sinele nostru constient ?Deriva el din procese pur fizice ,sau constiinta se naste intr-o zona a realitatii care transcende fizicul? O presupunere a fi ca gandirea constienta nu e suprapusa peste creier, ci este chiar senzatia generata de un anume tip de procesare a informatiei.

Suntem obisnuiti sa ne inchipuim ca,atunci cand ne uitam in jurul nostru,vedem o lume tridimensionala.Oare chiar este adevarat?Daca tinem cont ca ceea ce vedem e rezultatul izbirii fotonilor de ochii nostrii si a imaginii procesate de creier,este posibil sa ne imaginam perspectiva noastra asupra lumii intr-un mod diferit.Privind imprejur am   putea sa ne gandim ca vedem obiectele ca o consecinta a faptului ca fotonii care s-au reflectat pe obiecte au venit catre ochii nostrii, s-au focalizat pe retina si informatia primita este procesat in creier ca imagine.Cu cat obiectul e mai departe cu atat mai mult timp le-a luat fotonilor sa ajunga la noi. Prin urmare,atunci cand privim in jur nu vedem spatiul,ci mai curand privim in urma in istoria universului.Ceea ce vedem este o felie din istoria lumii.Tot ce vedem este o farama de informatie adusa la noi printr-un proces care este o mica parte a acestei istorii.Intreaga istorie a lumii nu este altceva decat istoria unui numar urias de astfel de procese,ale caror relatii sunt intr-o continua evolutie.Nu putem intelege lumea pe care o vedem in jur ca pe ceva static.Trebuie s-o vedem ca pe ceva creat,si intr-o continua re-creere,de catre un numar enorm de procese actionand impreuna .Lumea pe care o vedem e rezultatul colectiv al tuturor acestor procese. Nu exista asadar doua categorii de lucruri:obiecte si procese.Exista doar procese relativ rapide si procese relativ lente,procese care urmeaza unele dupa altele din necesitate cauzala.Descrierea Universului data de relativitatea generala este cea a unui univers cauzal,datorita afirmatiei ca nimic nu se poate delasa mai repede ca lumina.Deoarece nimic nu se misca mai repede decat lumina,drumurile razelor de lumina ce parasesc un eveniment definesc limitele exterioare ale viitorului cauzal al respectivului eveniment.Ele formeaza ce in fizica numim conul de lumina viitor al unui eveniment.Putem deci vedea ca structura relatilor cauzale din jurul unui eveniment poate fi gandita in termeni de conuri de lumina,trecut si viitor.

Principiul holografic este o idee noua care daca va fi acceptata, va face practic imposibila revenirea la oricare din teoriile anterioare care o ignora.Pricipiul de incertitudine al teoriei cuantice si principiul echivalentei al lui Einstein au fost idei de acest tip.Ele au contrazis principiile teoriilor mai vechi si,la inceput,cu greu se putea admite ca ele au sens.Ca si ele,principiul holografic este acel gen de idee de care avem nevoie cand patrundem intr-un nou univers.

Gandirea lui Dumnezeu

Natura si legile ei stau ascunse in noapte.Dumnezeu a spus “Sa fie Newton” si s-a facut lumina

( Epitaf scris pe mormantul lui   Isaac Newton aflat in catedrala Westmister Abbey din Londra)

Scopul final al stiintei este de a da o singura teorie care sa descrie intregul univers.Totusi in realitate abordarea urmata de majoritatea oamenilor este de a divide problema in doua parti.In prima parte exista legi care ne spun cum se modifica universul in timp.Daca stim cum este universal la un moment dat,aceste legi ne spun cum va arata in orice moment ulterior.In cea dea doua parte exista problema starii initiale a universului.Unii oameni cred ca stiinta trebuie sa se concentreze numai asupra primei parti;ei privesc problema starii initiale ca pe o chestiune de religie.Ei ar spune ca Dumnezeu,fiind atotputernic ,a putut pune in miscare universal in orice fel ar fi dorit.Ar putea fi asa ,dar in aces caz el ar fi putut,de asemenea,sa-l faca sa evolueze intr-un mod complet arbitrar.Totusi se pare ca a ales sa-l faca sa evolueze intr-un mod foarte regulat,conform anumitor legi din fizica.Prin urmare pare tot asa de rezonabil sa se presupuna ca exista legi care guverneaza si starea initiala.Ideea ca spatiul si timpul pot forma o suprafata inchisa fara limite are de asemenea implicatii profunde pentru rolul lui Dumnezeu in problemele universului.Datorita sucesului teoriilor stiintifice in descrierea evenimentelor,majoritatea oamenilor au ajuns sa creada ca Dumnezeu a permis universului sa evolueze conform unui set de legi si nu intervine in univers pentru a incalca aceste legi.Imaginea universului care a inceput foarte fierbinte si s-a racit pe masura ce s-a extins este in concordanta cu toate dovezile experimentale  din astofizica pe care le avem astazi. Un univers in expansiune nu exclude posibilitatea unui creator, dar introduce limitari asupra momentului cand el ar fi putut sa faca acest univers!

Se pare ca universul in care traim este foarte special.Pentru ca un univers sa dainuie miliarde de ani si sa contina ingredientele necesare vietii,este nevoie sa fie indeplinite anumite conditii:masele particulelor elementare si intensitatile fortelor fundamentale trebuie ajustate fin la valori apropiate de cele pe care le observam in prezent.Daca acesti parametrii ar fi in afara unor limite destul de inguste,universul nu ar fi prielnic vietii.Observatiile cosmologice din ultimul deceniu au condus la un lucru care ne-a socat: constanta cosmologica, introdusa initial de Einstein in ecuatiile sale pentru a contracara atractia gravitationala,chiar exista cu adevarat.Primele 119 zecimale ale constantei cosmologice sunt zero,dar in mod surprinzator a 120-a nu este nula! Fizicianul Steve Weinberg a gasit ca daca constanta cosmologica ar fi mai mare doar cu un ordin sau doua de marime nici o galaxie.stea sau planeta nu s-ar fi putut forma din materia primordiala ( hidrogen,heliu) a universului timpuriu.Simetria perfecta a unui univers exact sferic si perfect omogen s-ar fi mentinut la nesfarsit si diferentele foarte mici de densitate (neomogenitatile) din univers nu ar fi putut creste pentru a forma galaxi,stele si planete.Constanta structurii fine determina intensitatea fortelor electrice dintre particulele incarcate.E controleaza cat de puternic atrage nucleul atomic electronii din jurul sau.In consecinta ea determina cat de mare este atomul,cat de repede se misca electronii pe orbitele lor,si in final controleaza fortele dintre diversi atomi care le permit sa formeze molecule.Dar desi e foarte importanta,nu stim de ce valoarea ei este 0,007297351 si nu alt numar.Daca s-ar modifica doar cu cateva procente valoarea sa n-ar fi existat nici carbon nici viata!Propietatile rezonantei carbonului prezise de Hoyle sunt sensibile la constanta structurii fine.Daca in universul timpuriu masa electronului ar fi fost mai mare,electronii si protonii ar fi fuzionat,formand neutroni si impiedicand astfel producerea la scara larga de hidrogen. Aceste lucruri l-a avut in vedere Hoyle atunci cand a spus ca “e ca si cum o minte superioara s-ar fi jucat cu fizica,cu chimia si cu biologia”. Se pare ca ingerul nostru pazitor ne-a dat nu numai o planeta fertila pe care sa traim,dar a creat si regulile existentei-legile fizicii-tocmai bune pentru noi.Acesta e unul dintre cele mai mari mistere ale naturii.Este doar un noroc ?Este un plan inteligent si binevoitor?Este el la urma urmei un subiect pentru stiinta,sau pentru metafizica,sau pentru religie ?Raspunsul la astfel de intrebari a starnit pasiunile fizicienilor dar a condus si la o controversa care a patruns chiar si in discursul politic despre plan si creationism.De o parte sunt oamenii care care sunt convinsi ca lumea trebuie sa fi fost creata sau proiectata de un agent inteligent avand intentii binevoitoare.De cealalta parte sunt cei de tip pragmatic,stiintific,care sunt siguri ca universul este produsul legilor impersonale,dezinteresate ale fizicii.Prin primul grup nu inteleg doar partizanii Bibliei care cred ca lumea a fost creata acum sase mii de ani si sunt gata sa se bata pentru asta.Eu vorbesc de oameni inteligenti si seriosi,care privesc in jurul lor si nu pot sa creada ca doar hazardul a facut ca lumea sa fie atat de prielnica pentru fiintele umane.Partizanii planului inteligent sustin in general ca e de necrezut ca un lucru atat de complex cum e sistemul vizual al omului sa fi putut evolua prin procese aleatoare.Dar biologii sunt inarmati cu un instrument foarte puternic-principiul selectiei naturale-,a carui forta explicativa este atat de mare,incat toti biologii cred ca dovezile atarna greu in favoarea lui Darwin.Asadar miracolul ochiului e doar un miracol aparent !In fond controversa despre care e vorba nu este intre stiinta si crationism sau religie ci o controversa intre doau grupari militante ale stiintei.Pe de o parte sunt cei care cred ca legile naturii ale fizicii sunt determinate de relatii matematice,care prin intamplare ajung sa permita viata,iar pe de alta parte cei care cred ca legile fizicii au fost,intr-un anume fel,determinate de cerinta ca viata inteligenta sa fie posibila.Astfel, controversa sa cristalizat in jurul unui singur concept-principiul antropic-,un principiu ipotetic care spune ca lumea este fin reglata astfel incat noi sa putem fi aici ca s-o observam !Se pune astfel o problema stiintifica legitima:dearece se pare ca exista mai multe seturi consistente de legi,de ce legile naturii sunt reglate asa de fin incat parametrii se incadreaza in domeniile inguste cerute de existenta vietii?Aceasta este ce am putea numi problema antropica.Daca exista diferite posibile legi consistente ale naturii dar nu avem un cadru in care sa le unificam ,atunci sunt cu putinta doua raspunsuri la problema antropica.Primul ar fi ca suntem intr-adevar norocosi ca avem un astfel de univers.Al doilea spune ca oricare ar fi acea entitate care a stabilit legile a procedat astfel pentru ca viata sa apara.In acest caz avem un argument in favoarea religiei.Sa observam ca acest argument este valabil numai daca nu exista nici o cale de de a explica felul in care au putut fi alese legile naturii,exceptand invocarea actiunii unei entitati din afara universului nostru.Principiul antropic ofera un fel de explicatie pentru multe din relatiile numerice remarcabile care sunt observate intre parametrii fizici.Totusi ,principiu nu este complet satisfacator.Explicatia sa nu tine seama de toate regiunile universului.De exemplu,sistemul nostru solar e desigur o conditie prealabila pentru existenta noastra,ca si prezenta unei generatii mai vechi de stele vecine in care elementele grele sa se fi format prin sinteza nucleara.Este posibil sa fi fost necesara si intreaga noastra galaxie.In schimb,nu pare sa fi fost deloc necesare ale galaxii,darmite milioane si milioane de galaxii pe care le vedem distribuite aproape uniform in universul observabil.Aceasta omogenitate la scara mare  a universului face foarte greu de crezut ca structura  sa poate fi determinata de ceva atat de periferic cum sunt niste structuri moleculare complicate numite fiinte vii de pe o planeta minora numita Terra care orbiteaza in jurul unei stele mijlocii oarecare,aflata in suburbia indepartata a unei galaxii spirale tipice cum e Calea Lactee. Exista cel putin doua alernative la principiu antropic.Prima consta in aceptarea existentei unui proces care sa creeze multe universuri cu dimensiuni si geometrii diferite si de asemenea cu seturi diferite de particule elementare ce vor interactiona dupa seturi de legi diferite.Deoarece noi suntem fiinte vii,e firesc sa ne gasim intr-unul din acele universuri cu legi ospialiere pentru viata.O alta teorie poate fi formulata in legatura cu posibilitatea ca universul sa cunoasca o tranzitie fizica dintr-o faza in alta.Inainte de marea explozie s-ar putea sa fi fost o succesiune de faze diferite in care universul a avut diferite dimensiuni,seturi de particule si legi diferite.Noi ne gasim intr-o faza cu conditii prielnice vietii.Si chiar daca fiecare faza poate fi guvernata de o teorie fizica diferita,intreaga istorie a universului ar putea fi guvernata de o singura lege-teoria cuantica a gravitatiei.

Ce ciudat ar fi  sa asistam la descoperirea teoriei finale!Descoperirea legilor ultime ale naturii  va marca cu siguranta o ruptura in istoria stiintei moderne.Poate ca experimentele efectuate cu superacceleratorul de la Geneva vor oferi informatii lamuritoare.Am inaintat deja destul de mult spre o asemenea teorie.Cele mai profunde principii fizice pe care le cunoastem in prezent  sunt regulile mecanicii cuantice care stau la baza a tot ce cunoastem despre materie si interactiile ei.Dar mecanica cuantica nu este o teorie fizica completa.Ea nu spune nimic despre particulele si fortele ce pot exista.Am putea gasi un candidat pentru teoria finala  printre actualele teorii ale corzilor.Exita si o posibilitate care pare destul de probabila si mult mai tulburatoare.Poate ca exista o teorie finala,un set simplu de principii din care decurg toate sagetile explicative,dar nu o vom cunoaste niciodata.S-ar putea ca ca noi oamenii pur si simplu  sa nu fim suficient de inteligenti pentru a descoperii sau intelege legile fundamentale.Pana acum, din fericire,se pare ca nu am ajuns la capatul resurselor noastre intelectuale.In fizica cel putin,am vazut ca fiecare noua generatie de studenti pare mai inteligenta decat precedenta.Cel mai intemeiat motiv de speranta ca specia noastra e in stare sa progreseze intelectual si in viitor e minunata capacitate de a stabili prin limbaj o comunicare intre creierele noastre,dar s-ar pute ca acest lucru sa nu fie suficient.

Biserica Catolica a facut o mare greseala cu Galilei cand a incercat sa supuna legii bisericesti o problema de stiinta, declarand ca Soarele se misca in jurul Pamantului si nu invers. Cu ceva timp in urma, dupa mai multe secole, ea a hotarat sa invite fizicieni cu care sa se consulte in probleme de astrofizica si cosmologie in cadrul unei o conferinte organizata de iezuiti la Vatican. La sfarsitul conferintei participantii au avut o intalnire cu Papa. El le-a spus ca e bine sa studieze evolutia universului dupa Big Bang, dar nu ar trebui sa faca cercetari in ceea ce priveste Big Bang-ul insusi,deoarece acela a fost momentul Creatiei si deci lucrul Domnului.De fapt, inca din 1952 Vaticanul a imbratisat reprezentarea Universului in expansiune dupa Big Bang ,ca pe intelegerea fireasca a ideii crestine de creatie din nimic.

Procesul lui Galilei in fata Inchizitiei si pedeapsa care i-a urmat reprezinta una dintre cele mai intunecate episoade din istoria stiintei, triumful irationalului asupra logicii.”Nu ma simt obligat sa cred ca acelasi Dumnezeu care ne-a inzestrat cu judecata ,ratiune si intelect a vrut ca noi sa renuntam sa ne folosim de ele” ,a spus Galilei in timpul procesului de la Vatican.Succesul lui Galilei ca savant s-a datorat nu numai inteligentei iesite din comun,dar si imensei cureozitati cu care privea el lumea si tot ce-l inconjura.Ajunsese la concluzia ca savantii erau cei mai in masura sa-si spuna parerea despre lumea materiala ,in vreme ce teologii erau cei mai in masura sa vorbeasca despre lumea spirituala si despre felul in care trebuie sa traim in lumea materiala.Un renumit teolog a facut  afirmatia cum ca intre oamenii de stiinta  numai fizicienii par sa poata folosi fara stanjeneala cuvantul “Dumnezeu”. Teologia se bazeaza pe o experienta religioasa de tipul revelatiei la fel cum stiinta se bazeaza pe experiment si observatie.Dar  marea majoritate a adeptilor religiilor lumii nu se bazeaza pe experienta religioasa proprie,ci pe revelatii care se presupune ca au fost traite de altii si care in general nu converg spre o intelegere larg acceptata in timp ce experimentele si observatiile a mii de oameni de stiinta converg spre o intelegere satisfacatoare a realitatii fizice.Desigur invataturile experientei religioase ne pot aduce multa alinare,spre deosebire de  perspectiva abstracta si impersonala le care ajungem prin cercetarea stiintifica.Spre deosebire de stiinta,experienta religioasa poate sugera ca viata noastra are un sens,ca avem un rol de jucat in marea drama cosmica a pacatului si a mantuirii,si ne promite un fel de continuare dupa moarte.Tocmai din aceste motive invataturile experientei religioase par profund marcate de pecetea dorintelor noastre.Orice fel de religie am impartasi,a vorbi despre legile ultime ale naturii ca despre gandirea lui Dumnezeu e o metafora irezistbila.Fizicienii se straduiesc prin cercetarile lor asupra particulelor elementare si asupra stelelor sa descopere  legi care devin din ce in ce mai coerente si mai generale.Cunoscand aceste legi am putea intra in posesia cartii in care sunt scrise regulile care guverneaza stelele,muntii si tot restul universului.E firesc deci sa numim aceste legi “gandirea lui Dumnezeu“.Primul mare pas pe aceasta cale a fost demitizarea cerului.Cunoastem cu totii personajele cheie:Copernic care a lansat ideea ca Pamantul nu se afla in centrul Universului,Galilei,care a facut ca spusele lui Copernic sa devina plauzibile,Bruno,care a intuit ca Soarele e doar una din nenumaratele stele,si Newton,care a demonstrat ca aceleasi legi ale miscarii si gravitatiei se aplica atat sistemului solar cat si corpurilor de pe Pamant.Observatia lui Newton ca aceiasi lege a gravitatiei determina atat miscarea Lunii in jurul Pamantului cat si caderea unui corp pe suprafata Pamantului a fost momentul cheie.Viata la randul ei a fost demitizata.Chimistii au demonstrat inca din secolul trecut ca nu exista nici o piedica  pentru a sintetiza in laborator substantele asociate vietii.Mai presus de toate acestea,Charles Darwin si Alfred Russel au aratat ca minunatele insusiri ale corpurilor vii au putut evolua prin selectie naturala.Printr-o serie infinita de evenimente intamplatoare,atomii de carbon,azot,oxigen si hidrogen s-au unit pentru a constitui forme primitive de viata,care mai tarziu au evoluat  devenind protozoare,pesti,oameni.Fiintele vii prezinta variatii transmisibile ereditar-unele utile,altele nu-,iar acele organisme care poseda variatii utile tind sa supravietuiasaca si sa transmita aceste caracteristici progeniturilor.Acest lucru a fost explicat pe baza structurii molecule de ADN,care serveste drept model pentru asamblarea proteinelor din aminoacizi.Molecula de ADN are forma unei spirale duble care stocheaza informatia genetic intr-un cod bazat pe sirul de unitati chimice de-a lungul celor doua lanturi ale spiralei.Informatia genetica e transmisa atunci cand spirala dubla se desface si fiecare din cele dou lanturi asambleaza o copie a sa.Variatiile transmisibile apar atunci cand anumite accidente modifica unitatile chimice care alcatuiesc lanturile spiralei.Desigur stiinta a dovedit ca lumea este cu mult mai veche decat cei sase mii de ani atribuiti de Biblie,si ca noi si noi specii de vietuitoare au aparut si au evoluat de-a lungul timpului.Aceste fapte sunt acum bine stabilite si nici un om cu oarecare educatie stiintifica nu s-ar indoi de varsta inaintata a Pamantului sau de realitatea evolutiei.Cei care critica teoria evolutiei sustin ca aceasta e incompatibila cu religia si cu existenta lui Dumnezeu si ii ia la rost pe oamenii de stiinta care neaga acest lucru.Incompatibilitatea dintre teoria moderna a evolutiei si credinta intr-un Dumnezeu implicat activ nu mi se pare a fi una de ordin logic.Ne putem inchipui ca Dumnezeu a stabilit legile naturii si a pus in functiune mecanismul evolutiei cu intentia ca prin selectie naturala tu si cu mine sa aparem candva.La urma urmei religia nu a aparut in mintile celor care vorbeau de cauze prime atotcunoascatoare,ci in inimile celor care tanjeau dupa interventia permanenta a unui Dumnezeu implicat activ.In America si in multe state din Europa manualele liceelor nu numai ca au dreptul dar sunt obligate sa prezinte teoria moderna a evolutiei,fara nici un fel de aberatii despre creationism.

Situatia noastra pe aceasta planeta numita Pamant pare stranie.Fiecare dintre noi apare aici involuntar si neinvitat,si pentru o scurta sedere,fara a sti de ce apare si de unde vine.In vietile noastre de zi cu zi  simtim decat ca omul exista aici spre binele celorlalti,pentru aceia pe care ii iubim si pentru multe alte fiinte a caror soarta este asociata cu a noasta. Personal sunt incantat de cat am realizat in aceasta viata pe aceasa planeta numita Pamant.Niciodata n-am ravnit la belsug si lux,si chiar le dispretuiesc.Mai exista insa multe lucruri pe care as dori sa le vad implinite inainte de a pleca din aceasta lume.Nu ma refer la viata mea personala,dar pe plan profesional spre exemplu, mi-ar place sa traiesc sa vad realizat visul fizicienilor de a  a lamuri natura materiei intunecate si al energiei intunecate care predomina universul cat si pe acela de a dezvolta o teorie cuantica a gravitatiei care va trebui in final sa explice de ce traim intr-o lume pe care o putem cerceta in fel si chip ,teorie care mai mult ca sigur ne va da noi raspunsuri la intrebarile fundamentale  privind spatiul si timpul, de unde venim noi oamenii si incotro ne indreptam.