Ne gasim intr-o lume uimitoare. Fiecare dintre noi existam doar pentru un scurt rastimp, iar in acest rastimp exploram doar o mica parte din intregul univers, din lumea in care traim.

Oamenii sunt finite curioase. Ne punem intrebari, cautam raspunsuri. Traind in aceasta lume vasta, care e deopotriva blanda si cruda, si privind imensitatea cerului de deasupra lor, oamenii si-au pus totdeauna o multime de intrebari: De unde venim si incotro ne indreptam? Cum a aparut viata? Care este originea universului? Dar a legilor fizicii care guverneaza universul?

In mod traditional acestea sunt intrebari pentru filozofi, dar filozofia e moarta. Filozofii nu au tinut pasul cu dezvoltarea stiintei moderne. Oamenii de stiinta au devenit purtatorii tortei descoperirilor in incercarea de a cunoaste lumea.

 

   Calatorind in jurul Soarelui

Poate ca e scump sa traiesti pe Terra, dar asta include
In fiecare an o calatorie gratuita in jurul Soarelui !`

Daca cineva priveste cerul intr-o noapte senina si fara luna, obiectele cele mai stralucitoare care se vad sunt probabil planetele Venus, Marte, Jupiter si Saturn. Vor mai fi si un numar mare de stele exact la fel ca soarele nostru, dar mult mai indepartate de noi. Steaua cea mai apropiata, numita Alpha Proxima Centauri, este la o distanta de circa patru ani lumina (lumina care vine de la ea are nevoie de circa patru ani sa ajunga la Pamant). Are doi parteneri invecinati. Steaua lui Barnard, urmatoarea cea mai apropiata stea se afla la sase ani-lumina. Celorlalte stele care sunt vizibile cu ochiul liber se gasesc in limitele a cateva sute de ani lumina departe de noi. Am avea nevoie de multa rabdare pana sa comunicam cu ipotetici extraterestri care ar trai in aceste sisteme. Stim acum ca galaxia noastra este numai una din cateva sute de miliarde de galaxii care se pot vedea cu telescoapele moderne, fiecare galaxie continand cateva sute de miliarde de stele. Noi traim intr-o galaxie care are aproape o suta de mii de ani lumina diametru si care se roteste lent; stelele din bratele sale spirale se invartesc in jurul centrului sau, efectuand o rotatie completa o data la fiecare cateva sute de milioane de ani. Soarele nostru este doar o stea galbena, obisnuita, de dimensiune medie, aflata langa marginea interioara a uneia dintre bratele spirale ale galaxiei noastre.

Cu mai multi ani in urma am fost in America de Sud pentru o vizita de lucru la Centrul Atomic Bariloche.  A fost o experienta extraordinara. Seara paraseam camera hotelului pentru lungi plimbari pe malul lacului din vecinatate, ca sa ma gandesc la activitatea din timpul zilei si la programul care urma. Dar uneori, privind cerul instelat si oglinda lacului din apropiere, imi era imposibil sa ma gandesc la altceva decat la intinderea fara sfarsit a Universului si la legile fizicii care-l guverneaza.

Cea mai minunata priveliste pentru mine a fost cerul sudului in noptile fara luna. Cerul sudului este mai bogat decat al emisferei nordice, cu care sunt eu obisnuit si, este aproape lipsit de poluare luminoasa. Privelistea Caii Lactee care se intinde atat de clar de-a lungul cerului iti da fiori si te face sa meditezi la soarta planetei noastre in imensitatea Universului. Omul si viata in general par irelevante pentru functionarea Universului.

         In timpul unui an planeta albastra numita Pamant ne plimba pe noi si furnicarul de oameni de langa noi intr-o calatorie in jurul Soarelui, lunga de 938.221.900 kilometrii si cu fantastica viteza de ~  30 Km/sec. In acelasi timp Pamantul ne roteste si in jurul axei sale cu viteza de ~ 1 km/sec. Galaxia Andromeda, cel mai apropiat vecin al galaxiei noastre in spatiu, se afla la o distanta de aproximativ doua milioane de ani-lumina.

                     Planeta nastra vazuta din naveta spatiala

Unui astronom de pe o planeta in rotatie in jurul unei stele din Andromeda, galaxia noastra i-ar parea cam la fel cum ne apare noua Andromeda : un disc, vazut oblic, compus din stele si gaz in rotatie in jurul unui nucleu central.
Edwin Hubble a studiat fizica la Universitatile Cicago si Oxford in paralel cu facutatea de drept, tatal sau dorind sa–l faca avocat, o meserie care aducea multi bani in acele timpuri, ca de altfel si astazi. Hublle a dorit si a devenit un stralucit astronom si e cel care a identificat cu ajutorul telescopului de la observatorul Mount Wilson prima cefeida din nebuloasa Andromeda. Cu ajutorul ei a calculat distanta de la Pamant la Andromeda, dovedind ca Andromeda nu e o nebuloasa aflata in Calea Lactee cum se credea pana atunci, ci o galaxie de sine statatoare cu o stralucire formidabila din moment ce este vizibila si cu ochiul liber. Cefeidele sunt stele stralucitoare care pulseaza. Ele puleaza in acelasi ritm si cu acceiasi stralucire, oferind astfel candele standard. Folosind cefeidele drept candele standard, astronomii au masurat distantele pana la multe galaxii.

Milioane de alte galaxii sunt vizibile cu marile telescoape. Observatia lui Hublle privind galaxia Andromeda a reprezentat un mare pas pe calea demitizarii cerului. De multe ori in noptile senine imi place sa caut cu un instrument optic galaxia Andromeda si nu-mi vine sa cred ca aceasta lumina difuza de magnitudine cinci reprezinta stralucirea a miliarde de stele dintr-o galaxie, care poarta numele  printesei  Andromeda. Legenda spune ca Andromeda frumoasa fica a lui Cepheus si  Cassiopeia regina Etiopiei a atras mania Zeitei Marii. Drept pedeapsa Neptun a legat-o de  stanca  din mijlocul marii ca jerfa pentru monstrul marin care devasta coastele. In timp ce monstrul se apropia, Perseus calare pe calul inaripat Pegasus a reusit s-o elibereze transformand monstrul intr-o stanca.

Pe cer constelatia Pegasus se gaseste in vecinatatea constelatiei Andromeda avand in comun steaua Alpheratz de magnitudine doi. In fata se afla constelatia Perseu si nu departe , mai la nord , se afla contelatiile Cepheus si Cassiopeia. Frumos sa le privesti si sa te gandesti la legenda! Fac asta mai ales cand sunt insotit de nepotii mei care par incantati sa asculte legenda si sa cautam impreuna galaxia Andromeda si constelatiile amintite mai sus.

Lui Hubble insa ii era scris sa mai zguduie o data astronomia din temelii, de data asta cu o observatie si mai revolutionara. Pe baza unor analize spectroscopice a luminii emise de stele si galaxii a facut in 1931 observatia cruciala, ca oriunde privesti, galaxiile aflate la distanta mai mare se indeparteaza rapid de noi. Cu alte cuvinte, universul este in expansiune. Hublble a descoperit ceva nou, cu consecinte uluitoare. El a obsevat ca tiparele luminii provenind de la galaxii indepartate-spectrele lor- sunt deplasate spre lungimi de unda mai mari. Este ceea ce se numeste deplasarea spre rosu. Observatia lui Hublle privind deplasarea spre rosu are o interpretare fascinanta, care a revolutionat imaginea noastra despre univers. Interpretarea directa a deplasarii spre rosu (efectul Dopler) este deci ca  galaxiile se indearteaza de noi. Mai exact, Hublle a obsevat ca magnitudinea delasarii spre rosu este proportionala cu distanta. Asta inseamna ca galaxiile aflate la mare distanta se departeaza cu viteze proportionale cu distanta pana la ele. Galaxiile nu zboara la intamplare prin cosmos ci exista o legatura matematica intre vitezele si distantele lor, iar cand savantii intalnesc asemenea relatii ei cauta o semnificatie profunda. Daca ne imaginam ca inversam miscarile galaxiilor pentru a reconstitui trecutul, atunci proportionalitatea capata o semnificatie cu totul noua, spectaculoasa. Inseamna ca, in derulare inversa, galaxiile mai indepartate se vor deplasa spre noi mai rapid, acoperind distanta, asa incat toate sa ajunga la noi in acelasi timp. Inseamna ca la inceput, acum patrusprezece miliarde de ani, spun astrofizicienii , materia ar fi fost stransa la un loc si densitatea universului era enorm de mare.Revenind la directia initiala a timpului, lucrurile arata ca o explozie cosmica.

Universul a aparut dintr-o mare explozie. Aceasta descoperire a adus in discutie problema inceputului universului in domeniul stiintei. A fost primul semn ca s-ar putea sa fi existat un moment al creatiei. Vreme de doi ani astrofizicianul Hubble si asistentul sau Humason si-a continuat  munca istovitoare la telescop si au observat ca galaxiile se indeparteaza una de alta. Observatiile lui Hubble sugerau ca a existat un moment numit Big Bang (Marea Explozie), cand universul era infinit de mic si infinit de dens. A fost cea mai mare descoperire a stiintei secolului XX si a confirmat previziunile teoriei generale a relativitatii elaborata de Einstein, cum ca universul nu poate fi static ci intr-o continua miscare. Atractia gravitationala dintre galaxii le-ar aduna laolalta daca nu s-ar indeparta unele de altele.

                  Galaxia spirala Andromeda(vazuta prin telescopul Hubble)

 Astazi dovezile in favoarea notiunii de big bang sunt coplesitoare. Folosind imaginea big  bang-ului se poate calcula dimensiunea universului vizibil. Suntem in masura sa reconstituim in detaliu istoria universului pornind de la  o stare intiala fierbinte si densa. Putem reconstitui modul prin care din aceasta stare initiala s-au format atomii, elementele, galaxiile, stelele si universul pe care il vedem astazi. In 2013, observatiile asupra radiatiei care umple universul, effectuate mai ales de satelitul Planck, au confirmat inca o data din plin teoria big bang-ului. Folosind imaginea big  bang-ului se poate calcula dimensiunea universului vizibil. Deruland in sens invers filmul istoriei cosmice, am vazut ca toate galaxiile s-au aflat la un moment dat in acelasi loc. Pentru a calcula timpul scurs de la acel moment, e de-ajuns sa impartim distanta pe care o galaxie trebuie sa o fi strabatut la viteza cu care ea se deplaseaza. Calcule mai precise includ si variatia vitezei in timp datorita gravitatiei si arata ca  s-au scurs 13,8 milioane de ani de la big bang. Cand privim galaxii din cosmosul indepartat, privim de fapt trecutul lor, le vedem cum aratau  in trecut. Pentru ca lumina se propaga cu viteza finita, lumina care ajunge la noi de la o galaxie indepartata trebuie sa fi fost emisa cu mult timp in urma.

Desigur Hubble ar fi meritat sa primeasca premiul Nobel pentru fizica. Nu la primit dar, in acea vreme a fost invitatul de onoare al lui Frank Capra la decernarea premiilor Academiei de Film. Frank Capra, presedintele academiei de film, a deschis seara Oscarurilor prezentandu-l pe cel mai mare astronom din lume. Vedetele de la Hollywood l-au inconjurat pe Hubble care primea aplauze sub lumina a trei reflectoare. Hubble isi petrecuse viata privind la stele si minunandu-se, iar acum la ceremonia de film Oscar, STELELE de FILM se roteau in jurul sau si il priveau cu aceiasi veneratie !

Nasterea si Evolutia Universului

Lucrul cel mai greu de inteles despre univers
este ca poate fi inteles
(Albert Einstein , Cum vad Lumea)

Doi fizicieni americani de la Universitatea Princeton, Bob Dicke si Jim Peebles, erau interesati de microunde. Ei lucrau la o ipoteza, emisa de fizicianul George Gamow, cum ca universul timpuriu trebuie sa fi fost fierbinte si dens, incandescent, rezultatul Marii Explozii(Big Bang). Dicke si Peebles au argumentat ca ar trebui sa putem vedea inca stralucirea universului timpuriu, deoarece lumina unor parti foarte indepartate ale sale ar ajunge la noi abia acum. Pe masura ce spatiul s-a extins materia s-a diluat si s-a racit, inclusiv fotonii. Dar, spre deosebire de particulele de materie , fotonii nu-si incetinesc miscarea cand se racesc ; fiind particule de lumina se deplaseaza intotdeauna cu viteza luminii. In schimb, cand fotonii se racesc le scade frecventa de vibratie, ceea ce inseamna ca isi schimba culoarea. Fotonii violet devin albastrii, apoi verzi, apoi galbeni, rosii, infrarosii, ajungand in spectrul microundelor si in final in cel al frcventelor radio. Asa cum a realizat prima data Gamow si cum Alpher si Robert Herman au calculat cu mare acuratete, aceste lucruri inseamana ca daca teoria Big Bangului e corecta, atunci tot spatiul ar trebui sa fie plin de fotoni ramasi din momentul creatiei, circuland incoace si incolo, ale caror frecvente de vibratie sunt determinate de cat de mult s-a racit universul in miliardele de ani care au trecut de cand au fost emisi. Calcule matematice detaliate au aratat ca acesti fotoni trebuie sa se fi racit pana aproape de zero absolut, ceea ce ii plaseaza in zona de microunde a spectrului. Din acest motiv au fost numiti radiatie cosmica de fond de microunde. Dicke si Peebles se pregateau sa caute aceasta radiatie atunci cand alti doi fizicieni, Penzias si Wilson au auzit despre activitatea lor si au realizat ca ei  gasisera deja radiatia Big Bang. Arno Penzias si Robert Wilson cercetatori la Laboratoarele Bell din America, testau un detector foarte sensibil la microunde. Penzias si Wilson au fost ingrijorati cand au descoperit ca detectorul lor capta mai mult zgomot decat ar fi trebuit. Zgomotul suplimentar era acelasi indiferent de directia in care era indreptat detectorul, astfel ca el trebuia sa provina din afara atmosferei.  Zgomotul era acelasi ziua si noaptea, in tot timpul anului, chiar daca Pamantul se rotea in jurul axei sale si se misca pe orbita in jurul Soarelui. Aceasta a aratat ca radiatia trebuie sa vina de dincolo de sistemul solar si chiar de dincolo de galaxie, deoarece altfel ar fi variat atunci cand miscarea Pamantului indrepta detectorul in directii diferite. De fapt, stim ca radiatia trebuie sa fi calatorit spre noi prin cea mai mare parte a universului observabil, si deoarece pare a fi aceeasi in diferite directii, universul trebuie sa fie de asemenea acelasi in orice directie, cel putin la scara mare. Stim acum ca in orice directie privim, acest zgomot nu variaza niciodata cu mai mult de unu la mie astfel ca Penzias si Wilson au nimerit fara sa-si dea seama peste o confirmare remarcabil de precisa a ipotezei Dike si Peebles privind radiatia cosmica de fond de microunde, radiatia Big Bang. Pentru aceasta, Penzias si Wilson au primit premiul Nobel pentu fizica in 1978. Dicke, Peebles si desigur si Gamow meritau si ei o parte din premiu dar spre dezamagirea lor nu au primit !
        Judecand dupa viteza cu care observam ca universul se dilata astazi si ritmul cu care expansiunea e franata, singularitatea initiala Big Bang se gaseste la numai aproximativ 13,7miliarde de ani in urma. Spun “numai” pentru ca aceasta scara a timpului, desi uimitor de lunga dupa criteriile umane, nu este mult mai mare decat scarile de timp legate de planeta noastra. Dinozaurii se plimbau prin Patagonia in urma cu doua sute treizeci de milioane de ani. Cele mai vechi bacterii fosile pe Pamant au circa trei miliarde de ani. Cele mai vechi roci din solul Groenlandei au 3,9 miliarde de ani, iar cele mai vechi relicve de la inceputurile sistemului nostru solar au aprope 4,6 miliarde de ani. Perioada de timp ce ne separa de originea Pamantului este de numai o treime din cea care ne separa de misterele singularitatii Big Bang.
Se crede ca la Big Bang universul avea dimensiunea  aproape de zero si  era infinit de fierbinte. Dar pe masura ce universul s-a extins, temperatura radiatiei a scazut. O secunda dupa Big-Bang, ea ar fi scazut la circa zece miliarde de grade. Aceasta este de circa o mie de ori mai mare decat temperatura din centrul Soarelui. Temperaturi atat de inalte se ating in exploziile bombelor H. In acel moment universul ar fi continut in majoritate fotoni, electroni si neutrini si antiparticulele lor, impreuna cu protoni si neutroni. La circa o suta de secunde dupa Big Bang, temperatura ar fi scazut la un miliard de grade, temperatura din interiorul celor mai fierbinti stele. La aceasta temperatura protonii si neutronii nu ar mai avea energie suficienta pentru a scapa de actiunea interactiei nucleare tari si ar fi inceput sa se combine producand nucleele atomului de deuteriu , care contine un proton si un neutron. Nucleele de deuteriu s-au combinat apoi cu protoni si neutroni formand nucleele de heliu, care contin doi protoni si doi neutroni, precum si cantitati mici din doua elemente mai grele, litiu si beriliu. Se poate calcula ca in modelul Big Bang fierbinte circa un sfert din protoni si neutroni ar fi fost convertiti in nuclee de heliu, si o cantitate mica de hidrogen greu si alte elemente. Neutronii ramasi s-ar fi dezintegrat in protoni, care sunt nucleele atomilor de hidrogen obisnuit. Dupa cateva ore de la Big Bang, producerea heliului si a altor elemente s-ar fi oprit si  in urmatorul milion de ani universul ar fi continuat sa se extinda, fara a se intampla prea multe. In cele din urma, o data ce temperatura a scazut la cateva mii de grade si electronii si nucleele nu mai aveau suficienta energie pentru a depasi atractia electromagnetica dintre ele, ar fi inceput sa se combine formand atomii. Universul ca un intreg ar fi continuat sa se extinda si sa se raceasca, dar, in regiuni care erau putin mai dense decat media, expansiunea ar fi fost incetinita de atractia gravitationala suplimentara. Aceasta atractie a oprit in cele din urma expansiunea in unele regiuni si le-a determinal sa produca din nou colapsul. In timp ce se producea colapsul lor, atractia gravitationala a materiei din afara acestor regiuni le-a facut sa inceapa sa se roteasca usor. Pe masura ce regiunea colapsului devine mai mica, ea s-a rotit mai repede. In final, cand regiunea a devenit destul de mica, ea s-a rotit destul de repede pentru a echilibra atractia gravitationala si astfel s-au nascut galaxiile rotitoare in forma de disc. Alte regiuni, care nu au inceput sa se roteasca, au devenit obiecte de forma ovala, numite galaxii eliptice.
Satelitul COBE si mai apoi satelitul WMAP au gasit in radiatia Big Bang dovada ca la aproximativ 300.000 ani de la momentul creatiei, existau dea lungul universului infime variatii de densitate de ordinul unei parti la suta de mii, care au crescut cu timpul si au dat nastere in cele din urma galaxiilor pe care le vedem astazi. Aceste sunt germenii primordiali ai structurilor din prezent, galaxii, roiuri de galaxii si asa mai departe. Daca sunteti credinciosi, e ca si cum am vedea semnatura lui Dumnezeu in imaginea obtinuta cu ajutorul satelitilor COBE si WMAP. Este descoperirea secolului, daca nu chiar ce mai mare descoperire a tuturor timpurilor!

Variatia radiatiei cosmice de fond de microunde de-a lungul Universului(satelitul WMAP)

Pe masura ce trece timpul, gazul de hidrogen si heliu din galaxii se rupe in nori mai mici care sufera un colaps sub propria lor gravitatie. Cand acestia se contracta si atomii din interior se ciocnesc unii cu altii, temperatura gazului creste, pana ce, in final, el devine destul de fierbinte pentru a incepe reactiile de fuziune nucleara. Acestea convertesc hidrogenul in mai mult heliu si caldura degajata determina cresterea presiunii si astfel oprirea contractiei ulterioare a norilor. Acestia raman stabili in aceasta stare un timp indelungat ca stele asemanatoare Soarelui nostru.

Soarele nostru foloseste combustibil nuclear. Este un gigantic reactor de fuziune. Procesul nuclear de ardere care intretine Soarele e conversia hidrogenului in heliu. Un atom de hidrogen contine un proton si un electron. Un atom de heliu contine doi protoni, doi neutroni si doi electroni. In Soare, un lant de reactii duce la conversia a patru atomi de hidrogen intr-un atom de heliu plus doi neutrino, eliberand energie.Astfel protonii se pot transforma in neutroni legati, cu un surplus de energie. Transformarile dintre protoni si neutroni, in ambele sensuri, au nevoie de forta slaba, ceea ce face ca aceast proces de dezintegrare sa fie un proces lent. In acest proces de ardere, particulele trebuie sa se apropie una de alta inaite dea ase transforma. Dureaza in medie miliarde de ani pana cand protonii din Soare sunt convertiti in neutroni (legati). Asadar, din fericire, rezerva de combustibil a Soarelui se va epuiza abia peste cateva miliarde de ani.

Stelele transforma hidrogenul in heliu prin fuziune si radiaza energia rezultata sub forma de caldura si lumina. Stelele mai masive ar trebui sa fie mai fierbinti pentru a echilibra atractia lor gravitationala mai puternica, determinand producerea atat de rapida a reactiilor nucleare de fuziune incat ele si-ar epuiza hidrogenul doar intr-o suta de milioane de ani. In final ele s-ar contracta usor si pe masura ce continua sa se incalzeasca ar incepe sa transforme heliul in elemente mai grele cum sunt carbonul sau oxigenul. Aceasta insa nu ar elibera prea multa energie, astfel ca s-ar produce o criza. Ce se intampla apoi nu este complet clar, dar se pare ca regiunile centrale ale stelei  sufera un colaps spre o stare foarte densa, cum este o stea neutronica sau o gaura neagra. Regiunile exterioare ale stelei pot izbucni uneori intr-o explozie teribila numita SUPERNOVA, care emite o lumina extrem de puternica. Unele din elementele mai grele produse spre sfarsitul vietii stelei ar fi azvarlite inapoi in gazul din galaxie si ar reprezenta o parte din materialul brut pentru urmatoarea generatie de stele. Propriul nostru Soare contine circa doi la suta din aceste elemente mai grele, deoarece el este o stea din generatia a doua, formata acum circa cinci miliarde de ani dintr-un nor rotitor de gaz care continea resturile unor supernove anterioare. Majoritatea gazului din nor a format Soarele sau a fost aruncat in afara, dar o cantitate mica de elemente grele s-au grupat si au format corpurile care acum se misca pe orbite in jurul Soarelui, planete asa cum este Pamantul.

Poate parea contrar intuitiei ca un intreg univers, cu dimensiunea de cel putin zece miliarde de ani-lumina, a putut aparea dintr-un germene infinitesimal. Acest lucru e posibil deoarece, oricat de mare a fost dilatarea, energia neta a universului poate sa ramana zero. Orice corp are energia mc²   conform celebrei relatii a lui Einstein( adica masa sa imultita cu viteza luminii la patrat). Dar orice corp are deasemenea o energie negativa  datorita gravitatiei. Avem nevoie de energie pentru a iesi din atractia gravitational a Pamantului (numai prin ardrea unei cantitati suficiente de combustibil pentru a atinge o viteza de 11,2 km/s). La suprafata Pamantului avem deci un deficit de energie in comparatie cu un astronaut din spatiu. Dar deficitul(numit in termeni de specialitate “energie potential gravitationala”), datorat tuturor corpurilor din univers luate impreuna, ar putea fi de minus mc². Cu alte cuvinte universul constitue pentru el insusi un “put gravitational” atat de adanc , incat orice corp din el are o energie gravitationala negativa care ii compenseaza exact energia de repaus. Astfel, costul total al umflarii universului nostru  ar putea fi in realitate zero.

Noi oamenii suntem facuti din cenusa stelelor 

Zadarnic ceru-n jur vi se-nvarteste
si frumuseti ce-s vesnice v-arata
privirea voastra doar spre lut tinteste
                 (Dante, Divina Comedie)

Ce relevanta pot avea aceste explozii stelare(supernove), departe la mii de ani-lumina, aspura oamenilor ale caror preocupari se limiteaza doar la suprafata Pamantului sau in apropiere. Raspunsul surprinzator este ca ele sunt fundamentale pentru noi. Fara ele nu am fi putut exista. Supernovele au creat “amestecul” de atomi din care e alcatuit Pamantul si care constituie caramizile pentru complicata chimie a vietii. De la Darwin am devenit constienti de evolutia si selectia care au precedat aparitia noastra, si de legaturile cu restul biosferei. Astrofizicienii urmaresc acum originile Pamantului in trecut pana la stelele care au murit inainte de formarea sistemului solar. Aceste stele vechi au creat in cuptorul lor de fuziune atomii din care suntem compusi noi si planeta noastra. Inainte ca Soarele nostru sa se fi format, cateva generatii de stele grele au parcurs tot ciclul lor de viata, transformand hidrogenul initial in blocurile constitutive de baza ale planetelor si ale vietii, pe care le-au azvarlit inapoi in spatiu prin curenti sau explozii puternice. Unii dintre acesti atomi au ajuns intr-un nor interstelar care ca in Nebuloasa Orion, acum aproximativ 4,5 miliarde de ani, s-a condensat intr-o noua stea inconjurata de un disc de gaz plin de praf si a devenit sistemul nostru solar. De ce sunt carbonul si oxigenul atat de raspandite pe Pamant, iar aurul si uraniul atat de rare ? Raspunsul implica stele care au exploadat ca Supernove inainte ca Soarele sa se fi format. Pamantul, impreuna cu noi insine este cenusa acestor stele vechi. Galaxia noastra este un ecosistem care recicleaza necontenit atomii prin intermediul generatiilor de stele.

                  Nasterea unei stele ( vazuta prin telescopul Hubble)

Stelele sunt condensari ale materiei suficient de mari pentru a crea in centrele lor temperaturi si presiuni suficient de ridicate ca sa initieze reactii nucleare spontane. Stelele sunt sursa tuturor elementelor pe care se intemeiaza complexitatea materiei, si prin urmare viata de pe Terra.
Biologii cred ca evolutia spontana a vietii necesita prezenta carbonului, cu toate proprietatile sale care permit stabilirea legaturilor chimice si care-l fac indispensabil pentru aparitia ADN-ului si ARN-ului, moleculele elicoidale ale vietii. Prezenta carbonului in univers depinde nu numai de varsta si dimensiunea universului, ci si de coincidentele aparent uimitoare intre acele constante ale naturii care determina nivelurile de energie ale nucleelor. Cand reactiile nucleare din stele combina doua nuclee de heliu pentru a produce beriliu, suntem la numai un pas de producerea carbonului prin alipirea unui nucleu de heliu. Aceasta reactie insa e prea lenta pentru a produce carbon intr-o cantitate importanta. Porind de la faptul ca noi oamenii existam cu adevarat in univers(ipteza antropica), fizicianul Fred Hoyle, care a lucrat alaturi de marii fizicieni Paul Dirac si Max Born la Universitatea Cambrige, a facut inca din 1952 o previziune uimitoare. El a prezis ca nucleul de carbon ar putea avea un nivel de energie cu putin mai mare decat suma energiilor nucleelor de heliu si beriliu. Aceasta are drept consecinta producerea unei reactii heliu-beriliu extrem de rapide, deoarece combinarea celor doua nuclee ocupa o stare numita “rezonanta”o stare care corespunde unui nivel de energie natural.

Reactia nucleara ar fi intensificata exact la fel cum balansul unui leagan creste in amplitudine daca leaganul e impins cu frecventa sa naturala, sau de rezonanta. Calculele facute de Hoyle au aratat ca o asemenea  amplificare a reactiei ar putea explica abundenta carbonului in univers. Ocolirea barierei beriliului a deschis drumul pentru faurirea elementelor grele. Pe masura ce o stea masiva evolueaza si miezul ei devine mai dens si mai fierbinte, adanc in interiorul ei nuclee de heliu fuzioneaza cu oxigenul-16 pentru a forma neon-20, alte nuclee de heliu vor fuziona cu neonul-20 pentru a forma magneziu-24 etc. Acest ‘proces alpha” va culmina cu adugarea heliului la siliciu, pentru a forma fier la o temperature de aproximativ trei miliarde de grade. Aici lucrurile incep sa mearga rau pentru stea; “arderea siliciului”, spre deosebire de precedentele reactii nucleare, nu elibereaza energie, ci o absoarbe din stea. Si cum caldura generata de aceste reactii nucleare furnizeaza presiune spre exterior, care impiedica gravitatia sa striveasca Steaua, miezul ei sufera o implozie. Acesta e procesul-inca insufficient inteles-care duce la expulzarea invelisului exterior al unei stele ca o “supernova”, puverizand in spatiu multe din elementele pe care le-a construit cu migala de-a lungul vietii sale. Elementele din grupa fierului sunt create in echilibrul termodinamic nuclear care se stabileste pentru scurt timp in explozia de supernova, dar exista multe ale procese ca procesu “alpa”, care sunt raspunzatoare pentru faurirea elementelor.

  Hoyle a prezis starea energetica de 7,65 MeV folosind un argument fara precedent; ea trebuie sa existe, fiindca daca nu exista, universul nu ar contine carbon sau elemente mai grele iar noi oamenii nu am fi aici ca sa comentam faptul. Astfel Hoyle a ajuns sa vada lucrurile in termini antropici, iar argumentul lui sa transformat in : “ Eu si noi oamenii existam, deci trebuie sa existe o stare a carbonului-12 la energia de 7,65 MeV”. Nimeni in istoria fizicii nu folosise vreodata un argument atat de absurd pentru a face o predictie atat de exacta asupra lumii.

S-a dovedit ca Hoyle avea dreptate, si descoperirea sa a fost o proba de geniu in toata puterea cuvantului. Fizicienii nuclearisti au fost uimiti sa gaseasca un nivel energetic al nucleului de carbon, pana atunci necunoscut, exact acolo unde Hoyle prezisese ca ar trebui sa se afle, la 7,65 Mev deasupra starii obisnuite. Predictia lui Hoyle se dovedise corecta; el privise in inima naturii si zarise, ca un adevarat magician, ceva ce muritorii de rand-fizicienii nuclearisti teoreticieni nu fusesera in stare sa vada. Nici un fizician nuclearist teoretician  n-ar putea face asta pornind de la teoria fundamentala a nucleului. Fizicianul William Fowler de la California Institute of Technology, laureat al premiului Nobel pentru contributiile sale imense in domeniul astrofizicii nucleare, remarca odata ca predictia lui Hoyle a fost cea care l-a convins sa lucreze in acest domeniu al fizicii. Daca cineva i-a putut spune unde sa caute un nivel de energie nucleara doar reflectand asupra stelelor si asupra vietii de pe Pamant, inseamna ca fizica trebuie sa fie buna la ceva a gandit Flower si a urmat cu incredere cariera de fizician!

Povestea extraordinara inceputa de Hoyle in 1944 a ajuns la sfarsit.Suntem mai conectati cu stelele decat ar fi banuit astrologii. Fierul din sangele tau, calciul din oasele tale, oxigenul pe care il inhalezi cu fiecare respiratie, toate au fost faurite in interiorul unor stele  care au trait si au murit inainte ca Pamantul si Soarele sa se fi nascut.

       Pamantul a fost la inceput foarte fierbinte si fara atmosfera. In decursul timpului el s-a racit si a capatat o atmosfera din emisia de gaze a rocilor sale. In aceasta atmosfera timpurie nu am fi putut supravietui. Ea nu continea oxigen, ci o multime de alte gaze otravitoare pentru noi, cum sunt hidrogenul sulfurat . Existau insa alte forme primitive de viata care sau potut dezvolta in aceste conditii. Se crede ca ele s-au dezvoltat in oceane, posibil ca rezultat al combinarilor intamplatoare de atomi formand structuri mari, numite macromolecule. Ceva din modul de constructie  al atomilor ii face sa se uneasca in cele mai bizare combinatii pana la macromoleculele vietii-ADN, ARN si sute de proteine. Chimia poate fi privita ca o ramura a fizicii:fizica electronilor de valenta, adica a acelor electroni care se rotesc in jurul nucleului pe orbitele exterioare ale atomului. Proprietatea electronilor de valenta de a sari dintr-o pozitie in alta sau de a fi pusi in comun de atomi este ceea ce le confera atomilor caracteristicile lor uimitoare de a forma molecule si macromolecule. Unele macromolecule erau capabile sa asambleze atomi din ocean in structuri asemanatoare lor. Astfel, ele s-ar fi reprodus si multiplicat. In unele cazuri existau erori la reproducere. Majoritatea acestor erori erau astfel incat noile macromolecule nu se puteau reproduce si in cele din urma se distrugeau. Totusi, cateva erori ar fi produs macromolecule care erau chiar mai bune reproducatoare. Ele aveau deci un avantaj si au incercat sa inlocuiasca macromoleculele initiale. In acest fel a inceput un proces de evolutie care a dus la dezvoltarea unor organisme auto-reproducatoare din ce in ce mai complicate. Primele forme primitive de viata consumau diferite materiale, inclusiv hidrogen sulfurat, si eliberau oxigen. Acest fapt a modificat treptat atmosfera la compozitia pe care o are astazi si a permis dezvoltarea unor forme de viata mai evoluate cum sunt pestii, reptilele, mamiferele si, in cele din urma, rasa umana. Nu sunt biolog, dar as indrasni sa formulez o opinie. Darwin si Wallance, ca nimeni alti inaintea lor, au fost primii savanti care  au furnizat despre existenta noastra explicatii care eliminau complet agentii supranaturali.

Doua legi naturale stau la baza evolutiei darwiniene. Prima e ca reproducerea informatiei nu e niciodata perfecta. Chiar si cele mai bune mecanisme de reproducere fac din cand in cand erori. Replicarea ADN-ului nu face exceptie. Desi a trebuit sa treaca inca un secol pana cand Crick si Watson sa descopere spirala dubla, Darwin a inteles intuitiv ca mutatile intamplatoare acumulate constituie motorul care pune in miscare evolutia. Majoritatea mutatiilor sunt nefaste, dar din cand in cand, din pura intamplare, se produce o mutatie benefica. Al doilea pilon al teoriei intuitive a lui Darwin afost pricipiul competitiei: invingatorul reuseste sa se imulteasca. Genele mai bune prospera;genele inferioare dispar. Aceste doua idei simple au explicat cum s-a putut forma viata complexa si chiar inteligenta fara nici o interventie supranaturala. 

Admit ca pe Pamant a aparut in mod spntan o forma primitiva de viata dintr-o combinatie intamplatoare de atomi.Aceasta forma timpurie de viata a fost probabil o molecula mare. Probabil ca aceasta molecula n-a fost insa un AND, deoarece sansele alcatuirii unei molecule intregi de AND prin combinatii intamplatoare sunt mici. Forma primitiva de viata a trebuit sa se reproduca. Principiul de incertitudine si miscarile termice intamplatoare ale atomilor au dat nastere unui numar de erori la reproducere. Cele mai multe erori au fost fatale pentru organismele respective: ele fie n-au supravietuit, fie nu s-au putut reproduce. Astfel de erori nu au putut fi transmise generatiilor urmatoare, ci au disparut. Din pura intamplare cateva erori au fost benefice. Organismele purtatoare ale acestor erori au fost favorizate suravietuind si reproducandu-se. Astfel, ele au avut tendinta de a inlocui organismele initiale neimbunatatite.

Dezvoltarea structurii dublei elici a AND-ului poate fi o astfel de imbunatatire din fazele timpurii. Aceasta  a insemnat, probabil, un asemenea progres incat s-a produs inlocuirea tuturor formelor anterioare de viata, oricare au putut fi ele. Treptat pe masura continuarii evolutiei, s-a ajuns la dezvoltarea sistemului nervos central. Creaturile care recunosteau in mod corect informatiile din datele obtinute de organele de simt, si care  actionau in mod adecvat, au avut mai multe sanse sa supravietuiasca si sa se reproduca. Rasa umana a ridicat evolutia pe o noua treapta. Noi semanam foarte mult cu maimutele superioare si in cee ace priveste corpurile, si in cea ce priveste AND-ul, dar o mica schimbare in AND-ul nostru ne-a permis sa dezvoltam limbajul. Aceasta inseamna ca noi am putut sa transmitem informatiile si experienta acumulata din generatie in generatie, in forma orala si, apoi, in forma scrisa. In fazele precedente, informatiile puteau fi transmise numai prin procesul lent de codificare in ADN, prin intermediul erorilor intamplatoare din reproducere. Efectul a fost o accelerare dramatica a evolutiei. Pentru ca evolutia sa ajunga la rasa umana, au trebuit trei miliarde de ani. In cursul ultimilor zece mii de ani, noi am dezvoltat limbajul scris. Acest fapt ne-a permis sa progresam de la faza troglodita la punctul in care ne putem intreba de unde venim si incotro ne indreptam.

Teoria lui Darwin, destul de radicala, s-a bazat pe observatii generale despre lume si pe o intuitie patrunzatoare. Un test experimental direct, controlat, pare complet imposibil –am avea nevoie de o masina a timpului care sa ne duca in urma cu milioane, daca nu cu miliarde de ani. Imi pare ca au fost totusi cativa biologi si chimisti ingeniosi care au reusit sa-si imagineze cum sa supuna teoria unor teste de laborator riguroase. In biologie, ca si in fizica, teoria trebuie sa mearga uneori inaintea experimentului ca sa lumineze drumul.

Odata idepartata magia din originea fiintelor vii, calea catre o explicatie stiintifica a creatiei a fost deschisa. Darwin si Wallance au stabilit un cadru nu numai pentru stiintele vietii, ci si pentru cosmologie. Legile care guverneaza nasterea si evolutia universului trebuie sa fie aceleasi cu legile care guverneaza caderea pietrelor, chimia si fizica nucleara a elementelor si fizica particulelor elementare. Ele ne-au eliberat de supranatural, aratand ca viata complexa si chiar viata inteligenta ar putea aparea din intamplare, prin competitie si cauze naturale.

Stim acum, cel putin in linii mari, sa descriem istoria si intamplarile neprevazute care au dus la aparitia noastra aici. Timp de un miliard de ani, organismele primitive au exhalat oxigen, transformand atmosfera otravita a Pamantului tanar si netezind calea pentru viata multicelulara. Marturiile fosile ne spun ca o multitudine de vietati inotatoare si taratoare s-au dezvoltat in timpul Erei Cambriene, acum 550 de milioane de ani. Urmatoarele 200 de milioane de ani au vazut cum Pamantul a inverzit, oferind un habitat pentru fauna exotica unde gasim muste-dragon mari cat pescarusii, miriapode lungi de un metru, scorpioni si amfibii. Si apoi dinozaurii. Ei au fost maturati in cea mai brusca si mai impredictibila dintre toate disparitiile : un asteroid s-a izbit de Pamant, producand uriase valuri de mare si ridicand nori de praf care au intunecat cerul timp de mai multi ani. Aceasta a deschis calea pentru linia descendentei mamiferelor care a condus la oameni. Dovezile concludente pe care eu le-am vazut, atunci cand am avut norocul sa vizitez in 2009 muzeul( Field Musem) din Chicago, m-au convins de aceasta evolutie sustinuta de marele Darwin.

Darwinismul poate explica creierul uman, dar caracterul particular al legilor fizicii a ramas o enigma. Chiar daca stim ca viata primitiva a fost larg raspandita, aparitia vietii inteligente ramane o problema deschisa. Intr-o procesiune extraordinara, speciile (aproape toate disparute acum) au inotat, s-au tarat sau au zburat prin biosfera Pamantului in timpul lungii sale istorii. Suntem produsul timpului si al sansei : daca evolutia s-ar derula din nou, rezultatul cu siguranta ar fi diferit. Nimic nu pare sa fi stabilit dinainte aparitia inteligentei ; de fapt, unii evolutionisti de frunte cred ca  chiar daca viata simpla ar fi larg raspandita in cosmos, inteligenta poate fi extrem de rara. Ne-am obisnuit cu ideea ca suntem modelati de lumea microscopica: suntem vulnerabili fata de virusi cu o lungime de o milionime de metru, iar mica molecula dublu-elicoidala de AND codifica intreaga noastra mostenire genetica. Si la fel de evident e faptul ca depindem de Soare si de energia sa.Planeta noastra primeste de la Soare 1,99 calorii pe minut si pe centimetru patrat , exact atat cat este necesar pentru intretinerea vietii.

         Multe aspecte, odiniora misterioase, ale fiintelor vii, cum ar fi felul in care isi obtin energia (metabolism), se reproduc (ereditate), si percep mediul inconjurator (perceptie), le putem acum intelege pornind de la elementele de baza. Caci noi intelegem acum in detaliu felul in care moleculele, iar,  in ultima instanta, cuarcii, gluonii, electronii si fotonii-reusesc sa infaptuiasca toate astea. Sunt lucruri complicate pe care materia le poate face urmand legile fizicii. Dovezile sunt complesitoare si indiscutabile. Nu e onest sa le negi. E o prostie sa le ignori. Mintea, in toate aspectele ei, nu este decat comportamentul unui vast ansamblu de de celule nervoase si molecule asociate lor. Nimeni n-a descoperit vreodata in organismele biologice o putere mentala seperata de evenimentele fizice conventionale din corpul si creierul lor. Desi n-am ajuns inca la o intelegere deplina a felului in care funtioneaza mintea noastra, fizicienii si biologii, prin mii de experimente fine si precise, n-au trebuit sa faca vreodata concesii opiniei altora.

Nu exista nimic înainte si nimic dupa aceasta viata, a spus, acum mai bine de 2500 ani, marele filozof si mathematician Pitagora. In prezent nu avem nici o dovada argumentata stiintific care sa arate ca dupa aceasta viata am putea avea o alta, a sustinut cu cativa ani in urma, intr-un interviu, celebrul fizician Stephen William Hawking, profesor de astrofizica la Universitatea Cambridge. Sa ne bucuram asadar de singura viata pe care o avem.

Materia intunecata predomina in Univers

                        Frumoase sunt lucrurile pe care le vedem
                        Mai frumoase inca sunt cele pe care le intelegem
                         Dar cele mai frumoase sunt acelea pe care
                         Nu le putem cuprinde inca cu mintea
                               (  Nicolaus Steno, Quotes)

Galaxiile sunt atat de vaste si de rarefiate, iar stelele sunt imprastiate atat de rar incat ciocnirile efective  dinte stele individuale sunt extrem de rare. Daca toate stelele ar fi dezmembrate si atomii lor ar fi imprastiati uniform in univers, am obtine doar un atom la fiecare zece metri cubi de univers. Exista aproximativ tot atat de multi atomi sub forma gazului raspandit in spaitul intergalactic. Aceasta face in total 0,2 atomi pe metru cub, de douazeci si cinci de ori mai putin decat densitatea critica de cinci atomi pe metru cub care ar fi necesara ca gravitatia sa opreasca expansiunea cosmica. Rezulta ca universul contine extrem de putina materie formata din atomi.

Probabil cel mai important lucru invizibil dezvaluit de legea newtoniana a gravitatiei este “materia intunecata”. La finele anilor 1970 si in anii 1980, Vera Rubin si Kent Ford au descoperit ca stelele din regiunile exterioare ale galaxiilor spirale se rotesc mult prea repede in jurul centrelor galaxiilor.Una din legile lui Kepler, care decurge atat din teoria newtoniana, cat si din cea einsteiniana agravitatiei, leaga viteza de rotatie pe orbita de cantitatea de masa din interiorul acesteia. Astfel din vitezele de rotatie observate poti deduce cum e distribuita masa in interiorul unei galaxii. Se dovedeste ca, pentru a explica vitezele obervate, e nevoie de mult mai multa masa in interiorul unei galaxii. Astronomii au explicit aceasta anomalie sugerand ca in galaxiile spirale exista mult mai multa materie decat vedem sub forma de stele, si ca gravitatia suplimentara furnizata de aceasta materie invizibila e cea care retine stelele exterioare. Per ansamblul universului, materia intunecata depaseste masa stelelor si galaxiilor (materia vizibila) de aproximativ sase ori.

O alta dovada a existentei materiei intunecate este efectul de lentila gravitationala, efect legat de curbarea luminii datorita gravitatiei. Astronomii au observat ca, in multe cazuri, imaginea galaxiilor foarte indepartate e puternic distorsionata, ca si cum le-ai privi printr-un pahar cu apa. Asta se intampla mai ales cand lumina galaxiei la care te uiti trece printr-o regiune a spatiului continand un roi de galaxii. Relativitatea generala prezice ca gravitatia curbeaza lumina, asa incat efectul de lentila gravitationala nu e surprinzator. Surprinzatoare e insa amploarea efectului. Si in acest caz, astronomii descopera ca galaxiile din roi  ar trebui sa cantareasca de vreo sase ori mai mult decat stelele vizibile si norii de gaz vizibili. Acesta si alte observatii sugereaza ca materia intunecata reprezinta circa 25% din masa universului. Materia “normala”- cea pe care o intelegem si din care suntem alcatuiti-reperezinta circa 4%. Restul e in cea mai mare parte energie intunecata.

Nimeni nu stie din ce  e alcatuita, dar cel mai plauzibili candidati sunt particule care interactioneaza foarte putin atat cu materia normala, cat si cu ea insasi. Probele acumulate in prezent privind existenta unei materii intunecate sunt acum aproape de necontestat. Marile roiuri de galaxii care constituie materia ce emite lumina, pot fi doar o picatura in oceanul materiei din univers.Masa materiei intunecate poate fi suficient de mare pentru a curba spatiul pana la inchiderea lui. Aceasta materie intunecata s-ar putea afla intr-o forma care sa nu semene cu nimic din ce am detectat pana acum in acceleratoarele noastre de particule. Aceasta ar fi ultima rasturnare copernicana a statutului nostru in universul material. Vedem, prin analogie, numai spuma alba de pe coama valurilor, nu si valurile masive ca atare. Trebuie sa ne privim habitatul ca pe un loc intunecat format in principal dintr-un material cu totul necunoscut. Atomii obisnuiti par sa fie un constituent “minoritar” al universului inecat de alte tipuri total diferite de particule ramase din primele secunde ale Big Bang-ului. Dar atunci e mai mult decat o enigma sa intelegem de ce mai exista de fapt atomi – de ce nu e universul compus numai din materie intunecata. Deci, nu numai ca nu ne aflam in centrul universului, dar nici macar nu suntem alcatuiti din forma de materie predominanta in Univers.
         In prezent mai multe grupuri de cercetatori din Marea Britanie, Germania, Italia (la Gran Sasso) si Statele Unite construiesc detectori subterani si incearca sa descopere aceste particule elementare care alcatuiesc materia intunecata. In urmatorii cativa ani speram sa obtinem rezultate spectaculoase din acest gen de experimente. Aceste detectoare ca de altfel si marele accelerator de la Geneva care se pare ca a gasit deja bozonul Higs, promit sa dezvaluie lucruri remarcabile despre univers, pe cai nebanuite inca.

O alta clasa de observatii ne conduce la energia intunecata.In ce  priveste energia intunecata, adoptam ideea  lui Einstein ca ea reprezinta o densitate universal a spatiului insusi si ca e asociata cu o presiune universala negativa. Constanta cosmologica din relativitatea generala corespunde atribuirii unei densitati nenule a spatiului insusi. Constanta cosmologica nu face decat sa recunoasca posibilitatea ca spatiul-timp insusi, un matrial caruia relativitatea generala ii permite sa se curbeze, sa impinga si sa vibreze, sa posede deasemenea inertie. In anii 1990, constanta cosmologica a fost rebotezata energie intunecata. Noua denumire reflecta faptul ca in fizica moderna densitatea spatiului nu e doar un simplu parametru care apare in reletivitatea generala, a carui valoare nu are nici o semnificatie. Intr-un univers plin de campuri cuantice agitate, ar fi de mirare daca spatiul n-ar avea inertie.

Astronomii au descoperit energia intunecata in 1998. Mai precis, ei au observant ca ca ritmul expansiunii universului a crescut in acord cu o presiune universala negativa. Ei au dedus asta din masuratori ale deplasarii spre rosu, in spiritul lui Hubble, dar folosind supernovele in locul cefeidelor variabile. Fiind mult mai stralucitoare, supernovele permit accesul la distante mai mari. Energia intunecata reprezinta 70% din masa universului.

Densitatea masurata a sptiului e extrem de mica. Contributia spatiului la masa unei galaxii e neglijabila in raport cu cea a materiei obisnuite(sau a materiei intunecate). Vidul din spatiul intergalactic fiind insa vast, aceasta minuscula densitate a spatiului, omniprezenta, ajunge sa domine masa totala a universului. Nimeni nu stie de ce diferite contributii mult mai mari, provenind din diferite surse- unele contributii pozitive, altele negative- conspira pentru a da tocmai acel rezultat final. E un mare mister cosmic!

Un alt mister nedezlegat se refera la natura spatiului si timpului in punctul central al unei gauri negre. O consecinta directa a teoriei generale a relativitatii ne arata ca masa si energia enorme din centrul gaurii negre fac ca textura spatiului si timpului sa fie sfasiata, sa fie strapunsa de o singularitate spatiala. Fizicienii au tras concluzia ca din moment ce toata materia care a trecut linia orizontului evenimentelor este atrasa inexorabil spre centrul gaurii si, odata ajunsa acolo, nu mai poate fi recuperata, atunci insusi timpul sfarseste in centrul gaurii negre. Folosind ecuatiile lui Einstein unii fizicieni au sugerat ca aici s-ar putea afla o cale spre alt univers  care se atasaza de al nostru in centrul gaurii negre.

            

Previziuni pe termen lung

              Unii spun ca lumea se va sfarsi prin foc, iar altii ca
                                                                   in gheata
              Din ce-am gustat eu din dorinta ii sustin pe cei ce
                                                              prefera focul
                                             (Robert Frost, Foc si gheata)

Peste circa cinci miliarde de ani Soarele va muri si odata cu el Pamantul. In aproximativ acelasi timp (cu un miliard de ani mai putin sau mai mult) galaxia Andromeda, cel mai mare vecin galactic al nostru, care apartine aceluiasi roi ca si galaxia noastra si care in prezent se afla in cadere spre noi, se va izbi de Calea Lactee.
Aceste previziuni globale pe termen lung sunt demne de incredere deoarce depind de presupunerea ca fizica ce guverneaza interiorul Soarelui, precum si forta gravitatiei in stele si galaxii, vor actiona in urmatoarele cinci miliarde de ani asa cum a fact-o in decursul ultimilor cinci sau zece miliarde. Nu pot fi insa prezise prea multe detalii (care sunt mai interesante). Nu putem fi siguri ca Pamantul va fi tot cea de-a treia planeta de la Soare in urmatoarele cinci miliarde de ani , chiar si orbitele planetare pot sa se comporte “haotic” pe perioade mari de timp. Si, desigur schimbarile de pe suprafata Pamantului, in particular transformarile din ce in ce mai rapide ale biosferei produse de propria noastra specie nu pot fi prezise cu certitudine nici macar pentru o milionime din acest interval de timp.
Soarele nu si-a consumat inca nici jumatate din combustibil. Inaintea sa se intinde mai mult timp decat cel ce s-a scurs pe parcursul intregii evolutii biologice. Iar galaxiile vor supravietui cu mult Soarelui. Chiar daca viata ar exista acum doar pe Pamant, va fi timp destul pentru ca ea sa se raspandeasca prin galaxia noastra si dincolo de ea. Manifestarile vietii si ale inteligentei ar putea in cele din urma produce efecte asupra stelelor si chiar galaxiilor.  In incercarile recente de a aplica mecanica cuantica la  gravitatie s-a observat ca desi spatiul vid obisnuit pare linistit si amorf, la fel ca suprafata oceanului  vazuta de la mare inaltime, daca il privim indeaproape  clocoteste de fluctuatii cuantice, asa incat se pot deschide“gauri de vierme” care leaga intre ele parti ale universului aflate la mare distanta in spatiu si timp. Orice fiinte indepartate care ar putea comunica cu noi ar trebui sa cunoasca cateva concepte de matematica si logica similare cu ale noastre. Si, desigur, ar trebui totodata sa fie deschisi sa impartasasca cu noi o anume cunoastere privind particulele si fortele fundamentale care guverneaza universul. Si ei, ca si planeta lor fiind alcatuiti din atomi exact ca cei de pe Pamant ar trebui sa accepte ca cele mai importante particule sunt protonii si electronii si un electron rotindu-se in jurul unui proton formeaza un atom de hidrogen. Hidrogenul fiind cel mai raspandit element din univers. Un proton este de 1836 ori mai greu decat un electron , iar numarul ” 1836 “ar avea aceiasi conotatie pentru orice “inteligenta ” capabila si motivata sa comunice cu noi. In mod evident fiintele extraterestre nu utilizeaza metrul, kilogramul sau secunda dar ar putea fi capabile sa schimbe informatii privind raportul a doua mase cum ar fi raportul maselor protonului si electronului. Dupa cum a afirmat renumitul fizician Richard Feynman, el ar putea sa le spuna prin unde radio extraterestrilor ca este “inalt cat saptesprezece miliarde de atomi de hidrogen ” si ei il vor intelege !
Galaxia noastra va sfarsi cu siguranta in cinci sau sase miliarde de ani printr-o extraordinara intalnire cu galaxia Andromeda. Dar universul va continua sa se dilate la nesfarsit ? Se vor indeparta si mai mult de noi galaxiile de la mare distanta ? Sau aceste miscari s-ar putea in cele din urma inversa, astfel incat intregul univers sa se comprime din nou printr-o uriasa implozie ?Raspunsul depinde de “competitia” dintre gravitatie si energia intunecata care intretine expansiunea universului !

Si totusi Iubirea

Acum dar raman aceste trei:Credinta, Nadejdea si Dragostea;

dar cea mai mare dintre ele e dragostea.
         (  Pavel, 1 Corinteni 13 )

Noi locuitorii Pamantului ne consideram, si pe puna dreptate, o incununare a evolutiei. Natura a lucrat din greu miliarde de ani pentru a cladi, din molecule organice simple, care s-au dezvoltat pe suprafata Pamantului sau in atmosfera lui cand acesta era inca tanar, asemenea organisme complexe ca autorul acestor randuri si ca cel care le citeste. Din nefericire, selectia naturala a dezvoltat la oameni si caracteristici negative, ca agresivitatea. Agresivitatea a putut oferi un avantaj pentru supravietuire in timpul locuirii in pesteri, sau mai inainte de aceasta, si a fost astfel favorizata de selectia naturala. Cresterea teribila a puterii noastre distructive, produsa de stiinta si tehnologia din timpurile moderne, a transformat agresivitatea intr-o insusire foarte periculoasa care ameninta supravietuirea intregii rase umane. Necazul este ca agresivitatea pare inscrisa in ADN-ul nostru. ADN-ul se schimba prin evolutie biologica numai la o scara a timpului de milioane de ani, dar puterea noastra de distrugere creste la o scara de timp data de evolutia informatiei, care este astazi de numai douazeci sau treizeci de ani. Rasa umana nu prea are sanse de supravietuire daca nu ne folosim inteligenta pentru a tine agresiunea sub control.

O gluma prosta zice ca motivul pentru care nu am fost contactati de o civilzatie extraterestra este ca civilizatiile tind sa se autodistruga atunci cand ating stadiul nostru. Am insa destula incredere in bunul simt al oamenilor de pe Terra si cred ca putem dovedi falsitatea acestei afirmatii. In univers exista din belsug spatiu, timp, materie si energie. Lumea fizica ne ofera un viitor mult ma imaret sim ai bogat decat tot ce am cunoscut pana acum, cu conditia sa nu-l aruncam in aer. Colonizarea spatiului de catre oameni, in corpurile noastre adaptate la conditiile de pe Pamant, e un proiect extrem de dificil. Pentru a se dezvolta, corpurile noastre au nevoie de anumite conditii, intre care temperaturii intr-un interval ingust, aer continand un amestec special de molecule si lipsit de tocsine, o sursa sigura de apa si hrana, protectie fata de radiatii ultraviolete si razele cosmice. Aceste conditii exista intr-un strat foarte subtire aproape de suprafata Pamantului, dar sunt foarte rare in univers. Extinderea sferei de influenta a informatiei umane e un obiectiv mai usor de atins, mai realist, dar nu mai putin important. Dispozitivele mecanice si senzorii pe care ii trimitem in spatiu pot construi si explora in numele nostru, tinand in acelasi timp legatura cu noi.

Tehnologia informatiei cuantice, care acum se afla la granita cercetarii, va duce la construirea unor calculatoare gigantice si realizarea unor proiecte grandioase cum ar fi terraformarea planetelor aflate in vecinatatea altor stele. In prezent, in iteriorul computerelor moderne, informatia este stocata si procesata in aranjari si rearanjari ale electronilor. Pentru a reprezenta informatia, avem fie o concentratie mare a electronilor (interpretata ca 1), fie o concentratie mica (interpretata ca 0) in fiecare din milioanele de unitati minuscule ( tranzistori si condensatori) care alcatuiesc memoria RAM a calculatorului. Dezvoltarea tehnologiei cuantice va avea in vedere folosirea directiei spinilor electronilor- in sus sau in jos- in locul concentratiei lor, pentru a realiza 0 sau 1. Manevrarea directiei spinului e mai delicata decat deplasarea sarcinii electrice, dar in principiu poate fi mai rapida si mai eficienta energetic. Putem lucra de asemenea cu fotoni in loc de electroni, monitorizandu-le concentratia, culorile (lungimea de unda) sau spinul (polarizarea). Aceste platforme postchimice, bazate pe tehnologia cuantica, pot sustine expansiuna continua a inteligentei in cosmos pe termen lung si la o scara ampla.

          Daca vom reusi sa supravietuim in urmatorii o mie de ani ne vom fi raspandit si pe alte planete aflate in vecinatatea altor stele . Astfel va fi mai putin posibil ca intreaga rasa umana sa fie distrusa de o calamitate ca razboiul nuclear. Ramane de vazut in ce masura sensul responsabilitatii transmis prin limbaj este suficient pentru a controla instinctul agresivitatii transmis prin ADN. In caz negativ rasa umana va constitui una dintre fundaturile selectiei naturale. Poate ca o rasa de fiinte inteligente dintr-o alta parte a galaxiei va atinge un mai bun echilibru intre responsabilitate si agresivitate. Daca aceasta este situatia, atunci ne putem astepta sa fim noi cei contactati, sau cel putin sa le detectam semnalele radio. Poate ca ei stiu de existenta noastra, dar nu doresc sa ne-o releveze pe-a lor. Tinand seama de istoria noastra, masura lor poate fi inteleapta. Pe de alta parte, fizicianul Stephen Hawking fost profesor de astrofizica la Universitatea Cambrige, sustinea ca un contact cu o civilizatie extraterestra avansata ar putea fi devastator pentru noi. Celebrul om de stiinta subliniaza ca din punct de vedere logic ,este imposibil ca undeva in cele 100 milioane de galaxii ale universului sa nu existe si alte forme de viata. El da de inteles ca majoritatea formelor de viata extraterestre ar putea fi organisme de tipul microbilor sau al animalelor primitive care populau Terra cu milioane de ani in urma. Totusi, argumenteaza savantul, o parte din aceste forme de viata ar putea fi inteligente, caz in care ar reprezenta o reala amennintare pentru Terra. Trebuie doar sa ne privim pe noi insine pentru a ne da seama cum s-ar putea dezvolta formele de viata inteligente in ceva ce nu ne-am dori sa intalnim. Savantul, specialist in astrofizica, si-i imagineaza supravietuind in nave uriase dupa ce au epuizat toate resursele de pe planeta lor de origine. Intr-o atfel de situatie aceste fiinte ar deveni probabil nomade, cautand sa cucereasca si sa colonizeze planetele care le ies in cale, asa cum au procedat europenii in frunte cu Cristofor Columb atunci cand au debarcat in America.

Multe lucruri pot merge prost. Epidemiile au facut ravagii in trecut, la fel cutremurele si eruptiile vulcanice. O ciocnire nefericita cu un meteorit a dus la disparitia dinozaurilor de pe Pamant. Putem si treubuie sa atenuam astfel de pericole. Dar, doua mari pericole create de om ne ameninta in present omenirea. Tehnologia  de captare a unei parti mai mari din energia solara se dezvolta rapid si e aproape sigur ca in viitorul previzibil o vom putea utiliza  pentru a sustine o economie mondiala mai prospera. Deocamdata insa e mai usor si mai convenabil sa exploatam energia solara captata cu mult timp in urma de palante si depusa in combustibilul fosil-carbune si petrol. Din pacate arderea pe scara larga a acestor combustibili elibereaza in atmosfera dioxid de carbon si alti poluanti, alterandu-i proprietatile. Atmosfera poluata pastreaza mai multa energie solara, provocand cresterea temperaturii pe Pamant.Aceasta e prima dintre crizele generate de om care ne ameninta.

        Venus planeta noastra sora, este o bijuterie a cerului instelat. In acelasi timp e si un semnal de alarma. Atmosfera ei bogata in dioxid de carbon pastreaza exterm de eficient energie solara. Temperaturile la suprafata lui Venus se apropie de460⁰ C, temperature de topire a plumbului, facand imposibila chimia complexa. Venus e mai aproape de Soare decat Pamantul, dar, daca am aseza-o pe orbita Pamantului, temperature ei tot ar fi alarmant de mare-vreo-340⁰  C. Pamantul nu va ajunge prea curand la fel de fierbinte, dar chiar si cateva grade in plus vor avea efecte drastice, poate chiar catastrofale. Crestera temperaturii provoaca topirea ghetii polare, radicand nivelul marilor; apar fenomene meto violente, determinate de umezeala crescuta a atmosferei; iar viata plantelor si animalelor sensibile la temperatura e afectata, punandu-le in pericol si punand in pericol rezervele noastre de hrana.

A doua amenintare generataa de om este armamentul nuclear. Cand oamenii de stiinta au studiat fortele tare si slaba, au descoperit combustibili puternici bazati pe arderea nucleara, nu chimica. Aceasta a permis construirea unor bombe cu putere distructiva mult mai mare. Daca o parte semnificativa din acest arsenal ar fi folosita in razboi, milioane de oameni ar pieri in chinuri groasnice, iar centre importante ale civilizatiei ar devein deserturi nelocuibile. Progresul omenirii ar cunoaste un recul catastrofal, poate ireversibil.

Binefacerile cresterii economice si cunosterii stiintifice sunt insotite si de pericole grave. Aceste pericole pot fi evitate. Nu stim daca vor si fi evitate.

S-a scris mult despre incercarile de a intelege originea vietii, dar originea mortii este rar discutata stiintific. Rolul ei este clar, chiar daca sirul evenimentelor pe care le aduce cu sine nu e complet inteles. Ea creeaza diversitate in cadrul unei specii. Daca nu ar mai aparea urmasi si nu s-ar mai muri dupa ce o populatie a atins un anumit nivel, atunci acea populatie ar fi prinsa in capcana de suma totala a propriei informatii si inventivitati genetice. Inovarea ar scadea drastic, iar populatia va ajunge in cele din urma sa fie dezavantajata in raport cu alti inovatori care traiesc mai putin si al caror bagaj genetic ar fi continu refacut si extins. Nu mai e nevoie s-o spunem, daca moartea prin cauze naturale ar inceta dar nasterile ar continua, atunci mediul ar incepe sa fie destul de aglomerat si moartea prin cauze nenaturale va decurge automat. De asemenea in lantul trofic ar aparea verigi slabe.
Exista o piesa de Karel Capek, care a fost apoi transpusa si in film, despre povestea unei femei, Elina Makropulos, al carei tata a fost medicul unui imparat in Europa secolului al XVI-lea. Tatal a creat elixirul vietii si a hotarat ca fiica lui sa fie primul om care sa incerce medicamentul. Elixirul a avut efect, dar, ca orice medicament, a trebuie luat regulat pentru ca efectul sa persiste. Elina si-a luat constiincios doctoria si a trait 342 ani. Piesa arata ca aceasta viata lunga a dus-o la disperare si plictis, indiferenta fata de lumea din jur si sentimentul ca nu mai are pentru ce sa traiasca. Prietenii din tineretea ei au murit demult. Ea refuza sa mai ia elixirul si moare. Cei din jurul ei distrug secretul elixirului vietii, in ciuda protestelor unora dintre membrii mai varstnici ai societatii. Aceasta piesa i-a indemnat pe filozofi sa cerceteze mai indeaproape daca a trai vesnic este o binecuvantare sau o pacoste. Unii filozofi care au analizat aceasta problema la rece, ignorand credintele si sperantele religioase traditionale, cred ca a trai vesnic ar fi o cupa otravita. Desi ar dori sa extinda mai mult orice perioada finita din viata, ei vad perspectiva unei vieti fara sfarsit ca pe un viitor mohorat, repetitie, plictiseala. Ne putem intreba de asemenea in ce fel ne constrange cel mai mult finitudinea noastra. E oare neputinta de a face tot ce este posibil? Sau faptul ca suntem constienti de multimea posibilitatilor care vor fi anulate prin moarte? E faptul ca exista locuri unde nu putem ajunge, sau doar faptul ca oameni pe care ii cunoastem vor disparea? Este faptul ca in cele din urma curiozitatea noastra va fi inabusita: ca vor exista lucruri pe care stim ca nu le vom sti? Sau doar moartea e un „lucru rau” in sine si deci ceva care trebuie depasit?
Opinia preponderenta de-a lungul secolelor pare sa fie ca viata vesnica ar fi un lucru „bun” pentru care ar trebui sa ne luptam, dar motivele unei asemenea credinte au fost atat de diverse incat e greu sa evitam concluzia ca ele s-ar putea anula reciproc. Pentru unii soarta noastra pe Pamant e atat de rea, macinata de nedreptate, saracie si boala, incat speranta unei vieti de apoi infinite face ca toata suferinta si mizeria acestei scurte vieti finite sa fie suportabile. Altii au crezut ca au mai trait deja, vor muri si se vor naste din nou, la nesfarsit. Iar altii au privit moartea ca pe o eliberare binevenita din chinurile vietii sau ca pe un stimulent suprem in viata care ne indeamna sa ne purtam atent si responsabil cu timpul ce ne e dat sa-l traim. Perspectiva unei vieti finite a fost considerata de multi filozofi un motiv de a ne folosi cu intelepciune timpul petrecut pe Pamant. Daca viata ar fi vesnica, atunci nu ar exista nici o dezvoltare naturala, nici o urgenta, nici un sentiment al implinirii.
Meditatia filozofului Bernard Williams asupra cazului Elinei Makropulos il convinge ca moartea e un lucru rau, deoarece inchide posibilitati care altminteri ar ramane deschise. Si totusi, nemurirea nu trebuie preferata caracterului muritor, cel putin daca ne pastram natura umana actuala ,deoarece faptul de a fi muritor ne umple viata cu cele mai importante teluri ale sale. Astfel, desi in orice moment exista motive intemeiate pentru a incerca sa traim mai mult, nu exista nici o ratiune de a continua sa traim la nesfarsit. Toate aceste evaluari ale argumentelor pro si contra vietii vesnice pe care le gasim in lucrarile filozofilor seamana intr-o privinta. Nu se vorbeste decat de propria persoana. Viata fara sfarsit se refera doar la multumirea de sine si la nevoia de a gasi un sens doar pentru sine continuand sa actionezi, sa gandesti si sa privesti spre viitor. Elina Makropulos nu a avut in vedere un viitor in care sa-i ajute pe altii si a pierdut rostul vietii !

In Calatoriile lui Gulliver, Jonathan Swift a inventat o rasa de nemuritori, struldbrugii. Desi nemuritori, struldbrugii imbatranesc. Se subrezesc, devin finite decrepite, o povara pentru societate. Nefericirea sau partea rea a nemuririi reprezinta o tema frecventa in mituri si literature. Morala din subtext este sa fi precaut cu ce-ti doresti cand vine vorba de longevitate. Distrugerea prin moarte a memoriei si a capacitatii de a invata e inspaimantatoare, e o risipa. Prelungirea duratei de viata sanatoasa a omului ar trebui sa fie unul dintre principalele scopuri ale stiintei.
         Brian Weiss fost  professor la Universitatea Miami din America prezinta in citeva din lucrarile sale experienta sa privind regresia hipnotica si incearca sa ne dezvaluie multe dintre secretele vietii si ale mortii. Am fos oarecum impresionat citind cartile acestui  psihiatru, absolvent Magna Cum Laude al Universitatii Columbia in 1966. Brian Weiss incearca sa demonstreze supravietuirea dupa moartea corporala si vorbeste despre amintiri din vietile trecute relatate de pacientii sai aflati sub hipnoza. Experientele sale par sa fie compatibile cu experientele in preajma mortii, prezentate de celebrul chirurg Raymond Moody cat si cu cele relatate in Cartea Tibetana a Mortilor. Brian Weiss demonstreaza ca un mediu dotat poate sa transmita prin “channeling” cunoasterea transcedentala. Iubirea e importanta , sa ajutam pe ceilalti oameni e important, sa avem rabdare si sa acceptam cea ce vine la un anumit moment si sa nu cerem mai mult, spun  mesajele primite prin channeling de la maestri. Profesorul Weiss ne face sa intelegem ca putem fi deasupra vietii si a mortii dincolo de spatiu si timp. Corpul nostru e doar un vehicul cat timp ne aflam aici in aceasta lume. Sufletul  nostru este cel care dainuie pentru totdeauna si care poate fi ajutat sa se ridice in planuri superioare atunci cand te afli in forma fizica aici pe Pamint. Este o sansa unica ce nu trebuie ratata. Trebuie sa inveti sa ai rabdare si sa ai incredere in sfaturile primite de la personae avizate, de la oameni dotati cu calitati deosebite. Trebuie sa inveti sa depasesti lacomia. Valoarea rabdarii si a asteptarii, intelepciunea din echilibrul naturii, eradicarea fricilor,  mai ales a fricii de moarte, nevoia de a invata despre incredere si iertare, importanta de a invata sa nu-i judecam pe altii sau sa oprim viata altora, sunt esentiale spune profesorul Weiss. Cum interpretarea data de profesorul Weiss experimentelor sale nu are la baza argumente stiintifice e greu sa te impaci cu ideea de mai multe vietii si cunoastere transcedentala prin channeling, etc. Totusi gandul ca am putea fi nemuritori, ca putem fi deasupra vietii si a mortii, dincolo de spatiu si dincolo de timp , ne umple viata cu cele mai importante teluri ale sale.

In ce ma priveste, nu ma tem de moarte.Ma tem de suferinta. Moartea nu ma infricoseaza. Nici in tinerete nu ma inspaimanta, dar atunci credeam ca asta se datora faptului ca moartea era o perspectiva destul de indepartata. Acum, la saptezeci si ceva de ani, tot n-a aparut teama. Ma gandesc la moarte ca la o odihna binemeritata. Sora somnului, o sora binevoitoare, care va veni repede sa-mi inchida ochii si sa ma mangaie pe crestet. Noi, finte umane, suntem parte a naturii. Suntem un caz particular in multimea fenomenelor naturale, dintre care nici unul nu se sustrage marilor legi naturale pe care le cunoastem. Sa te temi de trecerea in nefiinta e ca si cum te-ai teme de realitatea insasi, ca si cum te-ai teme de Soare. Noi oamenii traim din emotii si ganduri. Le schimbam intre noi cand ne aflam in acelas loc si in acelas timp, cand vorbim unul cu altul, ne privim in ochi ne atingem. Viata, scurta noastra viata, nu-i decat strigatul neancetat al unor emotii care ne calauzesc, iar strigatul pare frumos. Uneori e strigat de durere, alteori de cantec. Iubesc viata, insa viata inseamna si lupta, suferinta si durere. Acum inca ma mai pot bucura de viata. Ma bucura acele zile frumoase de toamna, inca pline de soare si dupa-amiezile de iarna care urmeaza cand, pot sa stau intins pe o canapea visand sa dezleg, cu ajutorul fizicii, inca un mic secret din lumea care ne inconjoara.

Cea mai frumoasa si profunda experienta pe care o poate avea un om este simtul misteriosului. A simti ca dincolo de tot ce a ce se poate percepe exista ceva ce mintea noastra nu poate concepe si a carui frumusete si splendoare ajnge la noi numa indirect ca o reflectare palida, inseamna religie. Oamenii religiosi ne spun ca fericirea vine din umplerea inimii de iubire din credinta si din speranta, din practicarea milei si a bunatatii. Si au dreptate. Aceste atitudini sunt urmate de obicei de armonie si echilibru. Daca o parte din om este nemuritoare atunci de ce ne facem noua insine lucruri atit de rele? Oare de ce-i calcam in picioare pe altii pentru castigul nostru personal cand de fapt cu totii se pare ca ajungem in acelasi loc la urma urmei, desi cu viteze diferite. Nimeni nu e mai maret decit celalalt. Trebuie sa invatam sa-i ajutam pe altii. Cu totii suntem in aceiasi barca si trebuie sa tragem impreuna la vasle. Trebuie sa intelegem semnificatia cuvantului a vrea dar si pe a lui a da , spune profesorul Weiss de la Universitatea Miami din America intr-una din lucrarile sale.
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.
     Iar daca e sa inventam un rost pentru vietile noastre pe aceasta planeta numita Pamant , simt ca rostul vietii noastre ar putea fi si acela de a incerca sa intelegem universul si lumea in care traim , cine suntem, de unde venim si incotro ne indreptam.