Svet fizike

Najave kraja fizike

Još  od najstarijih vremena ljudi su imali poriv da veliko bogatstvo različitih fenomena iz prirode, koje su direktno ili indirektno uočavali, dočaraju preko malog broja teorijskih koncepata i da grade „jedinstvenu sliku“ sveta. Univerzalnost tih koncepata, kao i njihov mali broj, označili su začetke koncepta teorije svega (TOE), koja bi na izvestan način predstavljala najavu „kraja fizike“ (str. 43 u http://www.ogranak.sanu.ac.rs/PDFVidi.aspx?arg=25).

Kraj fizike, šta god da je to značilo u datom momentu, je najavljivan više puta, ponekad i od vrlo eminentnih naučnika svoga vremena. U svome čuvenom obraćanju Britanskom kraljevskom društvu (akademiji nauka) 27. aprila 1900. godine, njegov predsednik, čuveni fizičar Lord Kelvin (Thomson, William, 1st Baron Kelvin, 1824-1907) ističe „lepotu i jasnoću dinamičke teorije“, konstatuje da je konačno Njutnova fizika proširena i da obuhvata celu fiziku, uključujući toplotu i svetlost. U osnovi, sve što bi moglo da se sazna, bar u principu je već poznato. Izgledalo je da Njutnova (Newton, Sir Isaac, 1642-1727) i Maksvelova (Maxwell, James Clerk, 1831-1879) teorija mogu da objasne svaki fenomen u celom svemiru. Doduše, pomenuo je „dva mala crna oblaka“ na horizontu klasične fizike: nemogućnost opisa zračenja crnog tela i neuspeh određivanja kretanja kroz etar. Ova dva mala crna oblaka su prerasla u oluju koja je nepovratno menjala osnovne koncepte fizike, načine proračuna i interpretacije rezultata opažanja, kao i bazične predstave o strukturi fizičke realnosti. Kada se „oluja“ stišala, fizika je postala bogatija za dva monumentalna oslonca: kvantnu mehaniku i teoriju relativnosti. U ovom slučaju, dva fenomena koja su štrčala iz velelepne zgrade fizike kraja XIX veka, dovela su do otkrića novih, tada neslućenih, bazičnih principa koji određuju zakonitosti našeg sveta, i iskazuju se u punoj meri u fizici mikrosveta i procesa na vrlo velikim brzinama (brzina svetlosti i njoj bliske brzine).

Krajem treće decenije XX veka izgledalo je da je razumevanje i opis fundamenata strukture prostor-vremena  i materije skoro završeno. Posle specijalne, formulisana je i opšta teorija relativnosti, koja je posle svega nekoliko godina uspešno potvrđena neposrednim opažanjem skretanja svetlosti u gravitacionom polju Sunca. Kvantna teorija je uspešno objasnila atomske spektre i elektronske orbitale. Otkriće neutrona je objasnilo izotope atomskih jezgara. Osnovni elementi koji grade celokupnu poznatu materiju, elektron, proton i neutron su bili otkriveni. Čuveni fizičar Maks Born (Born, Max, 1882-1970) 1933. godine, pre održavanja VII Solvejske (Ernest Gaston Joseph Solvay, 1838-1922, belgijski hemičar i industrijalac) konferencije fizike u Briselu, najavljuje „Fizika kakvu je znamo će biti završena za šest meseci“. I ovoga puta su se isticala dva nerešena poblema: šta drži protone i neutrone na okupu u atomskom jezgru i koje su sile odgovorne za alfa, beta i gama raspade? Odgovor na ova i njima sledujuća pitanja je rezultirao grandioznim razvojem fizike u preostalih sedam decenija XX veka, prvenstveno u sektoru razumevanja i opisa osnovne strukture materije i fundamentalnih interakcija u prirodi. Došlo je do razvoja novih oblasti fizike, nuklearne fizike, a potom fizike elementarnih čestica i polja, odnono fizike visokih energija.  Eksperimentalni uređaji ove oblasti fizike su drastično „rasli“ u kompleksnosti i veličini, a po pravilu su zahtevali razvoj novih, do tada nepoznatih tehnologija. Veliki hadronski kolajder u CERN-u ima u obimu oko 26 km, a pojedinačni detektori, koji treba da omoguće dalji prodor u tajne mikrosveta su veličine zgrada 4-5 spratova i na njima rade međunarodne kolaboracije od po 1.000-1.500 naučnika (slike 1-3). (str. 12 u http://www.ogranak.sanu.ac.rs/PDFVidi.aspx?arg=52). U ovom slučaju, kvantna mehanika i specijalna teorija relativnosti nisu dovedene u pitanje u toku razvoja fizike elementarnih čestica i polja; naprotiv, one su potvrđene sa do tada neviđenom preciznošću u fizici, ali je otkriveno veliko bogatstvo novih fenomena u subnuklearnom domenu koji su kvalitativno i kvantitativno vrlo uspešno opisani (str. 19 u

http://www.ogranak.sanu.ac.rs/PDFVidi.aspx?arg=52).

Stiven Hoking (Hawking, Stephen 1942-, slika 4), takođe čuveni fizičar, podstaknut napretkom postignutim teorijom supergravitacije 1980. godine prognozira da će kompletna teorija, koja ujedinjuje opis svih fundamentalnih interakcija u prirodi, biti nađena do kraja XX veka. Problemi kvantne teorije supergravitacije, inicirali su nove koncepte otelotvorene u teoriji struna, membrana i M-teoriji. Hokong 2004. godine priznaje da je pogrešio u predviđanjima i kaže: „U to vreme, najbolji kandidat je bila  N = 8  supergravitacija. Danas izgleda da bi ta teorija mogla da bude aproksimacija fundamentalnije teorije, teorije superstruna. Ja sam bio optimista u nadi da ćemo rešiti problem do kraja veka. Međutim, ja i dalje verujem da su 50šanse da ćemo naći kompletnu unificiranu teoriju u sledećih 20 godina“

Koliko god da postoji mogućnost nalaženja jedinstvene bazične „teorije svega“ – kao što bi Hoking rekao 50% u narednih 20 godina – definitivno je jasno da to neće imati nikakve posledice za osnovnu maticu fizike, koja se suočava sa izazovom kvantitativnog opisa konkretnih fizičkih sistema, otkrićem novih konkretnih fenomena složenih fizičkih sistema i primenom tih rezultata na dobrobit čovečanstva. Razmatranje pitanja „da li je na pomolu kraj fizike“ ima jedino smisla u sektoru osnova fizike – osnovnih čestica, fundamentalnih interakcija i njihovog opisa (str. 14 u http://www.ogranak.sanu.ac.rs/PDFVidi.aspx?arg=52).

Slika 1. Sistem akceleratora u CERN-u.

http://www.ogranak.sanu.ac.rs/PDFVidi.aspx?arg=52

Slika 2. Tunel Velikog hadronskog sudarača

http://www.ogranak.sanu.ac.rs/PDFVidi.aspx?arg=52

Slika 3. Gradnja CMS detektora.

http://www.ogranak.sanu.ac.rs/PDFVidi.aspx?arg=52

Slika 4. Stiven Hoking – da li je na pomolu kra(l)j fizike?.

http://www.nbcnews.com/science/space/stephen-hawking-gets-star-treatment-theory-everything-n238441

Slika 5. Savremena uroboros teorija – Teorija svega – kako nauka vidi svemir danas …

http://designblog.rietveldacademie.nl/?p=5076

Referenca

1. Šijački, Đ., Da li je na pomolu kraj fizike?, u: ANALI Ogranka SANU u Novom Sadu, br. 1, 2006, str. 105-116., na sajtu:

http://www.ogranak.sanu.ac.rs/PDFVidi.aspx?arg=25, str. 43.

Prof. dr Branislav Čabrić

Prirodno-matematički fakultet u Kragujevcu

branko.cabric@gmail.com

• Tweet