Stephen W. Hawking

BUDUNOST SVEMIRA

I DRUGI ESEJI

SADRAJ

Predgovor 1. Djetinjstvo 2. Oxford i Cambridge 3. Moja iskustva s ALS-om 4. Odnos javnosti prema znanosti 5. Kratka povijest Kratke povijesti 6. Moje stanovite 7. Je li na pomolu kraj teorijske fizike? 8. Einsteinov san 9. Podrijetlo svemira

10. Kvantna mehanika crnih jama 11. Crne jame i djeteca-svemiri 12. Je li sve odreeno? 13. Budunost svemira 14. Razgovor: Ploe za pusti otok Kazalo

7 11 23 31 37 43 51 59 79 95

111 125 137 151 167 187

PREDGOVOR

VAJ SVEZAK JE zbirka radova koje sam napisao u razdo-blju od 1976. do 1992. godine, a seu od autobio-grafskih crtica, preko filozofije znanosti do pokuaja

da objasnim uzbuenje koja osjeam pred znanou i svemi-rom. Svezak zavrava prijepisom emisije Ploe za. pusti otok u kojoj sam sudjelovao. To je osobita britanska serija u kojoj se od gosta trai da se zamisli na pustome otoku i odabere osam ploa uz koje bi elio provesti vrijeme dok ga ne spase. Na sreu, ja nisam morao predugo ekati povratak u civilizaciju.

S obzirom da su pisani tijekom esnaest godina, tek-stovi odraavaju moje znanje u vrijeme kad su pisani, a nadam se da se ono s godinama poveavalo. Zato sam naveo nadnevak i prigodu za koju su sastavljeni. Kako je

O

Predgovor 9

svaki napisan kao samostalan tekst, mnoge se pojedinosti u njima ponavljaju. Pokuao sam to umanjiti, no neka su ponavljanja ipak ostala.

Mnogi dijelovi ovog sveska osmiljeni su kao preda-vanja. Moj je govor bio tako nerazgovijetan da sam pre-davanja i seminare morao drati preko druge osobe, obino nekog od mojih studenata koji su me razumjeli ili su itali tekst to sam ga napisao. Meutim, 1985. godine sam podvrgnut operaciji nakon koje sam u potpunosti izgubio mo govora. Neko vrijeme nisam bio u mogunosti komunicirati. Na kraju sam dobio raunalni program i zauujue dobar sintetizator govora. Na moje iznenaenje, otkrio sam da mogu biti uspjeni javni govornik i obraati se brojnoj publici. Uivam objanjavati znanost i odgovarati na pitanja. Siguran sam da jo mnogo toga mogu nauiti kako bih to radio bolje, ali nadam se da se popravljam. To moete i sami procijeniti itajui ove stranice.

Ne slaem se s gleditem da je svemir tajna, neto to se moe naslutiti, ali ne i potpuno ispitati ili shvatiti. Smatram da se takvim gleditem nanosi nepravda znan-stvenoj revoluciji koju je prije gotovo etiri stotine godina zapoeo Galileo, a nastavio Newton. Oni su pokazali da se barem neki dijelovi svemira ne ponaaju proizvoljno, ve se pokoravaju strogim matematikim zakonima. Tijekom godina koje su slijedile proirili smo rad Galileja i Newtona na gotovo sva podruja svemira. Sada imamo matematike zakone koji upravljaju svime to normalno doivljavamo. Mjerilo je naeg uspjeha da sada moramo troiti milijarde dolara kako bismo izgradili divovske strojeve koji e ubrzavati estice do tako visoke energije pri kojoj ne znamo to e se s njima dogoditi kad se sudare. Te vrlo visoke estine energije se ne pojavljuju u normalnim prilikama na Zemlji, pa se troenje velikih

svota za njihovo prouavanje moe initi akademskim i nepotrebnim. Meutim, one su se pojavile u vrijeme ranog svemira, pa je spoznavanje toga to se pri takvim energijama dogaa jedini put da doznamo kako je svemir zapoeo.

Jo uvijek je mnogo toga to o svemiru ne znamo ili ne razumijemo. Ali znaajni napredak koji je postignut, posebice u posljednjih stotinu godina, trebao bi nas po-taknuti da vjerujemo kako potpuno razumijevanje moda nije izvan naih sposobnosti. Moda nismo zauvijek osu-eni tapkati u mraku. Moda se probijemo do cjelovite teorije svemira. U tom emo sluaju zaista biti Gospodari Svemira.

Znanstveni lanci u ovom svesku napisani su u uvje-renju da svemirom vlada red koji ve sada moemo dje-lomice sagledati, a u budunosti koja nije tako daleka moda emo ga i u potpunosti shvatiti. Moda je ta nada samo zabluda; moda konana teorija ne postoji, a ako i postoji, moda je mi neemo otkriti. U svakom je sluaju bolje teiti potpunom razumijevanju nego beznau ljud-skoga uma.

STEPHEN HAWKING 31. oujka 1993.

DJETINJSTVO

OEN SAM 8. sijenja 1942, tono tristo godina nakon Galilejeve smrti. Raunam, meutim, da je istoga dana roeno jo dvije stotine tisua djece. Ne znam

je li se ijedno od njih poslije zainteresiralo za astronomiju. Iako su mi roditelji ivjeli u Londonu, roen sam u Oxfordu. To je zato to su za vrijeme drugoga svjetskog rata Oxfoxd smatrali dobrim mjestom za roenje: Nijemci su pristali da nee bombardirati Oxford i Cambridge, a zauzvrat Britanci nee bombardirati Heldelberg i Got-tingen. teta to se takvi civilizirani sporazumi nisu dali proiriti i na druge gradove.

* Prva dva poglavlja u ovoj knjizi temelje se na predavanju to sam ga bio odrao u Meunarodnom udruenju za bolesti motornih ne-urona u Zurichu, rujna 1987., i upotpunjeni su zapisima iz 1991.

R

12 Stephen W. Hawking Djetinjstvo 13

Otac mi je bio iz Yorkshirea. Njegov djed, moj pradjed, bio je imuan seljak. Kupio je previe zemlje i bankrotirao u poljodjeljskoj depresiji poetkom ovoga stoljea. Ostavio je roditelje moga oca u neimatini, no ipak su ga uspjeli poslati u Oxford, gdje je studirao medicinu. Zatim se bavio istraivanjima u tropskoj medicini. Godine 1937. otiao je u istonu Afriku. Kada je poeo rat, kopnom je preao Afriku da bi se brodom vratio u Englesku, gdje se dobrovoljno javio u vojnu slubu. Rekoe mu, meutim, da je vredniji u medicinskim istraivanjima.

Mati mi je roena u Glasgowu u kotskoj, kao drugo od sedmero djece lijenika ope medicine. Kad joj je bilo dvanaest godina, obitelj se preselila na jug, u Devon. Kao ni oeva obitelj, ni njezini nisu bili imuni. Ipak, uspjeli su moju majku poslati na Oxford. Poslije Oxforda radila je razne poslove, bila je i porezni inspektor, to joj se nije svialo. Napustila je taj posao i zaposlila se kao tajnica. Tako je u prvim godinama rata upoznala moga oca.

ivjeli smo u Highgateu, u sjevernom dijelu Londona. Moja sestra Mary rodila se osamnaest mjeseci poslije mene. Kau da nisam oduevljeno pozdravio njezin dolazak. Cijelo vrijeme naega djetinjstva meu nama je bilo neke napetosti, potpirivane malom razlikom u dobi. Meutim, kad smo odrasli, ta je napetost nestala, jer poli smo na razne strane. Ona je postala lijenica, to je mom ocu bilo drago. Moja mlaa sestra Philippa roena je kad mi je bilo ve gotovo pet godina i kad sam ve razumio to se dogaa. Sjeam se kako sam jedva ekao da doe, pa da nas bude troje za igru. Bila je vrlo estoka i imala je dar opaanja. Oduvijek cijenim njezine prosudbe i miljenja.

Moj brat Edward doao je znatno kasnije, kad mi je bilo etrnaest godina, tako da ga u mom djetinjstvu za-

pravo nije ni bilo. Bio je sasvim razliit od ostalo troje djece, potpuno neakademski i neintelektualan. To nam je vjerojatno dobro dolo. Bio je prilino teko dijete, ali ga se nije moglo ne voljeti.

Moja je najstarija uspomena kako stojim u jaslicama hajgejtskoga Byron Housea i plaem kao ljuta godina. Svuda oko mene druga su se djeca igrala nekim fantasti-nim igrakama. Htio sam im se pridruiti, ali bile su mi samo dvije i pol godine i bilo je to prvi put da su me ostavili s nepoznatima. Mislim da je moja reakcija prilino iznenadila moje roditelje, jer bio sam im prvo dijete, a oni su itali knjige o razvoju djece u kojima pie da bi djeca s dvije godine trebala poeti uspostavljati drutvene dodire. Ali toga su me stranog jutra odveli i jo me godinu i pol nisu slali u Byron House.

U to vrijeme, tijekom i odmah poslije rata, Highgate je bio podruje u kojem je ivjelo dosta znanstvenika i ljudi sa sveuilita. U nekoj drugoj zemlji zvali bi ih inte-lektualcima, ali Englezi nikad nisu priznavali da imaju intelektualaca. Svi su ti roditelji slali djecu u Byron House, koja je za svoje vrijeme bila vrlo progresivna kola. Sjeam se kako sam se roditeljima alio da me tamo niemu ne ue. U toj koli naime nisu vjerovali u tada opeprihvaeni nain utuvljivanja znanja u nekoga. Umjesto toga od vas se oekivalo da nauite sami itati i ne shvaajui da uite. Na kraju sam ipak nauio itati, ali tek u prilino starijoj dobi, s osam godina. Moja sestra Philippa uila je itati po konvencionalnijim metodama i itala je ve sa etiri godine. Ali ona je, uostalom, bila oito bistrija od mene.

ivjeli smo u visokoj i uskoj viktorijanskoj kui koju su moji roditelji vrlo jeftino kupili dok je trajao rat i dok su svi mislili da e London bombama biti sravnjen sa zemljom. I doista, jedna je V-2 pala nekoliko kua dale-

ko od nae. U tom sam trenutku s majkom i sestrom bio negdje drugdje, no moj je otac bio u kui. Na sreu, nije ranjen, a ni kua nije bila teko oteena. Ali godinama je u ulici bio velik krater od bombe, gdje sam se igrao sa svojim prijateljem Howardom koji je stanovao tri kue dalje. Howard mi je bio otkrie, jer njegovi roditelji nisu bili intelektualci kao to su to bili roditelji sve ostale djece koju sam poznavao. Iao je u opinsku kolu, a ne u Byron House i razumio se u nogomet i boks, sportove koje moji roditelji ni u snu ne bi pogledali.

Druga rana uspomena je kako sam dobio prvi vlak. Za vrijeme rata se igrake nisu proizvodile, bar ne za do-mae trite. Ali ja sam se strasno zanimao za eljeznike modele. Otac mi je pokuao napraviti drveni vlak, ali to me nije zadovoljilo, jer sam htio neto to radi. Tako je otac nabavio rabljeni vlak na navijanje, popravio ga le-milicom i poklonio mi ga za Boi kad su mi bile tri godine. Taj vlak nije ba najbolje radio. Ali odmah poslije rata otac je otiao u Ameriku, a kad se vratio, brodom Queen Mary, donio je majci najlonske arape kojih tada u Britaniji nije bilo. Mojoj sestri Mary donio je lutku kojoj se oi sklapaju kad je polegnete. A meni je donio ameriki vlak s plugom pred lokomotivom i tranicama koje su ile u osmicu. Jo se sjeam ushita koji me obuzeo kad sam otvorio kutiju.

Vlakovi na navijanje bili su dobri, ali zapravo sam elio elektrine. Satima sam znao gledati izlog jednoga kluba eljeznikih modelara u Crouch Endu nedaleko od Highgatea. Sanjao sam elektrine vlakove. Napokon, kad su jednom moji roditelji nekamo otili, iskoristio sam to da iz potanske tedionice podignem svu onu malu u-teevinu od novca koji su mi poklanjali u sveanim prili-kama poput krstitki. Novac sam potroio na kupnju elek-trinog vlaka, ali, na moje veliko razoaranje, taj vlak ni-

je dobro radio. Danas imamo potroaka prava. Trebao sam odnijeti komplet natrag i zahtijevati da mi trgovac ili proizvoa daju drugi, ali u ono je vrijeme opi stav bio da si sretan ako neto moe kupiti, a ispadne li da je neispravno, to je tvoja zla srea. Tako sam platio popravak elektrinog motora lokomotive, ali nikad nije radio ba najbolje.

Poslije sam, kao tinejder, sklapao makete aviona i brodova. Nikad nisam imao osobito spretne ruke, ali to sam radio zajedno sa kolskim drugom Johnom McCle-nahanom, koji je bio znatno spretniji i iji je otac imao radionicu u kui. Uvijek mi je bio cilj napraviti modele koji rade i kojima mogu upravljati. Bilo mi je svejedno kako e izgledati. Mislim da me taj nagon naveo i da s drugim kolskim drugom, Rogerom Ferneyhoughom, izmislim niz vrlo sloenih igara. Imali smo igru proizvod-nje, s tvornicama u kojima su se radili raznobojni proiz-vodi, ceste i eljeznice kojima se to prevozilo, pa i burzu. Imali smo i ratnu igru koja se igrala na ploi od etiristo etvornih metara, pa i feudalnu igru, u kojoj je svaki igra bio cijela dinastija s punim obiteljskim stablom. Mislim da su te igre, jednako kao vlakovi, brodovi i avioni, nastale iz potrebe da doznam kako stvari funkcioniraju i kako se njima upravlja. Otkad sam poeo raditi na svom doktoratu, tu su potrebu zadovoljila moja kozmologijska istraivanja. Ako razumijete kako svemir radi, donekle njime i vladate.

Radno mjesto moga oca preselilo se 1950. godine iz Hampsteada, nedaleko Highgatea, u novosagraeni Na-cionalni institut za medicinska istraivanja u Mill Hillu na sjevernom rubu Londona. Umjesto putovati iz High-gatea, inilo se razumnijim da se preselimo iz Londona i putujemo u grad. Tako su moji roditelji kupili kuu u stolnom gradu St. Albansu, tridesetak kilometara sjever-

Djetinjstvo 17

no od Mill Hilla i trideset kilometara sjeverno od Londona. Bila je to prostrana viktorijanska kua koja je imala neku otmjenost i arm. Kad su je kupili, moji roditelji nisu bili ba imuni, a moralo se na njoj obaviti dosta posla prije no to smo mogli useliti. Poslije toga je otac, kao pravi Jorkirac, odbio plaati ikakve daljnje popravke. inio je to je mogao da se kua ne raspadne i da ostane oliena, no bila je to velika kua, a on ba nije bio majstor u takvim stvarima. Meutim, kua je bila vrsto graena i izdrala je takvu nebrigu. Roditelji su je prodali 1985. godine, kad mi je otac bio jako bolestan (umro je 1986.). Nedavno sam je vidio. ini se da na njoj nisu mnogo radili, ali jo uvijek izgleda jednako.

Kua je bila projektirana za obitelj s poslugom i u sobi za serviranje je bila ploa na kojoj se moglo vidjeti iz koje se sobe zvonilo. Mi, naravno, nismo imali poslugu, ali moja je prva soba bila sobica u obliku slova L koja je vjerojatno bila namijenjena sobarici. Traio sam je na prijedlog svoje sestrine Sarah koja je bila neto starija od mene i koju sam jako volio. Jedna od najprivlanijih stvari u toj sobici bilo je to to se kroz prozor moglo izii na krov barake za bicikle, a odatle skoiti na zemlju.

Sarah je bila ki Janet, najstarije sestre moje majke, koja se kolovala za lijenicu, a udala za psihoanalitiara. ivjeli su u prilino slinoj kui u Harpendenu, selu osam kilometara sjevernije. Oni su bili jedan od razloga naega preseljenja u St. Albans. Biti blizu Sarah bilo mi je prava premija i esto sam autobusom iao u Harpen-den. St. Albans je podignut uz ostatke staroga rimskog grada Verulamiuma, koji je bio, nakon Londona, najvanije rimsko naselje u Britaniji. U srednjem vijeku tu je bio najbogatiji britanski samostan. Sagradili su ga oko groba svetog Albana, rimskoga centuriona za kojega kau da je bio prvi ovjek koji je u Britaniji ubijen zbog

kranske vjere. Sve to je ostalo od opatije vrlo je velika i prilino runa opatijska crkva i stara ulazna zgrada, koja je poslije ukljuena u kolu koju sam pohaao.

St. Albans je u usporedbi s Highgateom ili Harpen-denom bio nekako naporan i konzervativan. Moji roditelji jedva da su se tamo s nekim sprijateljili. Dijelom je to bilo njihovom krivnjom, jer su im naravi, pogotovo oe-va, bile prilino usamljenike. Ali pokazivalo je to i drugi tip puanstva; nitko od roditelja mojih kolskih drugova ne bi mogao odgovarati opisu intelektualca.

U Highgateu je naa obitelj bila neto prilino nor-malno, no u St. Albansu mislim da su nas sigurno smatrali ekscentrinima. Taj je dojam pojaavalo ponaanje mog oca, kojemu nije bilo do vanjskoga dojma ako je na tome mogao utedjeti. Kad je bio mlad, njegova je obitelj bila vrlo siromana, a to je na njemu ostavilo trajan peat. Nije se mogao prisiliti da potroi novac na svoju udobnost ak ni kad si je to, u kasnijim godinama, mogao priutiti. Nije htio potroiti na centralno grijanje iako je bio zimogroljiv. Umjesto toga nosio je nekoliko dempera i kuni ogrta preko obine odjee. Bio je, meutim, vrlo velikoduan prema drugima.

Pedesetih je godina mislio da si ne moemo priutiti nov automobil i kupio je predratni londonski taksi, pa smo on i ja izgradili metalni hangar umjesto garae. Su-sjedi su se ljutili, no nisu nas mogli sprijeiti. Ja sam, poput veine djeaka, osjeao potrebu sklada s okolinom i stidio sam se roditelja. No njih to nije zabrinjavalo.

Kad smo stigli u St. Albans, poslali su me u Srednju djevojaku, koja je, usprkos imenu, primala i djeake do. desete godine starosti. Nakon jednoga polugodita, otac je otiao na jedno od svojih gotovo redovitih godinjih putovanja u Afriku, ovaj put na neto dulje vrijeme, gotovo etiri mjeseca. Mati nije htjela ostati sama cijelo to

Djetinjstvo 19

vrijeme, pa je sa mnom i s mojim sestrama otila u posjet svojoj kolskoj kolegici Beryl koja je bila udana za pjesnika Roberta Gravesa. ivjeli su u selu zvanom Deya, na panjolskom otoku Majorci. Bilo je to samo pet godina poslije rata i panjolski diktator Francisco Fran-co, saveznik Hitlera i Mussolinija, jo je bio na vlasti. (U stvari ostao je na vlasti jo dvadeset godina.) Bez obzira na to, moja majka, koja je prije rata bila lan Saveza mladih komunista, pola je brodom i vlakom s dvoje male djece na Majorcu. Unajmili smo kuu u Deyi i bilo nam je jako dobro. Zajedno s Robertovim sinom Williamom imao sam privatnog uitelja. Bio je to Robertov tienik kojega je vie zanimalo da napie dramu za edinburki festival nego da nas neemu podui. Tako nam je svaki dan davao da proitamo jedno poglavlje Biblije i o tome neto napiemo. Tako nas je htio uiti ljepoti engleskoga jezika. Do moga odlaska proli smo cijeli Postanak i dio Izlaska. Jedna od glavnih stvari kojima me uio bila je da mi reenice ne smiju poinjati s "i". Rekao sam mu da u Bibliji veina reenica poinje s "i", a on je odgovorio da se engleski promijenio od vremena kralja Jakova. Ako je tako, rekoh, zato nas tjera da itamo Bibliju? Ali bilo je uzalud. Robert Graves tada je bio jako oduevljen biblijskom simbolikom i mistikom.

Kad smo se vratili s Majorce, poslali su me na godinu dana u drugu kolu, a zatim sam pristupio takozvanom ispitu "preko jedanaest". Bio je to test inteligencije kojem su tada pristupala sva djeca koja su traila bolje kolovanje. Sada je ukinut, uglavnom zato to je mnogo djece iz srednje klase na njemu padalo i poslano u nea-kademske kole. Ali ja sam uglavnom znatno bolje prola-zio na testovima i ispitima nego u svakodnevnom radu, pa sam proao taj test i dobio mjesto u koli u St. Alban-su.

Kad mi je bilo trinaest godina, otac je htio da pokuam otii u Westminstersku kolu, jednu od glavnih "javnih" to znai privatnih kola. U to je doba meu klasama postojala velika razlika u naobrazbi. Moj je otac mislio da je njegov nedostatak prodornosti i veza doveo do toga da su ga prestizali ljudi manjih sposobnosti, ali vee drutvene spretnosti. Budui da mi roditelji nisu bili imuni, morao sam dobiti stipendiju. Meutim, u vrijeme ispita za stipendiju bio sam bolestan, pa nisam pristupio. Tako sam ostao u koli u St. Albansu. Tamo sam dobio naobrazbu koja je bila jednako dobra, a moda i bolja nego u Westminsteru. Nikad nisam drao da me nedostatak drutvene spretnosti koi.

Englesko je obrazovanje u to doba bilo vrlo hijerar-hijsko. Ne samo to su se kole dijelile na akademske i neakademske, nego su se i akademske kole dijelile u og-ranke A, B i C. To je bilo dobro za one u ogranku A, ne ba tako dobro za one u B, a vrlo loe za one u C, koje je obeshrabrivalo. Na temelju rezultata testa "preko jeda-naest" ja sam doao u skupinu A. Ali nakon prve godine, svi koji su bili ispod dvadesetog mjesta u razredu, bili bi premjeteni u skupinu B. To je bio teak udarac njihovu samopouzdanju i od toga se neki nikad ne bi oporavili. U prva dva roka na St. Albansu bio sam dvadeset etvrti i dvadeset trei, no u treem sam bio osamnaesti. Tako sam se provukao.

Nikad nisam bio u boljoj polovini razreda. (Bio je to vrlo bistar razred.) Radovi su mi bili vrlo neuredni, a ru-kopisom sam tjerao nastavnike u oaj. Ali kolski su mi drugovi dali nadimak Einstein jer su valjda oekivali da e biti bolje. Kad mi je bilo dvanaest godina, jedan se moj prijatelj o vreicu bombona kladio s jednim drugim da nikad neu nita postii. Ne znam je li ta oklada ikad rijeena i tko je dobio.

20 Djetinjstvo 21

Imao sam pet~est bliskih prijatelja, a s veinom se jo druim. Znali smo nadugo raspravljati o svemu i sva-emu, od daljinski upravljanih maketa do vjere i od pa-rapsihologije do fizike. Jedna od stvari o kojima smo razgovarali bio je postanak svemira i bi li za nastanak i postojanje svemira bio potreban kakav bog. uo sam da se svjetlost dalekih galaktika pomie prema crvenom dijelu spektra i da bi to trebalo znaiti da se svemir iri. (Skretanje prema plavom znailo bi da se stee.) Ali bio sam siguran da za pomak u crveno mora postojati i neki drugi razlog. Moda se svjetlost na putu do nas umorila i od toga pocrvenjela. Svemir koji se u bitnome ne mijenja i vjeno traje inio se znatno prirodnijim. Tek nakon dvije godine istraivanja za doktorat shvatio sam da sam pogrijeio.

Stigavi do zadnje dvije kolske godine, htio sam se specijalizirati za matematiku i fiziku. U koli je bio poti-cajan profesor matematike, g. Tahta, a kola je upravo bila izgradila novu matematiku uionicu koja je mate-matikom razredu bila glavna uionica. Ali otac je bio jako protiv toga. Mislio je da za matematiare nee biti posla, osim nastavnikog. Zapravo bi njemu bilo najdrae da sam poao na medicinu, no ja se nisam zanimao za biologiju, koja mi se inila previe opisnom i nedovoljno fundamentalnom. K tomu, biologija je u koli prilino ni-sko kotirala. Najbistriji momci bavili su se matematikom i fizikom, a oni manje bistri biologijom. Otac je znao da se ne elim baviti biologijom, pa me tjerao da uzmem kemiju i samo malo matematike. Mislio je da e mi tako mogunost izbora izmeu prirodnih znanosti ostati otvorena. Sada sam profesor matematike, ali otkad sam sa sedamnaest godina napustio St. Albans nisam pohaao nikakvu slubenu nastavu matematike. Matematiku koju sada znam morao sam nauiti usput. Nadzirao sam stu-

dente u Cambridgeu, i bio sam tjedan dana pred njima u nastavi.

Moj se otac bavio istraivanjima tropskih bolesti i esto me vodio u svoj laboratorij u Mill Hillu. Volio sam to, pogotovo promatrati kroz mikroskope. Takoer me vodio u kuu kukaca, gdje je drao komarce zaraene tropskim bolestima. To me zabrinjavalo jer mi se uvijek inilo da nekoliko komaraca slobodno leti uokolo. On je bio vrlo marljiv i predan svom istraivanju. Bio je poneto svadljiv jer je imao dojam da ga prestiu drugi, koji nisu tako dobri, ali dolaze iz odgovarajuih sredina i imaju odgovarajue veze. esto me upozoravao na takve. No ini mi se da je fizika neto drukija od medicine. Nije vano u kakvu kolu ide ili s kim si u rodu. Vano je to radi.

Uvijek me jako zanimalo kako stvari rade i rado sam ih rastavljao da vidim kako su napravljene, no nisam bio tako spretan u ponovnom sklapanju. Moje praktine spo-sobnosti nikad nisu bile ravne teorijskim zanimanjima. Moj je otac poticao moje zanimanje za prirodoslovlje, pa me poduavao i u matematici, dok nisam doao predaleko za njegovo znanje. S tim iskustvom i s oevim zanimanjem, drao sam da bih se prirodno trebao baviti znanstvenoistraivakim radom. U ranoj mladosti nisam razlikovao jednu prirodnu znanost od druge. Ali od tri-naeste ili etrnaeste godine znao sam da elim istraivati fiziku, jer je ona najtemeljnija znanost. Bilo je to usprkos injenici da je fizika u koli bila najdosadniji predmet, jer mi je bila tako laka i oita. Kemija je bila znatno zabavnija, jer su se stalno dogaale neoekivane stvari, poput eksplozija. Ali fizika i astronomija davale su mi nade da u shvatiti odakle smo doli i zato smo ovdje. Htio sam premjeriti najvee dubine svemira. Moda sam u tome donekle i uspio, ali jo je mnogo toga to elim doznati.

OXFORD I CAMBRIDGE

OJ JE OTAC JAKO ELIO da poem na Oxford ili Cambridge. On sam pohaao je oksfordski University College, pa je drao da bih se trebao tamo

prijaviti, jer bi mi to dalo veu vjerojatnost da u ui. U ono doba University College nije imao nastavu matematike, to je bilo dodatni razlog zato je htio da se bavim kemijom. Mogao sam umjesto matematike pokuati dobiti stipendiju iz prirodoslovlja.

Ostatak obitelji otiao je na godinu dana u Indiju, no ja sam morao ostati i obaviti prijemne ispite i upis. Moj je razrednik mislio da sam premlad za Oxford, no ja sam, u oujku 1959. s jo dvojicom momaka, koji su bili godinu ispred mene, doao na ispite za stipendiju. Bio sam uvjeren da sam slabo proao i bio sam jako potiten kada

M

25

su za vrijeme praktinog dijela ispita nastavnici razgova-rali s drugima, a ne sa mnom. A onda, nekoliko dana nakon to sam se vratio iz Oxforda, stigao je brzojav koji je javljao da sam dobio stipendiju.

Bilo mi je sedamnaest godina i veina momaka na mojoj studentskoj godini odsluila je vojsku i bili su stariji od mene. Prve sam godine i dio druge bio prilino usamljen. Tek sam se u treoj godini tamo osjeao doista dobro. U Oxfordu je tada ope raspoloenje bilo vrlo ne-radno. Oekivalo se od vas da budete sjajni i bez napora, ili da prihvatite svoja ogranienja i prihvatite diplomu etvrtog razreda. Truditi se da dobijete bolji razred ili ocjenu dralo se znakom da ste sivi ovjek, to je najgori epitet u oksfordskom rjeniku.

U ono je vrijeme studij fizike na Oxfordu bio ureen tako da je bilo osobito lako izbjei rad. Obavio sam jedan ispit prije drugog stupnja, a onda sam tri godine bio na Oxfordu sa samo zavrnim ispitima na kraju. Jednom sam izraunao da sam u tri godine boravka tamo radio samo oko tisuu sati, prosjeno jedan sat dnevno. Nisam ponosan na taj nerad. Samo opisujem svoje tadanje ras-poloenje, koje je bilo zajedniko s ostalim studentima; bilo je to raspoloenje potpunog dosaivanja i osjeaja da se ni za to ne vrijedi potruditi. Jedan od uinaka moje bolesti bio je da se sve to promijenilo: Kad se suoite s mogunou skore smrti, to vas natjera da shvatite kako ivot vrijedi ivjeti i da mnogo toga elite uiniti.

Zbog nedovoljnog rada, namjeravao sam zavrni ispit proi tako da obradim probleme iz teorijske fizike i izbjegnem pitanja koja bi traila injenino znanje. No prije ispita nisam spavao od ivane napetosti, pa mi dakle nije dobro ni ilo. Bio sam na rubu izmeu prvorazredne i drugorazredne ocjene, pa su me ispitivai trebali usmeno ispitati da vide kakvu e mi ocjenu dati. Na ispi-

tu su me pitali o buduim planovima. Odgovorio sam da se elim baviti istraivanjima. Ako mi daju prvi stupanj, ii u na Cambridge. Dobijem li drugi, ostajem u Oxfor-du. Dali su mi prvi.

Osjeao sam da postoje dva mogua podruja teorij-ske fizike koja su dovoljno fundamentalna i u kojima bih mogao istraivati. Jedna je bila kozmologija, prouavanje vrlo velikog. Druga je bila fizika elementarnih estica, prouavanje vrlo malog. Elementarne sam estice smatrao manje privlanima jer, iako su tada znanstvenici nalazili mnoge nove estice, jo nije bilo prave teorije. Sve to su mogli uiniti bilo je slagati ih u obitelji, kao u botanici. U kozmologiji, meutim, postojala je dobro razraena teorija, Einsteinova opa teorija relativnosti.

U Oxfordu tada nitko nije radio na kozmologiji, ali u Cambridgeu je bio Fred Hoyle, najugledniji britanski as-tronom toga doba. Moja prijava za istraivaki rad u Cambridgeu bila je prihvaena pod uvjetom da dobijem prvi stupanj, no na moje nezadovoljstvo voditelj mi nije bio Hoyle, nego ovjek imenom Denis Sciama, o kojem nisam nita znao. Na kraju je to ispalo i bolje. Hoyle je esto bio u inozemstvu i vjerojatno ga ionako ne bih esto vidio. S druge strane, Sciama je bio tamo, i uvijek je bio poticajan, iako se esto nisam slagao s njegovim idejama.

Budui da se ni u koli ni u Oxfordu nisam mnogo bavio matematikom, opa mi je relativnost na poetku bila vrlo teka i nisam brzo napredovao. Takoer, zadnje godine u Oxfordu sam primijetio da sam postao vrlo nes-pretan u pokretima. Brzo nakon dolaska u Cambridge, dijagnosticirana mi je ALS, amiotrofina lateralna skle-roza, ili bolest motornih neurona, kako je zovu u Engleskoj. (U Sjedinjenim Dravama takoer je zovu Lou Geh-rig's disease, bolest Loua Gehriga) Lijenici mi nisu mogli nai lijeka niti obeati da se bolest nee pogorati.

Oxford i Cambridge 27

Najprije se inilo da se bolest razvija prilino brzo. inilo se da nema mnogo smisla raditi na istraivanjima, jer se nije oekivalo da u ivjeti dovoljno dugo da zavrim doktorat. Meutim, s vremenom bolest kao da je usporila. Poeo sam shvaati opu teoriju relativnosti i napredovati u poslu. Ali ono to je doista dovelo do napretka je to to sam se zaruio s djevojkom imenom Jane Wilde, koju sam upoznao nekako istodobno kad su mi dijagnosticirali ALS. To mi je dalo razloga da ivim.

Ako smo se kanili eniti, morao sam se zaposliti, a da bih se zaposlio, morao sam doktorirati. Tako sam dakle poeo prvi put u ivotu raditi. Na moje veliko iznenaenje, to mi se svidjelo. Netko je jednom rekao: znanstvenici i prostitutke plaeni su da rade ono u emu uivaju.

Prijavio sam se za posao istraivaa na Gonville and Caius Collegeu (to se izgovara Keys). Nadao sam se da e Jane otipkati moju prijavu, no kad me dola posjetiti u Cambridgeu, ruka joj je bila u gipsu, jer ju je slomila. Moram priznati da sam pokazao manje saaljenja nego to je trebalo. Meutim, bila je to lijeva ruka, pa je mogla po mom diktatu napisati prijavu, a naao sam nekoga drugog da je natipka.

U prijavi sam morao navesti imena dviju osoba koje mogu dati reference o mom radu. Moj je proelnik pred-loio da zamolim Hermanna Bondija. Bondi je tada bio profesor matematike na Kings Collegeu u Londonu i strunjak za opu teoriju relativnosti. Nekoliko sam se puta susreo s njim, a on je poslao jedan rad koji sam na-pisao asopisu Proceedings of the Royal Society. Nakon nekog predavanja koje je odrao u Cambridgeu zamolio sam ga, a on me rastreseno pogledao i rekao da, uinit e to. Oito me se nije sjetio, jer kad mu je koled pisao i zamolio ga za reference, odgovorio je da me ne pozna.

Danas se koledima prijavljuje toliko ljudi za istraivanja da ako netko na koga se kandidat pozove za referencu odgovori da ga ne pozna, to znai kraj karijere. Ali ono su bila mirnija vremena. Koled mi je pisao da me obavijesti o neugodnom odgovoru ovjeka na kojeg sam se pozvao, a moj se voditelj bacio na Bondija i osvjeio mu pamenje. Bondi mi je tada napisao referencu koja je bila vjerojatno znatno bolja no to sam zasluio. Dobio sam posao i otad sam lan Caius Collegea.

To je znailo da se Jane i ja moemo vjenati, to smo i uinili u srpnju 1965. Jednotjedni medeni mjesec proveli smo u Suffolku, jer si vie od toga nisam mogao priutiti. Zatim smo otili na ljetnu kolu ope relativnosti na Sveilite Cornell u dravi New York. To je bila pogrena odluka. Bili smo u studentskom domu punom parova s malom bunom djecom i to je bilo prilian napor za na brak. S druge strane, meutim, ta mi je ljetna kola bila vrlo korisna, jer sam upoznao mnoge od vodeih ljudi na tom podruju.

Do 1970. godine moj se istraivaki rad odnosio na kozmologiju, prouavanje svemira na veliko. Najvaniji mi je rad u tom razdoblju bio o singularnostima. Proma-tranja dalekih galaktika pokazuju da se one udaljuju od nas: svemir se iri. To pokazuje da su galaktike nekad morale biti blie jedna drugoj. Tako se postavlja pitanje: Je li u prolosti bilo vrijeme kada su galaktike bile jedna na drugoj, a gustoa svemira beskrajna? Ili je postojala prethodna faza skupljanja u kojoj su galaktike uspjele izbjei da se meusobno sudare? Moda su proletjele jedna pokraj druge i poele se odmicati jedna od druge. Da bi se na to pitanje moglo odgovoriti, bile su potrebne nove matematike tehnike. Takve su tehnike razvijene izmeu 1965. i 1970, a razvili smo ih najvie Roger Penro-se i ja. Penrose je tada bio u Birkbeck Collegeu u Londo-

nu; sada je na Oxfordu. Tim smo se tehnikama posluili da pokaemo kako je, ako je opa teorija relativnosti tona, nekada moralo postojati stanje beskrajne gustoe.

To stanje beskrajne gustoe nazvano je singularno-u Velikog praska. To znai da znanost nee moi predvidjeti kako je svemir nastao, ako je opa teorija relativnosti tona. Meutim, moji noviji radovi ukazuju na to da je mogue predvidjeti kako nastaje svemir ako se u obzir uzme teorija kvantne fizike, teorija vrlo malog.

Opa teorija relativnosti takoer kae da e se ma-sivne zvijezde uruiti u sebe kad potroe svoje nuklearno gorivo. Rad koji smo obavili Penrose i ja pokazao je da se te zvijezde nastavljaju uruavati dok ne dou do sin-gularnosti beskrajne gustoe. Ta bi singularnost bila kraj vremena, bar za zvijezdu i sve na njoj. Gravitacijsko polje te singularnosti bilo bi tako jako da svjetlost ne bi mogla pobjei iz podruja oko nje, jer bi je gravitacijsko polje usisalo natrag. Podruje s kojega se ne moe pobjei zove se crna jama, a njegove se granice zovu dogaaj-ni obzor. Tko god ili to god upadne u crnu jamu preko dogaajnog obzora doi e u singularnosti do kraja vre-mena.

Mislio sam na crne jame legavi jedne noi 1970, kratko nakon to mi se rodila ki Lucy. Iznenada sam shvatio da mnoge od tehnika koje smo Penrose i ja razvili da bismo dokazali singularnosti, mogu biti primjenjive i za crne jame. Pogotovo podruje dogaajnog obzora, rub crne jame, ne moe se vremenom smanjiti. A kad se dvije crne jame sudare i spoje, pa tako stvore jednu jamu, podruje obzora te konane jame trebalo bi biti vee od zbroja podruja obzora izvornih crnih jama. To je postavilo vanu granicu koliini energije koja bi se mogla emitirati u takvom sudaru. Toliko me to uzbudilo da te noi nisam mnogo spavao.

Od 1970. do 1974. radio sam uglavnom na crnim ja-mama. Ali 1974. godine doao sam do svoga vjerojatno najudesnijega otkria: crne jame nisu potpuno crne! Uzme li se u obzir ponaanje tvari na malo, estice i zraenje mogu istjecati iz crne jame. Crna jama zrai kao da je vrue tijelo.

Od 1974. radio sam na povezivanju ope teorije re-lativnosti i kvantne mehanike u jednu vrstu teoriju. Je-dan od rezultata bila je pretpostavka koju sam iznio 1983. godine s Jimom Hartleom s Kalifornijskog sveuilita iz Santa Barbare: da su i vrijeme i prostor konani, ali ne-maju ni ruba ni granica. Mogli bi biti poput Zemljine povrine, ali s dvije dimenzije vie. Zemljina je povrina konana kad je rije o prostoru, ali nema granica. Ni na jednom od svih svojih putovanja nisam uspio pasti s ruba svijeta. Ako je ta pretpostavka tona, onda nema sin-gularnosti, a zakoni prirode vrijedili bi svuda, pa i na poetku svemira. Nain kako svemir nastaje tako bi bio odreen zakonima znanosti. To bi znailo da sam moda uspio u svojoj tenji da doznam kako je svemir nastao. Ali jo ne znam zato je nastao.

MOJA ISKUSTVA S ALS-om*

RLO ME ESTO PITAJU: Kako ti je imati ALS? Moj je odgo-vor: ne ba bogznakako. Nastojim ivjeti to nor-malnijim ivotom i ne misliti u kakvom sam stanju ili

aliti za onim to ne mogu raditi, ega i nema tako mnogo. Vrlo me jako pogodilo kad sam otkrio da imam bolest motornih neurona. Kao dijete nisam imao jako dobru koordinaciju. Nisam bio dobar u igrama loptom, pa mi moda i zato nije bilo stalo do sporta i tjelesnih aktivnosti. Ali kad sam otiao na Oxford stvari kao da su se pro-mijenile. Bavio sam se kormilarenjem i veslanjem. Nisam ba bio na razini za onu utrku amaca, ali sam prolazio na natjecanjima pojedinih koleda. *Govor na konferenciji Britanskog udruenja za bolest motornih neurona, Birmingham, listopad 1987.

V

Moju iskustvu s ALS-om 33

Meutim, na treoj godini Oxforda, primijetio sam kako kao da postajem nespretniji, pa sam jedanput ili dvaput i pao bez nekog vidljivog razloga. Ali tek kad sam se naao na Cambridgeu, godinu dana kasnije, moja majka primijetila je to i poslala me obiteljskom lijeniku. On me uputio specijalisti, pa sam, brzo nakon dvadeset i prvoga roendana, otiao u bolnicu na pretrage. Tamo sam proveo dva tjedna, za koje sam vrijeme proao mnogo raznih pretraga. Uzeli su mi uzorak miia iz ruke, nabadali su me elektrodama, ubrizgavali mi neku radio-kontrastnu tekuinu u kraljenicu i promatrali kako ide gore-dolje dok oni ljuljaju leaj. Nakon svega toga nisu mi rekli to mi je, osim da to nije multipla skleroza i da sam atipian sluaj. Shvatio sam, meutim, da oekuju da se stvar nastavi pogoravati i da mi ne mogu nikako pomoi, osim to e mi davati vitamine. Shvatio sam da od toga ne oekuju velik uspjeh. Nije mi se pitalo o pojedinostima, jer bilo je oito da su loe.

Shvatiti da imam neizljeivu bolest koja e me vjero-jatno ubiti za nekoliko godina bilo mi je prilian ok. Kako mi se takvo to moglo dogoditi? Zato bih bio na takav nain prekinut? Meutim, dok sam bio u bolnici vidio sam kako u krevetu preko puta neki djeak, kojeg sam povrno poznavao, umire od leukemije. To nije bio lijep prizor. Bilo je jasno da ima ljudi kojima je gore nego meni. Ako nita drugo, od svoje se bolesti nisam osjeao bolesno. Kad god mi doe da se ponem samosaaljevati, sjetim se tog djeaka.

Ne znajui to e mi se dogoditi i kako e brzo bolest napredovati, naao sam se nigdje. Lijenici su mi rekli da se vratim u Cambridge i nastavim prouavanja ope relativnosti i kozmologije koja sam upravo bio zapoeo. Ali nisam ba napredovao, jer nisam imao dovoljno ma-tematikog znanja a moglo mi se dogoditi i da ne

poivim dovoljno dugo da dovrim doktorat. Osjeao sam se kao lik kakve tragedije, no prie po tisku da sam se opijao pretjerane su. Problem je u tomu to kad je to jedan list napisao, drugi su prenijeli, jer je to davalo dobru priu. Ono o emu se toliko pisalo mora biti istina.

Snovi su mi u to vrijeme bili nemirni. Prije nego to mi je bolest dijagnosticirana, bilo mi je dosta svega. inilo mi se da nita nije vrijedno truda. Ali ubrzo nakon to sam iziao iz bolnice, sanjao sam da u biti pogubljen. Iznenada sam shvatio da ima mnogo toga to mogu uiniti dobijem li odgodu. Drugo to sam nekoliko puta sanjao bilo je da u rtvovati svoj ivot za druge. Uostalom, ionako u umrijeti, pa bih mogao uiniti i neto korisno.

Ali nisam umro. Zapravo, iako mi je nad budunou bio crni oblak, iznenaeno sam otkrio da sada uivam ivot vie nego prije. Poeo sam napredovati u istraivanju, zaruio se i oenio, a dobio sam i posao istraivaa u Caius Collegeu na Cambridgeu.

Ulazak u Caius rijeio je moj neposredni problem glede zaposlenja. Sree je bila to sam odluio raditi teo-rijsku fiziku, jer to je bilo jedno od rijetkih podruja u kojem mi bolest ne bi morala biti ozbiljan hendikep. A imao sam sreu i to je moj znanstveni ugled porastao ba kad mi se zdravlje pogoravalo. To je znailo da su mi mogli dati niz poslova u kojima sam mogao samo is-traivati, a nisam morao i predavati.

Imali smo sree i sa stanom. Kad smo se vjenali, Jane je jo studirala na Westfield Collegeu u Londonu, pa je morala preko tjedna biti u Londonu. To je znailo da moramo nai negdje gdje u se snai sam i to je blizu centra, jer nisam mogao hodati daleko. Pitao sam koled bi li mi oni mogli pomoi, no tadanji mi je rizniar od-govorio da je politika koleda ne pomagati lanovima u

Moja iskustvu s ALS-om 35

rjeavanju stambenih problema. Prijavili smo se dakle za najam jednoga od nekoliko novih stanova to su se gradili kod trnice. (Godinama poslije otkrili smo da je koled zapravo vlasnik tih stanova, ali to mi nisu rekli). Kad smo se poslije ljeta u Americi vratili u Cambridge, otkrili smo da stanovi jo nisu spremni za useljenje. Kao veliku uslugu, rizniar nam je ponudio sobu u prenoitu za svrene studente. Rekao je: "Obino noenje u toj sobi naplaujemo dvanaest ilinga i pet penija. Meutim, bu-dui da e vas biti dvoje, naplatit emo vam dvadeset i pet ilinga."

Tamo smo ostali samo tri noi. Zatim smo nali ku-icu, stotinjak metara od mog odjela na sveuilitu. Pri-padala je nekom drugom koledu koji ju je iznajmio nekom svom lanu. On se nedavno bio preselio u kuu u predgrau i dao nam ju je u podnajam na tri mjeseca koliko je preostalo do isteka njegova ugovora o najmu. U ta smo tri mjeseca otkrili da u istoj ulici ima jedna prazna kua. Jedan je susjed naao vlasnicu u Dorsetu i rekao joj da je skandalozno da joj kua bude prazna kad mladi ljudi trae smjetaj, pa nam je kuu iznajmila. Nakon nekoliko godina u toj kui poeljeli smo je kupiti i urediti, pa smo zamolili koled da nam da kredit. Koled nas je provjerio i zakljuio da smo rizino ulaganje. Tako smo na kraju uzeli kredit od jednog graevinskog poduzea, a moji su nam roditelji dali novac da kuu uredimo.

U toj smo kui ivjeli jo etiri godine, dok mi nije postalo preteko penjati se stubitem. Tada me ve koled znatno vie cijenio, a doao je i novi rizniar. Tako su nam ponudili prizemni stan u kui koja je bila vlasni-' tvo koleda. To mi je odgovaralo, jer je stan imao prostrane sobe i iroka vrata. Bila je dovoljno blizu centra da sam do svog odjela na koledu mogao doi elektrinim invalidskim kolicima. Bilo je to dobro i za nae troje

djece, jer je bila okruena vrtom koji su odravali sveui-lini vrtlari.

Do 1974. mogao sam se sam hraniti i lijegati i ustajati. Jane mi je uspjevala pomagati i odgajati dvoje djece bez tue pomoi. Tada su meutim, stvari postale sloenije, pa smo odluili uzeti nekoga od mojih suradnika na istraivanjima da ivi s nama. U zamjenu za besplatan smjetaj i mnogo moje panje, pomagali su mi lijegati i ustajati. Od 1980. preli smo na sustav javnih i privatnih njegovateljica koje su dolazile na sat-dva ujutro i naveer. To je potrajalo sve dok 1985. nisam dobio upalu plua. Morao sam se podvrgnuti traheotomiji, a otad mi je trebala stalna cjelodnevna njega. To su nam omoguili prilozi nekoliko zaklada.

I prije operacije govor mi je postajao sve nerazgovjetniji, pa su me mogli razumjeti samo ljudi koji me poznaju. Ali mogao sam barem komunicirati. Znanstvene sam radove pisao tako to sam ih diktirao tajnici, a seminare sam drao tako to je netko jasnije izgovarao ono to bih rekao. Meutim, traheotomija mi je potpuno oduzela mo govora. Neko sam vrijeme mogao komunicirati samo tako da podignem obrve kad bi mi tko pokazao odgovarajue slovo na ploici. Tako je prilino teko ikako odravati razgovor, a kamo li pisati znanstveni rad. Meutim, kalifornijski strunjak za raunala imenom Walt Woltosz uo je za moju nevolju. Poslao mi je raunalni program koji je napisao i nazvao ga Equalizer (izjednai-telj). To mi je omoguilo biranje rijei iz niza menija na ekranu tako to u rukom pritiskati prekida. Programom se takoer moglo upravljati pokretima glave ili oka. Kad sloim to elim rei, mogu to poslati sintetizatoru govora.

Isprva sam program Equalizer imao na stolnom ra-unalu. Zatim je David Mason iz tvrtke Cambridge

Adaptive Communications postavio malo raunalo i sintetizator govora na moja kolica. Taj mi sustav omoguuje znatno bolje komuniciranje nego prije. Mogu postii do petnaest rijei u minuti. Mogu izgovoriti to sam napisao ili to mogu spremiti na disk. Zatim to mogu iznova pozvati i izgovoriti reenicu po reenicu. Pomou tog sustava napisao sam dvije knjige i vie znanstvenih radova. Takoer sam odrao niz znanstvenih i popularnih predavanja. Ta su predavanja dobro prihvaena. Mislim da je to dobrim dijelom zahvaljujui kakvoi sintetizatora govora koji je napravila tvrtka Speeeh Plus. Vrlo je vano kakav vam je glas. Ako imate nerazgovijetan glas, ljudi su skloni prema vama se ponaati kao da ste mentalno defektni. Ovaj je sintetizator najbolji koji sam dosad uo, jer ima i promjenjivu intonaciju i ne izgovara poput Da-leka. Jedini je problem to mi daje ameriki naglasak. Meutim, sada sam se poeo i identificirati s njegovim glasom. Ne bih ga mijenjao niti kad bi mi ponudili glas s britanskim izgovorom. Osjeao bih se kao da sam postao netko drugi.

Bolest motornih neurona prati me gotovo kroz cijelu odraslu dob. A ipak me nije sprijeila da imam vrlo pri-vlanu obitelj i uspjeh u poslu. To mogu zahvaliti pomoi ene, djece i velikog broja drugih ljudi i organizacija. Imao sam sreu to mi je bolest napredovala sporije nego obino. To pokazuje da ne treba gubiti nadu.

ODNOS JAVNOSTI PREMA

ZNANOSTI*

TJELI - NE HTJELI, svijet u kojem ivimo znatno se pro-mijenio u posljednjih sto godina, a vjerojatno e se jo jae promijeniti u iduih sto godina. Neki ljudi

rado bi zaustavili te promjene, i vratili se u neto to im se ini kao ia i jednostavnija vremena. Ali, kako nas po-vijest ui, prolost nije bila tako udesna. Nije bila tako loa za privilegiranu manjinu, iako su se i oni morali snalaziti bez suvremene medicine, a raanje je bilo vrlo opasno za ene. A velikoj je veini ovjeanstva ivot bio lo, grub i kratak.

Meutim, ak i kad bismo to htjeli, ne bismo mogli

*Govor odran u Oviedu, panjolska, prigodom primanja Nagrade Princ Asturias za sklad i slogu, listopad 1989. Kasnije je obnovljen i nadopunjen.

4

H

vratiti uru u ranija vremena. Znanje i vjetine ne mogu se samo tako zaboraviti. Ne moemo sprijeiti ni daljnji napredak ubudue. ak i kad bi se potpuno ukinulo dr-avno financiranje istraivanja (a sadanja vlada radi na tome koliko moe), sama sila konkurencije ipak bi se po-brinula za napredak tehnologije. tovie, ne moe se spri-jeiti radoznale glave da razmiljaju o temeljnim prirod-nim znanostima, plaali ih za to ili ne. Jedini nain da se sprijei daljnji razvoj bila bi globalna totalitarna drava koja bi spreavala sve novo, no ljudska domiljatost i ini-cijativa takve su da ni to ne bi uspjelo. Sve bi to samo usporilo promjene.

Prihvatimo li da ne moemo sprijeiti da znanost i tehnologija mijenjaju na svijet, moemo bar pokuati osigurati da promjene koje izazovu budu u pravom smjeru. U demokratskom drutvu to znai da javnost mora posjedovati osnovno razumijevanje prirodnih znanosti, kako bi mogla donositi kvalificirane odluke, a ne ostavljati ih samo u rukama strunjaka. U ovom trenutku javnost ima o znanosti prilino podvojena stajalita. Poela je oekivati da se nastavi stalan rast ivotnog standarda do kojega je doveo napredak znanosti i tehnologije, ali je prema znanosti i nepovjerljiva jer je ne razumije. To se nepovjerenje vidi i u karikaturalnom prikazu ludih znan-stvenika koji u svojim laboratorijima pokuavaju proiz-vesti Frankensteina. Ono je i vaan element pozadine potpore zelenim strankama. Ali javnost takoer pokazuje i velik interes za znanost, osobito astronomiju, to se vidi i po velikoj gledanosti televizijskih serija kao to je Kosmos i popularnosti znanstvene fantastike.

to bi se moglo uiniti da taj interes bude koristan i da javnosti dade znanstvenu podlogu koja joj treba da bi mogla donositi mjerodavne odluke o temama poput ki-selih kia, efekta staklenika, nuklearnom oruju i genet-

skom inenjeringu? Jasno, temelj je ono to se ui u kolama. Ali u kolama se znanost esto predstavlja na nezanimljiv nain. Djeca je ue mehaniki da bi prola ispite, ali ne vide koliko je vana za svijet u kojem ive. tovie, prirodne se znanosti esto ue u obliku jed-nadbi. Iako su jednadbe koncizan i toan oblik opisi-vanja matematikih zamisli, one veinu ljudi zastrauju. Kad sam nedavno pisao jednu popularnu knjigu, rekli su mi da e svaka jednadba koju u nju stavim prepoloviti prodaju. Stavio sam samo jednu jednadbu, Einsteinovu E=mc2; moda bih bez nje prodao dva puta vie primjeraka.

Znanstvenici i inenjeri skloni su izraavanju svojih zamisli u jednadbama, jer moraju znati tone vrijednosti koliina. Ali ostalima je dovoljno kvalitativno dohvatiti znanstveni pojam, a to se moe prenijeti rijeima i di-jagramima, bez upotrebe jednadbi.

Znanost koje se ui u koli moe dati osnovni okvir. Ali napredak znanosti sada je tako brz da uvijek ima novih otkria koja su se dogodila otkad smo bili u koli ili na sveuilitu. O molekulnoj biologiji i tranzistorima nisam uio u koli, a genetiki inenjering i raunala su dvije novine za koje je najvjerojatnije da e u budunosti promijeniti na nain ivota. Knjige i lanci u asopisima koji na popularan nain govore o znanosti mogu pomoi da se objasne novi pomaci, ali i najuspjeniju knjigu proita samo mali dio puanstva. Samo televizija dostie doista masovnu publiku. Ima na televiziji vrlo dobrih znanstvenih emisija, no neke druge prikazuju znanstvena uda jednostavno kao magiju, bez objanjenja ili uklapanja u okvir znanstvenih ideja. Producenti televi-zijskih znanstvenih programa trebali bi shvatiti kako im je dunost i da odgajaju javnost, a ne samo da je zabavljaju.

Odnos javnosti prema znanosti 41

O kojim e temama koje se tiu znanosti javnost morati odluivati u bliskoj budunosti? Daleko je naj-hitnija ona o nuklearnom oruju. Ostali svjetski problemi, poput opskrbe hranom ili efekta staklenika relativno su sporijeg djelovanja, no nuklearni rat mogao bi znaiti kraj svih ljudskih ivota na Zemlji u samo nekoliko dana. Poputanje napetosti izmeu Istoka i Zapada na kraju hladnog rata znaio je da se strah od nuklearnog rata povlai iz ljudske svijesti. Ali opasnost je jo uvijek tu, dok god ima dovoljno oruja da se viestruko pobije cijelo svjetsko puanstvo. U bivem Sovjetskom Savezu i u Americi nuklearno je oruje jo uvijek usmjereno tako da moe udariti sve vee gradove nas sjevernoj polulopti. Dovoljna bi bila neka kompjuterska pogreka ili pobuna nekih od ljudi koji rukuju tim orujem da se pokrene svjetski rat. Jo vie zabrinjava to to sada relativno manje drave nabavljaju nuklearno oruje. Velike su se sile ponaale donekle odgovorno, no ne moemo imati toliko povjerenja u manje drave poput Libije, Iraka, Pakistana, pa i Azerbajdana. Opasnost i nije toliko u samom nuklearnom oruju kakvo bi se uskoro moglo nai u rukama takvih drava, jer bi ono bilo prilino primitivno, iako bi ipak moglo pobiti milijune ljudi. Opasnost je u tomu to bi nuklearni rat izmeu dviju malih zemalja mogao uvui i velike sile i njihove goleme nuklearne arsenale.

Vrlo je vano da javnost shvati tu opasnost i da pri-tisne na sve vlade da pristanu na velika smanjenja oruja. Moda i nije praktino mogue potpuno ukloniti sve nuklearno oruje, no pogibelj moemo smanjiti tako to emo mu smanjiti broj.

Uspijemo li izbjei nuklearni rat, jo uvijek ima opa-snosti koje nas sve mogu unititi. Postoji crni vic da je razlog zato nam se jo nije javila neka izvanzemaljska

civilizacija u tome to su sve civilizacije koje dou do naeg stupnja razvoja sklone same sebe unititi. Ali ja imam dovoljno vjere u zdrav razum javnosti da vjerujem kako bismo mogli dokazati da to nije tono.

KRATKA POVIJEST KRATKE

POVIJESTI*

o ME UVIJEK UDI kakav je prijem doivjela moja knjiga Kratka povijest vremena. Na listi uspjenica New York Timesa ve je trideset i sedam tjedana, a na listi

The Sunday Timesa ve dvadeset i osam tjedana. Prevodi se na dvadeset jezika (dvadeset i jedan, raunate li ameriki kao poseban jezik). To je znatno vie od mojih oekivanja kada mi je 1982. prvi put pala na pamet ideja da bih mogao napisati popularnu knjigu o svemiru. Na-mjera mi je dijelom bila da njome zaradim novac za ko-

*Esej prvi put objavljen kao lanak u The Independent u prosincu 1988. Knjiga Kratka povijest vremena bila ja 43 tjedna na New York Times listi najprodavanijih knjiga; na listi londonskog Sunday Timesa bila je do veljae 1993. godine 205 tjedana uza-stopno. Nakon 184. tjedna ula je u Ginness knjigu rekorda za najvei broj tjedana na toj listi. Knjiga je prevedena na 34 jezika.

5

J

Kratka povijest Kratke povijesti 45

lovanje svoje keri. (Zapravo je, u vrijeme kada se knjiga doista pojavila, ona ve bila na zavrnoj godini.) Ali glavni je razlog bio da objasnim dokle smo stigli u prouavanju svemira; koliko bismo blizu mogli biti utemeljenju potpune teorije koja bi opisala svemir i sve u njemu.

Kad sam ve odluio potroiti toliko vremena i napora da napiem knjigu, htio sam da doe do to veeg broja ljudi. Moje je prethodne knjige objavila kua Cam-bridge University Press. Taj nakladnik dobro je radio, ali nekako mi se nije inilo da je spreman suoiti se s masovnim tritem koje sam elio dohvatiti. Zato sam se javio knjievnom agentu Alu Zuckermanu koga sam upoznao kao ogora nekoga kolege. Dao sam mu nacrt prvoga po-glavlja i objasnio kako elim da to bude jedna od onih knjiga koje se prodaju po zranim lukama. Rekao mi je da za to nema nikakve nade. Knjiga bi se mogla dobro prodavati sveuilinim nastavnicima i studentima, ali knjiga poput takve ne bi se mogla probiti u teritorij koji dri Jeffrey Archer.

Prvi nacrt knjige dao sam Zuckermanu 1984. Poslao ga je nekolicini nakladnika i preporuio mi da prihvatim ponudu Nortona, prilino elitne amerike nakladnike kue. No ja sam odluio prihvatiti ponudu Bantam Bo-oks, nakladnika koji je vie orijentiran na masovno trir te. Iako Bantam nije specijaliziran za objavljivanje znan-stvenih knjiga, njihove se knjige mogu nai na mnogim aerodromskim knjiarskim kioscima. To to su prihvatili moju knjigu vjerojatno je zbog interesa koji je za nju po-kazao jedan od njihovih urednika, Peter Guzzardi. Posao je shvatio vrlo ozbiljno i natjerao me da knjigu iznova napiem i uinim razumljivom i onima koji, poput njega, nisu znanstvenici. Svaki put kad bih mu poslao poprav-ljeno poglavlje, on bi mi odgovorio dugim popisom pri-mjedaba i pitanja koja bi traio da razjasnim. Znao sam

pomisliti da taj proces nikad nee zavriti. Ali bio je u pravu: to je dovelo do znatno bolje knjige.

Uskoro nakon to sam prihvatio Bantamovu ponudu dobio sam upalu plua. Morao sam se podvri traheotomiji koja mi je oduzela glas. Neko sam vrijeme mogao komunicirati samo tako to sam podizao obrve kad bi mi netko na karti pokazivao slova. Bilo bi nemogue zavriti tu knjigu da nije bilo kompjuterskog programa koji sam dobio. Bio je malo polagan, ali i ja mislim polako, pa mi je prilino dobro odgovarao. Uz pomo tog programa gotovo sam potpuno iznova napisao prvu verziju u skladu s Guzzardijevim zahtjevima. Pri toj mi je reviziji pomogao jedan od mojih uenika, Brian Whitt.

Dubok je na mene dojam bila u to vrijeme ostavila televizijska serija Jacoba Bronowskog Uspon ovjeka. Da-vala je dojam o postignuima ljudskoga roda u razvoju od primitivnih divljaka prije samo petnaest tisua godina do naega sadanjeg stanja. Htio sam prenijeti slian do-jam o naem napretku prema potpunom razumijevanju zakona koji upravljaju svijetom. Bio sam siguran da gotovo svakoga zanima kako radi svemir, no veina ljudi ne razumije matematike jednadbe ni meni samome jednadbe nisu ba drage. Djelomice je to zato, jer mi ih je teko pisati, no najvie zato to nemam intuitivan osjeaj za jednadbe. Ja umjesto toga mislim slikovito, a cilj te knjige za mene je bio da opiem te zamiljene slike rijeima, uz pomo prepoznatljivih analogija i nekoliko dijagrama. Nadao sam se da e tako veina ljudi moi sa mnom podijeliti ushit i dojam o postignuu vrijednoga napretka koji je u fizici postignut u posljednjih dvadeset i pet godina.

Ipak, ak i uspijete li izbjei matematiku, neki poj-movi nisu bliski i teko ih je objasniti. To je postavilo problem: trebam li pokuati to objasniti i prihvatiti opas-

Kratka povijest Kratke povijesti 47

nost da e se ljudi zbuniti, ili bih preko potekoa trebao samo preletjeti? Neke neobinije pojmove, poput onoga da promatrai koji se kreu razliitim brzinama mjere razliite vremenske razmake izmeu istoga para dogaaja, nisu ni bili nuni za sliku koju sam htio nacrtati. Imao sam dakle dojam da bih ih jednostavno mogao spomenuti, ne ulazei u dublje pojedinosti. Ali neki su drugi tei pojmovi bili jako vani za ono na to sam htio doi. Bile su pogotovo dvije takve zamisli za koje sam mislio da ih moram ukljuiti. Jedan je bio takozvani zbroj po prikazima. To je zamisao da nema neega to bi bio jedini prikaz svemira. Umjesto toga postoji zbirka svih moguih prikaza, svih povijesti svemira, a sve su te povijesti jednako stvarne (to god to znailo). Druga zamisao, koja je nuna za matematiko shvaanje toga zbroja po prikazima je "imaginarno vrijeme". Kad se na to osvrnem, sad mi se ini da sam se morao vie potruditi oko objanjavanja tih vrlo tekih pojmova, pogotovo imaginarnog vremena, za koje se ini da je od svega u knjizi . ono oko ega su ljudi imali najvie tekoa. Meutim, nije doista nuno tono shvatiti to je to imaginarno vrijeme dovoljno je shvatiti da je ono razliito od onoga to zovemo realnim vremenom.

Kad se pribliilo vrijeme objavljivanja knjige, jedan znanstvenik kojem je unaprijed poslan primjerak knjige radi recenzije u asopisu Nature, zgrozio se naavi da je puna pogreaka, s pogreno smjetenim i nasumce pot-pisanim fotografijama i dijagramima. Nazvao je Bantam, gdje su se jednako zgrozili i odluili da istoga dana obu-stave tisak. Tri su tjedna napeto korigirali i iznova pro-vjeravali cijelu knjigu, koja je zavrena na vrijeme da se pojavi na knjiarskim policama na najavljeni dan izlaska u travnju. U to je vrijeme tjednik Time upravo objavio prikaz o meni. Usprkos tome, nakladnike je iznenadilo

kolika je potranja nastala. Knjiga se sada u Americi tiska sedamnaesti put, a deseti put u Britaniji.*

Zato ju je kupilo tako mnogo ljudi? Teko mi je biti siguran da sam objektivan, pa u zato ii za onim to ljudi kau. Veina prikaza uinila mi se, iako su uglavnom povoljni, prilino neinformativnima. Uglavnom su slije-dili formulu: Stephen Hawking ima bolest Loua Gehriga (u amerikim prikazima) ili bolest motornih neurona (u britanskim prikazima). Osuen je na invalidska kolica, ne moe govoriti i moe pokretati samo x prstiju (pri emu je x, ini se, u rasponu od jedan do tri, ovisno o kojem je netonom lanku kritiar itao o meni). A ipak je napisao tu knjigu o najveem od svih pitanja: Odakle dolazimo i kamo idemo? Odgovor koji Hawking predlae jest da svemir nije ni stvoren niti e se unititi. On jednostavno jest. Kako bi uobliio tu ideju, Hawking uvodi zamisao o imaginarnom vremenu koji se meni (kritiaru) ini malo preteak da bih ga shvatio. Ali, ako je Hawking u pravu, i doemo li do cjelovite i jedinstvene teorije, doista emo znati Boji um. (U fazi korekture gotovo sam izbacio posljednju reenicu knjige, koja glasi da emo spoznati Boji um. Da sam to uinio, prodaja knjige valjda bi se prepolovila.)

Dosta pronicaviji bio je (kako mi se inilo) lanak u The Independentu, londonskim novinama, koji je rekao da ak i ozbiljna knjiga poput Kratke povijesti vremena moe postati kultnom knjigom. Moju je enu zgrozilo, no meni je prilino laskalo to mi knjigu usporeuju s knji-gom Zen i umijee odravanja motocikla. Nadam se da ona, poput Zena daje ljudima dojam da ne moraju biti iskljueni iz velikih intelektualnih i filozofskih pitanja.

Nesumnjivo, pomogla je i ljudska pria o tome kako *Do travnja 1993. tiskano je ukupno 40 tvrdih i 19 mekih izdanja u SAD, te 39 tvrdih izdanja u Velikoj Britaniji.

sam unato svojoj invalidnosti uspio biti teorijskim fi-ziarom. Ali oni koji su knjigu kupili zbog zanimanja za ljudsku priu vjerojatno su se razoarali, jer se u njoj moje stanje spominje samo nekoliko puta. Ta je knjiga zamiljena kao pripovijest o svemiru, a ne o meni. Ovo nije sprijeilo optube da je Bantam sramotno iskoristio moju bolest i da sam ja pri tome sudjelovao, dopustivi da se na koricama pojavi moja slika. Uspio sam, meutim, uvjeriti Bantam da se za britansko izdanje poslue boljom fotografijom no to je ona bijedna i prastara slika s amerikih korica. Meutim, Bantam nee mijenjati ame-riku naslovnicu, jer kau da ameriko itateljstvo sada identificira knjigu s njom.

Takoer se govorilo da ljudi kupuju knjigu, jer su proitali prikaze o njoj ili zato to je na listi bestselera, ali je ne itaju, nego samo dre na policama ili na klupskom stoliu, kako bi se vidjelo da je imaju, a ne moraju se potruditi da je i razumiju. Siguran sam da ima i toga, ali ne ini mi se da se to na nju odnosi imalo vie nego na veinu drugih ozbiljnih knjiga, pa i Bibiliju i Shake-spearea. S druge strane, znam da ju je moralo proitati bar neto ljudi, jer svaki dan dobijem brdo pisama o knjizi, a u mnogima su pitanja ili detaljni komentari koji ukazuju na to da su je itali, ak i ako nisu sve razumjeli. Takoer me i na ulici zaustavljaju neznanci koji mi priaju kako su u njoj uivali. Naravno, lako me prepoznati i jae se istiem, ako ve nisam istaknutiji, od mnogih drugih pisaca. Ali uestalost s kojom primam takve javne estitke (praene velikom nelagodom moga devetogodinjeg sina), ini se da pokazuje kako bar dio kupaca moju knjigu doista i ita.

Neki me sada pitaju to u dalje. ini mi se da ne bih mogao napisati nastavak Kratke povijesti vremena. Kako bih ga nazvao? Dua povijest vremena? Poslije kra-

ja vremena? Sin Vremena? Moj mi je agent predloio da dopustim da se o mom ivotu snimi film. Ali ni meni ni mojoj obitelji ne bi vie ostalo nimalo samopotovanja kad bismo si dopustili da nas igraju glumci. Donekle bi slino, ali u manjoj mjeri, tako bilo kad bih nekome pomogao da napie moju biografiju. Naravno, ne mogu nikoga sprijeiti da samostalno napie moj ivotopis, dok god nije klevetniki, ali nastojim ih odbiti tako to kaem da razmiljam o tome da sam napiem svoju autobiografiju. Moda to i uinim. Ali ne uri mi se. Mnogo je znanstvenog rada koji bih rado obavio prije toga.

6 MOJE

STANOVITE*

VAJ LANAK NIJE o tome vjerujem li ja u Boga. Umjesto toga, izloit u moje vienje o tome kako se moe shvatiti svemir: kakav je status i znaenje velike

jedinstvene teorije, "teorije svega". Tu postoji stvarni problem. Ljudi koji bi trebali prouavati i raspravljati takva pitanja, filozofi, obino nemaju dovoljno matematike naobrazbe da bi drali korak sa suvremenim razvojem teorijske fizike. Postoji podvrsta zvana filozofi znanosti, koji bi trebali biti bolje obrazovani. No mnogi od njih su neuspjeli fiziari koji ustanovie da im je preteko poraditi na novim teorijama pa su se tako umjesto toga bacili na pisanje o filozofiji fizike. Oni i dalje raspravljaju o

'Predavanje izvorno odrano u svibnju 1992. na uilitu Caius.

O

Moje stanovite 53

znanstvenim teorijama ranih godina ovoga stoljea, poput relativnosti i kvantne mehanike. Nisu u dodiru sa sadanjom prvom crtom napredovanja fizike.

Moda sam malko pregrub glede filozofa, ali ba ni oni nisu bili jako ljubazni prema meni. Moj pristup je bio opisan kao naivan i prostoduan. Bijah nazivan raznim imenima, poput nominalist, instrumentalist, pozitivist i vie drugih ist. Tehnika je, ini se, bila pobijanje putem etiketiranja: ako mome stanovitu nalijepite neku etiketu, ne trebati ni objanjavati to s njim nije u redu. Siguran sam da svatko pozna kobne pogreke svih tih izama.

Ljudi koji stvarno neto pridonose razvoju teorijske fizike uope ne razmiljaju u kategorijama to ih kasnije za njih smiljaju filozofi i povjesniari znanosti. Siguran sam da Einstein, Heisenberg i Dirac nisu vodili brigu o tome jesu li bili realisti ili instrumentalisti. Oni su jedno-stavno bili zabrinuti time to se postojee teorije nisu meusobno uklapale. U teorijskoj je fizici u cilju postizanja napretka uvijek bilo vanije traenje logike samostojnosti negoli eksperimantalni rezultati. Mnoge elegantne i lijepe teorije bijahu odbaene, jer se nisu slagale s promatrakim podacima, a ne znam ni za jednu vanu teoriju u kojoj je uinjen napredak tek zahvaljujui pokusu. Teorija dolazi uvijek prva, vuena naprijed tenjom za posjedovanjem elegantnog i dosljednog matematikog modela. Teorija tada donosi predvianja koja se mogu promatranjem provjeriti. Ako se promatranja slau s predvianjima, to ne dokazuje teoriju, ali teorija preivljava kunju da bi donijela sljedea predvianja, koja se opet provjeravaju opetovanim promatranjem. Ukoliko se promatranja ne slau s predvianjima, teorija se naputa.

Zapravo, oekujemo da se stvari tako odvijaju. U praksi, ljudi vrlo nerado odustaju od teorije u koju su

uloili mnogo truda i vremena. Obino se ponu propit-kivati o tonosti promatranja. Ako im ni to ne pomae, trude se preinaiti teoriju na ad hoc nain. Na kraju teorija postaje neugledno i ruevno zdanje. Tada netko predloi novu teoriju u kojoj su sva neugodna promatranja objanjena na elegantan i prirodan nain. Primjer za to je Michelson-Morleyev pokus, izveden 1887., koji je po-kazivao uvijek istu brzinu svjetlosti, bez obzira kako su se izvor ili promatra gibali. To se inilo smijenim. Si-gurno bi netko tko se giba prema svjetlosti trebao izmjeriti njenu veu brzinu negoli netko tko se giba od nje; meutim, pokus je pokazivao da bi oba promatraa izmjerila posve istu brzinu svjetlosti. Tijekom sljedeih osamnaest godina pokuavae ljudi poput Hendrika Lorentza i Georgea Fitzgeralda smjestiti ovo promatranje unutar prihvaenih zamisli o prostoru i vremenu. Uveli su ad hoc postulate, poput predlaganja da predmeti pri gibanju velikim brzinamam postaju krai. itava zgrada fizike porunila se i poela kripati. Tada je 1905. Einstein predloio mnogo privlanije gledite, u kojem vrijeme nije bilo uzimano kao posve izdvojeno i samo za sebe. Umjesto toga, bilo je s prostorom sjedinjeno u e-tverodimenzionu tvorbu zvanu prostorvrijeme. Einsteina na ovu zamisao nisu toliko mnogo tjerali rezultati pokusa koliko elja da dva dijela teorije spoji zajedno u dosljednu cjelinu. Ta dva dijela bijahu zakoni po kojima se ponaaju elektrina i magnetska polja te zakoni po kojima se ponaaju tijela u gibanju.

Ne mislim da je Einstein, ili bilo tko drugi 1905., uvidio koliko je nova teorija relativnosti bila jednostavna i elegantna. Ona je posve izokrenula nae poimanje prostora i vremena. Ovaj primjer dobro oslikava potekou poloaja nekoga tko je realist u fiozofiji znanosti, jer ono to gledamo kao stvarnost uvjetovano je teorijom koju

Moje stanovite 55

potpisujemo. Siguran sam da su Lorentz i Fitzgerald sebe smatrali realistima, tumaei pokus o brzini svjetlosti po-mou Newtonovih pojmova apsolutnog prostora i apso-lutnog vremena. inilo se da su ti pojmovi prostora i vre-mena u skladu sa zdravim razumom i stvarnou. Danas pak, oni koji su dobro upoznati s teorijom relativnosti, jo alosno manjina, imaju na to posve drukiji pogled. Morali bismo rei ljudima kakvo je suvremeno razumijevanje tako temeljnih pojmova kakvi su prostor i vrijeme.

Ukoliko ono to smatramo stvarnim zavisi od nae teorije, kako onda moemo od stvarnost praviti temelj nae filozofije? Rekao bih da sam realist u smislu da mi-slim kako tamo vani postoji neki svemir, ekajui da ga istraimo i razumijemo. Gledite solipsista, da je sve stvoreno u naoj mati, smatram gubitkom vremena. Nita se ne postie na taj nain. Ali bez neke teorije, ne moemo razluiti to je stvarno glede svemira. Stoga sam zauzeo stanovite, koje se bilo opisivalo kao prosto-duno i naivno, da je neka fizikalna teorija tek matematiki model kojeg rabimo pri opisu rezultata promatranja. Neka teorija je dobra teorija ako je lijep model, ako opisuje iroki raspon promatranja te ako pretkazuje rezultate buduih promatranja. Izvan toga, nema smisla pitati odgovara li ona stvarnosti, jer mi ne znamo kakva je stvarnost neovisna od teorije. Takvo gledite o znanstvenim teorijama moe imati i neki instrumentalist ili pozitivist a kako sam rekao ranije, meni su priljepljeni ti nazivi. Osoba koja me nazvala pozitivistom smatrala je za shodno jo dodati kako svatko danas zna da je poziti-vizam zastario opet sluaj pobijanja putem etiketiranja. To dakako moe biti zastarjelo, u smislu neeg to je bilo dojueranja intelektualna zabava, ali pozitivistiko stajalite to sam ga bio izloio ini se jedino mogue za nekog tko trai nove zakone i nove naine za opisivanje

svemira. Nije dobro pozivanje na stvarnost, budui da nemamo neki uzoran neovisan pojam stvarnosti.

Po mome miljenju, neizreeno vjerovanje u neku uzornu nezavisnu stvarnost je nevidljivi uzrok potekoa to ih glede kvantne mehanike i naela neodreenosti imaju filozofi znanosti. Uzmimo slavni misaoni pokus zvan Schrodingerova maka. Jedna se maka nalazi u za-peaenoj kutiji. U nju je uperena neka pucaljka, koja okida ako se raspadne neka radioaktivna jezgra. Vjero-jatnost okidanja pucaljke iznosi pedeset posto. (Danas se nitko vie ne bi usudio predloiti takvu stvar, ak i kao isti misaoni pokus, ali u Schrodingerovo vrijeme nisu znali za pokret za zatitu ivotinja.)

Kad se otvori kutija, ustanovit e se je li maka iva ili mrtva. Ali prije negoli se kutija otvori, kvantno stanje make bit e mjeavina stanja mrtve make i stanja u kojem je maka iva. To je za neke filozofe teko prihvat-ljiva slika. Maka ne moe biti napola ubijena, a napola neubijena, izjavljuju oni, kao to ena ne moe biti napola trudna. Potekoa za njih se javlja stoga to oni, kao samo po sebi razumljivo, upotrebljavaju klasini pojam stvarnosti u kojem neki predmet posjeduje jedan odreeni, jedini prikaz. itava zamisao kvantne mehanike i jest u tome da ona ima drugaiji nazor o stvarnosti. Po tom nazoru, neki predmet ne iskazuje se u jednom jedinom prikazu ve u svim moguim prikazima. U najveem broju sluajeva, vjerojatnost posjedovanja nekog odreenog prikaza ponitava se s vjerojatnou posjedovanja vrlo neznatno drugaije prikaza; ali u nekim sluajevima, vje-rojatnosti susjednih prikaza pojaavaju jedni druge (kao pri interferenciji valova.) Ono to promatramo kao prikaz tog predmeta jedan je od tih pojaanih prikaza.

U sluaju Schrodingerove make, postoje dva prikaza koja su pojaana. U jednome je maka ubijena, dok u

Moje stanovite 57

drugome ostaje iva. U kvantnoj teoriji mogu obje mo-gunosti postojati zajedno. Ali neke filozofe to dovodi u veliku nepriliku, jer oni kao neto to se samo po sebi podrazumijeva uzimaju da maka moe imati samo jedan prikaz.

Priroda vremena je drugi primjer podruja gdje fizi-kalne teorije odreuju na pojam stvarnosti. Uobiajilo se smatrati oitim da vrijeme zauvijek tee, bez obzira to se dogaalo; ali teorija relativnosti je spojila vrijeme s prostorom i rekla da oba mogu biti iskrivljena, izobliena, materijom i energijom svemira. Tako se nae poimanje naravi vremena promijenilo: ranije je vrijeme bilo nezavisno od svemira, sad je oblikovano njime. Tako je postalo razumljivo da se vrijeme uope ne moe odrediti prije odreene toke; idemo li unatrag kroz vrijeme, mogli bismo doi do nepremostive prepreke, singularnosti, iza koje se dalje ne moe ii. Ako bi to bio sluaj, ne bi imalo smisla pitati se tko, ili to, je uzrokovalo ili proizvelo Veliki prasak. Ako govorimo o uzrokovanju ili stvaranju, samo po sebi se podrazumijeva da je postojalo neko vrijeme prije singularnosti Velikog praska. Ve nam je tridesetak godina poznato kako Einsteinova teorija re-lativnosti pretkazuje da je vrijeme moralo imati neki po-etak prije petnaestak milijardi godina. Ali filozofi nisu to prihvatili. Oni su jo zabrinuti o temeljima kvantne mehanike koji su poloeni prije gotovo sedamdeset godina. Ne shvaaju da su se granice fizike u meuvremenu pomaknule.

Jo gore je s matematikim pojmom imaginarnog vremena, u kojem smo Jim Hartle i ja predloili da svemir nema ni poetka ni kraja. Zbog tog imaginarnog vremena bijesno me je napao jedan filozof. Rekao je: Kako moe neki matematiki trik poput imaginarnog vremena imati ita sa stvarnim svemirom? Mislim da je taj

filozof pobrkao isto matematike veliine zvane realni i imaginarni brojevi s nainom na koji se u svakidanjem jeziku rabe pojmovi realno i imaginarno. Ovo upravo ilu-strira moje stanovite: Kako moemo znati to je stvarno, neovisno o teoriji ili modelu s pomou kojeg to tumaimo?

Upotrijebio sam primjere iz relativnosti i kvantne mehanike da bih pokazao probleme s kojima se netko suoava kad nastoji osmisliti svemir. Nije zaista vano razumijete li ili ne razumijete relativnost i kvantnu me-haniku, ili ak ako su obje te teorije netone. Ono to se nadam da sam pokazao jest da je neka vrsta pozitivistikog pristupa, u kojoj se na teoriju gleda kao na model, jedini nain razumijevanja svemira, barem za teorijskog fiziara. Pun sam nade da emo nai vrsti model koji opisuje sve u svemiru. Uinimo li to, bit e to zaista blistavi uspjeh ljudske vrste.

JE LI NA POMOLU KRAJ TEORIJSKE

FIZIKE?*

A OVIM STRANICAMA elim razmotriti mogunosti dosti-zanja cilja teorijske fizike u ne tako dalekoj budu-nosti: recimo pri kraju stoljea. Pod tim

podrazumijevam neku potpunu, dosljednu i jedinstvenu teoriju fizikih meudjelovanja, koja bi teorija opisivala sva mogua promatranja. Dakako, kad se daju takva predvianja treba biti vrlo oprezan. Ve smo najmanje dvaput bili pomislili da smo se nali na pragu konane sinteze. Poetkom ovog stoljea vjerovalo se da se sve moe razumjeti pomou mehanike kontinuuma. Sve to je bilo potrebno bilo je izmjeriti neke brojeve, koeficijente elastinosti, vis-

*29. travnja 1980. dobio sam katedru matematike na Cambrid-geu. Ovaj esej, kao inauguracijsko predavanja, proitao je u moje ime jedan od mojih studenata.

7

N

koznosti, vodljivosti i tako dalje. Ova je nada zasjenjena otkriem grae atoma i kvantnom mehanikom. Zatim, kasnijih dvadesetih godina ovoga stoljea, Max Born je skupini znanstvenika u posjetu Gottingenu bio rekao da "je s fizikom kakvu poznamo za est mjeseci gotovo." To je reeno kratko nakon otkria Diracove jednadbe, Paula Diraca, ranijeg nositelja ove iste katedre. Diracova jednadba upravlja ponaanjem elektrona. Bilo se oeki-. valo da e neka slina jednadba upravljati protonom, je-dinom drugom, navodno elementarnom, esticom pozna-tom u to doba. Meutim, otkrie neutrona i nuklearnih sila izdalo je te nade. Mi zapravo danas znamo da ni proton ni neutron nisu elementarni ve da su graeni od jo sitnijih estica. Ipak, velik je napredak postignut tijekom posljednjih godina, i kao to u opisati ovdje, postoje neki temelji za oprezni optimizam da e se moda ugledati neka potpuna teorija jo unutar ivotnoga vijeka nekih od onih koji itaju ove stranice.

ak i ako dosegnemo potpunu jedinstvenu teoriju, neemo moi donositi detaljna predvianja, osim u nekim najjednostavnijim situacijama. Na primjer, nama su ve sada poznati fizikalni zakoni koji upravljaju svim is-kustvenim dogaanjima svakodnevnoga ivota. Kako je Dirac naglasio, njegova jednadba je temelj "veine fizike i cjelokupne kemije". Pa ipak, u stanju smo rijeiti tu jednadbu samo za najjednostavniji od jednostavnih slu-ajeva, za vodikov atom koji se sastoji od protona i elek-trona. Za sloenije atome s vie elektrona, a da i ne spo-minjemo molekule, prisiljeni smo pribjei aproksimacija-ma i intuitivnim procjenama sumnjive vrijednosti. Za makroskopske sustave sastavljene od 1023 ili slino esti-ca, moramo upotrijebiti statistike metode i napustiti svaku nadu u tono rjeenje tih jednadbi. Premda su nam naelno poznate jednadbe koje upravljaju cjelokup-

61

nom biologijom, nismo nipoto u stanju svesti prouavanje ljudskog ponaanja na primijenjenu matematiku.

to bismo podrazumijevali pod imenom neke potpune i jedinstvene teorije fizike? Naa nastojanja pri izradbi modela fizike stvarnosti obino se sastoje iz dva dijela:

1. Od nekog skupa podrunih zakona kojima se poko ravaju razne fizike veliine. Ti su zakoni obino izraavaju u obliku diferencijalnih jednadbi.

2. Od skupova graninih uvjeta koji nam izriu stanje nekih podruja svemira u nekom vremenu i koji se uinci kasnije ire u njih iz ostatka svemira.

Mnogi bi ljudi rekli da je uloga znanosti ograniena na prvo od gore navedenoga te da e teorijska fizika po-stii svoj cilj kad dobije potpuni skup podrunih fizikalnih zakona. Oni smatraju da pitanje graninih, poetnih uvjeta spada u podruje metafizike ili religije. Na neki nain, takav stav je slian stavu onih koji su u ranijim stoljeima obeshrabrivali znanstvena istraivanja govo-rei kako su sve prirodne pojave boje djelo i ne bi ih se smjelo preispitivati. Mislim da su poetni uvjeti svemira jednako tako prikladan predmet znanstvenog prouavanja i teorija, kao to su i podruni fizikalni zakoni. Neemo imati potpunu teoriju prije nego li uinimo vie od pukog izrijeka da "su stvari kakve jesu, jer su bile kakve su bile."

Pitanje osobitosti poetnih uvjeta u uskoj je svezi s pitanjem proizvoljnosti podrunih fizikalnih zakona: Neka se teorija ne bi mogla smatrati za potpunu ako bi sa-dravala izvjestan broj podesivih parametara, poput masa ili konstanti vezanja, kojima bi se mogle pridodati po volji bilo koje vrijednosti. U stvari, ini se da ni poetni

Je li na pomolu kraj teorijske fizike? 63

uvjeti ni vrijednosti parametara u teoriji nisu proizvoljni ve su nekako vrlo paljivo odabrani ili izvaeni. Na pri-mjer, kad razlika u masama protona i neutrona ne bi bila otprilike dvije mase elektrona, ne bi se moglo odrati na okupu stotinu i vie stabilnih estica koje grade elemente i koji su osnova kemije i biologije. Slino tome, kad bi gravitacijska masa protona bila neznatno drukija, ne bi bilo zvijezda u koje bi se te estice mogle ugraditi, a kad bi poetno irenje svemira bilo samo malo sporije ili samo malo bre, svemir bi ili doivio kolaps prije nego bi se takve zvijezde razvile ili bi se irio tako brzo da se zvijezde nikad ne bi ni stigle oblikovati postupkom gravitacijskog zgunjavanja.

Dakako, neki su ljudi otili tako daleko da su ova ogranienja, to se postavljaju na poetne uvjete, uzdigli u status naela, tako zvanog antropskog naela koje se moe parafrazirati kao: "Stvari jesu kakve jesu, budui da smo mi tu." Prema jednom shvaanju tog naela, po-stoji vrlo velik broj raznih, odvojenih svemira s razliitim vrijednostima fizikalnih parametara i razliitim poetnim uvjetima. Veina tih svemira nee osiguravati prave uvjete za razvoj tako sloenih ustroja kakav je inteligentan ivot. Samo e u jednom malom broju njih, s uvjetima i parametrima poput ovih u naem svemiru, inteligentnom ivotu biti mogu razvoj sve do pitanja "zato je svemir takav kakvog promatramo?" Odgovor je, dakako: kad bi bio drukiji, ne bi bilo nikoga tko bi postavljao to pitanje.

Antropsko naelo nudi neku vrstu objanjenja za mnoge spomena vrijedne brojane odnose to su ustano-vljene meu vrijednostima raznih fizikalnih parametara. Meutim, to nije potpuno zadovoljavajue; ne moemo se oteti dojmu da tu postoji neko dublje objanjenje. Takoer, to ne moe objasniti sva podruja svemira. Na pri-

mjer, na Sunev sustav sigurno je preduvjet za nae po-stojanje, kao to je to i neka ranija generacija bliih zvi-jezda u kojima nuklearnom sintezom bijahu proizvedeni teki elementi naeg tijela. Mogue je ak da je za nae postojanje bila potreba i itava Galaktika. Ali ne izgleda nam oitom neka potreba za postojanjem drugih galaktika, a kamoli milijuna milijuna njih otprilike ravnomjerno rasporeenih diljem promatranog svemira. Vrlo je teko povjerovati da je takva graa svemira, ta njegova homo-genost najveih razmjera, odreena neim tako perifernim kakve su tamo neke sloene molekulne tvorbe na malenom planetu, uz vrlo prosjenu zvijezdu na rubu jedne posve tipine, ni po emu istaknute, spiralne mag-lice.

Ukoliko nas ne privlai antropsko naelo, treba nam neka jedinstvena teorija za obrazloenje poetnih uvjeta svemira i za vrijednosti raznih fizikalnih parametara. Ipak, preteko je osmisliti potpunu teoriju samo jednim potezom pera (premda, ini se, to ljude ne zaustavlja; stiu mi potom dvije do tri jedinstvene teorije tjedno). Umjesto toga, tragamo za djelominim teorijama koje e opisati takve situacije u kojima se neka meudjelovanja mogu zanemariti ili im pridodati neku jednostavno izraunljivu priblinu vrijednost. Prvo dijelimo tvarni sadraj svemira na dva dijela: "materiju" (estice poput kvarkova, elektrona, miona itd.) i "meudjelovanja" (poput gravitacije, elektromagnetizma itd). Materijalne estice su opisane poljima s polovinim spinom i pokoravaju se Paulijevom naelu iskljuenja, koji spreava da se u nekom stanju nae vie od jedne estice te vrste. Zbog tog razloga mogu postojati vrsta tijela, umjesto da se u urue u toku ili se izzrae do beskonanosti. Materijalna poela podijeljena su u dvije skupine: hadrone, koji su graeni od kvarkova; i leptone koji ine ostatak.

Meudjelovanja dijelimo po njihovom pojavnom ob-liku na etiri vrste. Redosljedom snage, to su: jake nuk-learne sile, koje meudjeluju samo s hadronima; elektro-magnetizam koji meudjeluje s nabijenim hadronima i leptonima; slabe nuklearne sile koje meudjeluju sa svim hadronima i leptonima; i na kraju, daleko najslabija od svih, gravitacija, koja meudjeluje sa svima. Meudjelovanja su predstavljena poljima cjelobrojnog spina, koja se ne pokoravaju Paulijevom naelu iskljuenja. To znai da u istome stanju mogu imati mnogo estica. Kod elektro-magnetizma i gravitacije, meudjelovanja su takoer i dugog dosega, to znai da se polja to ih proizvodi velik broj materijalnih estica mogu sva zbrajati i proizvesti neko polje zamjetljivo i na makroskopskom planu. Zbog tog razloga, ta su polja bila prva za koja su bile razvijene teorije: Newton gravitaciju u sedamnaestom stoljeu, a Maxwell elektromagnetizam u devetnaestom stoljeu. Meutim, ove su teorije u svojim temeljima bile nespojive, jer je Newtonova teorija bila neizmijenjena ukoliko bi cijelom sustavu bila pridodana bilo koja jednolika brzina, dok je Maxwellova teorija odreivala jednu odabranu brzinu brzinu svjetlosti. Na kraju, ustanovilo se da Newtonovu teoriju treba izmijeniti tako da postane spojiva sa svojstvima Maxwellove teorije. To se postiglo Einsteinovom opom teorijom relativnosti, oblikovanom 1915.

Opa relativistika teorija gravitacije i Maxwellova teorija elektrodinamike bile su ono to je nazvano klasine teorije; u tom smislu da su ukljuivale veliine koje su neprekidno promjenjive i koje bi se mogle, barem u naelu, izmjeriti proizvoljnom tonou. Meutim, kad se takve teorije pokualo primijeniti pri gradnji modela atoma, pojavio se problem. Otkriveno je da se atom sastoji od male, pozitivno nabijene jezgre okruene oblakom ne-gativno nabijenih elektrona. Prirodna pretpostavka je bi-

65

la da su elektroni na stazi oko jezgre, slino kao to je Zemlja na stazi oko Sunca. Ali klasina je teorija predvi-ala da elektroni emitiraju elektromagnetske valove. Ti bi valovi odnosili sa sobom energiju pa bi se elektroni spiralno postepeno pribliavali jezgri sve dok cijeli atom ne bi kolapsirao, uruio se u sebe.

Problem je rijeen na nain koji je nesumnjivo naj-vee postignue teorijske fizike ovog stoljea: utemelje-njem kvantne teorije. Njen temeljni postulat je Heisenbergovo naelo neodreenosti, koji izrie da se odreeni parovi veliina, poput poloaja i momenta estice, ne mogu istodobno mjeriti s po volji velikom tonou. U sluaju atoma, to znai da elektron u stanju njegove najnie energije ne bi mogao biti u stanju mirovanja pri jezgri, jer bi u tome sluaju bio tono odreen njegov poloaj (jezgra) i njegova brzina (nula). Umjesto toga, i poloaj i brzina trebale bi biti razmazane oko jezgre prema nekoj raspodjeli vjerojatnosti. U tom stanju, elektron ne bi mogao zraiti energiju u obliku elektromagnetskih valova, jer za njega ne bi postojalo stanje nie energije na koje bi mogao sii.

Dvadesetih i tridesetih godina kvantna mehanika se s velikim uspjehom primjenjivala na sustave poput atoma ili molekula, koji imaju samo neki konani broj stupnjeva slobode. Potekoe su se, meutim, pojavile kad se tu teoriju pokualo primijeniti na elektromagnetsko polje koje ima beskonaan broj stupnjeva slobode, grubo govorei dva za svaku toku prostorvremena. Ove stupnjeve slobode moemo shvatiti kao oscilatore, svaki sa svojih vlastitim poloajem i momentom. Ti oscilatori ne mogu biti u mirovanju, jer bi tada imali tono odreene poloaje i momente. Umjesto toga, svaki oscilator mora imati neki minimalni iznos onog to se zove fluktuacije nulte toke i ne-nulta energija. Energije ukupnog beskona-

66 Stephen W. Hawking

nog broja stupnjeva slobode prouzroile bi da prividna masa i naboj elektrona postanu beskonani.

U cilju prevladavanja te potekoe, razvijen je krajem etrdesetih godina postupak zvan renormalizacija. On se sastojao u prilino proizvoljnom oduzimanju nekih beskonanih veliina tako da dobijemo konane ostatke. U sluaju elektrodinamike, bilo je potrebno uiniti dva takva beskonana odbitka, jedan za masu i drugi za naboj elektrona. Taj postupak renormalizacije nije nikad bio postavljen na vrlo vrste pojmovne ili matematike temelje, ali je u praksi prilino dobro prolazio. Njegov najvei uspjeh bio je predvianje malog pomaka, tzv. Lam-bovog pomaka, u nekim linijama spektra atomskog vodika. Meutim, nije zadovoljavaju pri pokuaju izgradnje potpune teorije, jer ne daje nikakva predvianja vrijednosti konanih ostataka preostalih nakon provedbe bes-konanih odbitaka. Prema tome, morali bismo pasti na-trag na antropsko naelo da objasnimo zato elektron ima masu i naboj kakve ima.

Tijekom pedeset i ezdeseti godina openito se vje-rovalo da se slaba i jaka nuklearna sila ne mogu renormizirati; to bi naime zahtijevalo beskonaan broj beskonanih odbitaka da ih se uini konanim. Postojao bi beskonaan broj konanih ostataka koji ne bi bili odreeni teorijom. Takva jedna teorija ne bi imala snagu pred-vianja, jer se nikad ne bi moglo izmjeriti sveukupan beskonaan broj parametara. Meutim, 1971. je Gerard't Hooft pokazao da se jedan jedinstven model elektromag-netskog i slabog meudjelovanja, to su ga ranije bili predloili Abdus Ealam i Steven Weinberg, ipak moe renormalizirati sa samo nekim konanim brojem besko-nanih odbitaka. U Salam-Weinbergovoj teoriji, foton estica sa spinom 1 - udruen je s tri druga partnera spina 1, nazvanih W+, W" i Z. Teorija je predviala da se

Je li na pomolu kraj teorijske fizike? 67

na vrlo velikim energijama ove etiri estice ponaaju na slian nain. Meutim, za objanjenje injenica da na ni-im energijama foton ima masu mirovanja nula, dok su naprotiv sve tri druge estice, W, W i Z vrlo masivne, prizvana je u pomo pojava zvana spontano lomljenje si-metrije. Niskoenergetska predvianja teorije znaajno do-bro su se slagala s promatranjima, to je vodilo vedsku akademiju da 1979. dodijeli Nobelovu nagradu za fiziku Salamu, Weinbergu i Sheldonu Glashowu, koji je takoer oblikova slinu jedinstvenu teoriju. Meutim, i sam Gla-show je bio iznio opasku kako se Nobelov komitet pritom prilino kockao, jer jo nemamo estini akcelerator dovoljno visoke energije za provjeru teorije u uvjetima ka-da ujedinjenje elektromagnetskih sila (noenih fotonima) i slabih sila (noenih W+, W i Z esticama) stvarno i nastupa. Dovoljno jaki ubrzivai bit e gotovi za nekoliko godina, i veina fiziara je uvjerena da e oni potvrditi Salam-Weinbergovu teoriju.*

Uspjeh Salam-Weinbergove teorije doveo je do po-trage za slinom renormalizirivom teorijom jakog meu-djelovanja. Ve se dosta rano uvidjelo da proton i drugi hadroni, poput pi-mezona, ne bi mogle biti prave ele-mentalne estice, ve da bi morale biti neka vezna stanja drugih, elementarnijih estica, zvanih kvarkovi. ini se da ovi imaju neobino svojstvo da, premda se mogu slobodno gibati unutar hadrona, izgleda da je nemogue pribaviti samo jedan jedini izdvojeni kvark; uvijek su ili u skupinama po tri (npr. proton ili neutron) ili u parovima kvark-antikvark (npr. pi-mezon) Za objanjenje to- *Ovaj je lanak napisan prije nego se to doista i ostvarilo. Naime, W i Z estice otkrivene su 1983. nakon to je proradio novi CERN-ov akcelerator, a za to otkrie dobie Nobelovu nagradu 1984. Carlo Rubbia i Simon van der Meer, koji su bili na elu skupine istraivaa u CERN-u. Osoba koju je nagrada mimoila bio je 't Hooft

ga, kvarkovima je pridodano svojstvo zvano boja. Valja naglasiti da ta rije "boja" nema nita zajednikog s naim uobiajenim vienjem boje; kvarkovi su premaleni da bi se vidjeli u vidljivoj svjetlosti. To je samo jedno prikladno ime. Zamisao je da kvarkovi dolaze u tri boje zelenoj, crvenoj i plavoj ali da neko izolirano vezno stanje, kakvo je hadron, mora biti bezbojno, i to ili kombinacija crvenog, zelenog i plavog, kao to je sluaj kod protona, ili mjeavina crvenog i anticrvenog, zelenog i antizelenog, plavog i antiplavog, to je sluaj kod pi-me-zona.

Pretpostavlja se da jaka meudjelovanja izmeu kvar-kova nose estice spina 1 zvane gluoni, neto poput estica koje nose slabo meudjelovanje. Gluoni takoer imaju boju, a zajedno s kvarkovima pokoravaju se renormalizirivoj teoriji zvanoj kvantna kromodinamika ili skraeno QCD. Posljedica postupka renormalizacije je ta da djelatna konstanta vezanja u teoriji zavisi o enegiji pri kojoj je mjerena, a na vrlo visokim energijama opada na nulu. Ova pojava poznata je kao asimptotska sloboda. To znai da se kvarkovi unutar hadrona ponaaju gotovo poput slobodnih estica pri visokoenergetskom sudaru, tako da se smetnje u njihovom ponaanju mogu uspjeno obraivati teorijom smetnji. Predvianja teorije smetnji su u razumno kvalitativnom slaganju s promatranjem, ali jo uvijek se ne moe doista izjaviti da je teorija eks-perimentalno potvrena. Pri niskim energijama, djelatna konstanta vezanja postaje vrlo velika i teorija smetnji se rui. Izraene su nade da e to "infracrveno ropstvo" ob-jasniti zato su kvarkovi uvijek zatvoreni u bezbojno vezno stanje, no dosad jo nitko nije mogao pokazati da je ta nada uvjerljiva.

Imajui na raspolaganju jednu renormalizirivu teo-riju za jaka meudjelovanja, a jednu drugu za slaba i

Je li na pomolu kraj teorijske fizike? 69

elektromagnetska meudjelovanja, bijae prirodno ogle-dati se za jednom teorijom koja e sjediniti te dvije. Takvim je teorijama dana poneto preuveliana titula: "velike jedinstvene teorije", ili skraeno GUT (prema engleskom nazivu, prim. prev.). Taj naziv nekako vodi u pogrean zakljuak, jer one nisu ni ba tako velike, ni posve jedinstvene ni potpune teorije, zato jer imaju neki broj neodreenih renormalizacijskih parametara, poput kon-stanti vezanja i masa. Pa ipak, mogle bi se pokazati kao znaajan korak prema potpunoj jedinstvenoj teoriji. Te-meljna zamisao je da djelatna konstanta vezanja kod jakih meudjelovanja, koja je velika pri niskim energijama, zbog asimptotske slobode postupno opada pri visokim energijama. S druge strane, djelatna konstanta vezanja Salam-Weinbergove teorije, koja je na niskim energijama mala, postupno raste kako se energija poveava, jer ova teorija nije asimp