Zamislite razgovor između dva fizičara teorije struna. S jedne strane je Brajan Grin, proslavljeni fizičar i komunikator nauke. S druge, Edvard Viten, čovek koga Grin predstavlja kao "opšte smatranog najvećim fizičarem naše ere". Viten, jedini fizičar koji je ikada dobio Fildsovu medalju, najviše priznanje u matematici, skromno odgovara: "Rekao si da me nećeš sramotiti." Upravo taj spoj briljantnosti i intelektualne iskrenosti postavlja scenu za interesantan dijalog. Iz tog razgovora izdvajamo nekoliko ideja – nekoliko prozora u um izuzetno produktivnog i intelektualno uticajnog teoretičara koji se suočava sa najdubljim misterijama kosmosa, ne sa arogancijom, već sa dubokim poštovanjem prema onome što još uvek ne znamo.

Teorija struna nije stvorena da objasni gravitaciju – ona ju je slučajno otkrila

Jedno od fundamentalnih iznenađenja u modernoj fizici tiče se samog porekla teorije struna. Fizičari nisu krenuli sa ciljem da stvore novu teoriju gravitacije. Naprotiv, oni su "naišli na teoriju struna" dok su pokušavali da formulišu teoriju jake nuklearne sile. Međutim, jednačine su uporno davale neočekivan rezultat – česticu koja savršeno opisuje graviton (hipotetičkog nosioca sile gravitacije).

Drama ovog otkrića leži u oštrom kontrastu sa prethodnim stanjem fizike. Kako Viten objašnjava, u standardnom modelu fizike čestica, integrisanje gravitacije bilo je praktično nemoguće. A onda se pojavila teorija struna, "još restriktivniji okvir", koji je "zapravo nametnuo gravitaciju" naučnicima. Umesto da bude problem, gravitacija je postala neizbežna posledica. Viten spekuliše da su naučnici na nekoj drugoj planeti mogli prvo otkriti teoriju struna, a tek iz nje izvesti Ajnštajnovu opštu teoriju relativnosti – otkriće nametnuto logikom, a ne traženo namerom.

„Bilo je izuzetno uzbudljivo shvatiti da postoji okvir, čak restriktivniji od standardnog okvira fizike, u kojem je gravitacija bila neizbežna umesto da bude nemoguća.“

Viten kaže da se prvi put zainteresovao za teoriju struna 1982. godine kada je čitao pregledni članak Džona Švarca. Naredne godine, posmatrao je, kako kaže sa strane, dalji rad Švarca, Majkla Grina, i Larsa Brinka, jedinim fizičarima koji su se tada bavili teorijom struna, da bi posle dramatičnog otkrića Grina i Švarca u proleće 1984. godine počeo i sam ozbiljno da radi na strunama. Većini njegovih uticajnih kolega tema je bila strana i nije mnogo obećavala. Viten kaže da bi to bio slučaj i sa njim da nije proveo te dve godine kao aktivni posmatrač. Njegov ulaz u tu oblast potpuno je promenio sliku i motivisao i aktivne i mlade fizičare da se uključe.

Univerzum sa gravitacijom može biti identičan univerzumu bez nje

Jedna od najvažnijih ideja u fizici struna poslednjih decenija je koncept "dualnosti" – ideja da se ista fizička stvarnost može opisati na dva potpuno različita matematička jezika. Iako zvuče nepovezano, oni opisuju identičan sistem.

Najdramatičniji primer je Maldasenina dualnost, koja implicira da kvantna teorija polja bez gravitacije može biti matematički ekvivalentna teoriji struna u svetu sa gravitacijom. To znači da bi se univerzum poput našeg – "svet sa zvezdama, planetama, galaksijama i gravitacionim poljima" – mogao u potpunosti opisati jednačinama koje uopšte ne sadrže gravitaciju. Kako Viten kaže, svet bez gravitacije može "tajno opisati, na holografski način, svet u kojem bismo mi mogli da živimo". Analogija je moćna: baš kao što dvodimenzionalna površina može da kodira sve informacije za trodimenzionalnu sliku, tako i teorija bez gravitacije u manje dimenzija može tajno da opiše ceo univerzum sa gravitacijom u više dimenzija.

Zašto je ovo toliko duboko? Iako ni ovaj program nije završen, Viten sumnja da nam to govori kako je "teorija struna suštinski kvantnomehanička na način koji ne razumemo u potpunosti" i da nijedan pojedinačni klasični opis nije dovoljan da je obuhvati. Ova ideja je toliko moćna da se njeni odjeci nalaze i van fizike, u srcu čiste matematike, u onome što je poznato kao Lenglandsov program – nagoveštaj da je dualnost možda univerzalni princip formalnih sistema, a ne samo fizička neobičnost.

Zašto je naš univerzum ovakav? Možda zato da ako je drugačiji mi ne bi postojali?

Jedna od najvećih kritika teorije struna jeste da ona dopušta ogroman broj mogućih rešenja. Ako postoji toliko mogućih univerzuma, zašto je naš baš ovakav? 

Sredinom osamdesetih godina prošlog veka došlo se do rezultata da geometrija kompaktnih, mikroskopskih ekstra dimenzija može u principu da objasni simetrije i prirodu fundamentalnih sila koje vidimo u našem svetu, takozvani Standardni model. Kako kaže Viten, taj program međutim nije bilo moguće uspešno dovesti do kraja.

Teorija struna takođe predviđa da pored čestica koje znamo treba da postoji obilje tada nepoznatih čestica koje bi trebalo da mogu da se primete u eksperimentima sa novim sudaračima, kao što je LHC u CERN-u. To se međutim nije dogodilo, što je Vitena iznenadilo.

Mogući, ali za mnoge duboko nezadovoljavajući odgovor, leži u "antropskom tumačenju". Ova ideja sugeriše da splet fundamentalnih sila i čestica koje opisuju naš univerzum nije jedinstveno određen teorijom struna već da veliki broj njenih mogućih rešenja opisuje  ogroman „multiverzum“, sve moguće svetove, a mi živimo u jednom od retkih univerzuma gde su fundamentalne konstante, poput stope širenja kosmosa, takve da ne sprečavaju formiranje zvezda i galaksija, pa time ni planeta i nas kao posmatrača.

Ovaj „princip“ je u direktnom sukobu sa tradicionalnim ciljem teorijske fizike: pronaći jedinstveno, predvidivo i elegantno objašnjenje zašto su parametri univerzuma kao na primer mase elementarni čestica, baš takvi kakvi jesu. Viten iskreno opisuje svoju ličnu borbu sa ovom idejom, navodeći da ga je to "zaista uznemirilo" i da je "godinama bio veoma nesrećan" zbog toga. Na kraju se pomirio s tim jer, kako kaže, "nije imao alternativu". 

„Pomirio sam se s tim prihvatanjem činjenice da univerzum nije stvoren radi naše udobnosti u njegovom razumevanju. Možda je univerzum teže razumeti na neke načine nego što bismo želeli. Šteta je, ali naše razumevanje univerzuma verovatno nije bio kriterijum na osnovu kojeg je stvoren.“ 

Viten međutim nije sasvim izgubio nadu. Kako naglašava, mi još uvek ne znamo fundamentalni princip na kome je zasnovana teorija struna. Takođe, pokazalo se da problemi u drugim oblastima fizike ili matematike mogu na interesantan način da se preformulišu koristeći formalizam teorije strane što kao da ukazuje da se ipak radi o idejama i tehnikama koje su sposobne da opiši realni svet, da nisu čista apstrakcija. 

Rešenje najveće misterije kvantne mehanike možda uključuje svest

Kada je Grin pitao kakvo je njegovo mišljenje o tradicionalnim pitanjima kvantne mehanike, kao takozvani „problem merenja“ Viten je najpre jasno rekao da koncept takozvanog „kolapsa talasne funkcije“ ne smatra korisnim a zatim je ponudio perspektivu o kojoj su kako kaže, već govorili i drugi. On smatra da se o ovom problemu ne može "zadovoljavajuće raspravljati bez razmatranja svesnog posmatrača koji vrši opažanja".

On pažljivo iznosi svoj stav, svestan da se približava granicama konvencionalne fizike. Iako svest vidi kao "emergentni fenomen", on koristi moćnu analogiju da to pojasni: superprovodljivost. Kao što ne možete pitati da li je jedan atom superprovodnik – to je svojstvo koje se pojavljuje tek iz interakcije mnogih atoma – tako i svest nije osobina jednog neurona, već svojstvo koje nastaje iz nezamislivo složene interakcije mnogih. Za Vitena, suština interpretacije kvantne mehanike leži u pitanju "šta znači nešto znati". To je lična perspektiva koju, kako kaže, može izraziti "sa više strasti" nego tuđe, nagoveštavajući da je to pažljivo promišljen stav na ivici filozofije, neurologije i biologije.

„...kada pokušate ozbiljno da razmislite o tome šta kvantna mehanika znači, suština se ispostavlja kao pitanje šta znači nešto znati, a to je veoma čudno.“

Kreativni proces genija: "Sedenje i nerad"

Kako izgleda kreativni proces uma koji preoblikuje naše shvatanje stvarnosti? Vitenov odgovor je iznenađujuće prizeman i demistifikuje proces genijalnosti. On kaže da se istraživanje "većinu vremena oseća kao da sedi i ne radi ništa". Opisuje sliku dolaska u kancelariju ujutru i odlaska na kraju dana, a da na papiru ispred njega nije napisano apsolutno ništa.

Grin je podsetio Vitena na čuvenu anegdotu. Kolega u susednoj sobi se upravo borio sa praznom stranom, dok su iz Vitenove sobe konstantno dolazili ritmički zvuci kucanja po tastaturi. „Direktno iz mozga u članak,“ kako je sa smehom rekao Grin. Viten je takođe kroz smeh odgovorio da to mora da je bilo u jednom od ređih perioda.

Viten je pragmatičan o preuzimanju zasluga za svoja neverovatna otkrića. Na pitanje da li su njegovi rezultati stvar slobodne volje ili su nekako predodređeni, Viten prosto kaže, „Ako otkrijem nešto lepo, uživam u tome ne brinući se kako je do toga došlo“.

Razgovor je obavljen u okviru Jutjub serije „Svetski festival nauke,“ koju vodi Brajan Grin. Viten retko učestvuje u intervjuima i panelima, pa kako su primetili razni komentatori, ovaj razgovor kao da je bio poklon od deda Mraza.

Izvor: String Theory in 2037 | Brian Greene & Edward Witten

Teorija struna u manje od minuta