Melodia secretă

Sunt câteva din problemele pe care această carte le abordează. Ea se adresează acelui om cultivat, interesat de lumea care-l înconjoară și de progresele recente în studiul Cosmosului, dar care nu beneficiază de bagajul științific al specialistului. Refăcând evoluția, de-a lungul istoriei, a viziunii despre Univers pe care a construit-o ființa umană, autorul acordă o atenție specială universului actual, acela al Big Bang-ului. În același timp el abordează câteva probleme care apar în mod inevitabil când vorbim despre originea Universului: am ajuns aici din întâmplare sau prezența noastră în Univers înseamnă că există un Creator?

Notă la ediția în limba română ... 7

Cuvânt înainte ... 13

1. Universuri trecute ... 17

Organizând universul ... 17

Universul magic ... 22

Universul mitic ... 23

Birocrația cerească ... 24

Miracolul grecesc ... 26

Universul matematic ... 27

Universul geocentric ... 28

Mișcările retrograde ... 29

Universul științific ... 31

Pământul este rotund ... 33

Cerc peste cerc ...  33

Universul medieval ... 35

Dumnezeu și îngerii ... 37

Și dacă Pământul se mișcă ? ... 38

Universul heliocentric ... 41

Universul infinit ... 43

Imperfecțiunea cerurilor ... 45

Galilei și telescopul său ... 48

Mișcarea planetelor ... 50

De ce nu cade Luna pe Pământ? ... 52

Universul mecanic ... 55

Universul determinist ... 58

Ipoteza unui Dumnezeu nu este necesară ... 59

2. De la Calea Lactee la univers ... 61

Captarea luminii ... 62

Păstrarea luminii ... 64

Descompunerea luminii ... 64

Noile lumini ... 66

Marginile Căii Lactee ... 68

Un disc subțire și turtit ... 71

Soarele nu are nimic deosebit ... 73

Stelele se mișcă ... 74

Stele care converg pe cer ... 75

Stelele variabile și cheia cerurilor ... 79

Soarele și-a pierdut locul central ... 83

Un univers extragalactic ... 85

3. Actorii piesei: Galaxiile și cuplul spațiu-timp ... 89

Galaxiile fug ... 89

Universul are un început ... 90

Un univers fără centru ... 91

Un spațiu care se creează ... 93

Un spațiu dinamic ... 94

Un univers fără limite ... 96

Lumina aduce știri învechite ... 100

Zece noi galaxii în fiecare an ... 101

De ce noaptea cerul este negru? ... 101

Timpul elastic ... 104

Fântâna tinereții ... 105

Cuplul spațiu-timp ... 106

Viteza luminii costă scump ... 107

Trecutul meu este prezentul tău și viitorul vostru ... 108

Poate fi înfipt cuiul înainte să-l lovească ciocanul? ... 109

Timpul pierdut al lui Proust ... 110

Săgeata timpului ... 112

Miracolul farfuriei sparte ... 114

Lumina nu se propagă spre trecut ... 116

Stelele sunt mașini de fabricat dezordine ... 117

Materia încetinește timpul ... 119

Găurile negre transformă oamenii în spaghete ... 120

Găurile negre opresc timpul ... 122

întreaga veșnicie într-o clipă ... 123

Rețeta de fabricare a găurilor negre ... 124

Înfrângerea bunului-simț ... 125

Găurii negre îi este foame ... 128

4. Big Bang-ul astăzi ... 131

Astronomilor nu le place să-și schimbe obiceiurile ... 131

Radiația fosilă a universului ... 132 , .

Telefoanele și cosmologia ... 133

Pentru heliu, totul s-a jucat în primele trei minute ... 135

Galaxiile decelerează ... 137

Baletul cosmic ... 138

Vârsta universului ... 140

Vârsta celor mai bătrâne stele ... 144

Vârsta celor mai vechi atomi ... 146

De ce este universul atât de omogen? ... 147

De ce să fie structurat universul? ... 148

Unde s-a dus antimateria? ... 150

De ce este atât de plat peisajul universului? ... 151

Cele patru forțe ... 153

Liantul universului ... 153

Liantul atomilor ... 155

Forța care dezintegrează ... 157

Liantul particulelor ... 158

Nedeterminarea cuantică ... 160

Observația creează realitate a ... 163

Dualitatea materiei ... 164

Dacă aștepți, orice este posibil ... 167

Zarurile lui Dumnezeu și genele ... 168

Împrumuturile de energie de la banca Natura și particulele-fantomă ... 170

Găuri negre care se evaporă ... 172

5. Cartea istoriei universului ... 176

Timpul cosmic ... 176

Granițele cunoașterii ... 178

O inflație vertiginoasă ... 181

O multitudine de universuri ... 185

Vidul, origine a tot ... 186

O nouă cristalizare a universului ... 188

Întemnițarea quarcilor ... 190

Prima victorie a materiei ... 191

Neutrinii fac opinie separată ... 193

Deruta antimateriei ... 195

Scăderea natalității neutronilor ... 196

Mașina de fabricat heliu ... 197

Zborul oprit ... 199

Un nucleu de heliu pentru douăsprezece nuclee de hidrogen ... 201

Universul își ridică vălul ... 202

Domnia materiei ... 203

Satele și metropolele universului ... 205

Tapiseria cosmică: clătite, filamente, goluri și baloane ... 210

Semințele galaxiilor ... 214

Actorii piesei: gravitația și expansiunea ... 218

Masa invizibilă a universului ... 220

Modele de univers ... 221

„Clătite” prea mici, germeni prea mari ... 222

Un univers cu neutrini masivi ... 226

Materia invizibilă „rece” ... 229

Primele cărămizi erau minuscule? ... 233

Universul sub lupă: galaxii și stele ... 236

Accidente cosmice de circulație ... 238

Galaxii canibale ... 240

Primele stele ... 242

O nouă șansă pentru univers ... 244

O stea în foi de ceapă ... 247

Fierul recalcitrant ... 248

Trei morți pentru o stea ... 250

Binefacerile supernovelor ... 257

Quasarii ... 259

Moleculele interstelare ... 262

Este creată planeta ... 264

Drumul spre viață ... 267

6. Invizibilul și devenire a universului ... 273

Trei parametri pentru univers ... 273

Decelerarea universului ... 275

Galaxiile eliptice gigante nu sunt faruri bune ... 278

Ospățul galaxiilor ... 279

Masa invizibilă a universului ... 280

Cum cântărim universul ... 281

Principiul cosmologic ... 282

Ceva obscur în jurul galaxiilor ... 283

Întinderea masei invizibile ... 286

Materie intergalactică invizibilă ... 288

Stele și planete avortate ... 291

Dumnezeu se joacă cu „cosmini”? ... 292

Miraje cosmice ... 294

După ultimele știri, universul ar fi deschis ... 297

Soarele se stinge ... 301

Lunga noapte ... 303

Evaporarea găurilor negre ... 306

Diamantele nu sunt veșnice ... 307

Este protonul muritor? ... 311

Un foc infernal ... 313

Un univers ciclic? ... 317

Domesticirea găurilor negre ... 319

Alte forme de viață ... 322

7. Un univers accidental sau necesar? ... 324

Fantoma lui Copernic repusă în discuție ... 324

Numere în natură ... 325

Lucrurile vieții ... 328

Modelele de univers sunt neroditoare ... 331

Un univers reglat cu extremă precizie ... 333

Univers urile paralele ... 337

Hazardul reinterpretat ... 345

Omul de știință și finalitatea ... 347

8. Dumnezeu și Big Bang-ul ... 349

Este necesară o cauză primară? ... 349

Dumnezeu și timpul ... 351

Dumnezeu și complexitatea ... 353

Dumnezeu și viața ... 356

Dumnezeu și conștiința ... 357

Dumnezeu și extratereștrii ... 359

Pariul final  ... 360

9. Melodia secretă ... 363

Un univers staționar și o creație continuă ... 363

Și dacă universul nu este în expansiune? ... 366

Decalaje spre roșu necosmologice ... 368

Mai repede decât lumina, sau o gravitație variabilă? ....  373

Modificarea legii lui Newton ... 374

O cosmologie materie-antimaterie ... 375

Pariul științei ... 377

Digitalizarea imaginilor ... 380

Ochiul care interpretează ... 383

A vizualiza invizibilul ...  384

Mașinile ne pot înșela ... 386

Realitatea sortată și transformată ... 387

Fermentarea interioară ... 389

Pendulul lui Foucault ... 390

Indivizibilitatea universului ... 393

Secretul melodiei ... 395

Note ... 397

1. Lumina și efectul Doppler ... 397

2. Elasticitatea cuplului spațiu-timp ... 401

3. Găurile negre ... 404

4. Principiul de incertitudine în mecanica cuantică ... 407

5. Parametrii cosmologiei și evoluția universului ... 408

Glosar ... 413

Bibliografie ... 431

Lista de tabele ... 433

Lista ilustrațiilor ... 433

Mulțumiri ... 437

Index ... 439

1

Universuri trecute

Organizând universul

Merg deseori să fac observații la observatorul Kitt Peak, situat la vreo 2000 m altitudine, pe vârful unui lung lanț muntos, chiar în mijlocul unei rezerva ții indiene din deșertul Arizona. Uneori, în timp ce uriașul telescop de acolo (fig. 1) colectează particulele de lumină purtătoare de informație, numite fotoni, care vin dintr-o galaxie îndepărtată și le focalizează pe un detector electronic care le înregistrează, ies noaptea din cupola în interiorul căreia se află telescopul și observ cerul. Vreau astfel să mă asigur în primul rând că cerul va rămâne senin și că la orizont nu sunt nori care pot periclita observațiile, ratând cele câteva nopți prețioase de care dispun. Dar mai vreau, de asemeni, și să mă delectez contemplând bolta înstelată în toată splendoarea și imensitatea ei.

Astăzi, folosind tehnicile moderne de observație, astronomul nu mai este, din nefericire, în contact direct cu cerul. S-a terminat cu imaginea romantică a savantului așezat în întuneric cu ochiul lipit de lentila telescopului, sacrificându-și confortul personal din dragoste pentru știință (vă pot asigura că nu este tocmai plăcut să stai nemișcat în întuneric, ore în șir, pentru a ghida telescopul, luptând cu frigul și cu somnul în timpul lungilor nopți de iarnă). Lucrez însă acum într-o încăpere bine luminată și încălzită și comand totul electronic cu ajutorul unor calculatoare performante, manipulând butoanele de pe tabloul de comandă. Din clipa în care telescopul este îndreptat către țintă, imaginea galaxiei pe care o studiez apare mărită de mii de ori pe ecranul unui monitor. Observ cerul prin electronica interpusă între mine și el. Pierderea comuniunii directe cu cerul este compensată din plin de precizia crescută a observației, ca și de eficiența mult mai mare datorată confortului fizic.

Într-o noapte fără Lună, departe de luminile orbitoare ale orașelor, cerul oferă un spectacol extraordinar. Mii de puncte luminoase strălucesc peste tot. Acolo, spre vest, se află două astfel de puncte, ceva mai strălucitoare și care pâlpâie ceva mai puțin. Sunt planetele Marte și Jupiter, cele mai apropiate vecine ale Pământului în funcție de distanța față de Soare. Pe Marte se află aparate construite de către om, iar cercetarea vieții extraterestre a dat rezultate negative. Jupiter, colo sul sistemului solar, este de 11 ori mai mare ca diametru și are o masă de 318 ori mai mare decât Pământul nostru. Lumina care vine pe planeta noastră de la Marte și Jupiter, precum și de la celelalte planete, nu este lumina lor proprie, ci reflexia celei solare. Acest Soare care, datorită rotației Pământului, este când dedesubt, când deasupra orizontului nostru, dând naștere zilei și nopții, și în jurul căruia se învârt toate planetele. Din cauza rotației terestre, Marte și Jupiter vor dispărea și ele sub orizont și nu le voi mai revedea în noaptea următoare. Lumina acestor două planete nu a făcut prea mult până la noi: doar 12 minute pentru Marte și 42 de minute pentru Jupiter. Sistemul solar nu este decât un grăunte de nisip pe plaja imensă a universului.

Îmi îndrept acum atenția spre alte puncte luminoase. Sunt stele ca și Soarele, care își fabrică propria lor lumină și propria energie datorită unor reacții nucleare intense în miezul lor. Ele fac parte din galaxia noastră, pe care anticii au botezat-o Calea Lactee din cauza fâșiei albicioase care se vede traversând constelația Orion. Această lumină difuză este emisă în planul galaxiei noastre de miliarde de stele, Soarele nostru nefiind decât una din cele 100 de miliarde pe care le are Calea Lactee.

Împreună cu el și cu celelalte stele întreprindem, în 250 de milioane de ani, un tur complet în jurul centrului galactic. Admir frumoasa constelație Orion și mă gândesc la nașterea stelelor, pentru că Orion este o imensă pepinieră stelară unde mari nori interstelari se prăbușesc în ei înșiși sub efectul propriei gravitații, fabricând noi aștri.

Cât sunt de înșelătoare însă calmul, liniștea și nemișcarea cerului înstelat! Nu numai că totul se mișcă, planetele în jurul Soarelui și Soarele în jurul centrului gal ac tic, dar stelele, ca și oamenii, se nasc, trăiesc și mor. Atâta doar că aceste schimbări se fac la o scară de timp cosmică, gradată pe milioane sau miliarde de ani, ele fiind imperceptibile la scara timpului proprie nouă. Lumina stelelor pe care le văd cu ochiul liber a făcut doar, cel mult, câteva zeci de ani până la mine. Calea Lactee, având un diametru de 90 000 de ani-lumină, este în realitate mult mai mare, însă stelele aflate aproape de marginea galaxiei emit o lumină mult prea slabă pentru ca să le pot vedea cu ochiul liber. Totuși, oricât de mare ar fi, o galaxie nu este decât un castel de nisip pe imensa plajă cosmică.

Privesc acum spre constelația Andromeda. încerc să disting acolo o formă luminoasă difuză care nu este punctuală precum cea a stelelor. Este galaxia Androrneda, iar lumina celor 100 de miliarde de stele ale sale a făcut 2,3 milioane de ani pentru a veni să-mi mângâie ochii. împreună cu Calea Lactee, Andromeda domină masa micului nostru grup local de galaxii, mica noastră grupare de castele de nisip de pe plaja cerului.

Contemplu cerul cu puzderia sa de stele strălucitoare și sunt totuși învăluit într-un întuneric adânc. Cu greu pot să ghicesc forma cupolei telescopului în întunericul nopții, și cred că am ocazia de a recunoaște răspunsul la întrebarea, mult mai puțin naivă decât pare, care i-a intrigat atât de mult pe oamenii de știință de dinaintea mea: de ce este cerul atât de negru în ciuda mulțimii sale de stele? Astăzi știu că întunericul nopții este legat de faptul că universul a avut un început și că nu este veșnic. După ce m-am pătruns îndeajuns de frumusețea senină a nopții mă întorc să-mi continui observațiile asupra îndepărtatei galaxii aflate la o distanță de peste 5 miliarde de ani-lumină. Datorită imensei oglinzi de 4 metri care colectează lumina acestor ochi colosali care sunt telescoapele și datorită miracolelor electronicii și informaticii moderne, pot capta lumina care a părăsit punctul ei de origine cu mai bine de 5 miliarde de ani în urmă, când Soarele și Pământul nu existau încă si când atomii care alcătuiesc corpul meu nu fuseseră încă propulsați în mediul interstelar de steaua care i-a fabricat.

Mi se pare extraordinar faptul că simpla vedere a firmamentului înstelat a putut naște în mine toate aceste gânduri și că creierul meu a simțit imediat dorința irezistibilă de a organiza fragmentele de informație despre lumea exterioară, care mi-au fost comunicate prin simțuri, într-o schemă coerentă. Natura nu este mută. Ca o orchestră îndepărtată, ea face mereu să ajungă la noi fragmente de muzică și note răzlețe, Dar nu vrea să ne pună totul pe tavă. Lipsește melodia care leagă fragmentele de muzică. Firul roșu al notelor este ascuns. Noi suntem cei care trebuie să pătrundem secretele acestei melodii pentru a o auzi în toată frumusețea ei.

Dorința de unificare și coerență, această necesitate de a cerceta melodia ascunsă, este o cerință a spiritului uman. Confruntându-ne cu lumea care ne înconjoară înlăturăm neliniștea, angoasa vidurilor infinite, organizând-o și împrurnutându-i o înfățișare familiară. Când se aplică întregului univers, această organizare a lumii exterioare se numește cosmologie. Sunt cosmolog atunci când încerc să armonizez fragmente de informație în aparență la fel de disparate precum răsăritul și apusul Soarelui sau firmamentul înstelat al nopții, sau chiar precum schimbarea anotimpurilor într-un an, de la frumusețea florilor de primăvară până la nuanțele purpurii și aurii ale toamnei. Construind un sistem de idei coerente pentru a explica lumea exterioară, ca membri ai unei societăți și ai unei culturi, noi creăm astfel un univers. Acest univers ne oferă un limbaj comun și contribuie la coeziunea societății noastre, fundamentându-ne credința într-o origine și o evoluție colectivă, și chiar o identitate proprie, diferită de a altora. Suntem ceea ce știm. Bineînțeles, universul pe care îl creăm nu este unic, ci multiplu. El se schimbă odată cu epocile și culturile. El are o viață și o istorie care îi sunt proprii și care, deseori, evoluează paralel cu viața și istoria societății care le-a creat.

Un univers este ca o ființă umană. Se naște, își atinge apogeul, după care începe declinul și apoi dispare, înlocuit de un alt univers. Acest declin și această dispariție sunt deseori provocate de contactul cu o altă societate sau cultură, mai dinamice, sau prin fapte și descoperiri incompatibile cu universul actual sau, în sfârșit, prin emergența noilor idei care repun în cauză universul actual.

Universul magic

Universurile s-au perindat și, odată cu ele, melodia secretă a luat forme diverse de-a lungul timpului și al istoriei. Primul univers a apărut poate cu câteva sute de mii de ani în urmă, odată cu apariția limbajului. Omul cavernelor trăia într-un univers magic, populat de spirite. Să ne imaginăm un om din grotele de la Lascaux, în sud-estul a ceea ce avea să devină mai târziu Franța. își termină masa și iese din peșteră ca să ia aer și să contemple cerul. El observă că spiritul Soare s-a culcat, pentru că nu-l mai orbește lumina sa. În schimb, spiritul Lună s-a trezit, pentru că o poate vedea acolo, deasupra orizontului. Și spiritele stele par a se fi trezit, pentru că au început să pâlpâie în toată frumusețea lor. ‚Spiritul Pământ, copacii, florile și râurile, s-au culcat. Totul este calm. Omul peșterilor de la Lascaux se simte în largul lui în acest univers magic în care fiecare obiect este asociat cu un spirit, pentru că, pentru el, lumea spiritelor nu este altceva decât oglinda lumii oamenilor, cu aceleași dorințe, impulsuri și obiceiuri. Acest om crede că se poate adresa acestor spirite la fel cum se adresează semenilor săi. El știe că poate să le îmbuneze, să le laude, să le aducă ofrande pentru a le atrage bunăvoința.

Universul mitic

Universul magic era simplu, familiar și pe măsura omului. însă treptat, de-a lungul timpului, el și-a pierdut această simplitate și familiaritate. Odată cu acumularea cunoașterii inocența a dispărut. Omul a perceput din ce în ce mai mult neînsemnătatea și neputința sa în fața imensității universului. Acesta a devenit din ce în ce mai complex și a luat curând un aspect supraomenesc. Pentru a stăpâni toată această complexitate trebuia să existe ființe cu puteri mult superioare celor umane. Lumea spiritelor nu mai era suficientă. În urmă cu vreo 10000 de ani universul magic al omului s-a schimbat într-un univers mitic, suprauman. Spiritele au părăsit copacii, florile și râurile. Lumea și-a pierdut trăsătura umană. Universul era acum condus de către zei, care trăiau undeva, departe. Ziua domnea zeul Soare, iar noaptea zeița Lună, zei planete și zei stele.

Cosmologia consta din mituri care povesteau istoria acestor zeități, a iubirilor și împreunărilor lor, a urii și războaielor dintre ele. În universul mitic fenomenele naturale, inclusiv crearea universului însuși, erau consecințele acțiunilor acestor zei care, deși însuflețiți de sentimente tipic umane, ca dragostea, ura și patima, erau totuși înzestrați cu puteri supraumane. Odată cu universul mitic, și-a făcut intrarea și religia. Comunicarea cu ființele supraumane nu se mai putea face direct, după cum se întâmpla cu spiritele universului magic. Ea se făcea prin intermediul unor indivizi privilegiați, preoții, de-a lungul unor ceremonii de ofrande de hrană sau de sacrificiu. Această asociere cosmologie-religie, cosmolog-preot a durat aproape trei milenii, până când universul științific a luat locul universului mitic.

Universurile mitice erau numeroase și diverse, variind în funcție de cultură și epocă. Pentru multe dintre ele mitul creației era asociat cu funcția generatoare a femeii. Pentru babilonieni, care locuiau acum cinci mii de ani în Sumer, în delta Tigrului și Eufratului (Irakul de astăzi), femeia primordială, Tiamat, l-a născut pe Anu, zeul cerului, după unirea sa cu

Pag. 17 – 23