Univerzum je vrsta nemogućeg objekta. Ima unutrašnjost, ali ne i spoljašnjost; To je jednostrani novčić. Ova Möbiusova arhitektura predstavlja jedinstven izazov za kosmologe, koji se nalaze u nezgodnoj poziciji da budu zaglavljeni u samom sistemu koji pokušavaju da shvate.

To je situacija o kojoj Lee Smolin razmišlja većinu svoje karijere. Fizičar na Perimetričnom institutu za teorijsku fiziku u Vaterluu, Kanada, Smolin radi na čvorastom presjeku kvantne mehanike, relativnosti i kosmologije. Ne dozvolite da vas njegov tihi glas i tiho držanje zavaraju – on je poznat kao buntovni mislilac i uvijek je sledio svoj put. 1960-ih je napustio srednju školu i svirao u rok bendu Ideoplastos.

Želeći da izgradi geodetske kupole kao što je R. Buckminster Fuller, Smolin je sam naučio naprednu matematiku – istu vrstu matematike, ispostavilo se s kojom se morate igrati sa Ajnštajnovim jednadžbama opće relativnosti. Onog trenutka kada je shvatio da je to bio trenutak kada je postao fizičar. Studirao je na Univerzitetu Harvard i zaposlio se na Institutu za napredne studije u Prinstonu u Nju Džerziju, da bi na kraju postao profesor na Institutu Perimeter.

“Perimetar” je, u stvari, savršena riječ za opisivanje Smolinovog mjesta u blizini granice fizike glavne struje. Kada je većina fizičara pala u teoriju struna, Smolin je odigrao ključnu ulogu u razradi konkurentske teorije kvantne gravitacije petlje. Kada je većina fizičara rekla da su zakoni fizike nepromjenjivi, on je rekao da se razvijaju prema nekoj vrsti kosmičkog darvinizma. Kada je većina fizičara rekla da je vrijeme iluzija, Smolin je insistirao da je ono stvarno.

Smolin se često nadahnjuje razgovorima sa biolozima, ekonomistima, vajarima, dramatičarima, muzičarima i političkim teoretičarima. Ali najveću inspiraciju pronalazi u filozofiji – posebno u radu njemačkog filozofa Gotfrida Lajbnica, koji je bio aktivan u 17. i 18. veku, koji je zajedno sa Isakom Njutnom izmislio infitezimalni račun.

Leibniz je tvrdio (protiv Newtona) da ne postoji fiksna pozadina za univerzum, da nema “stvari” prostora; Prostor je samo zgodan način opisivanja odnosa. Ovaj relacijski okvir zaokuplja Smolinovu maštu, kao Leibnizov zagonetni tekst Monadologija, u kojem Leibniz predlaže da je svjetski osnovni sastojak “monada”, vrsta atoma stvarnosti, sa svakim monadama koje predstavljaju jedinstven pogled na cijeli univerzum. To je koncept koji informiše Smolinov najnoviji rad dok pokušava da izgradi stvarnost iz vidokruga, od kojih je svaka djelimična perspektiva na dinamički evoluirajući univerzum. Univerzum koji se vidi iznutra.

Magazin “Quanta” razgovarao je sa Smolinom o njegovom pristupu kosmologiji i kvantnoj mehanici, koju detaljno opisuje u svojoj nedavnoj knjizi, Ajnštajnovoj nedovršenoj revoluciji. Intervju je skraćen i uređen radi jasnoće.

Imate slogan: “Prvi princip kosmologije mora biti: ne postoji ništa izvan univerzuma.”
U različitim formulama zakona fizike, kao što su Newtonova mehanika ili kvantna mehanika, postoji pozadinska struktura – struktura koja mora biti specificirana i fiksirana. Ne podliježe evoluciji, nije pod uticajem bilo čega što se dešava.

Struktura izvan sistema se modelira. To je okvir na kojem posmatramo posmatrače, sat i tako dalje. Izjava da ne postoji ništa izvan Svemira – nema posmatrača izvan svemira – implicira da nam je potrebna formulacija fizike bez pozadinske strukture. Sve teorije fizike koje smo, na ovaj ili onaj način, primenjuju samo na podsisteme Univerzuma. Oni se ne primjenjuju na univerzum kao cjelinu, jer zahtijevaju ovu pozadinsku strukturu.

Ako želimo da napravimo kosmološku teoriju, da shvatimo šta smo filozof Roberto Unger i ja nazvali “kosmološkom zabludom”, pogrešno vjerovanje da možemo uzeti teorije koje se primenjuju na podsisteme i da ih primjenimo sve do univerzuma u celini. Potrebna nam je formulacija dinamike koja se ne odnosi na posmatrača ili instrument za mjerenje ili bilo šta izvan sistema. To znači da nam je potrebna drugačija vrsta teorije.

Nedavno ste predložili takvu teoriju – onu u kojoj, kao što ste rekli, “istorija univerzuma se sastoji od različitih pogleda na sebe.” Šta to znači?

To je teorija o procesima, o sekvencama i uzročnim vezama između stvari koje se dešavaju, a ne inherentne osobine stvari koje su. Osnovni sastojak je ono što mi zovemo “događaj”. Događaji su stvari koje se događaju na jednom mjestu i vremenu; na svakom događaju ima određenog momenta, energije, naboja ili druge različite fizičke veličine koja je mjerljiva.

Događaj ima veze sa ostatkom Univerzuma, i taj skup odnosa čini njegov “pogled” na univerzum. Umjesto da opisujemo izolovani sistem u smislu stvari koje se mjere spolja, mi uzimamo Univerzum koji je konstituisan od odnosa između događaja. Ideja je da se pokuša reformulirati fizika u smislu ovih pogleda iznutra, kako izgleda iznutra u Svemiru.

Kako to radite?

Ima mnogo pogleda, i svaki ima samo djelimične informacije o ostatku Univerzuma. Kao princip dinamike predlažemo da svaki pogled bude jedinstven. Ta ideja dolazi iz Leibnizovog principa o identitetu nevidljivih. Dva događaja čiji su pogledi precizno mapirani jedni na druge su isti događaj, po definiciji.

Dakle, svaki pogled je jedinstven, i možete odrediti koliko je različit od drugog tako što ćete odrediti količinu koja se zove “raznolikost”. Ako mislite na čvor na grafikonu, možete ići jedan korak, dva koraka, tri koraka. Svaki korak vam daje susjedstvo – susjedstvo u jednom koraku, susjedstvo u dva koraka, susjedstvo u tri koraka.

Dakle, za sva dva događaja možete pitati: Koliko koraka morate da uradite dok se njihovi pogledi ne razilaze? U kom su komšiluku različiti? Što više koraka morate ići, to su različitiji pogledi jedni od drugih. Ideja u ovoj teoriji je da zakoni fizike – dinamika sistema – rade kako bi se povećala raznolikost. Taj princip – da priroda želi da maksimizira raznolikost – zapravo, u okviru koji sam opisivao, vodi do Schrödingerove jednačine, a time i do oporavka, u odgovarajućoj granici, kvantne mehanike.

Znam iz vaše knjige da ste realista u srcu – i vi, kao Einstein, mislite da je kvantna mehanika nepotpuna. Da li ova teorija pogleda pomaže da kompletira ono što mislite da nedostaje u kvantnoj teoriji?
Ajnštajn – kao i neko ko se zove Leslie Ballentine – zagovarao je “ansamblnu interpretaciju” valne funkcije [matematički objekt koji predstavlja kvantni sistem].

Ideja je bila da valna funkcija opisuje skup mogućih stanja. Ali jednog dana sam sjedio u kafiću i odjednom sam pomislio: Što ako je ansambl stvaran? Šta ako, kada imate valnu funkciju koja opisuje jedan molekul vode, to zapravo opisuje skupinu svakog molekula vode u Univerzumu?

Dakle, dok je normalno da bi pomislio da postoji jedna molekula vode, ali nesigurnost stanja, vi kažete da je nesigurnost stanja zapravo ansambl svih molekula vode u svemiru?

Da. One formiraju ansambl zato što imaju vrlo slične poglede. Svi oni međusobno komuniciraju, jer je vjerovatnoća interakcije određena sličnošću pogleda, a ne nužno njihovom blizinom u prostoru.

Stvari ne moraju biti blizu jedna drugoj da bi bile u interakciji?

U ovoj teoriji, sličnost pogleda je fundamentalnija od prostora. Često, dva događaja imaju slične poglede jer su blizu u prostoru. Ako dvoje ljudi stoje jedan pored drugog, oni imaju veoma slične, preklapajuće poglede na Univerzum. Ali dva atoma imaju manje relacionih svojstava od velikih, složenih objekata kao što su ljudi.

Dakle, dva atoma udaljena u prostoru još uvijek mogu imati vrlo slične poglede. To znači da na najmanjem mjerilu treba postojati visoko nelokalne interakcije, a to je upravo ono što dobivate s uplitanjem u kvantnu mehaniku. Odatle dolazi kvantna mehanika, prema formulaciji realnog ansambla.

Podsjeća me na mnogo posla koji se sada dešava u fizici, a to je iznenadna veza između zamršenosti i geometrije prostor-vremena.

Mislim da je mnogo toga zanimljivo. Hipoteza koja ga motiviše je da je preplitanje fundamentalno u kvantnoj mehanici, a geometrija prostorvremena nastaje iz struktura zapletenosti. To je veoma pozitivan razvoj.

Za daljnje čitanje posjetite:

https://www.quantamagazine.org/were-stuck-inside-the-universe-lee-smolin-has-an-idea-for-how-to-study-it-anyway-20190627/