Ajast oleme me võetud

Marek Strandberg

Kosmoloogiline evolutsioon toimub Lee Smolini arvates niisamuti nagu bioloogilinegi. Lee Smolin, Aja taassünd. Füüsikakriisist universumi tulevikku (Time Reborn. From the Crisis of Phyysics to The Future of Universe. Houghton Mifflin Harcourt Publishing, 2013) Henry Reichi illustratsioonid. Inglise keeles. Kui ma olin koolipoiss, köitsid mind lood elementaarosakestest ja see, et aatomitest, prootonitest ja neutronitest on midagi veel väiksemat, mille olemasolu tõestus sünnib mõtte ja masina koostööst. Ei mõistnud ma kvarkide hingeelu ei siis ega täiel määral nüüdki, kuid neist teadusejuttudest jäi meelde meeldiv ärevus: maailm oma keerukuses on siiski haaratav ja veel mitte täienisti teada. Omalaadselt meeli köitev ja mõnusalt mõtteilma ärritav on ka Smolini aja lugu. Smolin püstitab oma raamatus mitu tunnetuslikult köitvat küsimust maailma olemuse kohta ja demonstreerib žongleerivat lähenemist füüsikal. Võrdlevalt soovitan kõrvale lugeda siitsamast lehenumbrist ka Madis Metsise süsteemibioloogia artiklit, kus bioloogiateaduse arengus võib näha samu tendentse mis Smolini kirjeldatud füüsikavallaski. Smolin võtab kriitilise hoiaku ja osutab, et palju senisest füüsikast puudutab maailma osa, mitte tervikut ja kõneleb tema meelest füüsikateadusest kui millestki, mis peab kirjeldama maailma kui tervikut, mitte üksnes selle osi. Smolin ei muutu Newtoni ja talle eelnenud õpetlaste deterministliku maailma – kus reeglid on ette antud ja osakesed oma omaduste tõttu kulgevad neis reeglites ja ruumis ette ennustatavalt – kriitikuks enamal määral, kui ütleb, et tema meelest kirjeldab selline lähenemine vaid osa maailmast. Newtoni ja üldistatult njuutonlik maailmamudel on olnud ülimalt edukas ja toimiv.

Smolin on seisukohal, et mis tahes universumi nurgakese kohta tehtud tähelepanekud ei ole skaleeritavad kogu universumi jaoks. Kosmoloogilisel tasandil on peaküsimuseks mitte see, millised on loodusseadused, vaid pigem see, millest need tulenevad. Just sellist lähenemist peab Smolin oluliseks ja n-ö õigeks füüsikaks.

Tänapäevase seisu algpõhjusena kandub füüsikaline ajalugu Suure Paugu aega, mis on loomult küllaltki religioosne kirjeldus maailmast, aga ega see saa suurt teistmoodi ollagi. Suure Paugu muinasloo tõi füüsikasse ka katoliku preestrina toimetanud Belgia füüsik Georges Lemaître.

Smolin aga ei kõnele mitte osakestest ja nende trajektooridest, vaid kvantväljateooriast, mille parameetrid määravad ära selle, milliseid osakesi me näeme ja millistes suhetes need on. Kust need parameetrid aga just sellisena võetud on? Miks? Kuidas?

Need parameetrid on teooria sisendid ja see teooria ei saa ühelgi moel vastata küsimusele, kust need tulevad. Nii arvabki Smolin, et õigustatud on teine kosmoloogiline alguspunkt ja selle otsingud, mis vastaksid küsimustele, kust tulevad need parameetrid ja nende loomus. Selline füüsikaline vaatenurk kerkis 1990ndate aastate alguses.

Filosoofias on seda suunda varem kandud Charles Sanders Pierce (1839–1914) ning lühidalt puudutab see asjaolu, et ka loodusseadused ja reeglid võivad evolutsioneeruda ning olla evolutsioneerunud. Kui püüda loodusseaduste olemust lahata, on evolutsioneerumise võimaldamine lausa hädavajalik, leiab Smolin.

Kuigi loodusseaduste evolutsioneerumisest kõnelemine tundub olevat midagi uut ja šokeerivat, osutab Smolin sellele, et ka Paul Dirac (1902–1984) on juba aegu tagasi osutanud, et ilmselt on loodusseadused olnud erinevad varajases universumis ja nüüd. Richard Feynman (1918–1988) on ühes intervjuus osutanud asjaolule, et kui ajalooline mõõde, areng, on olemas nii bioloogias, genealoogias, astronoomias, siis on hämmastav, et füüsika on ühtäkki oma loomuses ajatu. Sedagi refereerib Smolin näitena, et küsimus loodusseaduste ajaloolisest ja muutuvast mõõtmest ei ole õpetlaste hulgas midagi uut. Küll on aga tema käsitlus ajast kui ruumi allikast ja põhjusest igati intrigeeriv.

Vaadeldav universum on struktureeritud ja ülimalt mitmekesine nähtus. Tänapäeva füüsikaline maailmamudel – standardmudel – on määratud ligi 30 parameetriga, millega on paika pandud universumi jõudude ja massisuhte vahekorrad. Just see vaadeldav mitmekesisus tulenebki neist parameetritest. Smolin küsib, miks peaksime arvama, et Suur Pauk oli esimene hetk ajas, mitte ei toimunud universumi enda loomuses äkilist muutust, mis muutis parameetrid just selliseks, mitmekesistades maailma, nii nagu võib ju ka järglane tulla vanemate genoomist erineva geneetilise informatsiooniga, nagu evolutsiooniprotsessis ikka juhtub.

Oma raamatus räägib Smolin selle mõtte loo, mil moel on ta käsitlenud universumit kui arenevat ja evolutsioneeruvat süsteemi, ja seda mitte ainult elementides, millest universum koosneb, vaid ka reeglites, mis elemente omavahel tervikuks seovad. Ta osutab, et teadus võib küll selles aspektis välja näha kui mingi mütoloogiline tegevus, kuid rõhutab, et teaduse mõte on selge: verifitseerida väiteid, ükskõik kui müütilised need ka paistavad ning mõistagi leida piirid, kust edasi minnes teooria ei saa enam oma loomuse tõttu toimida.

Smolin tegeleb küsimusega looduslikust valikust kosmoloogilisel tasemel – küsimusega sellest, kas mitte kogu universum ei arene samal moel kui elusloodus, nii nagu Darwin neid evolutsiooniprotsesse märkas ja kirjeldas.

Smolini põhikirg on gravitatsiooni kvantteooria, mis seisneb kvantmehaanika ja Einsteini üldrelatiivsusteooria võrrandite ja arusaamade kokkuviimises. Sama teed on läinud kirkaim elus olevaist õpetlasist ses valdkonnas Stephen Hawking.

Need võrrandid on loomult ajavabad ning aeg ilmneb kui universum, mida need võrrandid kirjeldavad, omandab teatud suuruse. See on midagi sarnast näiteks temperatuuriga, mis muutub arusaadavaks mõisteks, kui on osakesi, mille juhuslik liikumine tekitab soojusnähtused, või rõhk, mis samuti eeldab osakeste olemasolu ning nende mõju mingile pinnale. Kujutan ette, et rööpjooni bioloogilise evolutsiooniga tõmmates on ka nägemise kui evolutsiooniliselt kerkiva funktsiooni jaoks vaja ühtpidi valgust ja teistpidi sellele reageerivaid bioloogilis-keemilisi struktuure. Ligikaudu samas positsioonis on Smolini kirjelduses ka aeg universumis.

Oma teoreetilisest töödest kvantgravitasiooni vallas on Smolin oma kolleegide Ted Jacobsoni ja Carlo Rovelliga tuvastanud kaks paralleelset teemat ja küsimusteringi: millised loodusseadused on tekkinud ajas evolutsioneerudes, ja milline on see aeg, mis on tulenenud loodusseadustest, mis juba ise arusaadavalt viitab sellele, et seadused ise võivad olla ajatud.

Smolin peab neid mõlemaid väiteid vastuoluliseks ja asjaolu, et selgeid lahendusi võrranditesse kätketud probleemidele pole, vaatamata aastatepikkusele tööle ja tähelepanule, on ta viinud mõttele, et ehk tuleks tegelema hakata eelduste ja ideedega, millest lähtuvalt meie nüüdisaegne kosmoloogiline maailmapilt on loodud.

Smolin meenutab muu hulgas ka seda, mida ütles talle Richard Feynman: „Sa võid raisata oma karjääri ja elu sellele, et tegeled asjadega, mida igaüks usub, kuid keegi ei ole suuteline neid teaduslikus mõttes näitama ja selgitama, ja seda ei olda suutelised tegema ka siis, kui ka suur hulk väga tarku inimesi nende küsimustega tegeleks. Aga mõistagi on alati võimalik tegelda alternatiivse hüpoteesiga, et igaüks sellistest uskujatest lihtsalt eksib.”

Näib, et sellega Smolin tegelebki ja raamatu lugejale on intellektuaalselt erutav kaasa minna ideega, milline peaks olema teaduse ja uue teadmise juurde jõudmise tee.

Oma mõttearendusis on Smolin jõudnud küsimuseni: ehk on aeg fundamentaalne ilming? Et ruum ja muu, nagu ka loodusseadused ise, kujunevad just ajast.

Tema mõõtekaaslaseks on viimastel aastatel saanud Brasiilia filosoof Roberto Mangabeira Unger, kelle mõtteaineks on seaduste ja reeglite n-ö iseteke ja areng. Semiootiliste struktuuride evolutsioon, kui soovite.

Spekulatiivse ja justkui üliabstraktsena näiva arutelu ja mõttelennu puhul osutab Smolin loodusteadlasena vajadusele leida neile arusaamadele ka eksperimentaalseid kinnitusi. Katseid, mis tooksid kinnitust sellise kosmoloogilise mudeli ja maailma ehituse aluste kohta.

Richard Feynmanile osutades lisab Smolin: „Mida iganes sa ka ei tee, saan aru, et oled sukeldumas pöörasesse kvantgravitatsiooni valdkonda, ja ennekõike tuleb mõelda loodusest. Kui hakkad mõtlema võrrandite omadustest, tegeled matemaatikaga. Mis iganes uurimisteema puhul tuleb toimida nii, et eksperiment annaks küsimustele vastuse.”

Smolini lemmikteema on kosmoloogiline looduslik valik. See on toimunud juba kaua aega tagasi ja meie nüüdismaailm toimib selle tagajärgede mõjul ja oludes.

Kvantgravitatsiooni aluseks on mõistagi kvantmehaanika ning selle pärisosaks on teadmine, et kvantsüsteemil puuduvad njuutonlikule maailmakirjeldusele omased täpsed trajektoorid, vaid kvantmehaanika tegeleb tõenäosustega, et osake mingi mõju (magnetvälja, elektrivälja vms) kontekstis kuhugi jõuab või jõudmata jääb. Pole olemas ka kvantmehaanilise eksperimendi täpset tulemust, vaid eri tulemuste esinemistõenäosused. Selline on nüüdisaegne loodus.

On ilmne, et kvantsüsteem, mis on olemas olnud ja toiminud ning mida on mõõdetud korduvalt ja korduvalt, annab mõõtmistulemuseks täpselt sama tulemuse. Täpselt sama mõõdetud väärtuste tõenäosuste jaotumise. See on nii homme ja aasta pärast ja miljoni aasta pärast. Smolini väitel ongi see meie justkui metafüüsiline usk, mis seda kinnitab. Loodus kordab taas ja taas ennast oludes ning viisil, mille ta Smolini järgi on justkui selgeks õppinud või oma ajalukku vaadates „teab”, kuidas tuleb toimida.

Smolin püstitab hüpoteesi: mis saaks siis, kui panna kokku kvantsüsteem, mida loodus ega inimene ei ole varem katsetanud? Kui sellisel süsteemil ei ole oma kvantmehaanilist statistilist minevikku, siis võiks see asjaolu olla ka mingil moel eksperimentaalselt mõõdetav. Nagu mingi omapärase õppimisprotseduurina, kuidas näiteks inimene õpib kõndima või jalgrattaga sõitma.

Smolin osutab sellele, et tänapäeval pannakse kokku sellised kvantmehaanilisi süsteeme, millel suure tõenäosusega ei ole eellasi ja ajalugu (viide Waterloo kvantarvutuskeskusele).

Smolin on ka ennustanud, et sellise süsteemi loomisel võib tõepoolest näha tõeliselt juhuslikke tulemusi, enne kui selline süsteem õpib või evolutsioneerub reeglitest aru saama või evolutsioneeruvad reeglid.

Eksperimentaatori seisukohalt on aga nii üsna sageli ja Smolini arusaam võib neis esile kutsuda naerupahvaku. Katse tegija tõlgendab juhuslikku tulemust sellega, et tal on vaja seade täpsemini tööle häälestada ning mõõtmissüsteemi paika sättimine on alati aeganõudev. Kuidas neil asjadel aga vahet teha?

Smolini küsimus Waterloo keskuse õpetlastele oligi, et kas on võimalik vahet teha mõõtesüsteemi häälestamise juhuslikkusel ja mõõdetava süsteemi juhuslikkusel. Vastus „võimalik, et ongi” hoiab üleval üht põnevamat mõttelõnga füüsikas ning siinkohal on põhjust öelda: eks me näe.

Igatahes on Smolin Feynmani soovitusi tõsiselt võtnud ja pakub seeläbi parajat teaduslikku närvikõdi. Praegu veel on siiski tegemist huvitava hüpoteesiga, mitte kindla teadmisega selle kohta, kuidas meie maailm on tehtud ja toimib. Seda tõdeb ka Smolin, osutades, et tegemist on lihtsalt ühe uue ideega, mis on pigem väär kui tõene. Katset meil siiski selle kohta veel ei ole!

Kas teaduses on kohta sellistele mõnusatele mõttemängudele, nii nagu seda on Smolini raamat? Vaieldamatult. Vaatamata tõsiasjale, et nii osakeste füüsikas kui astronoomias korratakse samu ja samu eksperimente aina täpsemalt ja täpsemalt, et kinnitada maailmapildi kooskõla ja toimimist, on möödapääsmatu ka piire laiendada ja paradigmasid muuta. Smolini ajast ja ruumist rääkiv filosoofilis-füüsikaline või füüsikalis-filosoofiline lugu on midagi sellist, mis teaduse frustreerivasse üksluisusesse (mida polegi nii vähe) lootust, kirevust ja ootusi külvab.

Kui sulle meeldis see postitus jaga seda oma sõpradega

[LoginRadius_Share]
 

Leia veel huvitavat lugemist

Värske Rõhk
Hea laps
LR
Keel ja kirjandus
Akadeemia
Kunstel
Muusika
Õpetajate leht
Täheke
TeaterMuusikaKino
Vikerkaar
Looming