Galerija

Tata, a zašto je priroda tako komplikovana?

Ako želite da odslušate, prilog počinje na 32 min 30 sek

Naravno, kao i uvek, najbolja pitanja postavljaju deca i često iz bezazlenih pitanja mogu proisteći veoma složeni odgovori. I najčešće je najpametniji mogući odgovor: “Ne znam” ili “To, niko ne zna”. Ali ovog puta, znao sam odgovor na pitanje.

Tako sam nekoliko dana nakon Trampove pobede sa ćerkom komentarisao o razlozima zašto je on pobedio i naravno, takvi razgovori počnu u jednoj tački, a završe se pitanjima zašto su Kinezi niski ili kako to da nam Mesec nije izgledao veći one večeri kada je to trebalo da bude, već samo sjajniji. No, ovog puta, pitanje je bilo daleko opštije. Naime, kako mi deca rastu, tako moja objašnjenja postaju sve detaljnije i složenije varijante odgovora na slična pitanja kada su bili manji. I kako dodajem slojeve objašnjenja, tako im postaje jasnije da je naše viđenje prirode izuzetno komplikovano. I naravno, to ih zbunjuje, umesto da im neke stvari postaju lakše i jasnije, postaju sve mutnije i zamršenije, jer kako odrastaju, tako polako shvataju koliko smo daleko od potpunog poznavanja bilo čega. Naravno, ja umesto da sam im odgovorio da je priroda komplikovana u stvari sam ponudio odgovor da je naš model koji pripisujemo prirodi komplikovan, ali to ne mora da znači da je realnost takva.

To me uvek vraća na ponašanje klatna da ilustruje to objašnjenje. Obično klatno okačeno na jednu osovinu ima veoma jednostavno kretanje. Luk perfektnog kruga i tačno znamo koliki će biti njegov maksimalni ugao, ubrzanje i nakon koliko vremena će doći do tačke mirovanja. Kad uvedemo drugu osovinu, odnosno klatno sa dva zgloba, dakle jedan zglob zakačen na prvi, ponašanje postaje neopisivo složeno. Ne postoji u današnjoj fizici ni jedna formula koja može da predvidi položaj oba zgloba u datom trenutku. Jedini način da se to otkrije je da se pusti sistem u pogon, odnosno da se simulira i da se vidi šta će se desiti. Tačnost predviđanja zasniva se na tačnosti simulacije i svih parametara koji utiču. No, pravo pitanje je da li to uopšte povećava složenost sistema. Možda se radi samo o razlici između geografije i fizike. Naime, fizika objašnjava elementarne zakone, dok se geografija bavi makro opisom raznih manifestacija fizike. Ali geografija ne dodaje ništa suštinski na fiziku. Geografija ništa ne objašnjava, ona samo opisuje. Fizika u oba slučaja klatna ne dodaje nikakvo novo objašnjenje na ponašanje sistema. Sile su uvek iste. Tu su gravitacija, trenje, otpor vazduha, početni zamajac i početna geometrija zglobova. Potpuno isti principi, iste sile, isti zakoni deluju u oba slučaja. Uz dovoljno brz kompjuter, mogli bismo da predvidimo u kom će položaju biti zglobovi klatna za 10 minuta, a u kom za 100 godina, ukoliko bi trenje i gravitacija bili slabi, a zamajac jak.

Dvo-zglobno klatno izgleda kao hao, ali nije

I onda sam se nadovezao na problem nuklearne fizike i intuicije nekih fizičara danas, koji tvrde da je možda razlog zašto nam ponašanje elementarnih čestica izgleda toliko anti-intuitivno to što mi gledamo sistem iz pogrešne optike. I upravo zbog toga smo krenuli ka string teorijama, gde smo dodali mnoge dimenzije na one 3 ili 4 poznate do sada, ne bili smo u takvom sistemu našli neke zakone za objašnjenje ponašanja čestica koji se podudaraju sa našim intuicijama o makro svetu. Kao metafora tog sistema, koristi se trodimenzionalna elipsoidna lopta koja se linearno kreće kroz dvodimenzionalni sistem. Kada se gubi jedna ili više dimenzija u projekciji, ponašanje može zaista da bude zbunjujuće. Projekcija te ragbi lopte na listu papira predstavlja sve figure od sitne tačke do niza elipsi sa promenljivim prečnicima, što je daleko složenije da se interpretira nego obična ragbi lopta, samo kada bismo mogli da je vidimo. Možda je upravo naše poimanje kretanja čestica u atomu posledica toga što ne možemo da sagledamo originalnu geometriju objekta u pravilnom broju dimenzija. Možda bi u tom slučaju sve ponovo postalo jako intuitivno.

Da bismo odgovorili na to pitanje, možemo da se zapitamo, šta bi bilo kada bi nam neko dao samo crtež kretanja dvo-zglobnog klatna na belom listu papira, bez ikakvog daljeg opisa i bez klatna naravno. Koliko bi nam tada bilo teško da odredimo koji su realni učesnici, mehanizmi i početna geometrija objekata u sistemu. U smislu, nađi sistem, koji odgovara ovom kretanju. Da, bilo bi nam jako teško, a najgore od svega je što bi verovatno moglo biti više sistema koji odgovaraju tom opisu, pa ostaje i pitanje kako da proverimo koji je taj koji odgovara realnosti i najgore od svega, da li zaista postoji samo jedna realnost.

Dakle, sasvim je moguće da ono malo što mi vidimo o ponašanju nuklearnih čestica je neki slabo vidljivi obris analogan crtežu kretanja zglobnog klatna, pa onda ne treba da čudi, da su naša objašnjenja monstruozno složena. No, jednom kad se nađe objašnjenje, stvari postaju neverovatno jednostavne. Nauka ima tu očaravajuću karakteristiku, da kad nešto rasvetli, da stvari postaju od beskonačno složenog, trivijalno jednostavne. No, nakon bitke svi su generali. Bili su nam potrebni vekovi da objasnimo zašto 2 drvca na 2 šrafa imaju tako složeno kretanje, ko zna koliko će nam trebati da shvatimo koliko ovaj Svemir ima dimenzija i koje su osnovne sile.

Naravno, iz svega toga se ne sme isključiti da možda postoje neke sile i neki mehanizmi koji deluju na onom nivou koji je nedokučiv razumu homo sapijensa. Kao što je mišu nedokučiva Geteova poezija. Ne postoji ni jedan dokaz da je saznajna moć čoveka neograničena. Sve nam govori da je upravo suprotno. Imamo toliko realnih primera koliko ima različitih nivoa poimanja sveta u biljnom i životinjskom svetu. To, nikada, neće značiti da moramo da prihvatimo besmislene priče o Jahveu. Ne, to znači nešto mnogo jednostavnije. Da, postoje neki limiti i da ih nećemo preći. Najgore od svega je što i ne znamo gde su te granice. A to je i ujedno i nešto najbolje, jer ćemo tako moći da zabavljamo naše vijuge doveka. Naravno, bez prisilnog finansiranja fizičara iz poreza, već tako što će svako od nas poželeti da donira. Ja bih to svakako uradio da mi država ne pojede više od 50% svega što proizvedem, a i zašto bi im dao kad njih nije sramota da uzimaju oteto. Kada bi se skinuli sa budžeta i zatražili dobrovoljne priloge, stvari bi bile drugačije. Nešto kao kickstarter za naučnike. To bi bio daleko moralniji način finansiranja.


Pisaljka na kraju prvog klatna crta običan krug, na drugom i trećem zglobu vidimo linije koje nijedna matematička funkcija nikada neće nacrtati. Izgledao kao haos i da ne znamo da je to kretanje klatna, mogli bismo da pomislimo da je ponašanje potpuno nepredvidivo i slučajno. I ponašanje klime spada u ove složenosti, samo što naučnici, ni iz bliza, nisu otkrili pravi model. Svako predviđanje globalnog zagrevanja, hlađenja i sl. sa današnjim znanjima vrhunska je arogancija.


Ne radi se samo o simulaciji, evo jednog realnog dvo-zglobnog klatna, sa čarobnim kretanjem


Kad stvari znamo, onda stvarno znamo. Evo koliko su zakoni fizike predvidljivi kad ih poznajemo. Profesor se ne plaši da mu teška kugla klatna ne razbije vilicu.

Advertisements
od Markus Maki Objavljeno u nauka