Filed under: 1967
Kodumaa 1967: 30. august, lk. 2-4; 6., 13., 20. september, lk. 2–3.
AKADEEMIK GUSTAV NAAN
ANTIMAAILMAD? SEE ON JU VÄGA LIHTNE…
[Need sõnad lausus akadeemik Gustav Naan välisajakirjanikele korraldatud pressikonverentsil Moskvas, kus ta jutustas oma teaduslikust tööst. Selle uuringu ainestikul kirjutab ta nüüd ka meie ajalehe lugejatele.
G. Naan sündis 1919. aastal Vladivostokis. Leningradi ülikooli füüsikateaduskonna viimaselt kursuselt läks ta 1941. aasta suvel vabatahtlikult rindele. Pärast Eesti vabastamist jätkas õpinguid ja kaitses väitekirja. 32-aastaselt valiti ta Eesti NSV Teaduste Akadeemia akadeemikuks ja oli 13 aasta jooksul akadeemia asepresidendiks, viimasel kolmel aastal aga on töötanud Tõraveres, ENSV TA Füüsika ja Astronoomia Instituudis.
G. Naan tegeleb astronoomia kõige eksootilisema ala – kosmoloogiaga, eriti lõpmatuse ja antimaailmade probleemidega, mis juba mõnda aega hõlmavad nii teadusringkondade kui avalikkuse huvi. G. Naani töid on avaldatud ka USA-s, mõlemal Saksamaal ja mujal. Ta on NSV Liidu Teaduste Akadeemia Einsteini Komitee liige.]
[1.]
VÕLUPEEGLID JA MÄNGUREEGLID
Meenutagem ühte inglise laste lemmikmuinasjuttu peeglitagusest maailmast. Uudishimulik väiketüdruk Alice arutleb kassipoja Kittyga, et säärane maailm võiks olla väga huvitav. Proovime meiegi heita pilk ühte niisugusesse peeglitagusesse maailma…
Ka antimaailmade probleem on omalaadne “mäng”, kuid väga rangete matemaatiliste mängureeglitega. Peeglitagune maailm (antimaailm) tuleb üles ehitada mitte sellisena, nagu ta võiks olla – sellest on vähe, – vaid sellisena, nagu ta peab olema. Peegel aga võib olla mitte ainult tavaline, vaid hoopis keerukam “võlupeegel”.
Sellest aga allpool.
Kõik oleks tõesti väga lihtne, kui võiksime kindlad olla, et loodus arvestab meie mängureegleid. Kogemused aga õpetavad meid, et tema, nagu Vargamäe mehedki, on “krutskeid täis”. Tal on küll kindlad mängureeglid, kuid meil tuleb need järk-järgult avastada. Kaua aega uskusime, et maailmas toimub kõik, mis üldse toimuda võib, Newtoni poolt avastatud mängureeglite järgi. Siis aga selgus, et tegelikult on asi keerukam, mitmed asjad sünnivad teiste reeglite järgi, mis avastati Einsteini poolt. On tähtis mõista, et uus teooria ei ole lihtsalt vana täpsustamine. Mitmed asjad, mis Newtoni universumis on võimatud, on võimalikud Einsteini universumis. Näiteks antimaailmad. Kuid asja nael seiab selles, et ka Einsteini mängureeglid ei ole lõplikud. Einsteini teooria on tõde ja ainult tõde, kuid mitte kogu tõde.
MIINUS KAKS KALA
Antimaailmade probleem sai alguse käesoleva sajandi 20-ndatel aastatel, kui inglise füüsik-teoreetik P. A. M. Dirac pani kirja elektroni relativistliku võrrandi (võrrandi, mis vastab Einsteini relatiivsusteooria nõuetele). Peale “õige”, “mõistliku” lahendi oli sellel võrrandil veel teine, “üleliigne”, “mitte millelegi vastav” lahend. Pärast ebaõnnestunud katseid võrrandit parandada jõudis Dirac lõpuks järeldusele, et midagi parandada ei olegi vaja. Maailm ei vasta võrranditele – häda maailmale! “Üleliigne” lahendus kirjeldab “auku” maailmas, ja see “auk” on uus osake – antielektron. Hiljem eksperimentaatorid tõepoolest avastasid sellise osaksese ja nimetasid ta positroniks.
Pärimuse järgi oli Diracil juba koolieas võime näha maailma mittestandardselt. Tormi tõttu jäi kolm kalameest ööseks väikesele saarele. Üks ärkas hästi vara, veendus, et torm on vaibunud, ja otsustas ära sõita. Kaladest ta võttis kolmandiku, kusjures üks kala jäi üle. Selle ta viskas ära. Mõne aja pärast ärkas teine. Kuna oli ikka veel pime, siis ei aimanud ta, et saarele on jäänud ainult kaks meest. Ta jagas saagi uuesti kolmeks, üks kala aga lendas jälle vette. Täpselt niisama talitas ka kolmas. Küsitakse, milline oli kalameeste saak? Dirac olevat leidnud, et see oli … miinus (!) kaks kala.
Oskus näha ümbritsevat maailma mittestandardselt on nähtavasti aluseks nii huumoritundele kui ka kunstilisele ja teaduslikule loomingule. Nende ridade autor igatahes ei usu, et absoluutselt tõsine inimene, inimene, kellel huumoritunne täielikult puudub, oleks suuteline midagi tõsist ära tegema. Tõsist teaduslikku avastust igatahes mitte.
MEIE JA ANTI-MEIE
Kohe pärast positroni avastamist jõudis Dirac järeldusele, et ka teistel osakestel võivad olla antipoodid – antiosakesed. Seega on võimalik ka antiosakestest koosnev substants – anitaine – ja antimaailmad, s.o. antiainest koosnevad kosmilised objektid – tähed, galaktikad jne. Kui seda mõtet veel veidi jätkata, siis võib öelda, et on täiesti mõeldav antiaine evolutsioon ka bioloogiliste objektideni, kaasa arvatud mõistuslike olenditeni. Seega võivad eksisteerida mitte ainult meie ja teised meied, teised tsivilisatsioonid (ainest koosnevatel planeetidel), vaid ka anti-meied (antiainest planeetidel).
Füüsikaliselt on osakesed ja antiosakesed, aine ja antiaine täiesti samaväärsed, täiesti ühesuguste õigustega, ja on teataval määral paradoks, saladus, ime, miks looduses on nii palju osakesi ja nii vähe antiosakesi.
Kuid ega me võigi olla väga kindlad, et aine on tõesti ülekaalus. Kindlad võime olla ainult selles, et maakeral ja (väga tõenäoliselt) Päikesesüsteemis esineb antiainet tõesti äärmiselt vähe.
Kuidas aga otsustada antiaine kohta kaugemas kosmoses? Vahetu kontakti puhul oleks kõik liigagi selge. Näiteks teie suudlus antiainest koosneva neiuga kujuneks kõige “palavamaks” suudluseks, mida meie praeguste teadmiste juures üldse suudame kujutleda: plahvatus oleks võimsam kui kõige võimsama vesinikupommi lõhkemine! Palju ohutumad on teleskoobilised vaatlused. Need on täiesti ohutud, kuid ka täiesti kasutud. Valgus ja raadiolained, mida kiirgavad antitähed, ei erine millegagi nendest, mida kiirgavad tavalised tähed. On aga siiski üks kiirguse liik, õnnetuseks äärmiselt raskesti tabatav, mis eristab tähti antitähtedest. Tähtedes toimuvate termonukleaarsete reaktsioonide üheks saaduseks on elementaarosakesed, mida nimetatakse neutriinodeks. Antitähtede puhul on nendeks osakesteks antineutriinod. Tähtedelt tulevaid neutriinosid ja antineutriinosid on põhimõtteliselt võimalik registreerida, kuid praegune aparatuur on umbes miljon korda väiksema tundlikkusega, kui oleks vaja. Seega küsimus, kas antimaailmu on või ei ole, jääb eksperimentaalselt seisukohalt ka täna lahtiseks. Kuid vastuse sellele me saame varem või hiljem, võimalik, et juba lähema aastakümne jooksul.
Siinkohal võiks panna punkti, sedavõrd kui on tegemist enam-vähem üldtunnustatud hüpoteesiga. Kuid võib rääkida ka palju hullemast – omaenda hüpoteesist.
See, mis on omane Diraci võrrandile (“maailma kahekordistamine”), on omane ka kõigile teistele relativistlikele, s.o. Einsteini teooria nõuetele vastavatele võrranditele. Täpsemini, universumi “täidis” kahekordistub: igal osakesel on oma antiosake. Universumi “karkass” – aeg ja ruum – aga loetakse ühiseks. Pikki aastaid on mind vaevanud mõte, mispärast peaks see nõnda olema? Karkass ja täidis on ju omavahel tihedalt seotud. Kuidas saab siis aine asendamine tema vastandiga – antiainega – jätta karkassi täiesti ükskõikseks? Pealegi lubavad (minu arusaamise järgi isegi nõuavad) võrrandid mitte ainult täidise, vaid ka karkassi kahekordistamist. Seega siis mitte ainult topelt substants, vaid ka topelt ruum ja topelt aeg, vastandlike orientatsioonidega.
Ent kuni 1956.–1957. aastani ei andnud eksperiment vähemaidki vihjeid, mis oleksid kas või kaudselt toetanud seda oletust.
PAARSUSE KATASTROOF
Pöördume tagasi “võlupeeglite” juurde. Jutt on muidugi abstraktsetest matemaatilistest operatsioonidest, milles kajastuvad (või ei kajastu) reaalsed füüsikalised nähtused. Kuid nagu ütleb Einstein, keegi ei mõtle valemitega, ja võlupeeglid on antud juhul heaks kujundiks, mille abil saab asja sisu piltlikult edasi anda.
Alice’i peegel, tavaline peegel, vahetab kohtadega parema ja vasaku, teostab, nagu ütleks matemaatik, ruumiinversiooni. Seda peeglit tähistame sümboliga P. Kui mingi konkreetne protsess elementaarosakeste osavõtul on võimalik, siis on võimalik ka P-peegel-protsess, tähendab, selline protsess, kus parem ja vasak on ära vahetatud. Seetõttu on võimalik omistada elementaarosakestele teatav omadus, teatav kindel väärtus, mida nimetatakse paarsuseks, ja kehtib absoluutne jäävuseseadus, mida nimetatakse paarsuse jäävuse seaduseks.
Jäävuseseadused, eriti absoluutsed jäävuseseadused, s.o. need, mis kehtivad kõikjal ja alati, kindlustavad meie maailma ja meie endi püsimise, stabiilsuse. Vaatamata kõigile muudatustele alati midagi jääb, püsib. Jäävuseseadused on seega tähtsamad looduseseadused. Paarsuse jäävuse seadus on üks neist.
Teise peegliga oleme samuti tuttavad. See on selline võlupeegel, mis muudab iga osakese temale vastavaks antiosakeseks (näiteks elektroni positroniks) ja antiosakese osakeseks. Seda peeglit tähistame sümboliga C. Kui mingi protsess on võimalik, siis on võimalik ka C-peegel-protsess, s.o. sama protsess, kuid mitte osakeste, vaid antiosakeste osavõtul. Näiteks, kui on olemas protsessid, mille tõttu eksisteerime meie (need vist ikka on olemas?), siis on tingimata võimalikud ka protsessid, mille tõttu eksisteerivad anti-meied.
Kolmas peegel (T-peegel) teostab ajainversiooni, paneb aja kulgema tagurpidi, muudab seega protsesside järjestuse. Makromaailmas selline tagurpidikäik ei teostu (munadest saab munaroa, kuid munaroast ei saa mune). Mikromaailmas on T-peegel-protsessid alati võimalikud.
On võimalikud ka kõik nende peeglite kombineerimisel saadud protsessid, seega üldse seitset tüüpi peegelprotsessid: C, P, T, CP, CT, PT ja CPT.
Kõik see on absoluutne, s.o. kehtib kõikjal ja alati, tingimustest sõltumata. Õigemini, kuni 1956.–1957. aastani selles ei olnud kahtlust.
1956. a. Taivani päritoluga Ameerika füüsikud Lie ja Yang juhtisid tähelepanu, et tegelikult paarsuse jäävust ei ole kunagi kontrollitud nn. nõrkade interaktsioonide puhul elementaarosakeste vahel. Korraldati vastav eksperiment, mis näitas, et tõepoolest siin see seadus ei kehti ning et see järelikult ei ole universaalne, absoluutne looduseseadus. See oli täiesti ootamatu. Vahetult enne eksperimenti kirjutas maailma autoriteetsemaid füüsikuid-teoreetikuid W. Pauli temale omases naljatlevas stiilis, et ta ei usu (“ei” oli rasvaselt alla kriipsutatud!), et “jumal on nõrk vasakukäeline”. Kuid loodus ei hooli meie usust ja meie tõekspidamistest. Selgus, et ta oskab vahet teha parema ja vasaku vahel. See oli teravas vastuolus kõigi seniste “vaieldamatute” seisukohtadega, mille järgi tühjas ruumis iga suund, iga orientatsioon on täiesti samaväärne mistahes teisega. Paarsuse päästmiseks esitasid mitu väljapaistvat füüsikut sõltumatult ja üheaegselt nn. kombineeritud paarsuse idee. Selle järgi on tühi ruum, tühi karkass ikkagi neutraalne, orientatsiooni (“spiraalsuse”) toob sellesse täidis – aine või antiaine.
Meie dünaamilisel ajastul oli kombineeritud paarsusele määratud püsida ainult seitse aastat…
[2.]
Antimaailmade probleemi võiks nimetada ka universumi sümmeetria probleemiks või selle probleemi koostisosaks. Pärast antiosakeste avastamist sai selgeks, et universum on väga olulisel määral sümmeetriline – tema “täidiseks” võivad olla kaht vastandlikku tüüpi, kuid täiesti üheväärsed, üheõiguslikud elemendid, osakesed ja antiosakesed. Igale osakesele vastab tema peegelkujutis-antiosake. Kuidas on aga lood universumi “karkassiga” – aegruumiga?
Põhimõtteliselt lubavad võrrandid kahekordistada ka karkassi. Seega siis aeg ja antiaeg, ruum ja antiruum.
Ent võimalus jäi kaua aega puhtakadeemiliseks. Alles siis, kui tuli “paarsuse katastroof” (P-peegel purunes), hakkas nagu midagi koitma…
KOHTUME EILE!
Niisiis P-peegel ei ole absoluutne (mitte kõik P-peegel-protsessid ei ole võimalikud). Absoluutne ei ole ka C-peegel (C-peegel-neutriinot ei ole olemas!). Kuid absoluutne on kombineeritud CP-peegel. Seitsmest võlupeeglist kaks purunesid, ülejäänud viis (T, CP, CT, PT ja CPT) jäid püsima.
Varem ei olnud salapärastel kosmilistel blondidel mingeid tunnuseid, mis reedaksid nende plahvatusohtlikkust. Nüüdsest peale võis arvata, et selline tunnus on olemas: kui ta ulatab teile tervituseks vasaku käe, olge ettevaatlikud – ta võib koosneda antiainest!
Nende ridade autorile tekitas paarsuse katastroof suurt “kahjurõõmu”. See kaugeltki veel ei kinnitanud, et topeltkarkass on võimalik, kuid igatahes klappis oivaliselt selle hüpoteesiga. Igatsesin nüüd ülejäänud peeglite purunemist (peale kõige üldisema CPT-peegli!). Et need purunevad, selles ma nüüd enam peaaegu ei kahelnud.
Sel juhul ulataks antiainest blond vasaku käe ja ütleks: “Kohtume eile!” Teiste sõnadega, “õiges” antimaailmas on mitte ainult täidis ja ruum, vaid ka aeg “tagurpidi”.
Ei ole sugugi kerge olla konfliktis inimkonna tõekspidamistega (proovige ja veenduge!). Peale kõige muu on topeltkarkassiga universumil väga kummalised omadused, mis on risti vastuolus inimkonna aastatuhandeid püsinud vaieldamatute seisukhtadega. Teaduslikule töötajale tingimata vajalik omadus on oskus analüüsida ja kahelda. Ta peab kahtlema ka üldtunnustatud tõdede suhtes. Eelkõige peab ta aga pidevalt kahtlustama omaenda seisukohti. Niisiis kahtlesin ja piinlesin, kuni lõpuks 1964. aastal kannatus lõppes ja avaldasin “Tartu Astronoomia Observatooriumi Publikatsioonide” 34. köites oma sümmeetrilise ehk topelt-universumi hüpoteesi.
Samal aastal korraldati eksperiment, et veenduda kombineeritud jäävuse absoluutsuses. Osutus, et see ei ole absoluutne. CP-peegel purunes! Teiste peeglite kohta ei ole eksperiment veel oma otsustavat sõna öeldnud, kuid praktiliselt loetakse ka need juba purunenuks. Kümne aastaga purustas krutskeid täis loodus seitsmest armsast võlupeeglist tervelt kuus.
Killud, killud, killud…
MIDA MEELETUM, SEDA PAREM
Killud toovad õnne: tõekspidamiste purunemine paneb mõtted liikuma. Kõigile oli nüüd selge, et on vaja mingit ebatavalist lähenemist küsimusele, mingisuguseid uusi, “meeletuid” mängureegleid. Ent kui meeletuid?
Teadlased püüavad loomulikult läbi ajada võimalikult väiksema meeletusega, päästa olemasolevatest tõekspidamistest, mis päästa annab. Seda tendentsi on hästi iseloomustanud “aatompommi isa” R. Oppenheimer: tahame teada saada midagi uut, kuid mitte liiga uut; ja alles siis, kui see meil vaesekestel ei õnnestu, sünnib suur avastus.
Mistahes fakti saab tavaliselt seletada õige mitmel viisil. Ka kombineeritud paarsuse kukutanud eksperimendi tulemuste seletamiseks on välja pakutud juba üsna palju hüpoteese. Näitena toon Jaapani füüsikute K. Nishijima ja M. Saffouri “varjumaailma” hüpoteesi (1965). Selle hüpoteesi järgi on peale tavalise aine meid ümbritsevas kosmoses, tavalises aegruumis olemas veel raskesti avastatav ja hõre aine, mille omadused on just sellised, et kindlustada mainitud 1964. aasta eksperimendile just selline tulemus, nagu see oli.
Kõigi taoliste hüpoteeside põhipuudus minu arusaamise järgi on just see, et need ei ole küllalt meeletud selleks, et olla õiged. Kardan, et nad alahindavad looduse krutskeid. Kõik nad lähtuvad sellest, et täidis võib olla missugune tahes, kuid karkass peab olema tingimata üksainus – see, milles elame meie. Minu hüpoteesi järgi on lahendus palju lihtsam, palju kapitaalsem, kuid ühtlasi palju meeletum (võrreldes kõigi seni kehtinud “kaljukindlate” tõekspidamistega ja seni väljapakutud “poolhullumeelsete” hüpoteesidega): CPT-peegel-maailm on mitte abstraktne matemaatiline konstruktsioon, vaid täiesti reaalne antimaailm.
KAKS KORDA KAKS ON …?
Enne kui rääkida CPT-antimaailmast, tuleb nähtavasti ennetada lugeja enesestmõistetav küsimus: millest tuleb nii suur usk CPT-peeglisse? Sellest võis kuidagi aru saada 1964. aastal, nüüd aga, kus kõik teised peeglid on purunenud… Kas ei juhtu seesama ka CPT-peegliga?
Muidugi, täielikku garantiid ei ole. Meie teadmistes ei ole üldse midagi n.-ö. absoluutselt absoluutset; kõik, mis on absoluutne, on suhteliselt absoluutne. Eksperiment põhimõtteliselt, puht abstraktselt võttes, võib purustada mistahes meie tõekspidemise, näidata selle suhtelisust. Kuid üksikute tõekspidamiste “suhtelise absoluutsuse määrad” on siiski väga ja väga erinevad.
Üks Turgenevi kangelastest ütleb, et muidugi ka mehed võivad eksida, kuid meeste vead on hoopis midagi muud kui naiste omad. Mees võib näiteks arvata, et kaks korda kaks on viis, naine analoogilisel juhtumil väidab aga midagi sootuks võimatut, näiteks, et kaks korda kaks on steariinküünal!
CPT- ja teiste peeglite vahekord on just selline. Kuue peegli purunemine näitas, et eksisime küll rängalt, arvates, et kaks korda kaks on viis. Kui aga puruneks ka CPT-peegel, siis tähendaks see seda, et olime kogu aeg veendunud, et kaks korda kaks on steariinküünal.
CPT-teoreem tuletatakse väga põhjalikest postulaatidest – sellest, et on õiged Einsteini relatiivsusteooria aluseks olevad mängureeglid ja et maailmas kehtib põhjuslikkus. Need postulaadid on kogu tänapäeva füüsika alusmüüriks ja neid on kontrollitud risti ja põiki kõige ootamatumatest aspektidest. CPT-peegli purunemine tähendaks peaaegu et tänapäeva teaduse kokkuvarisemist. Teiste peeglite purunemisel oli küllalt suur, kuid siiski võrratult väiksem tähendus.
Seega siis võib loota, et kui kuue peegli purunemiseks oli vaja vajd kümmekond aastat, siis CPT-peegel võib püsida veel näiteks sajandeid. Selle peegli suhtelisuse avastamiseks on vaja tungida looduse saladustesse hoopis sügavamale, jõuda mingisuguste ülieksootiliste situatsioonideni. Või, teiste sõnadega, on mõtet uurida universumit ka neis piirkondades, kus CTP-peegel on alles täiesti absoluutne.
VASTANDITE SAMASUS
Sümmeetrilise universumi idee on väga lihtne. Igale maailmale (tähele, galaktikale, Metagalaktikale) vastab sümmeetriline antimaailm, mille omadused saame vaadates seda maailma CPT-peeglis, teiste sõnadega, asendades aine antiainega ja teostades aegruumi inversiooni (pahupidi pööramise).
Diraci antimaailm on tavalise vastand ainult oma täidise poolest: aine asemel on siin antiaine. CPT-antimaailmal on kõik vastandlik – antiaine, antiruum, antiaeg.
Antiruum on n.-ö. pahupidi ruum. Mudeliks võiks olla näiteks kinnas või kruvi. Parema käe kinda pööramisel pahupidi saame vasaku käe kinda. Parema keermestikuga kruvi, vaadatuna peeglis, on vasaku keermestikuga.
Antiaeg on tagurpidi kulgev aeg.
Niisiis, CPT-antimaailmas on kõik nii tagurpidi, niivõrd “anti”, kui see üldse veel mõeldav on.
Samal ajal on antimaailm oma seesmistelt omadustelt täpselt seesama mis maailmgi.
See on esimene paradoks. Kuigi CPT-antimaailmade idee on väga lihtne, on psühholoogilised barjäärid siin küllalt tõsised. Kaine mõistus ei taha nii lihtsasti leppida tagurpidi kulgeva ajaga, eimiski tähtsusega, ajapragudega ega meist läbi marssivate antimaailmadega. Püüame koos teiega, lugeja, kõik need barjäärid järjekorras ületada.
Plus ça change, plus c’est la même chose, ütleb prantsuse vanasõna – mida rohkm muudatusi, seda enam kõik jääb vanaviisi. Dialektika seisab selles, et kui õnnestuks muuta kõik, siis ei muutuks üldse midagi. Aga CPT-antimaailm ongi just niisugune juhtum: ära muudetud on kõik, nii kogu täidis kui ka karkass on asendatud oma vastanditega. Sel juhul, nagu see järeldub CPT-teoreemist, midagi ei muutu (kui CPT-peegel, nagu me kogu aeg oletame, on absoluutne!). Selles antimaailmas kõik toimub täpselt nendesamade loodusseaduste järgi mis meilgi.
Teiste sõnadega, kui ühel ilusal (või hirmsal?) hetkel meie maailm väänduks täiesti pahupidi – aine asenduks antiainega, toimuks ruumiinversioon ja aeg hakkaks jooksma tagurpidi, – siis me seda lihtsalt ei märkaks. Kõik jääks vanaviisi. (Seejuures on muidugi tähtis, et kõik oleks pööratud tõesti täielikult pahupidi, iga poolik samm oleks tohutuks katastroofiks!)
Kuid see tähendab ka seda, et ükski teadaolev loodusseadus ei keela säärase antimaailma eksisteerimist. See võib olla absoluutselt niisama reaalne kui meiegi maailm.
[3.]
EEMALDUVA INFORMATSIOONI JAHIL
Tavalist, Diraci antimaailma on kerge ette kujutada. See on objekt, mis asub ikkagi tavalises, “meie” aegruumis, ainult kusagil kaugel meist.
CPT-antimaailm ei asu kusagil “seal”. Iga punkt ruumis ja iga hetk ajas on ühtlasi antiruumi punkt ja antiaja hetk. Antimaailm on kõikjal ja alati, kus ja millal on maailm.
Kuidas me siis ei märka näiteks seda, et just praegu kihutab meist läbi antikiirrong lõbusate antituristidega?
Sellele võiks vastata küsimusega: kuidas me siis aastatuhandeid ei teadnud, et iga hetk tormavad meist läbi raadiolained ja kosmilised kiired? Või seda, et meis elavad miljardid bakterid? Asi seisab ilmselt selles, et kaugeltki iga nähtust ei saa registreerida vahetult meie meeleorganite ega ka antud ajastu aparatuuriga. Inimkonnal tuleb avastada veel väga palju nähtusi, mis on vahetult meie ees või koguni meie sees, millest meil aga praegu ei ole vähimatki aimu.
Antimaailmade puhul on põhjus palju sügavam. Me saame registreerida ainult saabuvat informatsiooni, mitte eemalduvat. Tagurpidi kulgev aeg aga ongi sisuliselt vaid teine nimetus eemalduvale informatsioonile. Eemalduvat informatsiooni saaks registreerida, kui suudaksime valguskiirest või raadiolainest ette jõuda. See aga on võimatu.
Tähendab, igasugune kontakt antimaailmaga on võimatu ja antiblond ei ulata meile kunagi oma käekest?
EKSISTEERIMISE PARADOKS
Kas see tähendab, et meil ei olegi midagi edasi arutada? Mida tähendab konstanteering, et igasugune kontakt antimaailmaga on võimatu? Kas ei tähenda see sama, et antimaailma ei ole olemas, ainult öeldes seda pedantsemal kujul?
“Naiivse realismi” seisukohalt on see tõesti nii. Kahjuks ei ole teaduses eksisteerimise küsimus kaugeltki nii lihtne kui igapäevases elus. Loogikas ja matemaatikas on see üks raskemaid probleeme, millele seni ei ole leitud rahuldavat lahendust. Ka füüsika on viimasel ajal kokku puutunud nähtuste ja objektidega, mida tuleb pidada n.-ö. poolest saadik eksisteerivateks (näiteks nn. virtuaalsed osakesed ja protsessid). Seega siis Hamleti alternatiiv – olla või mitte olla – võib tänapäeval saada ka sellise lahenduse, et võib ka kuidagi osaliselt olla…
Kuid kõik see ulatub juba filosoofia valdkonda. Käesoleval juhul aga püüame siiski jääda võimalikult täppisteaduste piiridesse.
ÜLE AJAPRAGUDE?
Sümmeetrilise universumi koostisosad – maailmad ja antimaailmad – on oma seesmistelt omadustelt täiesti identsed. Mitte mingisuguste vaatlustega ei saa me kindlaks teha, kas elame maailmas või antimaailmas. Kuid teineteise suhtes, nagu juba korduvalt rõhutatud, on need niivõrd täielikud vastandid, kui üldse saab olla. Mõlemad on vastastikku (teineteise suhtes) antimaailmad.
Kui saaks maailma ja antimaailma kokku viia, siis nad vastastikku “kustutaksid” teineteise. Kusjuures teeksid seda täielikult, nii täidise kui ka karkassi suhtes. Energia (mass) ja antienergia (antimass) on võrdsed, kuid vastasmärgilised. Sedasama on ka elektri- ja barüoonlaengud jne. Kõik on täielikult balansseeritud. Ka vastassuunalised kaugused ja ajavahemikud (intervallid) on samas vahekorras. Üldse – lihtne algebra: (+a) + (–a) = 0.
Seega siis kohtumine kosmilise antiblondiga oleks tegelikult hoopis hullem kui vesinikupommi plahvatus: lõhkeks mitte ainult aine, vaid ka aegruum. Temakese poolt tekitatud ajapragu aga looks täiesti omalaadse kosmoloogilise situatsiooni. Teema superarmastusfilmi jaoks…
KÕIKESISALDAV EIMISKI
Väntame korraks seda filmi tagurpidi. Kui sümmeetrilise universumi osa (maailm + antimaailm) võib muutuda eimiskiks, siis on täiesti loomulik ka vastupidine protsess – eimiski polariseerumine maailmaks ja antimaailmaks. Seesama võrrand, kuid tagurpidi: 0 = (–a) + (+a).
Endastmõistetavalt on see karjuvas vastuolus inimkonna vaieldamatute tõekspidamistega. Ligi kaks ja pool tuhat aastat tagasi formuleeriti põhimõte: eimiskist saab ainult eimiskit, eimiski ei saa sünnitada miskit.
Sümmeetrilise universumi hüpotees ei eita seda. Eimiskist tõepoolest ei saa miskit. Sellest saab aga palju rohkem: miskit ja antimiskit, kusjuures kehtivad rangelt kõik teadaolevad absoluutsed jäävusseadused! Näiteks on põhimõtteliselt võimalik eimiskist välja pumbata kuipaljutahes energiat meie maailma, kuid muidugi tingimusel, et täpselt niisama palju antienergiat pumbatakse antimaailma. Energia jäävuse sedust sellega põrmugi ei rikuta: kõik oli ja jääb nulliks (summaarselt, mõlema maailma varusid silmas pidades).
Kui aga sõna “eimiski” peaks kedagi šokeerima, siis rakendatagu vana võte: mõni asi, mis maakeeli on seltskonna jaoks liiga “pfui”, kõlab päris viisakalt, kui kasutada ladinakeelset terminit. Niisiis, mitte eimiski, vaid vaakuum. Või siis (selleks, et seda eraldada nendest konkreetsetest vaakuumidest, millega opereerib tänapäeva füüsika) absoluutne vaakuum. Igal juhul on see vaakuum tänapäeva füüsika seisukohalt tõeline eimiski. Ent see sugugi ei välista võimalust, et just eimiski (vabandage, vaakuum) saab tuleviku füüsika peamiseks uurimisobjektiks. Selgub, et kõik, mis on olemas, on vaid üks või teine variatsioon eimiski teemal, eimiski, tühjuse, vaakuumi avaldusvorm.
ÕMBLUSTEST KÄRISEV UNIVERSUM
1963. aastal avastati väga omapärased energiarikkad kosmilised objektid – supertähed ehk kvasarid. Seni ei ole neile leitud mingit üldtunnustatud mõistlikku seletust. Üheks kõige tõenäolisemaks seletuseks peetakse gravitatsioonilisi plahvatusi (kollaps, antikollaps).
Teatavates tingimustes võib selleks küllalt massiivne kosmiline objekt omaenda gravitatsioonivälja mõjul kokku variseda. Seejuures aine tihedus piiritult kasvab. Einsteini üldise relatiivsusteooria järgi toob see kaasa ka aegruumi omaduste sügavad muutused. Ruumi kõverus võib teoreetiliselt kasvada lõpmatuseni. Mida lõpmatu kõverus õieti tähendab, see ei ole praegu veel päris selge. Kuid piltlikult öeldes ongi see umbes seesama, mis ruumi (ja aja) mõrenemine.
Antikollaps on enam-vähem vastandlik protsess: aine, mis algselt on lõpmatult suure tihedusega (kokku surutud punktiks), plahvatab, paisub katastroofiliselt. Aegruum, mis alguses on patoloogiline, muutub tavaliseks.
On väga tõenäoline, et antikollaps või antikollapsi taoline protsess pani aluse koguni tervele “meie maailmale” – Metagalaktikale, kosmilisele süsteemile, mis koosneb paljudest miljarditest galaktikatest.
Kõigest poole sajandi eest ei kahelnud keegi selles, et kosmos tervikuna on täiesti stabiilne ja staatiline. Kõik liikumised, mis selles toimuvad, on kohaliku iseloomuga. Einsteini üldisest relatiivsusteooriast aga tuletati, et maailm ei saa olla stabiilne, ta peab kas paisuma või kokku varisema. Hilisemad astronoomilised vaatlused kinnitasid, et Metagalaktika tõesti paisub – galaktikad eemalduvad teineteisest, ruumi kõverus aga peab aja jooksul vähenema.
Kuid kuni kõige viimase ajani oli tõsine kahtlus paisumise plahvatusliku, katastroofilise alguse suhtes, mida nõuab teooria. See kahtlus hakkas kaduma, kui 1965. aastal avastati väga omapärane kosmiline raadiokiirgus, mis teeb väga tõenäoliseks, et Metagalaktiga algaine oli tõesti ülitihedas olekus. See kiirgus, omapärane “raadioreportaaž maailma loomisest”, mille andmeid saab üksikasjalikult uurida, sunnib päris tõsiselt suhtuma võimalusse, et “meie aega” ei saa tagasi vaadates jätkata minevikku kaugemale kui 10–13 miljardit aastat – “pragu” on vahel. Mõnekümne miljardi aasta pärast võime uuesti vajuda ajaprakku. Võrreldes metagalaktiliste mõõtmetega on kvasarite stardipaigad vaid “kohaliku tähtsusega” pragudeks.
[4.]
ANTIMAAILMA JA TAGASI
Nüüd lõpuks saame teha esialgse kokkuvõtte. Kui aeg ja ruum on tingimata ja alati pidevad, nagu uskusime aastatuhandeid, siis mingit kontakti CPT-antimaailmadega olla ei saa, mingi informatsioon sealt siia ja siit sinna ei ulatu. Viimaste aastate avastused aga sunnivad võtma universumi pidevuse üpris tugeva kahtluse alla.
Püüame nüüd veidi täpsemalt kujutleda, mida tähendab ajaprao teke. See tähendab, et teatavast hetkest peale katkevad kõik põhjuslikud seosed, objekt kaob eikuskile, muutub meie jaoks eimiskiks. Üksikute ajajuppide “kokkutraageldamine” – prao kadumine – tähendab aga objekti ilmumist eikuskilt. Vähevaimustav pilt… Kui aga universum on sümmeetriline? Kollaps tagurpidi ajas on antikollaps. See, mis vaadatuna ühelt poolt (maailmast) on kollaps, on teiselt poolt (antimaailmast) antikollaps. Ühes maailmas objekt kaob, teises ilmub. Kõik toimub nii, nagu rändaks objekt (näiteks galaktika) lihtsalt ühest maailmast teise. Midagi ei kao.
Tähendab, võib siiski loota kosmilise antiblondi tulekule?!
Siiski ei või. Vahepeal tuleb ju muutuda eimiskiks (vabandage, vaakuumiks), olla olekus, kus reaalsus ei ole jagunenud täidiseks ja karkassiks. Ei ole (eraldi) ainet, ei ole (eraldi) aega ega ruumi. Kõik on alles eraldamata, järjestamata, korrastamata. Korra loob alles üliplahvatus.
Põhimõtteliselt on seega võimalikud sellised (katastroofilised) protsessid, milles antimaailm ilmutab ennast meile. Ei ole päris võimatu, et kvasarid jt. superobjektid ongi nendeks ilmutusteks.
MILLEKS?
Kümnest hüpoteesist üheksa ennast tavaliselt ei õigusta ja ei ole mingit tagatist, et sümmeetrilise universumi hüpotees on just see kümnes. Kuid teadusel ei ole ka mingit teist teed kui hüpoteeside kaudu. Paljud väljapaistvad õpetlased on seepärast rõhutanud, et teadust huvitab esmajärjekorras probleemide tõstatamine ja alles teises järjekorras – nede lahendamine.
Sümmeetrilise universumi probleemi väljapakkumise mõte on järgmine. Kuna ükski teadaolev loodusseadus ei keela minu antimaailmade eksisteerimist, siis on ainult kaks võimalust: kas avastame nähtused, mis kinnitavad, et need tõesti on olemas, või siis avastame uued jäävusseadused, mis keelavad nende olemasolu. Mõlemal juhul inimkond võidab, tema “kosmiline horisont” tunduvalt laieneb.
INVARIANDID JA VÄÄRTUSED
Maailma teaduslik ja kunstiline tunnetamine on inimkonnale nähtavasti ühteviisi vajalikud ja tähtsad. Vaatamata kõigile erinevustele on neil ka küllalt palju ühist.
Teadust iseloomustab invariantide otsimine. Loodusnähtused on praktiliselt lõpmatult mitmekesised, kõik objektid on pideva muutumise ja liikumise olekus. Sellest hoolimata on alati olemas midagi enam-vähem püsivat, muutumatut, jäävat, matemaatika keeles – invariantset. Nähtuste tunnetamine seisnebki eelkõige vastavate invariantide avastamises.
Mida universaalsemad on invariandid, seda raskem on neid avastada. Teatavas nähtuste piirkonnas on invariantideks näiteks mass ja energia, kaugus antud punktide vahel ja ajavahemik antud sündmuste vahel. Kaua aega uskusime, et need on täiesti absoluutsed. Siis tulid aga vastavad eksperimendid ja relatiivsusteooria, mis näitasid, et on selliseid nähtuste valdkondi, kus ükski neist invariantidest ei ole enam invariant. Tuumaenergia saamisel tuleb arvestada sellega, et mass ja energia eraldi ei ole enam jäävad suurused, invariandiks on nende teatav hübriid. Elementaarosakeste kiirendajate projekteerimisel tuleb lähtuda relativistlikust mehaanikast, milles ka aeg ja ruum ei ole enam invariantsed, invariantne on aga jällegi nende “hübriid” – aegruum.
“Kärisevas” universumis käriseb peaaegu kõik, mida senini pidasime invariantseks. Kuid ka siin on olemas omad väga üldised invariandid. Kui kaugele ka ei areneks tsivilisatsioon, meie teadmised moodustavad alati vaid saarekese lõpmatuse veel tundmatus ookeanis. Teadus ei jää kunagi tööta.
Kuid see on omane mitte ainult teaduslikule, vaid igasugusele tunnetusele. Ainult et seda, mida teaduses nimetatakse invariantideks, nimetatakse mujal näiteks väärtusteks või ideaalideks. Ka need muutuvad pidevaltja ka siin ei ole midagi lõplikku. Ka siin “käriseb” meie ajastul rohkem kui kunagi varem.
Kuna teadus ja kunst kujutavad tegelikult ühe ja sellesama (tunnetusliku) tegevuse kaht eri külge, siis on loomulik, et nad ka vastastikku mõjutavad teineteist. Näiteks puht füüsikaline hüpotees antimaailmadest on avaldanud juba küllaltki suurt otsest ja kaudset mõju kirjandusele ja kunstile.
ANTIKUNST?
Kuid kasutatud on siiski vaid lihtsamaid, käegakatsutavaid võimalusi. “Anti” annab eelkõige efektseid võimalusi millegi vastandamiseks millelegi, nagu seda on edukalt teinud teiste hulgas Andrei Voznessenski “Antimaailmades” ja Mats Traat “Kassiopeias”.
Näiteks Voznessenskil on “meie naaber Putukas” väike kuivatuspaberikarva raamatupidaja. See on “siin”, meie maailmas. “Seal”, antimaailmas on kõik teisiti, vastupidi, ja Antiputukas on hoopis akadeemik ning käperdab kinotähti…
Selline kunstiline võte on muidugi täiesti õigustatud, kui lähtutakse tavalisest üldtuntud antimaailmade kontseptsioonist – antimaailm on maailma vastand. Antitark on lihtsalt loll jne. Palju raskem nähtavasti on harjuda mõttega, et kui antimaailm on igati “anti”, on maailma täielik vastand, siis on see oma olemuselt automaatselt identne maailmaga. Antiputukas on täpselt seesama mis Putukas ja antikinotähed tunnevad tema vastu täpselt niisama vähe huvi kui kinotähed Putuka vastu.
Võimalik, et ka see “antiidee” on rakendatav kunstis. Seoses sellega üks ketserlik küsimus: uute väljendus- ja tunnetamisvõimaluste otsingul on püütud luua ka “antikunsti” kui midagi vastandlikku traditsioonilisele (näiteks antiteater – absurditeater) ja… peatutud seega poolel teel. Võib-olla alles täielikult väljaarendatud Antikunst oleks Kunst ise?
Ent, vabandage, kaugemale ma ei lähe, kuna kosmoloogia ja kunst on siiski väge erinevad asjad.
KOSMOS JA MEIE
Võisime veenduda, et kosmoloogia on teaduse küllaltki omapärane, isegi eksootiline ala. Tihti küsitakse: kas sellel on ka mingisugust praktilist tähtsust?
Oleme osake kosmosest, koosneme kosmilisest substantsist ja juhivad meid lõppkokkuvõttes harilikud kosmilised seadused. Seepärast peaksime tundma huvi kosmose vastu. Kosmoloogia aga peaks olema maailmakultuuri lahutamatu osa. Ta mõjutab meid, ehkki see mõju on küllaltki kaudne.
Omal ajal loobusime nõidade põletamisest suurel määral just kosmoloogia edusammude mõjul. Kosmoloogia tegi meid mingivõrra paremaks. Kui inimkonna headus on midagi väärt, siis on kosmoloogial praktiline tähtsus.
Meid ümbritsev maailm on meile kasulik. Ja ilus. Võib-olla, et meid kujundanud bioloogilise (lõppkokkuvõttes kosmilise) evolutsiooni suurimaks saavutuseks ongi see, et loodus siiski programmeeris meisse ka ilutunde. Kuidas see tal õnnestus, seda me ei tea. Kuid see on suur õnn.
Igal juhul on ilutundes midagi kosmilist ja võib-olla ka midagi kosmilise tähtsusega. Ühes rahvusvahelise tunnustuse võitnud esteetika ajaloo teoses leiame selliseid alapealkirju: “Kosmos on ilu allikas” ja “Esteetika on kosmoloogia laps”. See käib esteetika esimeste sammude kohta. Ei ole sugugi võimatu, et ka nüüd on kosmoloogia suuteline mõjutama esteetikat ja kunsti, ehkki mõju ei saa olla väga vahetu.
Kas õmblustest kärisev ja identsetest vastanditest koosnev universum on ilus?
Aga miks mitte? Iga samm maailma tunnetamises – nii teaduslikus kui ka kunstilises mõttes – muudab ka meid endid, n.-ö. normeerib meid ümber. Järjekordselt ümbernormeeritud inimene võib-olla hakkab pidama just seda universumit eriti ilusaks…
*
Seega on siis kõik tõesti väga lihtne. Kas nii?
*
Gustav Naani arhiiv 