Inceputul lumii - limita structurala a cosmologiei stiintifice


Inceputul lumii - limita structurala a cosmologiei stiintifice

Atat cosmologia cat si teologia au o natura permeabila dialogului cu alte discipline. In aceasta perspectiva, dialogul dintre cele doua poate fi absolut firesc. Obiectul de cercetare al cosmologiei contemporane este universul observabil, in virtutea faptului ca acesta dispune de o inteligibilitate proprie. Dar inteligibilitatea cosmosului poate fi punctul de plecare si pentru o epistemologie ce ar include dialogul cosmologiei cu cunoasterea teologica.

De exemplu, dialogul poate fi construit pe fondul preocuparilor actuale ale cosmologilor contemporani, care ajung sa-si puna problema inceputului, a structurii si a finalitatii universului. Cum se ajunge de la cosmologie la microfizica? Care este natura particulelor elementare ce caracterizau starea universului timpuriu? Cum se poate stabili sageata timpului? In ce masura continuum-ul spatiu-timp reprezinta o realitate decisiva in marea teorie unificata a gravitatiei cuantice? Care este natura si limita legilor fizice ce guverneaza universul nostru? Care este finalitatea cosmosului? Sunt doar cateva intrebari la care cosmologia stiintifica contemporana incearca sa ofere raspunsuri. Aceste raspunsuri, departe de a epuiza problematica, constituie noi puncte de interogatie, si deopotriva, orizonturi de deschidere pentru reflectia teologica.

Existenta si recunoasterea limitei in cercetarea cosmologia contemporane poate, si trebuie sa fie in sensul reciprocii imbogatiri, o punte de legatura intre teologie si stiinta:

"Ori de cate ori un cosmolog se intalneste cu limita cercetarilor sale stiintifice in demersul sau cosmologic prin limitarea faptului empiric justificativ sau de verificare (exista cu siguranta multe lucruri in univers pe care probabil cosmologia nu le va cunoaste niciodata, precum si intrebari la care niciodata cosmologia stiintifica nu va fi capabila sa raspunda) poate sa se deschida in mod real dialogul lui cu teologia".

Fara a face identificari fortate, trebuie recunoscut ca actuala cosmologie poate fi vazuta ca o interfata intre teologie si stiinta: "Faptul conform caruia cosmologia contemporana nu poate sa explice totul are o deosebita semnificatie. Deoarece cosmologia stiintifica nu poate descoperi totul, inseamna ca ea este deschisa teologiei. Departe sa submineze autoritatea stiintei, limitele rationalitatii stiintifice prezinta in mod semnificativ taina ca realitate fundamentala a existentei. Limitele epistemologiei stiintifice in cosmologie, precum si limitele reflectiilor teologice ar putea gasi o cunoastere existentiala care sa favorizeze dialogul interdisciplinar."

Cosmologia stiintifica actuala propune ca scenariu cosmologic modelul standard al big-bang-ului. Prin demonstratii matematice complexe, precum cele ale lui Roger Penrose si Stephen Hawking, este evidentiata realitatea singularitatii initiale. In stadiul actual al cunoasterii stiintifice se pare ca modelul standard este recunoscut ca fiind cel mai rezonabil. Exista si alte scenarii cosmologice, plauzibile din punct de vedere al coerentei stiintifice, insa modelul standard este asumat de cea mai mare parte a cercetatorilor contemporani. Aceasta nu inseamna insa ca modelul standard nu este lipsit de probleme. De exemplu, el prezinta anumite limite structurale mai ales in ce priveste primele faze ale universului.

In vederea perfectionarii cadrului teoretic al modelului standard, se incearca inlocuirea ipotezelor de natura fizica si geometrica, postulate a priori ca si conditii initiale, cu procese fizice care s-au derulat in timpul erei hadronice si cuantice. Aceste tendinte se concretizeaza in fizica energiilor inalte prin cercetari teoretice sofisticate, dublate de experimente posibile astazi prin intermediul acceleratoarelor nucleare.

O dificultate importanta cu care se confrunta modelul standard este cea a orizontului. In fiecare model cosmologic, campul de vedere al observatorului este limitat de o sfera fictiva, numita orizont. Raza acestei sfere este determinata de distanta parcursa de lumina de la singularitatea initiala. Orizontul delimiteaza universul observabil in perioada considerata. Marimea orizontului creste pe masura expansiunii universului. Daca se evalueaza marimea orizontului in momentul decuplarii radiatiei (o suta de milioane de ani dupa Big Bang) se constata ca regiunile separate de unghiuri mai mari de doua grade pe sfera cosmica nu au comunicat intre ele. Dar radiatia cosmica de fond care a incetat sa interactioneze cu materia este izotropa. Atunci, cum se explica faptul ca regiuni care nu au intrat in contact niciodata prezinta proprietati fizice identice? Modelul standard al big bang-ului rezolva aceasta problema prin presupunerea, facuta in termeni de ipoteza initiala, ca universul este izotrop.

O alta problema a modelului standard este cea a densitatii universului. Se cunoaste ca densitatea reala a universului se afla in vecinatatea densitatii critice. Aceasta aproximare corespunde modelului geometric spatial Einstein-de Sitter. Dar densitatea reala scade odata cu apropierea de singularitatea initiala, ceea ce presupune o ajustare de o precizie remarcabila intre densitatea reala si densitatea critica. Modelul standard justifica aceasta prin conditiile initiale.

S-a incercat in repetate randuri depasirea acestor probleme ale modelului standard. Una dintre cele mai temerare tentative ii apartine fizicianului american Alan Guth, care introduce in 1981, in cosmologie, teoria inflationara. Teoria inflationara este o consecinta a aplicarii teoriilor unificate a diferitelor interactiuni. Aceasta teorie presupune ca universul a cunoscut o perioada scurta de extindere intensa, aceasta fiind faza inflationara. in aceasta etapa inflatia a fost exponentiala. in modele mai recente, precum cel al cosmologului rus Andrei Linde, valorile expansiunii ating marimi inimaginabile. Prin existenta fazei inflationare, universul observabil de astazi este o consecinta a dilatarii unei mici parti a universului din etapele timpurii ale expansiunii. Astfel, izotropia universului este explicata prin faptul ca a existat un contact fizic intre regiuni. Problema densitatii este si ea rezolvata prin teoria inflationara. in perioada inflationara raza de curbura a universului a suferit o crestere considerabila, ceea ce conduce la aproximarea densitatii reale a universului cu densitatea critica.

In scenariul lui Guth, campul caruia i se datoreaza inflatia este un camp prezent in teoria marii unificari a interactiunilor, campul lui Higgs. insa construirea unui model cosmologic inflationar nu este deloc un demers simplu, atat pe plan teoretic, cat si in sfera observatiilor fizice. In ultimii ani au aparut mai multe modele cosmologice inflationare, insa la randul lor prezinta anumite limite interne, datorita imposibilitatii structurale de a cuprinde singularitatea initiala intr-un set de legi fizice si matematice.

Aceste limite interne arata ca modelele cosmologice inflationare sunt mai degraba rezultate ale unor speculatii. De aceea se poate vorbi de o paradigma inflationara in cosmologia stiintifica: "Orice model inflationar este la ora actuala speculativ si nu exista nici unul, printre cele dezvoltate recent, care sa se recomande ca modelul standard. Singurele criterii teoretice care determina constructia modelelor inflationare sunt eleganta, simplitatea si frumusetea matematica, nefiind suficiente pentru un asemenea model. De aceea se poate vorbi de o paradigma inflationara. In plus nici un model inflationar nu este scutit de limite interne, precum cele date de proprietatile fortelor atribuite inflatiei."

Paradigma inflationara ofera si perspectiva fascinanta a multiplelor universuri. Daca universul nostru observabil este consecinta unei dilatari exponentiale a unei "bule" in faza inflationara, este posibil ca multe alte "bule" sa fi dat nastere altor universuri. in aceste universuri se pot intalni alte proprietati (eventual prezenta unor anizotropii si neomogenitati, a unui numar diferit de dimensiuni spatiale). Astfel s-ar obtine un metaunivers format din diferite universuri. Ramane de vazut in ce masura viitoarele cercetari ale cosmologiei stiintifice vor confirma ipotezele modelelor din paradigma inflationara.

O alta descriere a universului primar este data de cosmologia cuantica. Aceasta cosmologie presupune o teorie cuantica a gravitatiei. Pentru construirea de modele cosmologice cuantice s-a plecat de la geometrodinamica cuantica (fondata de John Wheeler si Bryce de Witt). Aceasta teorie consta in reformularea ecuatiilor lui Einstein, in care acestora sa le fie aplicate tehnicile mecanicii cuantice. Wheeler arata ca geometria universului in era cuantica era una fluctuanta, fluctuatiile datorandu-se principiului de nedeterminare a lui Heisenberg. Cadrul teoretic al geometrodinamicii cuantice nu este continuumul spatiu-timp, ci superspatiul.

Din punct de vedere matematic, geometrodinamica cuantica este o teorie foarte complexa. Ecuatia fundamentala este cea numita Wheeler-de Witt, cu derivate partiale. Rezolvarea acestui tip de ecuatii cu derivate partiale necesita impunerea unor conditii la limita. Dar in cazul geometrodinamicii cuantice, conditiile care trebuie puse superspatiului sunt necunoscute. Astfel ca, in functie de conditiile puse la limita, se pot obtine diferite modele in interiorul aceleiasi teorii. Unul din modelele interesante este cel propus de Hawking si Hartie. Ei rezolva problema punerii conditiilor la limita, afirmand ca aceste conditii limita ale universului sunt date de faptul ca universul nu are limite. Timpul real este inlocuit cu un timp imaginar, obtinandu-se pentru univers o metrica euclidiana. Astfel universul lui Hawking este finit, dar fara limite. Bineinteles, modelul propus de Hawking si Hartie ramane la statutul unei teorii care nu poate fi dedusa dintr-un principiu fundamental.

In paralel cu cercetarile din geometrodinamica cuantica s-au dezvoltat o serie de cercetari bazate pe ipoteza unei creatii cuantice din nimic. Acest nimic nu trebuie confundat cu neantul metafizic, ci cu vidul in sensul cuantic al termenului, in acest context, universul ar putea fi considerat ca o fluctuatie cuantica a vidului cuantic. Edward Tryon a formulat pentru prima data in 1973 o astfel de perspectiva. Robert Brout, Francois Englert si Edgar Gunzing au detaliat si ei modele cosmologice similare.

In absenta unei teorii unificate a tuturor interactiunilor (marea teorie a unificarii ramane un vis al fizicienilor, ea nu a putut fi inca formulata), modelele cosmologiei cuantice raman simple speculatii. Astfel, limitele structurale ale cosmologiei stiintifice contemporane sugereaza ca intelegerea inceputului universului este structural limitata la un nivel de abordare de tip rationament discursiv: "Opinia majoritara este ca absenta unei teorii complete a ansamblului de interactiuni fizice, aceasta teorie a totului la care viseaza fizicienii, face ca toate tentativele de a modela faza cuantica initiala sa ramana in mod esential speculative. Corelativ, problema existentei singularitatii initiale va ramane fara raspuns definitiv".

Cosmologia ridica intrebari fundamentale in ceea ce priveste originea, existenta si finalitatea universului. Prin intermediul teoriei Big-Bangului devenim constienti tot mai mult de vulnerabilitatea raspunsurilor noastre, care nu pot fi definitive. Limita cosmologiei este insa structurala si in cheie de lectura teologica, deoarece prin legile fizicii actuale studiem un cosmos afectat de consecintele pacatului. Toate datele stiintei se refera la lumea supusa deja consecintelor pacatului Acest lucru nu diminueaza importanta cercetarii stiintifice, dar ne ajuta sa stabilim limitele exacte ale demersului stiintific si competenta specifica stiintei, pentru a nu ajunge la confuzii regretabile atunci cand vorbim de dialogul dintre teologie si stiinta. Teologia afirma in chip fundamental un alt mod de fiintare al universului si al omului decat cel natural (dupa o natura afectata de o cadere din rationalitatea ei profunda de fiintare). Teologia afirma un mod nou de fiintare, care este o prelungire la nivel cosmic al "noii fizici a trupului inviat al lui Hristos" si care ne lasa sa intuim posibilitatea unei altfel de intelegeri privind vecinatatea inceputului universului.

Este salutar faptul ca astazi, in urma unor serioase cercetari, cosmologi de prestigiu recunosc limitele propriului demers: "Atat fizica cuantica, cat si teoria relativitatii generalizate ne ajuta sa intelegem ca niciodata nu vom putea vorbi de o cunoastere deplina a universului sau a momentului sau initial.

Teoria relativitatii generalizate poate fi aplicata continuumu-lui spatiu-timp din vecinatatea singularitatii initiale. Cercetarea fizica inceteaza insa in cazul singularitatii initiale, care nu mai presupune existenta continuumului spatiu-timp.

Fara spatiu si timp bine definite este un nonsens sa vorbim de legile fizicii. Conform conceptiilor fizicii putem vorbi doar de existenta unui debut temporal al universului, insa fara a-l putea vreodata atinge. Creatia universului este mai presus de acest debut temporal natural, deoarece lumea a fost creata ii odata cu timpul. Creatia lumii a avut loc intr-un supratimp la care cosmologia nu va avea acces niciodata. In ciuda succeselor modelului big bang-ului, trebuie sa ramanem modesti. Cosmologia si nici o alta stiinta nu ne vor putea explica pe deplin lumea in care traim si nici rolul nostru in cadrul ei".

Lector Doctor Adrian Nicolae Lemeni

23 Iulie 2012

Vizualizari: 6341

Voteaza:

Inceputul lumii - limita structurala a cosmologiei stiintifice 1.00 / 5 din 1 voturi.

Adauga comentariu

Pentru a adauga un comentariu este nevoie sa te autentifici.