Fatalna slabost kozmologije—pododređenost

napisao John Hartnett
preveo Mladen Čirjak

Objavljeno Journal of Creation 32(2):15–17, kolovoz 2018

iStockphoto

Možemo li definitivno znati globalnu strukturu prostor-vremena? To je dobro pitanje. O njemu se aktivno raspravlja unutar područja filozofije moderne fizike.^1,2

Problem pododređenosti

Međutim, to je pitanje koje ističe temeljnu slabost kozmologije, a samim tim i kozmogonije. (Kozmologija je proučavanje strukture svemira, dok je kozmogonija proučavanje porijekla svemira.) Ta je slabost inherentna nesposobnost točnog konstruiranja bilo kojeg globalnog kozmološkog modela, tj. modela koji točno opisuje strukturu svemira na svim lokacijama i u svakom trenutku. Razlog tome je pododređenost.³

“Čini se da postoji snažan osjećaj u kojem je globalna struktura svakog kozmološkog modela pododređena.”¹

U filozofiji znanosti, pododređenost znači da su raspoloživi dokazi nedovoljni da bi se moglo utvrditi koje uvjerenje treba imati u vezi s tim dokazima. To znači da, bez obzira na to koji bi kozmološki model mogli osmisliti, u pokušaju da se opiše struktura svemira, svaki će model biti nedovoljno određen. Ili, rečeno na drugi način, bez obzira na količinu podataka koju bi ikada (čak i u načelu) mogli dobiti promatranjem, kozmološki nam dokazi ne nameću jedan određeni model. Ta je pododređenost rigorozno dokazana.¹

Ova činjenica naglašava ono što su neki kozmolozi govorili:

“Kozmologija može izgledati kao znanost, ali to nije znanost. … Osnovno načelo znanosti je da možete vršiti ponovljive eksperimente, a to ne možete učiniti u kozmologiji.”⁴

Proučavanje svemira ne podliježe rigoroznim eksperimentima u kojima netko sustavno sužava (opovrgavanjem drugih teorija) jedinstveni opis. To se može učiniti u laboratoriju gdje je moguće ostvariti interakciju sa subjektom koji se ispituje.⁵ Ali u kozmologiji to nije moguće. To je stoga velika i temeljna slabost kozmologije kada želimo utvrditi ne samo strukturu svemira, već i njegovo porijeklo.

To je povijesna znanost koja pokušava rekonstruirati povijest svemira.

“…kozmologija uglavnom tretira naše trenutno prihvaćene fizičke teorije kao ‘dane’. Jer, ona je, poput geologije, povijesna znanost: i kao takva, ona želi pružiti, ne opću teoriju, već što je moguće detaljniju povijest svoje teme - svemira [naglasak dodan].”²

Kozmologija (i kozmogonija) još uvijek mogu činiti predviđanja i odbaciti neuspjele teorije, ali to polje je mnogo slabije od eksperimentalne znanosti jer osoba nema izravan pristup prošlosti, što u filozofskom smislu znači da ima epistemološki problem. Kako možemo definitivno znati koji je model ispravan?

Početne pretpostavke

Filozofija je važan dio svake znanosti i svi znanstvenici zahtijevaju neke početne pretpostavke. Međutim, moglo bi se oprostiti ako neko pomisli da kozmologija nema takve pretpostavke. Činjenica je, međutim, da kozmologija zahtijeva pretpostavke, u protivnom ne bi se moglo konstruirati niti neki osnovni model svemira.

Standardna kozmologija velikog praska koristi jednu važnu pretpostavku u nastojanju da smanji pododređenost i razvije matematički opis svemira u svim prošlim vremenima. Ta se pretpostavka naziva kozmološkim principom, poznatim i kao princip uniformnosti. ⁶

Jedna izjava tog načela jest da su zakoni fizike koji se određuju lokalno primjenjivi u cijelom svemiru i da je struktura svemira u najvećem mjerilu u istoj epohi (ili vremenu u povijesti svemira) ista, bez obzira na mjesto. No usprkos ovoj nedokazivoj pretpostavci, navedene epistemološke poteškoće i dalje postoje.

To znači da, bez obzira na to koja se kozmologija promovira, postoji neodređeni broj drugih mogućih modela koji također mogu objasniti opservacijske podatke, ili su u skladu s njima (slika 1). Kao što dokazuju filozofi Malament,⁷ Manchak¹ i drugi:

“… teorije govore da u gotovo svakom prostor-vremenu koje se pokorava općoj relativnosti, nijedan promatrač, koliko god da živi, ne može prikupiti dovoljno opažanja da isključi mogućnost da živi u prostor-vremenu vrlo različitom on onoga u koji vjeruje.”²

Čak i ako pokušamo suziti to polje, pretpostavljajući kao dano da je opća relativnost ispravna fizika za naš svemir, to još uvijek ne pomaže puno, jer opća relativnost omogućuje mnoštvo kozmoloških modela. Kao što su filozofi znanosti istakli:

“ …zbog strukture unutar same teorije, [opća relativnost] ne omogućuje nam da odredimo koji od ovih modela najbolje predstavlja naš svemir.”¹

To je pododređenost.

Pod pretpostavkom kozmološkog principa, standardna ΛCDM kozmološka teorija velikog praska postala je dominantna teorija na ovom polju. U obzir se uzima samo nekoliko drugačijih teorija, a one su i dalje srodne standardnom modelu.

Alternativni kozmološki modeli

Standardni model doveo je do onoga što neki nazivaju ‘novom fizikom’, ali ja to nazivam izmišljenim faktorima - na primjer, kozmička inflacija,⁸ tamna energija,⁹ i tamna tvar.¹⁰ Međutim, važno je napomenuti da postoje i drugi kozmološki modeli u skladu s našim opažanjima koja ne zahtijevaju ove izmišljene faktore.

“Ali, mačak je sada izvan vreće! Poanta je ovdje da tvrdnja kako ΛCDM model najbolje odgovara standardnom modelu ne podrazumijeva, naravno, da je isti najbolji jedinstveni model. Postoje značajni dokazi da se dosadašnja zapažanja mogu jednako dobro uklopiti u Lemaitre-Tolman-Bondi [LTB] sferično simetrične nehomogene modele - bez, može se dodati, pre-problematične tamne energije ΛCDM modela.”²

LTB nehomogeni model ne preuzima princip uniformnosti (homogenost i izotropiju), ali ipak pretpostavlja sferno simetričnu raspodjelu materije, što znači pretpostavku samo izotropije⁶. Iz perspektive fizike, moglo bi se reći da je LTB model bolji opis svemira, jer ne zahtijeva dodavanje tamne energije, nekih hipotetskih stvari koje su modernoj fizici nepoznate.

Kozmička inflacija uvedena je kako bi, inter alia, riješila problem ravnosti i problem horizonta. Kao rezultat toga, moglo se spasiti standardni ΛCDM model. Ali po koju cijenu?

… čovjek kupuje zadovoljavajuće objašnjenje ‘kasne’ osobine svemira [tamne energije], plaćajući cijenu spekulativnog dijela fizike za vrlo rana vremena [inflacija].”²

Uspjeh LTB modela bez pretpostavke o homogenosti podrazumijeva da pretpostavka uniformnosti ne može biti opravdana. Bez kozmološkog principa većina kozmoloških teorija bila bi problematična. Ne bi postojao način da se smanji mnoštvo potencijalnih mogućnosti. Vjerojatno više od 95% svih modela pretpostavlja, čak i LTB model pretpostavlja izotropni aspekt istog. A uspjeh LTB modela, naravno, ne znači da je to jedinstven opis svemira kojeg kozmolozi traže.

Navodeći ono što vjerujem da je očito, Biblija opisuje povijest stvaranja u kojoj je morala postojati natprirodna fizika (stvaranje materije iz ničega) što fizika danas jednostavno ne poznaje. Nakon dovršetka stvaranja, Bog je rijetko koristio takvu moć.¹¹

Stephen Hawking je tvrdio da postojanje gravitacije podrazumijeva da svemir nastaje iz ničega - apsolutno ničega.¹²

‘Budući da postoji zakon poput gravitacije, svemir može i stvorit će samog sebe iz ničega”, piše on. ‘Spontano stvaranje je razlog što postoji nešto, a ne ništa, zašto postoji svemir, zašto mi postojimo.

Svemir se nije stvorio iz ničega, unatoč Hawking-ovom vjerovanju. Stvoritelj, koji je vječno postojao, je bio izvor stvaranja iz ničega. Međutim, to nije moglo uključiti standardnu fiziku ili neku još uvijek neotkrivenu kvantnu fiziku ili neki opis navodne singularnosti velikog praska.¹³ Na području poznate fizike materija ne nastaje iz ničega. Materija se može formirati iz energije, ali to je uvijek prisutna energija u svemiru.

Zaključak

Poruka koju ovdje treba zapamtiti jest da čak i pod pretpostavkom da se opća relativnost odnosi na cijeli svemir, još uvijek ostaje neodređen izbor potencijalnih modela koji bi mogli opisati strukturu, a time i povijest svemira. Neki od tih modela možda još nisu niti zamišljeni. To je zbog temeljne pododređenosti kozmologije. To znači da nas kozmološka opažanja nikada neće prisiliti da prihvatimo veliki prasak. Važno je znati da će biblijski iskaz o stvaranju svemira uvijek ostati dosljedan svemu onome što opažamo u svemiru.