Në kufijtë e dijes

Në kufijtë e dijes

Që nga origjina e jetës, deri tek horizonti kozmik, ka mistere që shkenca nuk do të arrijë t’i shpjegojë asnjëherë. Por vetëdija për këta limite ka hapur rrugën për zbulime revolucionarë.

Pak më shumë se njëqind vjet më parë, askush nuk kish as idenë më të vogël për ekzistencën e kuanteve. Sot, ajo botë është në themel të kuptimit tonë të universit. Dhe ajo që sot e injorojmë, një ditë mund të bëhet teoria e madhe e së ardhmes. Eshtë evështirë të thuhet se cfarë do të dimë pas tridhjetë vitesh.
Askush nuk pret që një astronom mbretëror britanik të dijë se çfarë mendojnë shimpanzetë. E megjithatë është ky argumenti i preferuar i Martin Rees. Sipas tij, mund të mësojmë shumë nga ajo që këto kafshë kuptojnë për botën. Ose më mirë, nga ajo që nuk kuptojnë. “Një shimpanze nuk është në gjendje të kuptojë mekanikën kuantike”, vëren Rees. Një detaj i tillë mund të tingëllojë diçka e dukshme e që nuk është nevoja të thuhet. Në fund të fundit, sic shpjegonte fizikani amerikan Richard feynman, “askush nuk e kupton mekanikën kuantike”. Fakti është që shimpanzetë nuk dinë edhe atë që nuk kuptojnë. “Nuk është se shimpanzetë sforcohen për të kuptuar mekanikën kuantike”, thotë Rees. “Ata nuk dinë as që ajo ekziston”.
Ajo që e tërheq më shumë astronomin mbretëror është që të dijë se ka aspekte të universit për të cilat qeniet njerëzore janë po kaq të pavetëdijshme. “Nuk ka asnjë motiv që të besojmë se truri ynë është bërë për të kuptuar të gjithë nivelet e realitetit”, pohon Rees.
Jetojmë në një epokë ku shkenca po bën pushtime të mëdha. Kemi kuptuar se si funksionon universi fizik, që nga kuarku deri tek galaksitë dhe bota biologjike, që nga mekanizmat molekularë deri tek biosfera. Sigurisht që ka boshllëqe në dijen tonë, por janë gjithnjë e më të zvogëluara. Kërkimi shkencor ka rezultuar jashtëzakonisht shumë i frutshëm, mbi të gjitha nëse mendojmë që truri ynë ka evoluar për të mbijetuar në savanën afrikane, dhe jo për të reflektuar mbi jetën dhe universin.
Mbasi kemi mbërritur në këtë pikë, a ka diçka që mund të na ndalë? Përgjigja është po: edhe shkenca i ka limitet e saj. Ka gjëra për të cilat nuk do të mundemi asnjëherë të jemi krejtësisht të sigurtë për shkak të shtrëngesave që na imponon bota fizike. Pastaj ka probleme që ndoshta nuk do t’i zgjidhim asnjëherë për shkak të mënyrës se si funksionon truri ynë. Dhe vëzhgimi që bën Rees për shimpanzetë mund të vlejë edhe për qeniet njerëzore: ndoshta ka koncepte që do të jenë gjithmonë përtej të kuptuarit tonë.
Por limitet e dijes dhe të kuptuarit për të cilët jemi të vetëdijshëm kanë diçka pozitive. Në fakt ata përbëjnë një prej terreneve më pjellorë për eksplorim. Me krijueshmërinë e tyre, shkencëtarët po mësojnë të transformojnë pengesat në mundësi. Ndoshta limiti më i rëndësishëm për dijen është horizonti kozmik, përtej të cilit nuk do të shohim asnjëherë. Ky limit vjen për shkak të ligjeve jofleksibël të natyrës: asgjë nuk mund të udhëtojë me shpejtësi më të lartë se sa drita. Në vitin 1929, Edwin Hubble zbuloi që universi është në zgjerim. Gjithçka largohet nga ne dhe ky ekspansion është më i shpejtë në pikat më të largëta të universit.
Të gjithë objektet që janë më shumë se 46 miliardë vite dritë larg nga ne vazhdojnë të largohen me një shpejtësi më të lartë se sa ajo e dritës. Edhe pse në hapësirë asgjë nuk mund të udhëtojë më shpejtë se drita, materia nga e cila është e përbërë universi mund të zgjerohet me një shpejtësi edhe më të madhe. Që nga momenti kur një objekt rrëshket përtej horizontit kozmik, drita që lëshon nuk do të mbërrijë asnjëherë në Tokë. E njëjta gjë vlen për informacionet që i përkasin. Gjithçka që ne kemi janë të dhënat që kanë patur kohën të mbërrijnë tek ne përgjatë jetës së universit. Pjesa tjetër, ndoshta një sasi e pafundme informacionesh, për ne është e humbur.
Atëherë, çfarë ka përtej horizontit kozmik? Nuk e dimë, edhe pse shpesh supozohet që ajo pjesë e universit që nuk e shohim është shumë e ngjashme me atë që shohim. Por, prej disa kohësh kjo hipotezë është vënë në diskutim nga zbulimi i më shumë se disa mijëra masa galaksish të largëta që rendin drejt së njëjtës pikë të qiellit. Ky “fluks i errët” të bën të mendosh që përtej horizontit mund të ekzistojnë megastruktura, të ndryshme nga gjithçka që kemi vërejtur deri tani.
Limitet e vendosur nga shpejtësia e dritës na bëjnë ndoshta që të mos arrijmë asnjëherë të dimë nëse ekzistojnë këto megastruktura. Por nga ajo re e errët del një spirale drite. Zbulimi i një shpejtësie drite të fundme i ka hapur rrugën gjetjes së Ajnshtainit, sipas të cilit ajo që ekziston në unviers kushtëzohet nga ky limit shpejtësie. Kjo ide i mundësoi shkencëtarit të revolucionarizojë fizikën me teorinë e relativitetit.
Një tjetër limit themelor i dijes sonë është ai koncept i mekanikës kuantike që ka emrin “parimi i pavendosmërisë i Heisenbergut”. Ideja i ka rrënjët në zbulimin që në natyrë disa elementë, si energjia, paraqiten nën formën e njësive themelore dhe të pandashme që quhen kuante. Në vitet njëzetë, Werner Heisenberg kuptoi që karakteristikat e matshme të një objekti kuantik si një elektron nuk kanë një vlerë të përcaktuar qartë, por shumë vlera të mundshme, secilës prej të cilave i është lidhur një masë e caktuar probabiliteti. Për të përcaktuar vlerën duhet të bëjmë një seri matjesh, por duke bërë këtë na humbasin sysh karakteristika të tjera të objektit.
Pasoja më e dukshme e kësaj veçantie është që nuk mundemi asnjëherë të njohim në të njëjtën kohë pozicionin dhe sasinë e lëvizjes së një thërrmije. Ndonëse Heisenberg e ka zbuluar duke gërmuar në matematikën e kuanteve, ky parim ka edhe një shpjegim fizik. Nëse goditet një foton mbi thërrmijën për të përcaktuar pozicionin e saj, impakti do të ndryshojë edhe sasinë e lëvizjes. Kështu që është e pamundur të matësh njëkohësisht të dy aspektet. Kjo përbën padyshim një limit teorik për dijen tonë, por zbulimi i parimit të pavendosmërisë ka sjellë shumë zbulime në shumë sektorë të tjerë. “Në pamje të parë mund të duket që pavendosmëria është një problem për arsye se kufizon mundësitë tona të dijes”, thotë Stephanie Wehner, e Qendrës për Teknologjinë Kuantike në Universitetin e Singaporit. “Por nuk është kështu: është më shumë si një trampolinë, një mënyrë për të eksploruar botën e kuanteve”.
Sido që të jetë, gjëja më e rëndësishme është që sot nuk do të ishim këtu po të mos ekzistonte: parimi i pavendosmërisë ofron shpjegimin më të mirë për mënyrën si ka lindur i gjithë universi, sepse përjashton idenë që diçka mund të jetë ndonjëherë pa asnjë çikë energji. Universi mund të jetë formuar në mënyrë spontane, atëherë kur gjendja e tij energjike është larguar në çast nga zero.
Vetë Heisenberg vërejti që në matjet e kohës, pavendosmëria eleminon konceptin e shkak-pasojës. Në këtë mënyrë, ideja që diçka mund të shfaqet nga hiçi duket e kuptueshme. Një arsyetim i ngjashëm ka bërë që Stephen Hawking të hedhë hipotezën që vrimat e zeza duhet të lëshojnë patjetër një lloj rrezatimi. Sot kemi provat që praktikisht kështu është. Rrezatimet e Hawking vijnë me sa duket nga një hapësirë boshe dhe marrin energji falë parimit të pavendosmërisë. Kjo energji konvertohet në dy thërrmija jetëshkurtëra, njëra e materies dhe tjetra e antimateries, që zakonisht eleminojnë nëjra tjetrën, pak pasi kanë lindur.
Megjithatë, pranë horizontit të një vrime të zezë, njëra prej tyre mund të rrëshkasë tej ndërsa tjetra përthithet nga vrima. Në fund, humbja graduale e energjisë së këtyre thërrmijave do të çojë në evaporimin total të vrimës së zezë. Në disa analogë të vrimave të zeza, të krijuar duke drejtuar një rreze lazer në një copë xham, ky fenomen është riprodhuar, duke e bërë kështu edhe më të mundshme teorinë sipas të cilës universi është krijuar nga asgjëja.
E panjohura dhe kuantet
Një limit themelor i matematikës ka hapur një linjë kërkimi shumë pjellore. Në vitin 1931, Kurt Godel formuloi teoremën e tij të paplotësisë, me anë të së cilës shpjegoi se si disa sisteme matematikorë nuk mund të demonstrojnë vlefshmërinë e tyre. Aritmetika, për shembull, bazohet në aksioma apo hipoteza që nuk mund të demonstrohen duke përdorur aritmetikën. Kjo e bën të gjithë ngrehinën e saj ekuivalent të asaj që në logjikë përfaqësohet nga fraza “kjo fjali është false”. Edhe degë të tjera të matematikës kanë një problem të ngjashëm.
Kjo gjetje e Godel dha një goditje të fortë për ëndrrën e ndërtimit të themeleve matematikorë të fuqishëm mbi të cilët duhet të bazohet përshkrimi ynë mbi realitetin, dhe mund të vendosë edhe një limit serioz për besimin që fizikanët kanë mbi çdo teori të formuluar.
Megjithatë, edhe në këtë rast limiti është transformuar në një burim idesh të reja. Matematicieni britanik Alan Turing, për shembull, përdori teoremën e Godelit për të zbuluar një tipar themelor të kompjuterëve: është e pamundur të konceptosh një sistem që mund të zbatohet në çdo program, për të parashikuar nëse do të ndalet pasi të mbarojë detyra tij, apo do të vazhdojë në pafundësi. Ndonjëherë ka nevojë ta nisësh programin dhe të presësh. Ky “problem i ndaljes” mund të duket i pakuptueshëm, por ka një rol themelor në matematikë dhe në informatikë. Ka rezultuar ekuivalent i shumë problemeve të tjerë të matematikës së pastër, si ai që synon të përcaktojë nëse një “ekuacion diofantin”, një tip shprehjeje algjebrike që përmban vetëm numra të plotë, ka apo jo një zgjidhje.
“Ky problem tregon se sa nuk duhet tentuar e pamundura”, shpjegon matematicieni Gregory Chaitin i Qendrës së Kërkimeve IBM Watson në New York. Pikërisht si pamundësia për të ndërtuar një makinë në lëvizje të përhershme çoi në zbulimin e ligjeve të termodinamikës, limitet e informatikës mund të na mësojnë ligjet themelorë të botës së matematikës. “Një herë e një kohë isha pesimist për paplotësinë por kam ndryshuar mendje”, thotë Chaitin. “Mund të mendosh: këtu ka një mur. Por mund të mendosh edhe që ka një derë në mur”.
Sot Chaitin po e aplikon teoremën e paplotësisë tek evolucioni, në një disiplinë që e quan metabiologji. Ideja lind nga disa reflektime mbi punën e Turing.
Problemi i ndalesës së programeve e ka bërë të formulojë një numër omega, që përcakton mundësitë që një program i zgjedhur në mënyrë të rastësishme të ndalet apo jo në bazë të një lidhjeje me 0 dhe me 1. Omega është pafundësisht i gjatë dhe shumë kompleks, dhe Chaitin e ka quajtur ADN-ja e matematikës. Tani po përpiqet të kuptojë se si mund ta përdorë për të studiuar ADN-në e vërtetë.
Nëse e imagjinojmë ADN-në si një program për të ndërtuar dhe vënë në funksion një organizëm, thotë Chaitin, mund të zbulojmë matematikën që rregullon funksionimin e tij.
Kështu mund të demonstrojmë që evolucioni është si omega: pafundësisht kompleks dhe pafundësisht kreativ. “Puna e Godel dhe Turing mund të lexohet edhe kështu: është si çelësi i derës që na lejon të kalojmë nga matematika e pastër tek biologjia”, pohon Chaitin. Në biologji, thotë biologu Jerry Coyne i universitetit të Chicagos, ekziston vetëm një limit i sigurtë. Nuk do të mundemi asnjëherë ta dimë se si ka nisur në të vërtetë jeta: dhe ky është horizonti kozmik i biologjisë, dhe ai varet nga fakti që molekulat e përfshira në atë proces nuk janë fosilizuar. Edhe po të mundeshim të krijonim në laborator një “gjenezë të dytë”, nuk do të dinim saktësisht se si kane shkuar gjërat mbi tokë katër miliardë vjet më parë. “Mundësitë janë të shumta dhe të gjitha përfshijnë praninë e molekulave që nuk fosilizohen. Pra është një limit i pakapërcyeshëm”.
Një tjetër sektor i biologjisë që sipas disave shkon përtej mundësisë sonë për të ditur është vetëdija. Në këtë drejtim ka dhjetëra vite që nuk bëjmë asnjë progres, thotë Russell Stannard, profesor i Fizikës në Open University në Mbretërinë e Bashkuar dhe autor i librit “Fundi i zbulimit”. Kjo ndoshta do të thotë që vetëdija shkon përtej aftësive tona për dijen: “hapësira e vetëdijes është ndoshta ajo ku nuk kemi më asgjë për të thënë”, konkludon. Daniel Dennett, filozof i Tuft University në Massachusetts nuk është dakord. “Nuk është ky një prej limiteve të shkencës”, thotë. “Nuk ka arsye për të menduar që truri nuk mund të kuptojë vetë funksionimin e tij”. Dennett është po kështu i bindur që është bërë progrees shumë i madh. “Dhe unë nuk mundem të qëndroj prapa të gjithëve”, pohon ai.
Padyshim që është një problem i vështirë, por spektikët e shohin nga këndvështrimi i gabuar. Vetëm sepse truri është kompleks, ka njëqind milion qeliza dhe njëqind miliardë sinapse, kjo nuk do të thotë që nuk mund të dimë se çfarë ndodh brenda tij. Për aq sa truri i njeriut është kompleks, vëren Dennett, jemi në gjendje të rrisim kapacitetet e tij për të mundur ta kuptojmë. Në të kaluarën kanë qenë bashkëbisedimet, librat dhe letrat, sot përdorim kompjuterët për të magazinuar dhe elaboruar sasi të mëdha të dhënash. Jemi bërë të aftë edhe për të ndarë ato të dhëna, për të lidhur mes tyre shumë mendje për të zgjidhur problemet më të vështirë. Dhe kështu kemi mbërritur në pikën ku mundemi të deshifrojmë, dhe madje parashikojme, lëvizjet e yjeve dhe elektroneve. Nuk ka arsye të mendojmë që nuk do të jemi asnjëherë në gjendje që të bëjmë të njëjtën gjë me vetëdijen, thotë Dennett.
Shkenca dhe teknologjia nuk na lejojnë vetëm për të fuqizuar mendjen dhe ndjesitë për të parë përtej. Mund të na hapin edhe derën për botë që nuk do t’i njohim asnjëherë përmes përvojës së drejtpërdrejtë. Nuk do të mund ta dimë asnjëherë si ka lindur kozmosi sepse vetëm pas njëqind mijë vitesh drita u shkëput nga materia dhe mbushi universin, duke marrë me vete të gjithë informacionin përkatës. Megjithatë, kjo nuk na ka penguar të rindërtojmë me detaje atë që ka ndodhur më parë.
Të vërteta matematikore
Kombinimi mes mendimit krijues dhe kontrollit rigoroz të të dhënave ka rezultuar një instrument shumë efikas. Edhe pse nuk do ta dimë asnjëherë me siguri nëse teoria e big bang është e saktë, kemi arsye të forta për të menduar që e tillë është. Për shembull, sasia e elementëve si hidrogjeni, heliumi dhe litiumi të pranishëm në univers korrespondon me atë të imagjinuar në teoritë tona për të përshkruar fillesën euniversit.
Eshtë e mundur të përdoren teori të kolauduara me saktësi edhe për të shkuar përtej përvojës sonë të drejtpërdrejtë. Për shembull, nuk kemi kryer asnjëherë një eksperiment në brendësi të një vrime të zezë, e ndoshta nuk do të jemi asnjëherë në gjendje ta bëjmë këtë, por mund të jemi të sigurtë për atë që ndodh aty brenda. “Teoria e gravitetit e Ajnshtainit është verifikuar në disa mënyra dhe kështu mund të marrim seriozisht atë që në thuhet për brendësinë e vrimave të zeza”, shpjegon Rees. Ndoshta zgjidhja e përkohshme më e rëndësishme që mund të gjejmë ka të bëjë me teorinë e “gjithçkasë”.
Për momentin, teoria më e besuar është ajo e fijeve, sipas të cilës si thërrmijat si ato që i konsiderojmë si forcat themelore të natyrës lindin nga vibrimet e fijeve shumë të vogla të energjisë. Për fat të keq, kjo teori funksionon vetëm duke supozuar ekzistencën e dimensioneve të mëtejshëm hapësinorë. Sipas teoricienëve të fijeve, këta dimensione janë shumë “kompaktë” për të na lejuar të ndërveprojmë me ta. Por edhe pse nuk mund të kemi akses në këta dimensione, kemi tashmë provat rrethanore indirekte të ekzistencës së tyre. Në vitin 1999, për shembull, Lisa Randall dhe Raman Sundrum të universitetit të Harvardit janë përpjekur të shpjegojnë përse forca e gravitetit është më e dobët se sa forcat e tjera themelore të natyrës. Përllogaritjet e trye bazoheshin në një univers me pesë dimensione dhe mënyrën se si forcat manifestoheshin në brendësi të tij. Dhe kanë çuar në zbulimin që ndërkohë që elektromagnetizmi dhe forcat bërthamore ushtrojnë plotësisht forcën e tyre në të gjithë dimensionet, graviteti është i lidhur me dimensionin e pestë të fshehur dhe cek vetëm lehtësisht katër dimensionet e tjerë në të cilët jetojmë. Pra, dobësa e gravitetit është rezultat i dimensioneve të fshehur?
Për të demonstruar teorinë e fijeve ka nevojë të kapërcejmë edhe pengesat më komplekse. Edhe nëse pranojmë ekzistencën e ekstradimensioneve, mbetet problemi i arritjes së niveleve të energjisë tek të cilët teoria mund të verifikohet. Për të studiuar gjërat në një shkallë kaq të reduktuar është e domosdoshme të punosh me nivele energjie shumë të lartë, dhe për t’i reduktuar në pjesë gjithnjë më të vogla nevojitet edhe më shumë energji. Për këtë arsye akseleratorët e thërrmijave duhet të bëhen gjithnjë e më të fuqishëm. “Për të verifikuar teorinë e fijeve duhet një pajisje në dimensionet e një galaksie”, thotë Stannard.
Ndoshta një makinë e tillë nuk do të ndërtohet asnjëherë. Por ka ende një farë shprese. Eshtë zbuluar që shumë prej ekuacioneve të fizikës së energjive të mëdha janë po të njëjtët që kanë kuptim në sjelljen e elektroneve dhe thërrmijave të tjera që lëvizin tek trupat e ngurtë. Kjo i ka bërë studiuesit që të mendojmë që, duke kryer eksperimente laboratorikë tek kristale të thjeshtë, mund të gjejmë disa prej përgjigjeve që kërkojmë.
Natyrisht, dikush ka ende dyshime. Ka nga ata që hedhin hipotezën që teoria jonë finale do të ishte kaq komplekse saqë do të shkonte përtej kuptimit njerëzor, në mos aftësisë së njeriut për ta zbuluar. Matematicieni Roger Penrose i universitetit të Oxfordit, nuk bie dakord. “Nuk shoh arsye përse duhet të jetë kështu”, thotë.
Marcelo Gleiser, filozof dhe fizikan në kolegjin Dartmouth, në New Hampshire thotë që koncepti i teorisë së gjithçkasë nis nga hipoteza e pademonstruar që universi është shumë i rregullt dhe simetrik. Por vetë fakti që përmban energji dhe materie demonstron që kjo simetri nuk ekziston. Boshllëku është më i rregullt se e plota, kështu që fakti që universi është i mbushur me objekte tregon që është ndoshta ekstremisht i parregullt. Megjithatë, në fund të gjithë bien dakord që ndoshta ia vlen të këmbëngulet.
Falë teoremës së plotësisë, nuk do të jemi asnjëherë të sigurtë që çdo lloj teorie e gjithçkasë do të jetë matematikisht e vërtetë. Por kjo nuk duhet të na shqetësojë shumë. Sigurisht kjo nuk shqetësonte Godelin, që e konsideronte nuhatjen më të rëndësishme se sa demonstrimi formal. Matematicienët e sotëm e mendojnë si ai, shpjegon Chaitin, dhe vazhdojnë të na ofrojnë aksioma të reja të pademonstrueshme.
Pak më shumë se njëqind vjet më parë, askush nuk kish as idenë më të vogël për ekzistencën e kuanteve. Sot, ajo botë është në themel të kuptimit tonë të universit. Dhe ajo që sot e injorojmë, një ditë mund të bëhet teoria e madhe e së ardhmes. Eshtë e vështirë të thuhet se çfarë do të dimë pas tridhjetë vitesh.
Por astronomi Rees është skeptik. Mundet edhe të ëndërrojmë një teori përfundimtare, por nuk duhet të harrojmë shimpanzetë, thotë, edhe pse ende nuk kemi mbërritur në kufijtë e fundëm të shkencës. “Nuk është e thënë që këta limite të jenë ata që po përpiqemi të kapërcejmë tani”, pohon ai. “Ndoshta i përkasin diçkaje për të cilën nuk jemi ende të vetëdijshëm”.