Kako Je Nastao Svemir: Od Velikog Praska Do Danas

Nikada neću zaboraviti onaj miris smole i soli. Bilo je to ljeto ’98., otok Hvar, uvala u kojoj nema ulične rasvjete, a mrak je toliko gust da ga gotovo možete rezati nožem. Imao sam desetak godina i ležao na betonskom mulu s ocem. Cvrčci su napokon utihnuli. Iznad nas? Kaos. Mliječni put se rastezao preko cijelog neba kao proliveno mlijeko, toliko detaljan da vam se zavrti u glavi ako predugo gledate.

“Znaš li što zapravo gledaš?” pitao me otac tiho, paleći cigaretu. Žar je bio jedino drugo svjetlo u toj uvali. “Zvijezde,” odgovorio sam, misleći da je pitanje trik. “Gledaš u prošlost,” rekao je. “Neke od ovih zvijezda su već mrtve, ali njihova svjetlost tek sada stiže do tvojih očiju. Gledaš duhove.”

U tom trenutku, na tom hladnom betonu, osjetio sam onu specifičnu vrstu egzistencijalne jeze. Onaj osjećaj kada shvatite koliko ste mali. To je trenutak kada se pitanje kako je nastao svemir prestane činiti kao naslov u udžbeniku iz fizike i postane osobno pitanje. Odakle smo, dovraga, došli? Kako smo od ničega došli do toga da ležimo na otoku u Jadranskom moru i razmišljamo o vlastitom postojanju?

Ovo nije školsko predavanje. Ovo je priča o našem podrijetlu, ispričana onako kako se priča uz kavu ili pivo, bez uljepšavanja i suhoparnih definicija. Krenimo od početka. Od pravog početka.

Više iz kategorije

Aktivni Ugljen

Kako Radi Dizalica Topline

Ključne spoznaje koje morate ponijeti sa sobom

• Veliki prasak nije bio eksplozija bombe: Zaboravite holivudske efekte; radi se o naglom širenju samog prostora, a ne materije u prostoru.
• Svemir je kao tijesto: Galaksije se ne miču toliko kroz prostor, koliko prostor raste između njih.
• Prve tri minute su “kuharica”: Gotovo sav vodik i helij u svemiru skuhani su dok biste vi skuhali meko kuhano jaje.
• Slučajno otkriće jeke: Dokaz o postanku svemira pronašla su dvojica inženjera pokušavajući se riješiti golubljeg izmeta iz antene.
• Vi ste reciklirani otpad: Svaki atom teži od helija u vašem tijelu iskovan je u umirućoj zvijezdi koja je eksplodirala davno prije rođenja Sunca.

Što je uopće bilo prije početka i ima li to pitanje smisla?

Sjedim s prijateljima u jednom zagrebačkom bircu, rasprava se zahuktala. Uvijek dođemo do onog famoznog pitanja: “Okej, ali što je bilo prije Velikog praska? Što je bilo vani?”

Tu moramo stati na loptu. Naš mozak, taj evolucijski alat stvoren da uoči tigra u travi ili pronađe zrelo voće, jednostavno nije baždaren za kvantnu kozmologiju. Kada pitate što je bilo prije vremena, to je kao da pitate što se nalazi sjevernije od Sjevernog pola. Ne postoji “sjevernije”. Tamo sjever prestaje postojati kao koncept.

Prije 13,8 milijardi godina, svemir nije bio prazna crna kutija u kojoj se nešto pojavilo. Prostor i vrijeme su nastali tada. Prije toga? Stephen Hawking je to najbolje objasnio rekavši da je svemir bio stisnut u točku beskonačne gustoće i temperature – singularnost. Nije bilo “izvana”. Sva materija, sva energija, sve što će ikada postojati, bilo je u točki manjoj od vrha igle. Zvuči ludo? Apsolutno. Ali matematika ne laže, a dokazi koje ćemo spomenuti kasnije potvrđuju upravo taj ludi scenarij.

Zašto je naziv “Veliki prasak” zapravo najgori marketinški trik u povijesti?

Ironija sudbine je da je termin “Big Bang” smislio čovjek koji je mrzio tu teoriju. Fred Hoyle, britanski astronom, rugao se ideji da svemir ima početak. U jednoj radio emisiji podrugljivo je to nazvao “onaj Veliki prasak”. I ime se, nažalost, zadržalo.

Zašto nažalost? Zato što stvara krivu sliku.

Kad čujete “prasak”, zamišljate eksploziju. Krhotine koje lete iz centra u prazan prostor. Ali svemir nema centar. I nije bilo praznog prostora u koji bi se širio.

Najbolji način da to shvatite je da zamislite tijesto za kruh s grožđicama koje se diže u pećnici. Ja sam grožđica. Vi ste grožđica. Kako tijesto raste, ja vidim da se vi udaljavate od mene. Ali vi vidite da se ja udaljavam od vas. Zapravo, svaka grožđica vidi da se sve ostale udaljavaju. Nitko nije u sredini.

To je svemir. Prostor između galaksija se rasteže. To otkriće dugujemo Edwinu Hubbleu, čovjeku koji je srušio Einsteinovu ideju o statičnom svemiru. Einstein je to nazvao svojom “najvećom zabludom”. Hubble je vidio da galaksije bježe od nas – i što su dalje, bježe brže. Zaključak je bio logičan: ako se danas razmiču, znači da su jučer bile bliže. A ako vrtimo film dovoljno dugo unatrag, sve su bile u istoj točki.

Možete li zamisliti kaos prve sekunde?

Ljudski um ne može pojmiti te brojeve, ali pokušajmo. Prvi djelić sekunde nakon početka bio je period inflacije. Svemir se napuhao. Ne polako. Govorimo o širenju bržem od svjetlosti (prostor to smije, materija ne). U djeliću sekunde veličina svemira se povećala za faktor koji ima više nula nego što stane u ovaj redak.

Da ste tada bili tamo, ne biste vidjeli ništa. Bilo je prevruće za svjetlost. Bilo je to doba čiste energije. Kvarkovi, gluoni, elektroni – osnovni gradivni blokovi materije – kuhali su se u juhi koja je bila milijarde puta toplija od središta Sunca.

Ovo je bio najnasilniji trenutak u povijesti. Sudari čestica i antičestica. Svaki put kad bi se materija stvorila, susrela bi antimateriju i poništila se natrag u energiju. Nekim čudom, nekom kozmičkom greškom u simetriji, ostalo je mrvicu više materije nego antimaterije. Otprilike jedna čestica viška na svakih milijardu.

Ta jedna preživjela čestica na milijardu? To smo mi. To su sve galaksije. Sve što vidite je zapravo “greška” koja je preživjela veliki kozmički masakr prvih sekundi.

Kako su nastali prvi elementi u “kozmičkom ekspres loncu”?

Obožavam kuhati, pa na ovo gledam kao na recept. Imate samo tri minute. Doslovno.

Kako se svemir širio, hladio se. Nakon par minuta, temperatura je pala na “ugodnih” milijardu stupnjeva. To je bilo dovoljno hladno da se protoni i neutroni prestanu bjesomučno sudarati i počnu spajati.

U te prve tri minute nastala je sva primarna materija svemira.

1. Puno Vodika (oko 75%).
2. Dosta Helija (oko 25%).
3. Tragovi Litija.

I to je to. Periodni sustav elemenata tada je bio dosadno kratak. Nije bilo ugljika, nije bilo kisika, željeza ili zlata. Niste mogli napraviti vodu, stijenu ili čovjeka. Samo beskrajni oblaci plina. Da je svemir tada stao s razvojem, bio bi to vrlo dosadan, taman i hladan prostor zauvijek.

Tko su bili Penzias i Wilson i kakve veze golubovi imaju sa svemirom?

Ovo mi je najdraža anegdota u povijesti znanosti. Godina je 1964. Dva astronoma, Arno Penzias i Robert Wilson, u New Jerseyju pokušavaju kalibrirati ogromnu radio antenu. Ali imaju problem. Čuju šum. Konstantan, iritantan šum koji dolazi sa svih strana neba, danju i noću.

Mislili su da je greška u opremi. Mislili su da je to zračenje iz New Yorka. Na kraju su primijetili da su se golubovi ugnijezdili u anteni i prekrili je “bijelim dielektričnim materijalom” (znanstveni naziv za ptičji izmet). Očistili su antenu, potjerali golubove, ali šum je i dalje bio tu.

Tada su shvatili. Taj šum nije bio greška. To je bila “jeka” Velikog praska.

Ono što su čuli bilo je kozmičko mikrovalno pozadinsko zračenje (CMB). To je trenutak, 380.000 godina nakon početka, kada se svemir dovoljno ohladio da postane proziran. Prva svjetlost koja je ikada slobodno putovala svemirom. Ta svjetlost putuje već 13 milijardi godina, rastegnuta širenjem svemira u mikrovalove, i još uvijek pada na nas.

Ako imate stari televizor s antenom, onaj snijeg koji vidite kad nema programa? Oko 1% tog snijega je CMB. Doslovno gledate vatromet stvaranja svemira u svojoj dnevnoj sobi. Za detaljniji uvid u te prve slike svemira, NASA-in pregled misije Planck nudi nevjerojatne mape tog drevnog svjetla.

Kako je nastalo svjetlo u “Mračnom dobu” i tko su prva čudovišta?

Nakon onog bljeska rekombinacije, nastupila je tama. Mračno doba. Trajalo je stotinama milijuna godina. Nije bilo zvijezda. Samo tišina i plin.

Ali gravitacija je neumorna. Ona nikada ne spava. Malene nepravilnosti u gustoći plina počele su privlačiti materiju. Zamislite prašinu ispod kreveta – “macu” koja se skuplja. Tako su se skupljali oblaci vodika.

Kada se skupilo dovoljno plina, pritisak u središtu postao je neizdrživ. Temperatura je skočila. I odjednom – nuklearna fuzija. Upalile su se prve zvijezde.

Znanstvenici ih zovu Populacija III. To nisu bile zvijezde kakve danas vidimo. To su bila čudovišta. Stotine puta veće od Sunca, milijune puta sjajnije. Živjele su brzo, umirale mlade i eksplodirale u spektakularnim supernovama.

Upravo su te prve zvijezde bile alkemičari svemira. U svojim su trbuhima kuhale prve teške elemente. Kisik, ugljikov, dušik. Kada su eksplodirale, raspršile su te elemente po svemiru. Te eksplozije su bile sjeme iz kojeg će kasnije niknuti planeti i, na kraju, mi.

Jesmo li mi doista samo zvjezdana prašina ili je to samo poezija?

Često čujete taj citat Carla Sagana, da smo “zvjezdana prašina”. Zvuči kao nešto što bi vam netko rekao na satu joge. Ali, to je surova, doslovna činjenica.

Pogledajte svoju ruku.

• Vodik u vodi vaših stanica nastao je u Velikom prasku.
• Ugljik koji čini vašu DNK nastao je u središtu neke zvijezde koja je umrla.
• Željezo u vašoj krvi? Nastalo je u trenutku smrti masivne zvijezde, u supernovi.
• Zlato na vašem prstenu? Vjerojatno nastalo u sudaru dviju neutronskih zvijezda.

Svemir je morao “umrijeti” milijardama puta, zvijezde su morale eksplodirati i žrtvovati se da bi vi danas mogli sjediti tu i čitati ovaj članak. Svemir nije nešto “tamo vani”. Svemir je u vama. Vi ste način na koji je svemir napokon progledao i pogledao samog sebe. To je misao koja me uvijek prizemlji.

Kako je nastao naš lokalni kvart – Sunčev sustav?

Premotajmo film na prije 4,6 milijardi godina. Nalazimo se u predgrađu jedne sasvim prosječne galaksije. Oblak plina i prašine (obogaćen onim elementima iz mrtvih zvijezda) počinje se urušavati. Možda ga je gurnuo udarni val neke obližnje eksplozije.

Većina materije (99,8%) pala je u središte i formirala Sunce. Ono što je preostalo – “mrvice” s tanjura – formiralo je disk. U tom disku vladao je kaos. Kamenje se sudaralo, spajalo, razbijalo.

Zemlja nije uvijek bila plava pikula. Bila je pakao. Kugla rastaljene lave koju su bombardirali asteroidi. Jedan od tih sudara bio je ključan. Planet veličine Marsa, kojeg zovemo Theia, zabio se u ranu Zemlju. Udarac je bio toliko silovit da je skoro uništio naš planet. Krhotine tog sudara odletjele su u orbitu i s vremenom se spojile u Mjesec.

Bez Mjeseca? Zemlja bi se klatila kao pijani mornar. Klima bi bila divlja. Život vjerojatno nikada ne bi evoluirao dalje od bakterija. Taj nasilni sudar bio je naš sretni listić na kozmičkoj lutriji.

Tamna strana medalje: Što su tamna materija i energija?

Ovdje stvari postaju čudne. Sve što sam vam do sada ispričao – zvijezde, plin, planeti, vi, ja, vaš pas – sve to čini samo 5% svemira.

Samo 5%. Zamislite da uđete u sobu i vidite samo kvaku na vratima, a ostatak sobe je nevidljiv.

Znanstvenici su 1970-ih, promatrajući rotaciju galaksija (hvala Veri Rubin!), shvatili da se one vrte prebrzo. Trebale bi se raspasti. Nešto nevidljivo ih drži na okupu svojom gravitacijom. To smo nazvali tamna materija. Ne znamo što je. Ne svijetli, ne blokira svjetlo. Samo ima masu. Ona je “ljepilo” svemira.

A onda, 1990-ih, novi šok. Otkrili smo da se svemir ne samo širi, nego ubrzava. Nešto gura galaksije jednu od druge. To smo nazvali tamna energija.

Danas je situacija ovakva:

• 68% Tamna energija (gura svemir van).
• 27% Tamna materija (drži stvari na okupu).
• 5% Obična materija (sve što vidimo).

Malo je ponižavajuće, zar ne? Nismo centar svijeta, nismo čak ni glavni sastojak. Mi smo samo glazura na torti za koju nismo ni znali da postoji.

Kamo sve to ide? Hoće li se svjetla ugasiti?

Ako pitate fizičare kako će svemir završiti, razgovor obično postane depresivan. Postoji nekoliko scenarija, i nijedan nije sretan kraj u holivudskom smislu.

Najvjerojatniji scenarij je Veliko Hlađenje (Big Freeze). Kako se svemir širi, goriva za nove zvijezde će ponestati. Zvijezde će se gasiti jedna po jedna. Nebo će postajati sve tamnije. Galaksije će se toliko udaljiti da ih više nećemo vidjeti. Na kraju, crne rupe će ispariti (hvala opet, Stephene Hawkingu) i ostat će samo hladna juha fotona. Svemir će umrijeti ne u vatri, već u ledu i tišini.

Postoje i druge opcije. Veliki Rascjep (Big Rip), gdje tamna energija postane toliko jaka da rastrga galaksije, pa zvijezde, pa planete i na kraju same atome. Ili Veliki Sažetak (Big Crunch), gdje gravitacija pobijedi i sve se vrati u onu početnu točku – možda kao uvod u novi Veliki prasak.

Ta ideja cikličkog svemira mi se najviše sviđa. Daje nadu da naša priča nije jednokratna, već dio vječnog disanja kozmosa.

Zašto je sve ovo bitno za vas?

Lako se izgubiti u ovim brojevima. Milijarde godina, trilijuni kilometara. Čovjek se osjeti malim, beznačajnim. Često me ljudi pitaju: “Zašto se zamarati time? Imam kredit, posao, bolesnu tetku…”

Razumijem to. Ali evo druge perspektive.

Spoznaja o tome kako je nastao svemir daje kontekst. Shvaćate da su vaši problemi, koliko god stvarni i teški bili, prolazni u velikoj shemi stvari. Ali isto tako, shvaćate koliko ste dragocjeni.

Svemir je morao proći kroz 13,8 milijardi godina evolucije, kroz vatrene stihije i ledena doba, kroz kozmičke sudare i sretne slučajnosti, samo da bi vi danas bili ovdje. Vjerojatnost vašeg postojanja je toliko infinitezimalno mala da je to ravno čudu.

Mi smo svemir koji je postao svjestan. Mi smo oči kojima kozmos gleda sebe. I dok god gledamo gore, dok god postavljamo pitanja, ta priča ide dalje.

Sjećam se ponovno onog ljetnog dana na Hvaru. Otac je davno ugasio cigaretu, a mrak je postao potpun. “Jesi li shvatio?” pitao je. “Mislim da jesam,” lagao sam. Nisam shvatio tada. Nisam siguran da potpuno shvaćam ni danas. Ali potraga za odgovorom, ta divna, ljudska potreba da znamo “zašto” i “kako”, to je ono što nas čini većima od zvijezda. Zvijezde samo gore. Mi se pitamo zašto gore. I u tom pitanju leži sva ljepota našeg postojanja.

Često postavljena pitanja – Kako Je Nastao Svemir