სტივენ ჰოკინგი: თამაშობს თუ არა ღმერთი კამათლებით?

ეს ლექცია ეხება შემდეგ საკითხს – შეგვიძლია მომავლის წინასწარმეტყველება თუ ის თვითნებური და შემთხვევითია? უძველეს დროში სამყარო საკმაოდ თვითნებური ჩანდა. ისეთი კატასტროფები, როგორიცაა წყალდიდობები და დაავადებები, ყველანაირი გაფრთხილების თუ დაკვირვებადი მიზეზის გარეშე ხდებოდა. პრიმიტიულმა ხალხმა ეს ბუნებრივი მოვლენები დაუკავშირა უცნაური და ახირებული ღმერთებისა და ქალღმერთების პანთეონს. არ არსებობდა რაიმე გზა მათი მოქმედების წინასწარ ამოსაცნობად, ამიტომ ერთადერთი იმედი იყო მათთვის საჩუქრების მიძღვნა ან რაიმე ქმედებით გულის მოლბობა. ბევრი ადამიანი დღესაც ანალოგიურად იქცევა და ასე ცდილობს წარმატების მოპოვებას. მაგალითად, მზად არიან რაღაც გააკეთონ იმისთვის, რომ გამოცდაში უმაღლესი ქულა მიიღონ ან მართვის მოწმობა ჩააბარონ.

თუმცა ადამიანებმა თანდათანობით გარკვეული წესრიგი შენიშნეს ბუნების ქცევებში. ეს წესრიგი ყველაზე ცხადად ჩანდა ცაზე ციური სხეულების მოძრაობაში. შესაბამისად, პირველი მეცნიერება იყო ასტრონომია. 300-ზე მეტი წლის წინ ნიუტონმა მას მყარი მათემატიკური საფუძველი შეუქმნა, მისი გრავიტაციის თეორიას დღემდე ვიყენებთ თითქმის ყველა ციური სხეულის მოძრაობის წინასწარმეტყველებისთვის. ასტრონომიის შემდეგ გაირკვა, რომ სხვა ბუნებრივი მოვლენებიც ემორჩილებოდნენ განსაზღვრულ მეცნიერულ კანონებს. ამან წარმოშვა მეცნიერული დეტერმინიზმის იდეა, რომელიც პირველად სახალხოდ გამოხატა ფრანგმა მეცნიერმა პიერ სიმონ ლაპლასმა. ვიფიქრე, რომ კარგი იქნებოდა, ლაპლასის ფრაზაც მომეყვანა, ამიტომ მეგობარს მოძებნა ვთხოვე. ის ცხადია, ფრანგულ ენაზეა, თუმცა პრობლემა ისაა, რომ ლაპლასი უზომოდ გრძელ და რთულ წინადადებებს წერდა. ამიტომ პარაფრაზირება მომიწევს: „წარმოიდგინეთ, რომ ერთხელაც გვეცოდინება სამყაროს ყველა ნაწილაკის პოზიცია და სიჩქარე, მაშინ შევძლებთ, გამოვთვალოთ მათი ქმედება დროის ნებისმიერ მომენტში, წარსულში თუ მომავალში.” არსებობს გადმოცემა, რომ ლაპლასს ნაპოლეონმა ჰკითხა, როგორ ჯდებოდა ღმერთის ცნება მის სისტემაში, მეცნიერმა კი უპასუხა: „სირ, ეგ ჰიპოთეზა საერთოდ არ დამჭირვებია.” ჩემი აზრით, ლაპლასი სულაც არ ცდილობდა იმის დამტკიცებას, რომ ღმერთი არ არსებობს. უბრალოდ ის არ ერევა სამყაროს მოქმედებაში, არ არღვევს ბუნების კანონებს. ეს ყველა მეცნიერის პოზიცია უნდა იყოს. მეცნიერული კანონი აღარ იქნება მეცნიერული, თუკი ის მხოლოდ მაშინ მოქმედებს, როცა რომელიმე ზებუნებრივი არსება თავისუფლად მიუშვებს მას და არ ჩაერევა.

აზრი, რომ სამყაროს მდგომარეობა ერთ მომენტში განსაზღვრავს მის მდგომარეობას სხვა დროს, ლაპლასის დროიდან ცენტრალური მეცნიერული პრინციპი გახდა. ის გვეუბნება, რომ ჩვენ შეგვიძლია ვიწინასწარმეტყველოთ მომავალი, მინიმუმ ზოგადად. თუმცა პრაქტიკაში ეს საქმე ძლიერ შეზღუდულია გამოთვლების კომპლექსურობის შედეგად და იმის გამო, რომ გააჩნიათ ქაოსური ხასიათი. თუკი გინახავთ ფილმი „იურული პერიოდის პარკი”, გეცოდინებათ, რა შედეგი მოყვება ერთ ადგილას მომხდარ პატარა არეულობას – ის გამოიწვევს დიდ ცვლილებას სხვაგან. პეპლის ფრთების მოქნევამ შეიძლება ნიუ-იორკის ცენტრალ-პარკში წვიმა მოიყვანოს. თუმცა პრობლემა იმაშია, რომ ეს არაა განმეორებადი. პეპლის ფრთის ხელმეორედ მოქნევისას სიტუაცია შეცვლილი იქნება და სხვა შედეგს მივიღებთ. სწორედ ამიტომაა ძნელი ამინდის პროგნოზირება.

ამ პრაქტიკული სიძნელეების მიუხედავად, მეცნიერული დეტერმინიზმი მთელი მე-19 საუკუნე ოფიციალური მეცნიერული დოგმა იყო. მაგრამ მე-20 საუკუნეში მოხდა ორი დიდი განვითარება, რამაც აჩვენა, რომ ლაპლასის ხედვა მომავლის სრულყოფილად წინასწარმეტყველებაზე განუხორციელებელი იყო. პირველ წინსვლას ეწოდება კვანტური მექანიკა. ის 1900 წელს შემოგვთავაზა გერმანელმა მეცნიერმა მაქს პლანკმა, რათა იმ დროს არსებული პარადოქსი აეხსნა. საქმე იმაშია, რომ მე-19 საუკუნეში გავრცელებული იყო ლაპლასის დროინდელი აზრი, რომ ცხელი სხეული, მაგალითად გახურებული მეტალი, გამოსცემს რადიაციას. ის ენერგიას კარგავს რადიოტალღების, ინფრაწითელი სხივების, ხილული სინათლის, ულტრაიისფერი, რენტგენისა და გამა სხივების სახით, თანაც ყველას ერთი სიხშირით. ეს არამარტო იმას ნიშნავდა, რომ ყველანი კანის კიბოთი უნდა დავხოცილიყავით, ასევე იმასაც, რომ სამყაროში ყველაფერს ერთნაირი ტემპერატურა უნდა ჰქონოდა, რაც ცხადია, არასწორია. თუმცა პლანკმა აჩვენა, რომ ამ კატასტროფის აცილება შესაძლებელი იყო, თუკი უარვყოფდით იდეას, რომ რადიაციის დოზა შეიძლება ნებისმიერი რაოდენობით ყოფილიყო. სანაცვლოდ კი შემოიტანა აზრი, რომ რადიაცია გარკვეულ ზომებში, კვანტებში არსებობდა. ეს დაახლოებით იმის მსგავსია, რომ მაღაზიაში შაქარს არა შეუზღუდავი რაოდენობით, არამედ კილოგრამებით ყიდულობთ. კვანტებში განსაზღვრული ენერგია უფრო მეტი აქვთ ულტრაიისფერ და რენტგენის სხივებს, ვიდრე ინფრაწითელ ან ხილულ სინათლეს. ეს იმას ნიშნავს, რომ თუკი ობიექტი არაა ძალიან ცხელი, როგორც მაგალითად მზე, მას არ ექნება საკმარისი ენერგია, რომ ერთი კვანტი ულტრაიისფერი ან რენტგენის სხივები მაინც გამოყოს. სწორედ ამიტომ არ ვირუჯებით ცხელი ყავისგან.

პლანკს კვანტები წარმოდგენილი ჰქონდა, როგორც მათემატიკური ხრიკი და არა ფიზიკური რეალობა. თუმცა ფიზიკოსებმა ნელ-ნელა დაიწყეს სხვა ქცევების ახსნა დაქსაქსული რაოდენობებითა და კვანტური მაჩვენებლებით. მაგალითად, აღმოჩნდა, რომ ელემენტარული ნაწილაკები იქცეოდნენ ბზრიალა სათამაშოებივით და ღერძის გარშემო ბრუნავდნენ. თუმცა ბრუნვის რაოდენობას ვერ ექნებოდა რაიმე მნიშვნელობა. ისინი რაღაც ძირითადი ერთეულის ჯერად მნიშვნელობას იღებდნენ. რადგან ეს ერთეული ძალიან პატარაა, ბზრიალაზე დაკვირვებისას ვერ შენიშნავთ, რომ ის წყვეტილი ტემპებით ნელდება, არამედ თქვენთვის ეს მუდმივი პროცესი იქნება. თუმცა ისეთი პატარა ბზრიალებისთვის, როგორიცაა ატომი, ბრუნვის (სპინის) დისკრეტული (წყვეტილი) ბუნება ძალიან მნიშვნელოვანია.

გარკვეული დრო გავიდა, სანამ მოხდებოდა იმის გააზრება, რა გავლენა აქვს ამ კვანტურ ქცევებს დეტერმინიზმზე. მხოლოდ 1926 წელს გერმანელმა მეცნიერმა ვერნერ ჰაიზენბერგმა შენიშნა, რომ შეუძლებელი იყო ნაწილაკის პოზიციისა და სიჩქარის ერთდროულად განსაზღვრა. იმის დასადგენად, სადაა ნაწილაკი, უნდა მიანათოთ სინათლე. მაგრამ პლანკის ნაშრომების მიხედვით, ვერ გამოიყენებთ ძალიან მცირე რაოდენობის სინათლეს, საჭიროა მინიმუმ 1 კვანტი. ეს კი იწვევს ნაწილაკის შეშფოთებას, ცვლის მის სიჩქარეს იმ დოზით, რომ შეუძლებელი ხდება მისი წინასწარმეტყველება. გარდა ამისა, ნაწილაკის პოზიციის დასადგენად საჭიროა მოკლეტალღური სინათლის გამოყენება, როგორიცაა ულტრაიისფერი, რენტგენის ან გამა სხივები. მაგრამ ისევ და ისევ პლანკის ნაშრომების მიხედვით, ამ სინათლეების კვანტებს უფრო მეტი ენერგია აქვთ, ვიდრე ხილულ სინათლეს. ამიტომ ისინი კიდევ უფრო მეტად შეაშფოთებენ ნაწილაკის სიჩქარეს. იქმნება რთული სიტუაცია: რაც უფრო ზუსტად ცდილობ ნაწილაკის პოზიციის განსაზღვრას, მით უფრო ბუნდოვანი იქნება ინფორმაცია სიჩქარეზე და პირიქით. ეს შეჯამებულია ჰაიზენბერგის განუსაზღვრელობის პრინციპის ფორმულაში: ნაწილაკის პოზიციის განუსაზღვრელობა გამრავლებული სიჩქარის განუსაზღვრელობაზე ყოველთვის უფრო მეტია, ვიდრე პლანკის მუდმივა გაყოფილი ნაწილაკის მასაზე.

ლაპლასის ხედვა მეცნიერულ დეტერმინიზმზე მოიცავდა სამყაროს ყველა ნაწილაკის მდებარეობისა და სიჩქარის ცოდნას კონკრეტულ დროში. ამიტომ ჰაიზენბერგის განუსაზღვრელობის პრინციპი მას ძირს უთხრიდა. როგორ შეიძლება მომავლის წინასწარმეტყველება, როცა ერთდროულად ვერ განისაზღვრება ორივე – სიჩქარე და პოზიცია – მოცემულ დროში? არა აქვს მნიშვნელობა, რამდენად ძლიერი კომპიუტერი გაქვთ, თუკი შეიყვანთ მწირ ინფორმაციას, წინასწარმეტყველებაც შესაბამისი იქნება.

აინშტაინს ძალიან აწუხებდა ბუნების ეს შემთხვევითობა. მის შეხედულებებს კარგად გამოხატავს მისივე ცნობილი ფრაზა: „ღმერთი კამათლებით არ თამაშობს”. ის მიიჩნევდა, რომ განუსაზღვრელობის პრინციპი მხოლოდ დროებითი იყო, რომ არსებობდა ძირითადი რეალობა, რომელშიც ნაწილაკებს მკაცრად განსაზღვრული მდებარეობა და სიჩქარეები აქვთ და მოქმედებენ დეტერმინისტული კანონებით, რომელთა სულის ჩამდგმელიც ლაპლასი იყო. ეს რეალობა სავარაუდოდ ცნობილია ღმერთისთვის, მაგრამ სინათლის კვანტური ბუნება არ გვაძლევს საშუალებას, რომ ჩვენც დავინახოთ.

აინშტაინის შეხედულებებს ამჟამად „დამალული ცვლადის თეორია” ეწოდება. განუსაზღვრელობის პრინციპთან გაერთიანებით ის გვაძლევს საფუძველს სამყაროს ისეთი სურათისთვის, რომელსაც ემხრობა ბევრი მეცნიერი და თითქმის ყველა მეცნიერების ფილოსოფოსი. თუმცა დამალული ცვლადის თეორია მცდარია. ბრიტანელმა ფიზიკოსმა ჯონ ბელმა შემოგვთავაზა ექსპერიმენტული ტესტი, რომელიც აინშტაინის შეხედულებებს გამოცდიდა. ექსპერიმენტის განხორციელების შედეგად მიღებული ინფორმაცია შეუთავსებელია ამ თეორიასთან. როგორც ჩანს, ღმერთიც კი განუსაზღვრელობის პრინციპითაა დაბრკოლებული და ნაწილაკის სიჩქარე და პოზიცია ერთდროულად მასაც ვერ ეცოდინება. ასე რომ ღმერთი ნამდვილად კამათლებით ეთამაშება სამყაროს. ყველაფერი იმაზე მიუთითებს, რომ ის მოთამაშეა, რომელიც ყოველ შესაძლო შემთხვევაზე კამათელს აგორებს.

სხვა მეცნიერები აინშტაინზე მეტად იყვნენ მომზადებული მე-19 საუკუნისეული დეტერმინიზმის შესაცვლელად. ახალი თეორია, სახელად კვანტური მექანიკა, განავითარეს ჰაიზენბერგმა, ერვინ შრედინგერმა და პოლ დირაკმა. დირაკი ჩემი წინამორბედი იყო კემბრიჯის უნივერსიტეტში, ის ჩემსავით მათემატიკის ლექციებს კითხულობდა. მიუხედავად იმისა, რომ კვანტური მექანიკა 80 წელია არსებობს, დღემდე ვერ მოხდა მისი ზოგადი გაგება ან შეფასება მათ მიერაც კი, ვინც კვანტურ მექანიკას იყენებს გამოთვლებში. თუმცა ის ყველას უნდა გვაინტერესებდეს, რადგან ფიზიკური სამყაროს და თავად რეალობის სრულიად განსხვავებულ სურათს იძლევა. კვანტურ მექანიკაში ნაწილაკებს არ გააჩნიათ კარგად განსაზღვრული პოზიცია და სიჩქარე. სანაცვლოდ ისინი წარმოდგენილი არიან, როგორც ტალღური ფუნქციები. მათ სივრცის ყველა წერტილში რაღაც მნიშვნელობა გააჩნიათ. მოცემულ ადგილას ფუნქციის ზომა იძლევა შესაბამის ალბათობას, რომ ნაწილაკი აქ იქნება ნაპოვნი. ტალღური ფუნქციის ცვალებადობა წერტილიდან წერტილამდე ნაწილაკს შესაბამის სიჩქარეს ანიჭებს. შეიძლება ტალღური ფუნქცია პატარა რეგიონში პიკს აღწევდეს. ეს ნიშნავს, რომ ამ პოზიციაში განუსაზღვრელობა მცირეა. თუმცა ფუნქცია ძალიან სწრაფად შეიცვლება პიკის მახლობლად, ზოგან აიწევს, სხვაგან კი დაიწევს. შესაბამისად სიჩქარის განუსაზღვრელობა დიდია. ანალოგიურად, შეიძლება არსებობდეს ტალღური ფუნქცია, რომელშიც სიჩქარის განუსაზღვრელობა მცირეა, მაგრამ პოზიციისა – დიდი.

ტალღური ფუნქცია შეიცავს ყველაფერს, რაც ადამიანმა შეიძლება ნაწილაკზე იცოდეს, ინფორმაციას პოზიციაზეც და სიჩქარეზეც. თუკი იცი ტალღური ფუნქცია დროის ერთ მომენტში, მაშინ მისი თვისებების განსაზღვრა სხვა მომენტში შესაძლებელია შრედინგერის განტოლებით. ეს დეტერმინიზმის მსგავსია, თუმცა არა ისეთის, როგორიც ლაპლასმა განიხილა. ნაცვლად ნაწილაკების სიჩქარეებისა და მდებარეობისა, ჩვენ შეგვიძლია ტალღურ ფუნქციაზე გავაკეთოთ წინასწარმეტყველებები. ეს კი იმის ნახევარია, რაც მე-19 საუკუნეში წარმოედგინათ.

მიუხედავად იმისა, რომ კვანტურ მექანიკას განუსაზღვრელობამდე მივყავართ, როცა ვცდილობთ ორივე მაჩვენებლის წინასწარმეტყველებას, ის მაინც იძლევა შესაძლებლობას, პოზიციისა და სიჩქარის ერთი კომბინაცია განისაზღვროს. თუმცა ამ დროსაც კი მას ხელს უშლის რიგი ფაქტორები, როგორიცაა მაგალითად გრავიტაციის მიერ დროისა და სივრცის გამრუდება, შესაბამისად არსებობს რეგიონები, სადაც დაკვირვებას ვერ განვახორციელებთ.

1799 წელს ლაპლასმა დაწერა ნაშრომი, სადაც აღნიშნა, რომ ზოგიერთი ვარსკვლავის გრავიტაციული ველის სიმძლავრეს სინათლეც კი ვერ დაუსხლტება და ისევ ვარსკვლავს დაუბრუნდება. მან გამოთვალა, რომ მზესავით მკვრივი, მაგრამ 250-ჯერ დიდი ვარსკვლავი ამ თვისების მქონე იქნებოდა. ლაპლასმა სავარაუდოდ ვერ გაიაზრა, რომ იგივე მოსაზრება 16 წლით ადრე ჰქონდა ჯონ მიჩელს ნაშრომში „სამეფო საზოგადოების ფილოსოფიური შრომები”. ლაპლასიც და მიჩელიც თვლიდნენ, რომ სინათლე შედგება ნაწილაკებისგან, რომლებიც ზარბაზნის ბურთების მსგავსია და გრავიტაციის ზემოქმედების შედეგად ნელდება, რაც უკან ვარსკვლავში აბრუნებს მათ. თუმცა ცნობილმა ექსპერიმენტმა, რომელიც ორმა ამერიკელმა, მაიკელსონმა და მორლიმ, ჩაატარეს 1887 წელს, აჩვენა, რომ სინათლე მუდმივად მოძრაობდა წამში 186 000 მილი (299 340 კმ) სიჩქარით, მიუხედავად იმისა, საიდან მოდიოდა. მაშ როგორ შეანელებდა გრავიტაცია სინათლეს და დააბრუნებდა უკან?

სივრცესა და დროზე იმ დროს არსებული იდეების მიხედვით პასუხის პოვნა შეუძლებელი იყო. თუმცა 1915 წელს აინშტაინმა გამოაქვეყნა თავისი რევოლუციური ნაშრომი – ზოგადი ფარდობითობის თეორია. მასში დრო და სივრცე აღარ წარმოადგენდნენ განცალკევებულ და დამოუკიდებელ სიდიდეებს. სანაცვლოდ ისინი სხვადასხვა მიმართულებები იყვნენ ერთ ობიექტში, სივრცე-დროში. სივრცე-დრო არ იყო ბრტყელი, ის მატერიითა და ენერგიით იმრუდებოდა და იბრიცებოდა. უკეთ გასაგებად წარმოიდგინეთ რეზინის ზეწარი, რომელზეც მოთავსებულია ტვირთი (ვარსკვლავის ანალოგია). სიმძიმე ჩაზნექს ზეწარს და ტვირთის გარშემო გაამრუდებს მას, ნაცვლად სიბრტყისა. თუკი ვინმე ბურთულას გააგორებს ზეწარზე, მისი ტრაექტორია იქნება გამრუდებული, ნაცვლად სწორი ხაზებისა. 1919 წელს დასავლეთ აფრიკაში ბრიტანული ექსპედიცია დააკვირდა შორეული ვარსკვლავებიდან წამოსულ სინათლეს, რომელიც გაივლიდა მზის მახლობლად მისი დაბნელების მომენტში. მათ აღმოაჩინეს, რომ ვარსკვლავების გამოსახულებები ნორმალური პოზიციიდან მცირეოდენად წანაცვლებული იყო. ეს იმაზე მიუთითებდა, რომ ვარსკვლავიდან წამოსული სინათლის ტრაექტორია იცვლებოდა მზის სიახლოვეს არსებული სივრცე-დროის გამრუდების გამო. ზოგადი ფარდობითობა დადასტურდა.

ახლა წარმოიდგინეთ, რომ რეზინის ზეწარზე უფრო და უფრო მძიმე და მკვრივ ტვირთებს ვათავსებთ. ისინი უფრო მეტად ჩაზნექენ ზეწარს, ხოლო კრიტიკული ზომისა და მასის შემთხვევაში მიიღება უძირო ნახვრეტი, რომელშიც ეცემიან ნაწილაკები, მაგრამ იქიდან არაფერი ამოდის.

ზოგადი ფარდობითობის მიხედვით, მსგავსი რამ ემართება სივრცე-დროსაც. ვარსკვლავი გაამრუდებს სივრცე-დროს მის გარშემო, რაც უფრო მასიურია, მით უფრო მეტად. თუკი მასიური ვარსკვლავი ამოწურავს მასში არსებულ ბირთვულ საწვავს, გაგრილდება და კრიტიკულ ზომამდე შემცირდება, ის სწორედ უძირო ხვრელს შექმნის, რომლისგანაც სინათლეც კი ვერ დააღწევს თავს. ასეთ ობიექტებს „შავი ხვრელები” უწოდა ამერიკელმა ფიზიკოსმა ჯონ უილერმა, რომელმაც ერთ-ერთმა პირველმა აღმოაჩინა მათი საჭიროება და პრობლემები, რომლებსაც ისინი ქმნიდნენ. ამერიკელებისთვის სახელი შავი ხვრელი რაღაც ბნელს და მისტიკურს წარმოადგენდა, ბრიტანელებისთვის კი ასოცირდებოდა კალკუტის შავ ორმოსთან (ინდოეთის ქალაქ კალკუტაში არსებული დილეგი, სადაც მე-18 საუკუნეში ბრიტანელი ჯარისკაცები ჰყავდათ დამწყვდეული). რაც შეეხება ფრანგებს, მათთვის ამ ტერმინს უწმაწური მნიშვნელობა ჰქონდა, ასოცირდებოდა რა უხამსობასთან. თუმცა საბოლოოდ პოზიციები დათმეს და ტერმინი მიიღეს.

ამჟამად დაკვირვებების საფუძველზე ცნობილია, რომ შავი ხვრელები არსებობენ გარკვეულ ობიექტებში, დაწყებული ვარსკვლავების ბინარული სისტემიდან, დამთავრებული გალაქტიკის ცენტრით. უკვე საყოველთაოდაა აღიარებული მათი არსებობა. თუმცა გარდა იმ პოტენციალისა, რაც სამეცნიერო ფანტასტიკის ჟანრში აქვთ, მათ გავლენა გააჩნიათ დეტერმინიზმზეც. პასუხი იმ სტიკერზეა, რომელსაც ჩემი ოფისის კარებზე ვაკრავდი ხოლმე: „შავი ხვრელები უხილავია.” შავ ხვრელში არამარტო ნაწილაკები და უიღბლო კოსმონავტები იკარგებიან და უკან აღარასდროს ბრუნდებიან, არამედ ინფორმაციაც, რომელსაც ისინი შეიცავენ, სამუდამოდ დაკარგულია მინიმუმ სამყაროს ჩვენი რეგიონიდან. თქვენ შეგიძლიათ, შავ ხვრელში მოისროლოთ ტელევიზორის პულტები, ბრილიანტის ბეჭდები, თქვენი ყველაზე საძულველი მტრები და რასაც შავი ხვრელი დაიმახსოვრებს, იქნება მთლიანი მასა და ბრუნვის მდგომარეობა. ჯონ უილერმა ეს გამოხატა შემდეგი ფრაზით: „შავ ხვრელს თმა არ აქვს”. ამის გამო ფრანგებს ისევ მოეძალათ აზრი, რომ ეს ტერმინი უხამსობა იყო.

რადგანაც ითვლებოდა, რომ შავი ხვრელები მუდმივად იარსებებდნენ, ინფორმაციის დაკარგვა დიდი პრობლემა არ ჩანდა. ზოგიერთები ამბობდნენ, რომ ინფორმაცია ისევ განაგრძობდა არსებობას შავ ხვრელში. თუმცა სიტუაცია შეიცვალა, როცა მე აღმოვაჩინე, რომ შავი ხვრელები სულაც არ არიან მთლიანად შავები. კვანტური მექანიკის კანონების შედეგად ისინი მუდმივი სიხშირით გამოყოფენ ნაწილაკებსა და რადიაციას. ეს ჩემთვის დიდი სიურპრიზი იყო, ისევე როგორც სხვებისთვის. რაც ჩვენ ცარიელი სივრცე გვგონია, სინამდვილეში სავსეა ნაწილაკებითა და ანტინაწილაკებით, ისინი დრო-სივრცის ზოგიერთ მომენტში ერთად ჩნდებიან, შორდებიან ერთმანეთს, შემდეგ უახლოვდებიან და ერთმანეთის ანიჰილაციას ახდენენ. ეს ნაწილაკები და ანტინაწილაკები ჩნდებიან იმიტომ, რომ ისეთი ველი, როგორიცაა მაგალითად სინათლის ან გრავიტაციის გადამტანი, ზუსტად ნულის ტოლი ვერ იქნება. სხვაგვარად ეს იმას ნიშნავს, რომ ველის მნიშვნელობას ერთდროულად ექნება ზუსტი პოზიციაც (ნულზე) და ზუსტი სიჩქარე ან ცვლილების სისწრაფე (ასევე ნული). ეს ეწინააღმდეგება განუსაზღვრელობის პრინციპს, რომლის მიხედვითაც ნაწილაკს ერთდროულად ვერ ექნება ზუსტი პოზიციაც და სიჩქარეც. ამიტომ ყველა ველს უნდა ჰქონდეს ე.წ. ვაკუუმის ფლუქტუაციები (რხევები). ბუნების კვანტური ქცევების გამო შესაძლებელია ამ ვაკუუმის ფლუქტუაციების ინტერპრეტაცია ნაწილაკებისა და ანტინაწილაკების შემოტანით, როგორც მე ზემოთ აღვწერე.

ნაწილაკების ეს წყვილები წარმოიშობიან ნებისმიერი ელემენტარული ნაწილაკის შემთხვევაში. მათ ეწოდებათ ვირტუალური ნაწილაკები, რადგან ვაკუუმშიც კი ჩნდებიან და შეუძლებელია ნაწილაკების დეტექტორებით მათი პირდაპირი წესით გაზომვა. თუმცა ვირტუალური ნაწილაკების ირიბი ეფექტი, იგივე ვაკუუმის ფლუქტუაციები, ბევრ ექსპერიმენტში დაიმზირა და მათი არსებობა დადასტურებულია.

შავი ხვრელის სიახლოვეს ყოფნისას ნაწილაკისა და ანტინაწილაკის წყვილიდან ერთ-ერთი შესაძლოა მასში აღმოჩნდეს, პარტნიორი კი გარეთ დატოვოს ანიჰილატორის გარეშე. მოგვიანებით შეიძლება მიტოვებული ნაწილაკიც შავ ხვრელში აღმოჩნდეს, თუმცა ასევე შესაძლებელია გაექცეს მას დიდ დისტანციაზე, სადაც რეალურ ნაწილაკად იქცევა და მისი დეტექტორით გაზომვა უკვე შესაძლებელი გახდება. შავი ხვრელისგან მოშორებით მყოფი ადამიანისთვის ეს ისე გამოჩნდება, თითქოს შავმა ხვრელმა ნაწილაკი გამოყო.

ეს ახსნა, რომელიც აჩვენებს, რომ შავი ხვრელი სულაც არაა შავი, ასევე გვანახებს, რომ გამოყოფა დამოკიდებულია შავი ხვრელის ზომასა და ბრუნვის ტემპზე. მაგრამ რადგანაც უილერის თქმით, შავ ხვრელს თმა არ აქვს, რადიაცია დამოუკიდებელია იმისგან, რა მოხვდა შავ ხვრელში. არა აქვს მნიშვნელობა, ტელევიზორის პულტი ისროლეთ მასში, ბრილიანტის ბეჭდები თუ თქვენი მტრები, რაც იქიდან გამოვა, მაინც იგივე იქნება.

რა კავშირი აქვს ამ ყველაფერს დეტერმინიზმთან, რომელიც ამ ლექციის მთავარი თემაა? ის აჩვენებს, რომ არსებობს მრავალი საწყისი მდგომარეობა პულტებით, ბეჭდებითა და ადამიანებით, მაგრამ ფინალი ყოველთვის ერთია, ყოველ შემთხვევაში შავი ხვრელის გარეთ მაინც. მაგრამ ლაპლასისეულ დეტერმინიზმში შესაბამისობა მხოლოდ ერთი ერთზე იყო, ერთი საწყისი მდგომარეობა შეესაბამებოდა ერთ ფინალურ მდგომარეობას. თუკი გეცოდინებოდათ სამყაროს მდგომარეობა წარსულის რაღაც მონაკვეთში, შეძლებდით მომავლის წინასწარმეტყველებას. მსგავსადვე, თუკი გეცოდინებოდათ მომავლის მდგომარეობა, განსაზღვრავდით წარსულისას. 1920-იან წლებში კვანტური თეორიის გამოჩენამ გაანახევრა წინასწარმეტყველებადი საგნების რაოდენობა, თუმცა მაინც დატოვა ერთი ერთზე შესაბამისობა სამყაროს სხვადასხვა პერიოდში მდგომარეობებს შორის. თუკი ცნობილია ტალღური ფუნქცია დროის ერთ მომენტში, შესაძლებელია გამოთვლა, როგორი იქნება დროის ნებისმიერ სხვა მონაკვეთში.

შავ ხვრელებთან კი საქმე გაცილებით რთულადაა. მდგომარეობა ერთი და იგივეა, მიუხედავად იმისა, რა ვარდება მასში, თუ რა თქმა უნდა, ჩავარდნილ ობიექტებს ერთნაირი მასა აქვთ. ამიტომ აქ აღარ გვაქვს შავი ხვრელის გარეთ საწყის და საბოლოო მდგომარეობებს შორის ერთი ერთზე შესაბამისობა, არამედ ეს შესაბამისობა არსებობს საწყის და საბოლოო მდგომარეობებს შორის როგორც შავი ხვრელის გარეთ, ისე მის შიგნით. მაგრამ მნიშვნელოვანი საკითხია ისიც, რომ ნაწილაკებისა და რადიაციის გამოყოფა შეამცირებს შავი ხვრელის მასას და დააპატარავებს მას. როგორც ჩანს, საბოლოოდ შავი ხვრელის მასა ნულამდე დაეცემა და გაუჩინარდება. რა დაემართებათ იმ ობიექტებს, რომლებიც მანამდე მასში მოხვდნენ? ისინი უკან ვეღარ ამოვლენ, რადგან შავ ხვრელში აღარ დარჩა საკმარისი მასა ან ენერგია მათ გამოსატყორცნად. ისინი შეიძლება სხვა სამყაროში აღმოჩნდნენ. ინფორმაციაც კი ვერ დაუძვრება შავ ხვრელს მის გაუჩინარებამდე. სატელეფონო გადასახადებიდან გამომდინარე გეცოდინებათ, რომ ინფორმაციას ენერგია სჭირდება გადაადგილებისთვის, ხოლო როცა შავ ხვრელს გაუჩინარების მომენტი უახლოვდება, მასში საამისოდ საკმარისი ენერგია აღარ იქნება.

ეს ყველაფერი იმას ნიშნავს, რომ ინფორმაცია სამყაროს ჩვენი რეგიონიდან დაიკარგება. ინფორმაციის დაკარგვა იმას ნიშნავს, რომ კიდევ უფრო ნაკლები რამის წინასწარმეტყველება შეგვიძლია, ვიდრე მანამდე გვეგონა კვანტურ თეორიაზე დაყრდნობით. კვანტურ თეორიაში დამკვირვებელმა შეიძლება ზუსტად ვერ იწინასწარმეტყველოს ნაწილაკის სიჩქარე და პოზიცია. მაგრამ მაინც არსებობს მათი ერთი კომბინაცია, რომლის განსაზღვრაც შესაძლებელია, შავი ხვრელის შემთხვევაში კი ეს განსაზღვრა მოიცავს ნაწილაკების წყვილის ორივე წევრს. მაგრამ ჩვენ მხოლოდ იმ ნაწილაკზე დაკვირვება შეგვიძლია, რომელიც შავ ხვრელში არ მოხვდა. მეორეს გაზომვა თეორიულადაც კი შეუძლებელია. ის შეიძლება ნებისმიერ მდგომარეობაში იყოს. ეს იმას ნიშნავს, რომ ზუსტ წინასწარმეტყველებას იმ ნაწილაკზეც ვერ გავაკეთებთ, რომელმაც თავი დააღწია. შეგვიძლია გამოვთვალოთ ალბათობა, რომ მას ეს ან ის პოზიცია ან სიჩქარე აქვს. მაგრამ არ არსებობს პოზიციისა და სიჩქარის ისეთი კომბინაცია ერთი ნაწილაკისთვის, რომლის ზუსტი განსაზღვრაც შესაძლებელი იქნება, რადგან ეს ორი მაჩვენებელი დამოკიდებულია მის მეწყვილეზე, რომელსაც ვერ ვაკვირდებით. შესაბამისად, როგორც ჩანს, აინშტაინი ორმაგად ცდებოდა, როცა თქვა, რომ ღმერთი კამათლებით არ თამაშობს. ღმერთი არამარტო თამაშობს კამათლებით, არამედ ზოგჯერ გვაბნევს კიდეც და ისეთ ადგილას აგორებს, სადაც ვერ დავინახავთ.

ბევრი მეცნიერი აინშტაინის მსგავსია და ღრმა ემოციური კავშირი აქვს დეტერმინიზმთან. მაგრამ მისგან განსხვავებით აღიარეს ჩვენ მიერ წინასწარმეტყველების შესაძლებლობის შემცირება, რაც კვანტურმა მექანიკამ გამოააშკარავა. თუმცა ეს ზღვარი იყო. მათ არ მოეწონათ კიდევ უფრო მეტად შემცირება, რაზეც შავი ხვრელების თვისებები მიანიშნებდნენ. ამიტომ ისინი ირწმუნებიან, რომ ინფორმაცია შავ ხვრელში არ იკარგება, თუმცა დაბრუნების მექანიზმი ვერ წარმოადგინეს. რჩება მხოლოდ იმედი, რომ სამყარო დეტერმინისტულია, როგორც ლაპლასი ფიქრობდა. როგორც ჩანს, ამ მეცნიერებმა ისტორიისგან გაკვეთილი ვერ ისწავლეს. სამყარო არ ემორჩილება წინასწარ შექმნილ აზრებს, ის მუდმივად განაგრძობს ჩვენს გაოცებას.

ზოგმა შეიძლება იფიქროს, რომ არც ისე მნიშვნელოვანია, დეტერმინიზმი მარცხდება თუ არა შავ ხვრელებთან, ჩვენ ხომ ნებისმიერი შავი ხვრელისგან მინიმუმ რამდენიმე სინათლის წელიწადი გვაშორებს. თუმცა განუსაზღვრელობის პრინციპი მიანიშნებს, რომ სივრცის ყველა რეგიონი სავსე უნდა იყოს პატარა ვირტუალური შავი ხვრელებით, რომლებიც მუდმივად ჩნდებიან და ქრებიან. ალბათ იფიქრებთ, რომ ნაწილაკები და ინფორმაცია მათშიც აღმოჩნდება და დაიკარგება. მაგრამ ვირტუალური შავი ხვრელები ასი კვინტილიონჯერ (კვინტილიონი – რიცხვი 18 ნულით) პატარაა ატომის ბირთვზე, ამიტომ ინფორმაციის დანაკარგი ძალიან უმნიშვნელო იქნება. ამიტომ ჩანს მეცნიერული კანონები დეტერმინისტული, ისინი მიახლოებითი სიზუსტით განსაზღვრავენ ყველაფერს. მაგრამ ექსტრემალურ პირობებში, როგორიც იყო ადრეული სამყარო, ან სულაც მაღალენერგეტიკული ნაწილაკების შეჯახების მომენტში, შეიძლება მნიშვნელოვანი რაოდენობის ინფორმაცია დაიკარგოს. ამას კი განუსაზღვრელობამდე მივყავართ.

ლექცია რომ შევაჯამოთ, საუბრის მთავარი თემა იყო, სამყარო თვითნებურია თუ დეტერმინისტული. ლაპლასის მიერ წინ წამოწეული კლასიკური ხედვა იმაში მდგომარეობდა, რომ ნაწილაკების მოძრაობა მომავალში მთლიანად განსაზღვრულია, თუკი ცნობილია კონკრეტულ მომენტში მათი სიჩქარე და პოზიცია. შემდეგ საჭირო გახდა ამ მოსაზრების მოდიფიცირება, როცა ჰაიზენბერგმა წამოაყენა განუსაზღვრელობის პრინციპი. მის მიხედვით, შეუძლებელი იყო კონკრეტულ მომენტში ნაწილაკის სიჩქარისა და მდებარეობის ერთდროული ზუსტი ცოდნა. თუმცა მაინც არსებობდა შესაძლებლობა, რომ სიჩქარისა და პოზიციის კომბინაცია ნაწინასწარმეტყველები იქნებოდა. მაგრამ ეს შეზღუდული შესაძლებლობაც გაქრა, როცა საქმეში გამოჩნდა შავი ხვრელის ეფექტები. ნაწილაკებისა და ინფორმაციის შავ ხვრელში დაკარგვა ნიშნავდა, რომ თავდაღწეული ნაწილაკები შემთხვევითობის პრინციპით მოქმედებდნენ. შესაძლებელია ალბათობების გამოთვლა, მაგრამ არა – ზუსტი წინასწარმეტყველების გაკეთება.

შესაბამისად, შეუძლებელია სამყაროს ამჟამინდელი მდგომარეობისა და მისი მომავლის მთლიანად განსაზღვრა ბუნების კანონებით, როგორც ეს ლაპლასს ეგონა. ღმერთს კი ჯერ კიდევ აქვს ჩვენთვის უცნობი ხრიკები შემონახული.