Pisatelj, ki si je svetovni ugled pridobil s knjigama Tkanina vesolja in Čudovito vesolje, si tolikšnega v tretje ne bo mogel pridobiti, vsaj pri večjem številu bralcev ne. Medtem ko se je Brian Greene pri prvih dveh knjigah približal mnogim bralcem tudi z domiselnimi grafičnimi prikazi, se je v tej knjigi pokazal v povsem drugi luči. Bralec ne samo da pogreša slikovne prikaze, težje mu sledi zlasti v osrednjem delu, ko se Greene oddalji od poljudnoznanstvenega naravoslovja: astrofizike, kozmologije, kemije in genetike ter prehaja v izrazito humanistično tj antropološko filozofskega. Konec časa je pravzaprav enciklopedična knjiga. Avtor si je nadel težko breme, ki ga marsikdo od njegovih sicer doslej hvaležnih bralcev ne bo hotel deliti z njim ali pa le stežka.
Izredno zanimiv je v prvih poglavjih (v drugem, predvsem pa tretjem), ko razdela entropijo in drugi zakon termodinamike kot malokdo pred njim, v osrednjem delu (od četrtega poglavja dalje) pa preide v antropološka in filozofska razmišljanja, da bi se zadnjih poglavjih (devetem, desetem in enajstem) osredotočil na začetek, predvsem pa na konec vesolja. V tem se vsebinsko približa knjigi Katie Mack Konec vsega, pri čemer velja priporočiti bralcu, naj si najprej prebere njeno knjigo, morda celo kot conditio sine qua non preden bo segel po Greenovem Koncu časa. Opozoriti je treba, da avtor zlasti v začetnem in končnem delu knjige poglablja tista znanja, ki so bralcem s področja poljudnoznanstvene astrofizike in kozmologije sicer dokaj dobro znana, vendar bodo našli marsikaj takega česar še niso vedeli. V osrednjem delu knjige, namenjenem o razvoju človeškega mišljenja – uma se pogosto naslanja na Darwinovo teorijo nastanka vrst – nadaljnji razvoj lahko poteka samo z višje organiziranimi in razvitimi skupinami. Tako skupine človečnjakov, ki so pridobile dar govora in petja ter ustvarjanja mitov, imajo več možnosti za preživetje kot tiste, ki tega še niso pridobile, oziroma ga imajo manj razvitega. Osnovna ideja, ki povezuje vso knjigo je v tem, da so čutenje, občutki, govor, jezik in zavest posledica delovanja elementarnih delcev – gradnikov, ki sestavljajo atom in organsko molekulo. Torej neverjetno veliko raznolikost struktur anorganskega in predvsem organskega izvora je pripisati kombinacijam istih osnovnih delcev. O Koncu časa bi lahko rekli, da je knjiga o entropiji: povsem naključne fluktuacije lahko privedejo do tega, da se v kaosu, formirajo povsem naključno urejene strukture z nizko entropijo in se lahko nadalje razvijajo, seveda, če pri nadaljnjem razvoju obdržijo stanje z nižjo entropijo.
Greenejev Konec časa je knjiga na redukcionističnih temeljih. Zanj v tej knjigi, najverjetneje pa tudi sicer izhaja vse iz fizike, fizika je tudi tista, ki omogoča misel, zavest in um. Kot da je fizika tisto vezivo, lepilo, ki omogoča poenotenje vsega, ne samo vseh štirih sil neposredno po velikem poku. Pri tem misli Greene fiziko kot celoto, pa naj bo to klasična Newtonova, ali kvantna mehanika z Einsteinom, Schrödingerjem, Heisenbergom in Paulijem.
Brian Greene je v Koncu časa uporabil leposlovni način izražanja. Čeprav naravoslovec, je namreč univerzitetni učitelj, matematike in fizike in seveda tudi astrofizik in kozmolog svetovnega ogleda, se je izkazal kot izredno široko razgledan, tako da njegova knjiga vsebuje prvine s kulturnega področja, pa naj bo to leposlovja, glasbe in tudi upodabljajoče umetnosti (Calaiski meščani). V tej njegovi knjigi je marsikaj avtobiografskega npr. kot deček si je osmodil obrvi, ko je hotel prižgati plin v kuhinjski pečici, pri tem pa ni upošteval, da se je v njej nabralo že precej plina, preden je primaknil vžigalnik. Knjiga ima tudi anekdotični značaj. V njej se je nabralo dosti izrekov znamenitih znanstvenikov o katerih je Greene bral, nekatere pa je neposredno slišal. Konec časa je ob vsem tem bogata tudi historiografsko, Greene v njej velikokrat poseže v zgodovino fizike (klasična mehanika – Newton, kvantna mehanika – Schrödinger), astronomije, astrofizike, kozmologije in genetike. Za to izredno široko zastavljeno knjigo z kar enciklopedičnim značajem, lahko rečemo, da je zahtevna knjiga tudi za zahtevnega bralca, ki mora biti razen tega tudi široko razgledan.
Da bi kompleksno knjigo kot je Konec časa bolje razumeli, je priporočljivo prebrati razen že omenjene knjige Katie Mack Konec vsega še sestavek s spleta avtorja Igorja Bratoža z naslovom Kako dolgo lahko traja misel z dne 10.08.2021 ob 07:01 – https://www.delo.si › kultura › knjiga › kako-dolgo-lah.
Prvo poglavje Mikavnost večnosti (str. 15 – 27)
V prvem poglavju, ki ga lahko pojmujemo kot predgovor, avtor navede, da si v knjigi (str. 18-19) delita glavni vlogi, glavna lika: entropija in evolucija. Tako navaja tudi v prvem poglavju misel ruskega avtorja Vladimirja Nabokova (roman Lolita po katerem so posneli tudi istoimenski film), da je življenje posameznika kratkotrajna reža svetlobe med dvema večnostima teme, kar velja tudi za celotno vesolje. In s tem se je treba sprijazniti. Avtor zaključuje prvo poglavje s spoznanjem: Nič ni trajno. Nič ni absolutno.
Drugo poglavje Jezik časa (str. 28 – 52)
V poglavju pod zgornjim naslovom se Greene pomudi, še preden začne z razlago, kaj je to entropija, z drugim zakonom termodinamike katerega glavna značilnost, lastna vsej snovi in energiji je, da vse v vesolju teži k temu, da se izrabi, iztroši ali ovene. Kot citat uporabi Greene misel Bertranda Russela, enem najvidnejših intelektualcev 20. stoletja (str. 28). Opirajoč se na Russela, tudi Greene vidi v prihodnosti propadanje, neizprosno pretvarjanje produktivne energije v neuporabno toploto, vendar tudi veruje, da je v vsem tem propadu in razkroju mogoče ustvariti lepoto in resničnost.
Kot primer dokazovanja neurejenosti navaja avtor kovance, obrnjene na eno od svojih obeh strani: cifro ali moža in izhaja iz tega, da če bi bili vsi kovanci v danem številu obrnjeni na eno ali drugo stran, absolutna urejenost le izjemna redkost. V primerjavi s to konfiguracijo, je sto milijard milijard milijardkrat bolj verjetno, da bi naključno stresanje kovancev pokazalo konfiguracijo s 50 ciframi in 50 možmi (str. 35 in 40). Kot stanje največje velike statistične neurejenosti, vzame Greene tudi vonj pri peki kruha (str. 42), ki se širi od krušne peči dalje ali pare ob kopalniškem ogledalu. Osrednji primer dokazovanja veljavnosti drugega zakona termodinamike uporablja Greene parni stroj, pri katerem se je pri prvih verzijah porabilo približno 95% toplote, ki sta jo ustvarila goreči premog ali les, izgubilo v okolico. Pri vsakem delovnem gibu – hodu bata – ciklu, se mora večina entropije, ki jo parni stroj pridobi v določenem ciklu, oddati v okolico. Ali tudi, da bi se parni stroj vrnil v začetno stanje, mora v skladu z drugim zakonom termodinamike oddati vso toploto v okolico. Prav takšno oddajanje odpadne toplote je v okolje je težilo Bertranda Russela. Celovito gledano deluje parni stroj tako, da s svojim delovanjem prehaja od nižje entropije k stanju višje entropije. Ko se volumen pare v valju zmanjšuje, se znižuje tudi entropija v njem, molekule pare v valju, ki udarjajo na bat, imajo krajšo pot, torej se njihova entropija zmanjšuje, z oddajanjem pare v okolje, ki jo potem, ko je valj dosegel svojo skrajno lego, pa se volumen z raztezanjem ohlajene pare povečuje. Sisteme, pri katerih se entropija lahko zmanjša na enem mestu, vendar se znatno poveča na drugem, imenujemo, imenujemo entropični valček. Prav ta proces pogojuje vzpon življenja in uma ter vsega, kar sledi v zadnjem delu knjige od devetega poglavja naprej.
Na koncu drugega poglavja se avtor sprašuje, ali je opazljivo vesolje ponor brez dna za absorbiranje odpadne toplote? Ali lahko življenje v neskončnost pleše entropični valček? Ali pa bo morda prišel čas, ko bo vesolje nasičeno in ne bo moglo več absorbirati odpadle toplote, ki jo ustvarjajo prav tiste dejavnosti, ki nas opredeljujejo, kar bi pomenilo konec življenja in uma?
Tretje poglavje Izvor in entropija (str. 53 – 74)
Že kar na začetku tretjega poglavja zastavlja vprašanje Greene, če drugi zakon termodinamike bremeni vesolje z neusmiljenim povečevanjem neurejenosti, kako potem narava ustvari čudovito konfigurirane, zelo urejene strukture, od atomov in molekul do zvezd in galaksij ter življenja in uma?
Ko je jezuitski duhovnik George Lemaître sredi prejšnjega stoletja na podlagi Einsteinove splošne teorije relativnosti razvil radikalno idejo o vesolju, ki da se je začelo z velikim pokom in se od takrat dalje širi, mu je Einstein sprva oporekal rekoč, da so njegovi izračuni sicer pravilni, toda njegova fizika je ostudna. Ko pa je ameriški astronom Hubble odkril, da se oddaljene galaksije odmikajo in da je dlje kot je galaksija, večja je njena hitrost, je Einstein sprejel „ostudno fiziko” po kateri je imelo vesolje svoj začetek. Začetek vesolja se je začel s širitvijo z določene točke. Za razumevanje tega fenomena kot tudi za nadaljnje razumevanje samega nadaljnjega širjenja je treba razumeti dvojno naravo gravitacije, ki ima za razliko od elektromagnetne sile dvojni značaj: deluje lahko kot privlačna sila, lahko pa tudi po Einsteinovi splošni teoriji relativnosti tudi kot odbojna sila. Alan Guth je konec sedemdesetih let z izračuni pokazal, da bi prav potisk odbojne gravitacije, zgoščene v območju velikosti miljardinke miljardinke miljardinke metra z določeno vrsto energije, ki jo lahko imenujemo inflatonsko polje, napihnil to območje na velikost opazljivega vesolja, če ne celo večjega. Torej bi lahko prav odbojna gravitacija poganjala veliki pok.
Izjemno visoka temperatura mladega vesolja (podpoglavje Odmev, str. 57 – 60) se je tako znižala, da znaša danes prvobitna toplota velikega poka svojih 2,7 stopinj Kelvina nad absolutno ničlo. Sevanje katerega posledica je omenjena temperatura in obsega celotno vesolje, imenujemo kozmično mikrovalovno sevanje ozadja. Pri tem obstajajo na videz homogenem temperaturnem polju področja minimalnih temperaturnih razlik velikosti stotinke tisočinke. Gre za pravi vzorec, ki se pokorava Heisenbergovem kvantnomehanskemu načelu nedoločenosti iz leta 1927.
Greene navaja, da je bilo zgodnje vesolje (podpoglavje Veliki pok in drugi zakon termodinamike, str. 60 – 65) sicer termodinamsko in strukturno kaotično, vendar je v tem kaosu obstajalo tudi območje z nizko entropijsko konfiguracijo, za kar je bilo potrebno izjemno naključje. Kar je trenutno kljub vsem teoretičnem in raziskovalnem delu še vedno predpostavka.
V podpoglavju V izvoru snovi in rojstvu zvezd (str. 64 – 65) je odbojna gravitacija v milijardinki milijardinke milijardinke sekunde po velikem poku močno raztegnila prvotno območje vse do meja opazljivega vesolja, nakar je v naslednjem delčku sekunde razpadlo tudi inflatonsko polje in pretvorilo svojo energijo v meglico delcev, ki so bili drugačni od tistih, ki jih poznamo še danes. V kaskadah hitrih reakcij med delci, so težki razpadli v lažje, drugi pa so se združili v tesne konglomerate in prvobitno juho, izraz, ki ga uporablja tudi Katie, pretvorili v nam znane protone, nevtrone in elektrone, pa tudi v temno snov. Po razpadu inflatonskega polja je poleg temperature variirala tudi gostota delcev, malenkost večja tukaj, malenkost manjša tam. Prav te minimalne razlike, so zaradi učinka gravitacijske sile omogočile postopno nastajanje kepastih in gručastih teles, kot so zvezde in galaksije. Gravitacijsko kopičenje je ustvarilo stisnjene in vroče skupke delcev, sprožili so se jedrski procesi in začele so nastajati prve zvezde. Bolj določeno: stisnjena sredica se namreč vse bolj segreva, dokler ne pride do jedrskega zlivanja. Pri tem se sprošča se izredno veliko energije, kar se odraža na gibanju delcev navzven zaradi česar se uravnotežuje navznoter delujoča sila gravitacije. Nastane zgoščen, stabilen in obstojen vir toplote in svetlobe. Rodi se zvezda.
In kako je z entropijo? V sredici se temperatura dviga in povečuje entropijo, prostornina pa se zmanjšuje, kar entropijo zniža. Končna bilanca pokaže, da zmanjšanje volumna preseže povečanje temperature, zato se entropija sredice zmanjšuje. Pri lupini pa se prostornina povečuje, s čimer se povečuje tudi entropija, temperatura pa se zniža, s čimer se entropija lupine zmanjša. Podrobni izračuni pokažejo, da se entropija lupine poveča. Končna primerjava med sredico in lupino pa vendarle pokaže, da povečanje entropije lupine presega zmanjšanje entropije v sredici, zaradi česar celoten proces entropijo zvezde poveča, kar govori v prid drugemu zakonu termodinamike. Tudi v tem primeru govorimo o duetu za entropijski valček.
Ali že pred tem: pri dovolj velikem plinskem oblaku se sredica pod vplivom gravitacije krči, zato se njegova entropija zmanjšuje, vendar se pri tem sprošča toplota zaradi katere entropija okolice zraste. Lokalno območje urejenosti nastane znotraj okolja, katerega povečanje neurejenosti to urejenost več kot odtehta.
Kadar je gravitacije dovolj, lahko nastanejo urejene strukture (podpoglavje Jedrsko zlivanje, urejenost in drugi zakon termodinamike, str. 72 – 74). K urejenosti sredice pripomore tudi jedrska sila, ki omogoča zlivanje jeder. Zlivanje ustvari navzven usmerjen tlak, ki zaustavi sesedanje zaradi gravitacije. V entropičnem valčku sodelujeta torej obe sili. Z zlivanjem vodikovih jeder več milijardkrat na sekundo nastajajo helijeva jedra, zaradi česar nastajajo atomski skupki z nižjo entropijo. Pri tem se del mase prvotnega jedra pretvori v energijo v skladu z enačbo E = mc2, večinoma v obliki izbruhov fotonov, ki segrevajo notranjost zvezde in poganjajo sevanje svetlobe s površja zvezde. In prav ta ognjena svetloba z zvezde prenaša ogromne količine entropije v okolico. S tem povečanje entropije okolice več kot odtehta zmanjšanje entropije zaradi zlivanja jeder kar ustreza drugemu zakonu termodinamike.
Gravitacija pri nastajanju zvezde deluje kot katalizator, kot pogonska sila pa deluje jedrska sila pri zlivanju. Ta dvojica je od časov po velikem poku ustvarila urejene astronomske strukture, vsaj v enem primeru (Zemlja, op. B. Brežeta) pa sta omogočila nastanek življenja (str. 73 – 74 v istem podpoglavju).
Četrto poglavje Informacije in živost (str. 75 – 118)
Na začetku tega poglavja (podpoglavje Od strukture do življenja, str. 75 – 78) se avtor vpraša v čem in zakaj je pripisati razliko med kamnom in zajcem (str. 76). Navdahnila ga je tako kot mnoge znanstvenike knjiga „Kaj je življenje?”, ki jo je leta 1944 napisal eden velikanov kvantne mehanike, Nobelov nagrajenec Schrödinger. Greene izhaja iz redukcionističnega pristopa, tj. vso raznolikost struktur v naravi tako njenega živega kot neživega dela pripisuje razporejanju določenih konfiguracij ogromnega števila sestavnih delov kot so atomi, njihovi gradniki in molekule: ena sama celica vsebuje več kot bilijon atomov (str. 77). Greene, čeprav fizik, ki pogosto v knjigi omenja redukcionizem, redukcionistični vidik ipd. vendarle preide na spoznanje, da vede niso ločene. In ko se od življenja usmerimo k inteligentnemu življenju, se v pripoved vključijo še druge prekrivajoče se discipline – jezik, književnost, filozofija, zgodovina, umetnost, mitologija, religija, psihologija itd. Zgodbe višje ravni, povedane v jeziku človeškega razmišljanja, ponudijo boljši uvid. Vsekakor – in to je ključno – se morajo zgodbe na človeški ravni skladati z redukcionistično zgodbo. Smo fizikalna bitja, podvržena fizikalnim zakonom. Najboljše razumevanje si pridobimo, če povežemo zgodbo vseh disciplin v večplastno pripoved.
Kljub temu se Greene tudi v tem poglavju prepušča redukcionističnem stališču (str. 80).
V podpoglavju Izvor elementov ( str. 80 – 84) Greene na moč poljudno najprej razloži strukturo atoma, nato pa opozori na enak naboj protonov zaradi česar sta potrebni izredno visoka tlak in temperatura, da se premaga obojestranski odboj in se protoni dovolj zbližajo – da prevlada močna jedrska sila. V prvih trenutkih po velikem poku je bil prostor preplavljen z izredno energičnimi fotoni,
ki bi razbili vsako porajajočo se združbo protonov in nevtronov. Njihovo združevanje se je lahko pričelo, ko je še vedno izredno visoka temperatura padla za toliko, da energija fotona ni mogla več premagati močne jedrske sile.
Nekaj minut po velikem poku je nastalo samo prvih nekaj elementov: vodik, helij, devterij in litij (str. 82). Sinteza jeder se še zdaleč ne konča s tem, ko se vodik zlije v helij. Dovolj masivne zvezde še naprej stiskajo jedra in jih silijo, da se zlijejo v kompleksnejše atome periodnega sistema, pri tem pa proizvajajo precej toplote in svetlobe. Znana sta dva načina/vira nastajanja elementov z visokim atomskim številom:
Prvi vir: Zvezda, ki ima dvajsetkrat večjo maso od Sonca prvih osem milijonov let zliva vodik v helij, nato pa naslednjih milijon let zliva helij v ogljik in v kisik. Med nadaljnjim segrevanjem sredice pokuri zvezda ˙(str. 82 spodaj) vse svoje zaloge ogljika in ga zlije v natrij in neon; v naslednjih šestih mesecih ustvari magnezij, v mesecu dni žveplo in silicij, nato pa v zgolj desetih dneh porabi preostale atome in ustvari železo (str. 83 zgoraj). Pri železu se protoni in nevtroni vežejo najtesneje.
Elementi z višjim atomskim številom in višjo atomsko maso od železa nastanejo tako, da se sesedanje pospeši v implozijo (v kateri se snov odbije od sredice in ustvari spektakularen udarni val, ki plane navzven. In ko udarni val potuje od sredice proti površju zvezde, tako silovito stiska jedra, na katera naleti, da nastanejo še večja jedra in ko udarni val končno doseže površje zvezde, odvrže atome težjih elementov kot so baker, živo srebro, nikelj, srebro, zlato, platina in radij, uran ter plutonij v vesolje.
Drugi vir težkih elementov so siloviti trki med nevtronskimi zvezdami, nebesnimi telesi, ki nastanejo v smrtnih krčih zvezde, katerih masa je približno deset- do tridesetkrat večja od Sončeve (str. 83 – 84).
Podpoglavje Izvor Osončja (str. 84 – 86)
Najmasivnejše zvezde so končale v gravitacijski imploziji, tako siloviti, da so se sesedle vse do črne luknje, skrajne konfiguracije snovi (str. 84 spodaj).
Na podlagi sestave Sonca fiziki menijo, da je Sonce vnuk prvih zvezd vesolja, prišlek tretje generacije.
Pred približno 4,7 milijarde let se je udarni val supernove verjetno zarinil v oblak, ki je vseboval vodik, helij in majhne količine kompleksnejših atomov. Del oblaka se je stisnil in postal gostejši od svoje okolice (str. 85) Vrteči se oblak se je razširil ter sploščil svoja zunanja območja v krožeči disk, ki je obdajal kroglast predel v sredini. V naslednjih petdeset do sto milijonih let je gravitacijska sila stiskala kroglasto sredico, ki je postajala vse bolj vroča in gosta, medtem ko se je okoliška snov ohlajala in redčila. Entropija sredice se je zmanjšala, rast entropije v okolici pa je to več kot odtehtala. Na koncu sta temperatura in gostota sredice dosegli prag na katerem se je začelo jedrsko zlivanje.
Podpoglavje Mlada Zemlja (str. 86 – 88)
Starost Zemlje je mogoče ugotavljati s prosojnimi cirkonijevimi kristali, ki so nastali takrat ko se je lava z ognjenikov zgodnje Zemlje ohladila in strdila in delujejo kot časovne kapsule. S podrobno analizo nečistoč v njih dobimo sliko razmer v starodavni Zemlji.
Analiza sestave kristalov, nastalih pred 4,4 milijarde let je pokazala, da so bile takratne razmere manj surove kot smo si predstavljali. Zgodnja Zemlja je bila verjetno razmeroma miren vodni svet z majhnimi kopnimi območji po površju, ki ga je večinoma pokrival ocean. Najbolj dramatično obdobje za Zemljo je bilo približno petdeset do sto milijonov let po njenem rojstvu, ko je Zemlja verjetno trčila s planetom velikosti Marsa, imenovanim Thea, kar bi naj uplinilo Zemljino skorjo, uničilo Theio ter oblak plina in prahu odpihnilo več tisoč kilometrov daleč v vesolje. Sčasoma bi se naj ta oblak gravitacijsko sprijel in ustvaril Luno, enega večjih satelitov v Osončju. Razen tega je tudi nagib Zemljine osi posledica trka s Theio. V nekaj sto milijonih let od nastanka se je Zemlja dovolj ohladila, da so se atmosferski hlapi spremenili v dež, zapolnili oceane in ustvarili teren (relief), ki se ne razlikuje bistveno od današnjega. S precejšnjo gotovostjo lahko trdimo, da tam, kjer ni tekoče vode, tudi ni življenja.
Življenje, kvantna fizika in voda (str. 89 – 92)
Voda je med najbolj pomembnimi snovmi v naravi. Njena kemijska formula H2O je za kemijo to, kar je Einsteinova formula E = mc2 za fiziko.
Porazdelitev električnega naboja v vodni molekuli je ključna za nastanek življenja. Voda je izjemno učinkovito topilo. Zaradi nesimetrične porazdelitve naboja lahko voda raztopi skoraj karkoli. Negativno nabito kisikovo oglišče (ion) zgrabi vse, kar ima šibak pozitivni naboj, pozitivno nabita vodikova vrhova (iona) pa vse kar je vsaj malo negativno. Voda, ki predstavlja približno 70 odstotkov mase celice omogoča dovajanje hranil v notranjost celice, odvaja odpadke, združuje kemikalije v nove snovi, potrebne za celične funkcije itd.
Podpoglavje Enotnost življenja (str. 92 – 93)
Celotno kompleksno večcelično življenje izhaja iz ene same starodavne celične vrste. Celice so si podobne, ker njihove dedne linije izhajajo iz iste začetne točke; stekajo se v skupnega prednika z dvema vseprisotnima lastnostma življenja. Prva nam razkriva kako, celice kodirajo in uporabljajo informacije, ki usmerjajo funkcije za ohranjanje življenja. Druga zadeva energijo, pove nam, kako celice prevzemajo, shranjujejo in izkoriščajo energijo, potrebno za izvajanje življenjskih funkcij.
Podpoglavje Enotnost informacij življenja (str. 93 – 96)
Tako imenovano živo naravo tvorijo skupki celic, ki sestajajo iz organskih kemijskih spojin imenovanih beljakovine oziroma proteini. Sestavljene so iz kombinacij dvajsetih manjših podenot – aminokislin (str. 94), podobno kot so sestavljene besede iz kombinacije petindvajsetih črk. Zato, da lahko beljakovine opravljajo svoje funkcije kot so kataliza in uravnavanje kemijskih reakcij, prenašanja snovi in nadziranja lastnosti kot sta oblika in gibanje celice, se morajo aminokisline povezovati v določena zaporedja. To omogoča DNK, organska spojina v obliki dvojne vijačnice, nekakšne dolge zavite lestve, katere prečke sestavljata po dva nosilca iz krajših molekul imenovanih baze. Običajno jih označujemo s začetnicami strokovnih vzdevkov A,T, G in C. Pri ljudeh je zaporedje DNK dolgo približno tri milijarde črk pri čemer se zaporedje pri različnih osebkih razlikuje za manj kot četrtino odstotka. Treba pa je vedeti, da se zaporedji DNK med človekom in šimpanzom ujemata 99 – odstotno. Zaporedja baz na eni strani lestve enolično določa zaporedje na drugi. In prav v tem zaporedju črk se nahajajo navodila, ki določajo katere aminokisline se bodo vezale med seboj in usmerjale sintezo vrste specifičnih beljakovin. Vse življenje na enak način kodira navodila za izdelavo beljakovin. Dalje: skupine treh zaporednih črk na dani stranici DNK označujejo določeno aminokislino iz zbirke dvajsetih. Beljakovino, zgrajeno iz tisoč povezanih aminokislin, bi kodiralo posebno zaporedje treh tisoč črk. Takšno zaporedje predstavlja gen. Te dovršene koordinacije pri neživih stvareh ni. Zakaj jo biologi imenujejo univerzalna? Vsaka molekul DNK, naj pripada morski travi ali Sofokleju, na enak način koordinira informacije, potrebne za izgradnjo beljakovin.
To je enotnost informacij življenja.
Podpoglavje Enotnost energije življenja (str. 96 – 99)
Vse življenje se na enak način spoprijema s pridobivanjem in razdeljevanjem energije. Življenje pridobiva energijo iz okolja preko počasnega kemičnega izgorevanja, shranjuje jo pa tako, da polni biološke baterije, vgrajene v celice. Te celične baterije nato nudijo enakomeren vir elektrike, ki jo celica uporabi za sintezo molekul, ustvarjenih za prenos in za dostavo energije vsaki celični komponenti.
Kemično izgorevanje, ki je osrednjega pomena za procesiranje energije se imenuje redoks reakcija. Naj kot primer služi goreče poleno. Med gorenjem predata ogljik in vodik v lesu elektrone kisiku v zraku in se s tem združijo v molekule vode in molekule ogljikovega dioksida, pri čemer oddajo energijo. Prav to je razlog, da je ogenj vroč. Ko kisik prevzame elektron, pravimo, da se reducira. Ko ogljik in/ali vodik oddata elektron, pravimo, da sta se oksidirala. To redukcijsko – oksidacijsko reakcijo imenujem na kratko redoks. Redoks reakcije predstavljajo v kemiji znatno širši pojem, ki ni omejen na izgorevanje lesa. V splošnem atomi z redoks reakcijami zapolnjujejo svoje nivoje – orbitale z elektroni elektronskih darovalcev pri čemer se sprošča precejšnja energija.
V živih celicah tovrstni procesi ne potekajo tako hitro kot pri gorenju. Elektroni, ki jih prispeva hrana, prehajajo skozi niz vmesnih redoks reakcij, v procesu, ki se res konča s kisikom, pri čemer se pri vsakem skoku, v vsaki stopnji/fazi sproščajo manjši odmerki energije. Elektroni skačejo od ene molekule do druge pri čemer je vsak naslednji prejemnik bolj elektronsko zahtevnejši od prejšnjega, kar zagotavlja, da vsak skok prinese sprostitev energije. Kisik, energetsko najpožrešnejši, ga na koncu pritegne v svojo orbitalo, pri čemer odda elektron še tisto malo energije, ki jo je imel.
Proces je pri rastlinah precej podroben. Največja v razlika je v viru elektronov. Živali jih pridobivajo s hrano, rastline pa z vodo. Sončna svetloba, ki pada na klorofil v zelenih listih rastlin, odstrani elektrone z vodnih molekul in jih pošlje na kaskado črpanja/oddajanja energije. In tako energija, ki napaja vse dejavnosti živih bitij, izhaja z enega in istega procesa skakajočih elektronov v nizu celičnih redoks reakcij. Zato ni iz trte zvit rek fizika Alberta Szent- Györgyja „Življenje ni nič drugega kot elektron, ki išče kraj za počitek.”
Življenje na Zemlji uporablja en sam energijski mehanizem: določeno zaporedje elektromagnetnih kemičnih reakcij v katerih elektroni, ki izvirajo iz vode ali hrane, po zaporedju skokov končajo v trdnem objemu kisika. Kako in zakaj je je ta proces pridobivanja energije postal izbrani mehanizem življenja? Nihče ne ve. Toda univerzalnost, tako kot univerzalnost genske kode, znova zelo glasno govori o enotnosti življenja. Zakaj se vsa živa bitja napajajo na enak način? Očiten je odgovor je, da vse življenje izhaja iz skupnega prednika, enocelične vrste, ki naj bi po mnenju raziskovalcev obstajala pred približno štirimi milijardami let.
Podpoglavje Biologija in baterije (str. 99 – 101)
Energijo sproščajo elektroni, ki preskakujejo od ene redoks reakcije do druge. Energija se porabi za polnjenje bioloških baterij, ki so vgrajene v vsako celico. Te baterije nato napajajo sintezo molekul, določenih za prenos in dostavo energije, kjerkoli in kadarkoli je potrebna po vsej celici. To je zapleten proces – je pa pri vseh živih bitjih isti.
K zelo zapletenemu besedila opisa manjkajo grafični prikazi.
Izrazi in opisi, kot so: …trzanje sprejemne molekule, zobato kolo, zatikalnik, celične baterije, biološke baterije, vetrni mlini, molekulske turbine in protonske baterije bi morali biti zajeti v ustrezne sheme, ker je samo izvirno besedilo preveč komplicirano!
Podpoglavje Povzetek (str. 101 – 102)
Elektroni iz hrane (ali elektroni v rastlinah, ki jim energijo podeli sončna svetloba) postopoma stopenjsko oddajajo energijo, ki polni biološke baterije v vseh celicah. Ta energija se nato uporabi za sintezo molekul kjerkoli je to potrebno. To je univerzalni mehanizem, ki napaja vse kar je živo. Ta proizvodnja energije je v ozadju vseh človeških dejavnosti in vseh misli. Zapleteni kompleksni procesi, ki napajajo celice, so univerzalni in potekajo pri vseh živih bitjih. Ta enotnost skupaj z enotnostjo kodiranja celičnih navodil dokazuje, da vse življenje izhaja iz skupnega prednika.
Podpoglavje Evolucija pred evolucijo (str. 102 – 107)
Kako se je pojavil skupni prednik vsega kompleksnega življenja? Kako se je življenje začelo? Kako je nastala generična komponenta življenja – sposobnost shranjevanja, uporabe in podvajanja informacij? Kako je nastala presnovna komponenta življenja – sposobnost pridobivanja, shranjevanja in uporaba kemične energije? In kako je nastalo zapiranje genetskega in presnovnega molekularnega ustroja v celice? Na ta vprašanja si bo mogoče odgovoriti le z raziskavami na osnovi darvinistične evolucije.
Izvor pestrih, raznolikih in številnih vrst na našem planetu temelji na dveh povezovalnih idejah:
1. Pri razmnoževanju organizmov so potomci svojim staršem v splošnem podobni, niso pa enaki. Po Darwinovem gre za izvor z drugačenjem (modifikacijami).
2. V svetu z omejenimi viri poteka boj za preživetje.
Različne kombinacije uspešnih drugačenj se počasi kopičijo in začetna populacija se razvije v skupine, ki predstavljajo različne vrste. Leta 1953 je razkritje molekule DNK osvetlilo molekularno teorijo dednosti. Avtorja Watson in Crick sta odkrila proces s katerim življenje podvaja prav tiste molekule, ki shranjujejo navodila celice, kar omogoča, da se kopirana navodila prenesejo na potomce. Podrobneje: informacije, ki usmerjajo delovanje celice, so zakodirane v zaporedje baz, prečno nanizanih vzdolž stranic lestve (vijačnice) DNK. Ko se celica pripravi na podvajanje, se lestev razklene po sredini in ostaneta dve stranici, vsaka z določenim zaporedjem baz. Ker so ta zaporedja komplementarna, predstavlja vsaka stranica predlogo za izdelavo kopije druge. S pritrjevanjem partnerskih baz na tiste, ki se nahajajo na ločenih stranicah, izdela celica dve popolni kopiji prvotne DNK. Ko se celica nato podvoji, prejeme vsaka hči eno od podvojenih kopij DNK in prenaša genske informacije z ene generacije na naslednjo. Kako se torej v hčerinskih celicah pojavijo nove ali predrugačene celice? Odgovor je v napakah. Noben proces ni stoodstotno natančen. Napake, čeprav redke, se pojavljajo, včasih naključno in včasih zaradi okoljskih vplivov, kot so energični fotoni ultravijoličnega ali rentgenskega sevanja, ki lahko proces podvajanja skazijo. Zaporedje DNK, ki ga hči podeduje, se torej lahko razlikuje od tistega, ki ga je prispeval starš. Nekatere spremembe pa lahko vplivajo na delovanje celice, bodisi na boljše, bodisi na slabše. Če sprememba poveča sposobnost obstanka, ima boljše možnosti, da se prenese na naslednje generacije in se razširi po populaciji. Ključno za evolucijo je, da so modifikacije pri prehajanju od staršev na potomce izredno redke. Ta stabilnost ščiti genske izboljšave pred tem, da bi se popačile ali hitro izbrisale. Tovrstne spremembe so izredno redke; dogajajo se približno na enem od sto milijonov baznih parov. A še tako majhna genska drugačenja, ko se naberejo v veliko generacijah, omogočijo neznanski telesni in fiziološki razvoj. Pri tem je treba upoštevati, da se je življenje tj. evolucijski razvoj razvijalo milijarde let. Če bi vsako leto predstavljajo list papirja, bi milijardi ustrezal stolp, visok skoraj sto kilometrov. V večini primerov je novo nastala molekula enaka prvotni, toda včasih ni. V teku mnogih molekularnih generacij dobimo ekosistem, ki ga naseljuje spekter variacij prvotnih molekul. Tiste modifikacije, ki povečajo sposobnost molekul, premagajo tiste, ki je ne. To imenujemo molekularni darvinizem.
Podpoglavje Na poti k življenju (str. 107 – 111)
Bližnji sorodnik DNK, imenovan RNK (ribonukleinska kislina) je morda pred približno štirimi milijardami let sprožil fazo molekularnega darvinizma, predhodnika življenja.
RNK je vsestranska molekula, ključna komponenta vseh živih sistemov. Predstavljamo si jo lahko kot krajšo, enostransko različico DNK, sestavljeno iz ene same stranice, vzdolž katere je pritrjeno zaporedje baz. RNK v celici opravlja nalogo kemičnega mediatorja, jemlje odtise različnih majhnih razdelkov razklenjene lestve DNK in prinese informacije v druge dele celice, kjer usmerja sintezo določenih beljakovin. Tako kot DNK tudi RNK uteleša celične informacije in predstavlja komponente programske opreme celice. Posebne različice RNK (ribosomska RNK) v svojem osrčju združujejo aminokisline, da nastanejo beljakovine. RNK torej usmerja in katalizira kemične reakcije. In nekatere med temi reakcijami pospešujejo podvajanje RNK same.
Podpoglavje Fizika informacij (str. 111 – 113).
Celično programsko opremo izvajajo kemične razporeditve, ki preko svoje oblike, strukture in sestavnih delov vodijo različne molekule po trajektorijah, ki jim same zase sicer ne bi sledile. Kako delujejo takšne molekularne usmerjevalke? Zaradi natančne razporeditve svojih sestavnih delov dana molekula pritegne določeno amino kislino, odbije neko drugo in je povsem nevtralna do drugih. Ali tako kot pri lego kockah (in puzzlih, op. B. Brežeta) se dana molekula zloži – stakne samo z ujemajočimi se molekulami. Vse to je fizika. Atome in molekule potiska, priteguje ali zlaga elektromagnetna sila. Informacije so vkodirane v molekularne razporeditve same, te razporeditve pa vodijo druge molekule, da trčijo, ali se združijo ali drugače vplivajo druga na drugo, da potekajo celični procesi, kot so rast, popravila ali razmnoževanje. Torej je fizična struktura molekul tista, ki omogoča izvajanje sicer zelo specializiranih nalog. Ali: edinstvene molekularne razporeditve so vzrok za izjemen spekter organiziranih molekularnih premikov, ki izvajajo procese višje ravni. Takšne biološke informacije so organizirane v višjih obsegih in vodijo procese, ki ne delujejo samo znotraj posameznih celic, temveč tudi na njihovih skupkih.
Življenje je koreografirana fizika.
Podpoglavje Termodinamika in življenje (str. 113 – 114).
Življenje je nastalo in se razvilo z evolucijo, kot vsi fizikalni sistemi pa se podreja nareku entropije. Ko se snov združi v življenje, ohranja dolga obdobja urejenosti. In ko se življenje razmnožuje, ustvarja dodatne skupke molekul, ki so prav tako razporejene v urejene strukture. Kje v vsem tem so entropija, neurejenost in drugi zakon termodinamike? In kje je tukaj entropični valček?
Žive stvari niso izolirane, treba je upoštevati okolje.
Primer prehranjevanja: med prehranjevanjem vnašamo urejene strukture (zelenjava, žita…), jih počasi kurimo preko redoks reakcij, v katerih se elektroni iz hrane postopoma združijo s kisikom iz zraka, ki ga vdihujemo. Energija, ki se sprošča pri tem, se uporablja za napajanje različnih presnovnih dejavnosti ter prek odpadnih snovi in toplote odhaja v okolje, ki srka entropični višek.
Upoštevaje energijo z vesolja: gravitacija stisne oblake plina v zvezde, pri čemer zmanjša notranjo entropijo in prek sproščene toplote poveča entropijo okolice. Nazadnje se sprožijo jedrske reakcije, zvezde zasvetijo in začnejo oddajati fotone. Če je ta zvezda Sonce, s fotoni oskrbuje Zemljo in ji dovaja nizkoentropijski vir energije, ki poganja presnavljanje pri rastlinah. Simbolično rečeno, kot da gravitacija ohranja življenje, vendar celovito vzeto gravitacija povzroča kopičenje goriva (v zvezdi) in zagotavlja stabilna zvezdna okolja, vendar je treba upoštevati tudi zlivanje jeder omogoča neusahljivo proizvodnjo enakomernega dotoka visokokakovostnih fotonov.
Podpoglavje Splošna teorija življenja? (str. 114 – 118)
Greene se sprašuje: je življenje tako zelo malo verjetno, da je vzniknilo, samo enkrat v vesolju, ki vsebuje več sto milijard galaksij, od katerih ima vsaka več sto milijard zvezd, mnoge s planeti? Ali pa je življenje naraven, morda celo neizogiben rezultat določenih osnovnih in razmeroma pogostih okoljskih pogojev, kar bi pomenilo, da v vesolju mrgoli življenja?
Zato raziskujejo stanja, ko visokokakovostna energija, ki se pretaka po sistemu in napaja entropični ples, s čimer mu omogoča, da se upira težnji po notranji neurejenosti, ki bi sicer prevladala (neravnovesna termodinamika). Razvili so matematiko, za analiziranje konfiguracij snovi, ki lahko, če je vezana na neizčrpen vir energije (sončni žarki), spontano postane urejena.
Če fizikalni sistem prejema enakomeren pretok koncentrirane energije iz okolja, lahko posebni molekularni vzorci s pomočjo te energije vzdržujejo ali celo povečajo to urejeno obliko, hkrati pa odvržejo osiromašeno obliko energije (manj dostopno in bolj razpršeno) nazaj v okolje. Urejene vzorce, ki razpršijo energijo, imenujemo disipativne strukture. Skupna entropija, vključno z okoljsko se poveča, toda z vztrajnim črpanjem – dovajanjem energije v sistem, lahko poganjamo in ohranjamo urejenost prek entropičnega valčka. Tudi živa bitja so disipativne strukture, ki srkajo energijo iz okolja in z njo ohranjajo ali povečujejo svojo urejenost ter sproščajo osiromašeno obliko te energije nazaj v okolje. Urejene molekule, potrebne za življenje, so se lahko pojavile iz kaosa naključnega molekularnega gibanja na davni Zemlji. Živa bitja jemljejo vase visokokakovostno energijo, jo porabijo in nato nizkokakovostno energijo vrnejo v obliki toplote in drugih odpadkov. Torej je bila disipativna prilagoditev ključna za izvor življenja. Molekule, ki se podvajajo, so morda pričakovan rezultat disipativne prilagoditve. Kar je pogoj za molekularni darvinizem in pot k življenju se lahko prične. Nekateri molekulski skupki z močjo molekularnega darvinizma, ki odbira vse bolj sposobne primerke, bi morda dobili sposobnost, da shranjujejo in prenašajo informacije. Biološki računalniki? (vprašanje B. Brežeta).
Peto poglavje Delci in zavest (str. 119 – 160)
Podpoglavje Svobodna volja (str. 147 – 152)
… naše misli in dejanja so v resnici kompleksni procesi premikajočih se delcev, ki dajejo močan občutek svobodne volje, vendar jim v popolnosti vladajo zakoni fizike (str. 152).
Kamni, ljudje in svoboda (str. 152 – 154)
Nismo svobodni pred fizikalnimi zakoni, na katere ne moremo vplivati. Naša svoboda je izražanje vedenja – skakanja, razmišljanja, opazovanja, odločevanja itd. -, kar večini skupkov ni dano. Pri človekovi svobodi ne gre za odločitve na podlagi volje.
Nisem svoboden zato, ker lahko presežem fizikalne zakone, temveč zato ker je moja osupljiva notranja organizacija osvobodila moje vedenjske odzive. Odziv ni nič drugega kot vojska delcev, ki izvajajo kvantnomehanske ukaze.
Podpoglavje Relevantnost, učenje in individualnost (str. 154 – 160).
Primerjava z robotskim sesalnikom- tudi on se uči, kam lahko gre in kam ne sme.
Redukcionistična zgodba, ki opisuje človeško ravnanje kot delovanje zbirke delcev, ponuja po Greenovem pomemben, a omejen pogled. Čeprav vladajo enaki zakoni kot vsem snovnim strukturam, je človeška zgodba, zgodba višje ravni. Razmišljanja, odločitve, trpljenje, hrepenenje, uspehi in padci so v celoti združljivi z redukcionističnimi, ki jih pripovedujemo na ravni delcev. Toda v službi vsakdanjega življenja so zgodbe višje ravni bolj poučne. Zgodbe o sto milijardah milijard milijard delcev nas ne zanimajo preveč. Čutimo, da smo avtorji svojih odločitev in dejanj, toda redukcionistična zgodba jasno pokaže, da nismo. Ne mišljenje, ne vedenje se ne more osvoboditi prijema fizikalnih zakonov.
Misli, odzivi in dejanja so pomembni, Ustvarjajo posledice. So členi v verigi fizikalnega razvoja dogodkov. Vendar takšne misli, odzivi in dejanja izhajajo iz predhodnih vzrokov, ki se pokoravajo zakonom fizike.
Tako je tudi z odgovornostjo. Čeprav se moji delci in s tem moje obnašanje podrejajo fizikalnim zakonom, sem ’jaz’ odgovoren za svoja dejanja. V vsakem danem trenutku sem svoja zbirka delcev; ’jaz’ ni drugega kot bližnjica za mojo določeno konfiguracijo delcev (ki, čeprav dinamična, ohranja dovolj stabilne vzorce, da omogoča stanoviten občutek moje osebne identitete). Upoštevati moramo, da takšno vedenje ni posledica svobodne volje. Toda ta opažanja ne okrnejo višje ravni, ki prepoznava, da se moja specifična konfiguracija delcev – način kako so razporejeni v zapleteno kemično in biološko mrežo, ki vključuje gene, beljakovine, celice, nevrone, sinaptične povezave itd. – odziva na način, ki je lasten meni. Človeška sposobnost, da se odziva na najrazličnejše načine, priča o ključnih principih, kot sta entropijski valček in evolucija z odbiranjem. Entropični ples pojasnjuje, kako območja urejenosti nastajajo v svetu, ki postaja vse bolj neurejen in kako nekatera od teh območij – zvezde – ostanejo stabilna več milijard let in predstavljajo stalen vir toplote in svetlobe. Evolucija pojasni, kako se v ugodenem okolju, kot je planet, ki se kopa v stabilni toploti svoje zvezde, zbirke delcev sestavljajo v vzorce, ki omogočajo kompleksno vedenje od podvajanja in popravljanja, izkoriščanja energije in presnove pa do gibanja in rasti. Zbirke, ki pridobijo še nadaljnjo sposobnost mišljenja in učenja, komuniciranja in sodelovanja, domišljije in napovedovanja, so bolje opremljene za preživetje in s tem za ustvarjanje podobnih zbirk s prav takšnimi lastnostmi.
Res sprejemamo odločitve. Res izpeljemo dejanja. In ta dejanja imajo res posledice. Vse je resnično. Ob strani moramo potisniti zamisel, da imajo naše odločitve in izvor v nas, da nastanejo po našem neodvisnem nareku, da izhajamo iz razmisleka, ki je onkraj dosega, fizikalnih zakonov. Prepoznati moramo, da je občutek svobodne volje resničen, da pa sposobnosti uresničevanja svobodne volje – sposobnosti, da človeški um preseže zakone, ki nadzirajo fizikalni razvoj – nimamo.
Šesto poglavje Jezik in pripoved (str. 161 – 186)
Podpoglavje Prve besede (str. 163 – 167)
Številni raziskovalci poudarjajo, da so naši predniki imeli fizične in umske zmogljivosti za govor, vprašanje pa je, ali so tudi dejansko govorili.
Leta 2001 so identificirali pomembno gensko osnovo za glasovno in ustno spretnost. To je gen FOXP2 na kromosomu 7 (str. 166). Podobne variacije gena so odkrili pri mnogih vrstah, od šimpanzov do ptic in rib. Pri šimpanzih se beljakovina, ki jo kodira navedeni gen, razlikuje od naših samo za dve aminokislini (med več kot sedem stotih), medtem ko je neandertalska enaka naši. Genska osnova za govor in jezik je morda nastala po tem, ko smo se pred nekaj milijoni leti ločili od šimpanzov, a preden smo se ločili od neandertalcev pred približno šest sto tisoč leti (str. 167).
Deveto poglavje Trajanje in minljivost (str. 239 – 271)
Podpoglavje Črno sonce ( str. 244 – 248)
Sonce nenehno obliva z nizkoentropijsko energijo ključno za življenje. Že skoraj pet milijard let se Sonce z energijo, ki nastaja z zlivanjem vodikovih jeder v svoji sredici, upira silam gravitacije. To ravnovesje med gravitacijo, ki vleče navznoter in delci, ki silijo navzven, bo trajalo približno še nadaljnjih pet milijard let. Nato se bo porušilo. Čeprav bo v Soncu še vedno veliko vodikovh jeder, jih v sredici ne bo več. Zlivanje vodika ustvari helij, čigar jedra so težja in gostejša od vodikovih in prav tako kot pesek v tolmunu izriva vodo na njegovem dnu, izriva helij v središču Sonca vodik.
V središču se Sonce najbolj segreje; trenutno ima temperatura sredice okoli petnajst milijonov stopinj, kar je veliko več od desetih milijonov stopinj, potrebnih za zlivanje vodikovih jeder v helijeva. Toda za zlivanje helijevih jeder je potrebna temperatura okoli sto milijonov stopinj. Ker Sonce te temperature ne dosega, helij pa izriva vodik iz sredice, bo zaloga za zlivanje pošla. Navzven delujoč tlak zaradi zlivanja se bo zmanjšal in navznoter delujoč privlak gravitacije bo prevladal. Sonce se bo začelo sesedati. Pri tem se bo njegova temperatura strmo dvigala. Visoka temperatura in tlak sicer ne še vedno na bosta dosegala pogojev za izgorevanje helija, bosta pa sprožila nov krog zlivanja v tanki lupini z vodikovimi jedri, ki obdajajo vodikovo sredico. V teh skrajnih razmerah bo zlivanje vodika napredovalo izjemno hitro in bo ustvarjalo še večji potisk navzven, kar ne bo zaustavilo samo sesedanja, temveč bo povzročilo, da se bo Sonce močno napihnilo.
Napihnjeno Sonce bo pogoltnilo in uplinilo Merkur. Z Venero, čeprav nekatere simulacije kažejo, da jo bo nabrekujoče se Sonce morda za las zgrešilo, in če je tako, je ’varna’ tudi Zemlja. Vendar ni tako. Temperatura bo poskočila v tisoče stopinj kar bo izsušilo oceane odpihnilo ozračje in preplavilo površje s strjeno lavo. Če bodo naši potomci želeli živeti še naprej, bodo morali že zdavnaj pred tem zapustiti Zemljo. Mars, ki kroži na večji razdalji, bo na varnem.
Med zlivanjem vodikovih jeder v lupini, ki obdaja helijevo sredico Sonca, se bo dodatni helij, ki pri tem nastane, pogrezal in sredico še bolj stisnil, kar bo povzročilo še višjo temperaturo. Višja temperatura bo povečala zlivanje vodikovih jeder v lupini, ki obdajajo sredico in okrepila točo helija, ki pada v sredico ter temperaturo še bolj dvignila. Čez približno pet milijard let in pol od danes bo temperatura sredice končno dovolj visoka, da bo izgorevanje helija mogoče, pri čemer bosta nastajala ogljik in kisik. Po silovitem izbruhu, ki bo označil prehod po katerem bo prevladujoč vir energije postalo zlivanje helija, se bo Sonce spet skrčilo in se ustalilo v manj burni konfiguraciji.
Po približno sto milijonih let bosta težja ogljik in kisik izpodrinila lažji helij, zavzela bosta sredico Sonca in helij izrinila v okoliške plasti. Temperatura Sonca se bo ustalila znatno pod šest sto milijoni stopinj, zaradi česar se bo zlivanje spet ustavilo, privlak gravitacije bo spet zavladal in Sonce se bo spet skrčilo, pri čemer bo temperatura sredice spet narasla. Zvišana temperatura sproži zlivanje v lupini s helijem, ki obdaja mirno sredico iz ogljika in kisika. Toda temperatura sredice se ne bo več toliko zvišala, da bi njej prišlo do jedrskega izgorevanja. Masa Sonca je premajhna, da bi ob sesedanju dovolj segrela sredico, kar v večjih zvezdah sproži zlivanje ogljika in kisika v še težja in bolj kompleksna jedra. Ko helijeva lupina izgori in sredico zasuje s svežima kisikom in ogljikom, se ta še naprej krči, dokler kvantni proces, imenovan Paulijevo izključitveno načelo sesedanja ne ustavi. Imenovani je leta 1925 ugotovil, da dva elektrona (ki zasedata enako kvantno stanje (tj. orbitalo), ne moreta biti poljubno tesno skupaj, temveč obstoja neka določena meja. Ko se Sonce krči, se elektroni v sredici vse bolj zbližujejo, pri čemer gostota (število elektronov) prej ali slej doseže mejo, ki jo določa Paulijevo načelo. Pri nadaljnjem krčenju, bi se pojavil močan kvantni odboj, zato elektroni vztrajajo na svojih mestih.
Zunanje lupine Sonca se še naprej širijo in ohlajajo in na koncu odplavajo v vesolje, za seboj pa pustijo izjemno gosto kroglo ogljika in kisika, imenovano bela pritlikavka, ki bo svetila še nekaj milijonov let. Toplotna energija se bo postopoma porazgubila v vesolje in ostanek Sonca bo potemnel in postal temna krogla. Sonce bo počrnelo.
Podpoglavje Veliki raztrg (str. 248 – 251)
Vesolje se vse hitreje širi. Po Newtonu in Einsteinu kepe snovi, kot planeti in zvezde izvajajo privlačno medsebojno gravitacijo, v predelu prostora, kjer teh kep ni, je gravitacijska sila odbojna. Velika odbojna gravitacija je po teoriji poganjala veliki pok. Na tak način lahko pojasnimo pospešeno širjenje vesolja, ki smo mu priča danes.
Ta odboj si lahko razlagamo tudi s temno energijo s katero naj bi bilo enakomerno napolnjeno celotno vesolje. Ker ne ustvarja svetlobe, bi jo lahko upravičeno imenovali tudi nevidno energijo. Ker so galaksije kepe snovi, izvajajo privlačno gravitacijo, vzajemno vlečejo navznoter in s tem upočasnjujejo odmikanje. Enakomerno razporejena temna energija, ki izvaja odbojno gravitacijo, pa odmikanje pospešuje. Današnje širjenje vesolja je v primerjavi z napihovanjem prostora med velikim pokom razmeroma majhno. Zadošča že zelo malo temne energije. Temna energija je postala de facto razlaga za pospešeno širjenje vesolja. Manj jasno pa je njeno dolgoročno obnašanje. Ni nujno, da se ne bo vrednost temne energije s časom spreminjala. Če bo postajala s časom vse večja, lahko pride do kataklizme, ki jo imenujemo veliki raztrg.
Vse večji odbojni potisk gravitacije bo sčasoma premagal vse sile, ki vežejo, zato bi se vse raztrgalo. Vse kar ohranja skupaj elektromagnetna sila, ki veže atome in molekularne sestave in močna jedrska sila, ki veže protone in nevtrone v atomskih jedrih, obe ti sili sta danes v ravnovesju z odbojnim potiskom, zato sistemi, kot je tudi človeško telo ostajajo takšni, kakršni so. Če pa bo odbojni potisk (tlak) vse večji, se bo prostor znotraj sistemov npr. telesa močno razširil, da bo premagal elektromagnetne in jedrske sile, ki držijo skupaj. Telesa na primer bodo nabreknila in se razletela na koščke, tako kot vse drugo.
Odbojna gravitacija bo čez dvajset milijard let razgnala gruče galaksij, nekaj milijard let za tem se bodo zvezde, ki sestavljajo Rimsko cesto, razletele kot iskre ognjemeta, okoli šestdeset milijonov let bo Zemljo in druge planete Osončja odneslo stran od Sonca, nekaj mesecev pozneje bodo zaradi odbojne gravitacijske sile med molekulami zvezde in planeti eksplodirali in po samo še tri minutah bo odboj med delci, ki sestavljajo atome, tako narasel, da bo razgnalo še te. Možno je, da bo odbojna gravitacija raztrgala še tkanino prostor – čas. Realnost se je začela s pokom in se bo v nekem trenutku končala z raztrgom.
Podpoglavje Pečine časa (str. 251 – 253).
Odbojna gravitacija bo, če bo še vnaprej pospešeno gnala oddaljene galaksije narazen, po približno bilijon letih povzročila, da bo oddaljevanje galaksij doseglo in nato preseglo svetlobno hitrost, kar je navidez v nasprotju z Einsteinovo teorijo, da nič ne more preseči svetlobne hitrosti. Toda ta hipoteza velja izključno za hitrost objektov, ki se premikajo skozi prostor. Galaksije se komajda gibljejo skozi prostor. V prispodobi se kot packe bele barve na črni raztegljivi tkanini odmaknejo ena od druge, ko tkanino raztegnemo. Torej so galaksije kot packe na tkanini prostora in se razmikajo samo zato, ker se prostor veča. Bolj kot je ena galaksija oddaljena od druge, več je med njima prostora, ki se napihuje. Bolj določeno: hitrost premika galaksij kot takih nikoli ne bo dosegla svetlobne, hitrost širjenja med galaksijami je tista, ki bo dosegla in presegla svetlobno.
V nasprotju z galaksijami pa svetloba, ki jo oddajajo, dejansko potuje skozi prostor. Svetloba s svojo hitrostjo ne more premagati še hitrejšega povečevanja razdalje od Zemlje. Ko bodo bodoči astronomi svoje teleskope usmerili v najgloblje predele nočnega neba, bodo videli samo črnino. Oddaljene galaksije bodo zdrsele onkraj meja tako imenovanega kozmološkega obzorja, kot da bi padle s pečine na robu prostora.
Trideset galaksij, znanih kot Krajevna skupina bodo še naprej kozmični spremljevalec gledano z Zemlje. Sčasoma se bosta Rimska Cesta (Milky Way) in Andromeda, ki prevladujeta v Krajevni skupini, verjetno spojili v združbo, ki jo astronomi imenujejo Milkomedia. Zvezde Milkomedie si bodo dovolj blizu, da bodo njihovi vzajemni gravitacijski privlaki vzdržali širjenje prostora in zvezdno družbo ohranili, stik z oddaljenimi galaksijami pa bo prekinjen, kar bo velika izguba. Brez dostopa do oddaljenih galaksij bomo izgubili glavno diagnostično orodje za sledenje širjenja prostora. Prav tisti podatki, ki so vodili k razumevanju velikega poka in kozmičnega razvoja, ne bodo več na voljo.
Astronomi bodočih generacij čez bilijone let ne bodo več verjeli našim podatkom, da se vesolje širi, saj bodo videli vesolje, ki bo na največjih razdaljah črno in sprejeli bodo zmoten zaključek, da je vesolje statično.
Podpoglavje Somrak zvezd (str. 253 – 254)
Prve zvezde so začele nastajati približno po sto milijonov let po velikem poku in bodo nastajale še naprej, vse dokler obstajajo surovine za njihovo izdelavo. Seznam sestavin je kratek, saj potrebujemo le dovolj velik oblak vodikovega plina, ki ga gravitacija počasi stiska, segreva središče in sproži jedrsko zlivanje. Raziskovalci so izračunali, da bo približno čez sto bilijonov let v prihodnosti nastajanje zvezd v veliki večini galaksij prenehalo.
Naše Sonce bo sijalo še kakšnih deset milijard let, veliko masivnejše zvezde pa bodo jedrsko gorivo izčrpale že veliko prej. V nasprotju z njimi zvezde s približno desetino Sončeve, izgorevajo bolj umirjeno in žive veliko dlje. Astronomi za zvezde z majhno maso uporabljajo splošno ime rdeča pritlikavka. Na podlagi raziskovanj je teh največ v vesolju. Pri njih celotna zaloga vodika zgori v sredici. Rdeče pritlikavke sijejo več bilijonov let, tisočkrat dlje od Sonca, toda čez sto bilijonov let bodo tudi one ostale brez goriva. Takrat bodo vesolje naseljevali zogleneli ogorki. A ker je gravitacijski privlak zvezde odvisen samo od njene mase, bodo te zvezde obdržale svoje morebitne planete.
Podpoglavje Somrak astronomske urejenosti (str. 254 – 256)
Kaj se zgodi pri srečanju dveh zvezd, ne da bi se zaletele druga v drugo? To bi se lahko zgodilo tudi Zemlji, še preden bi Sonce zgorelo, čeprav je malo verjetno.
Zemlja bi ob takšnem srečanju spremenila svojo trajektorijo. Zaradi vse večje oddaljenosti od Sonca bi temperatura na Zemlji stalno padala. Zgornje plasti svetovnih oceanov bi zamrznile, tako kot vse drugo na Zemeljskem površju. Atmosferski plini, predvsem dušik in kisik bi se utekočinili in kapljali z neba. Življenje na površju Zemlje verjetno ne bi preživelo. Življenje pa uspeva v temnih, vročih vrelcih, posejanih po oceanskih tleh in je morda celo izšlo iz njih. Sončna svetloba še zdaleč ne prodre do njih, zato odsotnost teh vrelcev ne bo prizadela. Precejšen del energije, ki jih napaja, prehaja iz razpršenih, a nenehnih jedrskih reakcij. Zemeljska notranjost vsebuje zalogo radioaktivnih elementov (večinoma torija in urana), in ko ti nestabilni atomi razpadajo, oddajajo tok energičnih delcev, ki segrevajo okolico. Torej bo Zemlja, ne glede na to, ali uživa toploto jedrskega zlivanja Soncu ali ne, še naprej uživala toploto, ki jo ustvarja jedrska cepitev v njeni notranjosti. Če bi Zemljo odneslo iz Osončja, bi se življenje na oceanskem dnu nadaljevalo še milijarde let, kot da se ni nič zgodilo.
Podpoglavje Gravitacijski valovi in dokončno opustošenje (str. 256 – 259)
Če se bo Zemlja izognila nabrekujočem Soncu in če je ne odnese iz Osončja zaradi ’obiska’ kake od zvezdnih sosed, bodo o njeni končni usodi odločali gravitacijski valovi.
Čeprav v praznem prostoru tako rekoč ni trenja, planet pri vsakem svojem obhodu dejansko izgubi nekaj svoje energije. Pri premikanju astronomska telesa ustvarijo valove, ki se širijo navzven. Ti valovi v tkanini prostora so gravitacijski valovi, ki jih je Einstein objavil v člankih v letih 1916 in 1918.
Ko bo Sonce že dolgo mrtvo, v kolikor bo Zemlja še vedno v njegovi orbiti, bo padla v že dolgo mrtvo Sonce, saj bo energijo izgubljala prav v tem procesu, torej z neustavljivo proizvodnjo gravitacijskih valov. Manjši planeti manj motijo in imajo daljše smrtne spirale. V središču večine galaksij je ogromna črna luknja, več milijonov ali celo milijardkrat masivnejša od Sonca.
Edine zvezde, ki jih ne bi izstrelilo iz galaksij, bodo izgoreli ostanki v orbitah okoli središčne luknje galaksije. In enako kot planete, ki se v spirali približujejo svojim soncem, ko se njihova orbitalna energija izteka v gravitacijske valove, velja tudi za zvezde v okolici galaktične črne luknje. Čez 1030 let po velikem poku, če že ne prej, bodo črne luknje galaksije očistile zvezd.
Vesolje bo temno in opustošeno, tu in tam posajeno z mrzlimi planeti, izgorelimi zvezdami in ogromnimi črnimi luknjami.
Podpoglavje Usoda kompleksne snovi (str. 259 – 263)
Snov sama bo morda razpadla. V jedru vseh atomov, ki sestavljajo molekule v vseh kompleksnih snovnih strukturah – od življenja do zvezd -, so protoni. Po novih teorijah povezav med silami v okviru velikega poenotenja, ki tudi zajemajo novoodkrite povezave med delci snovi, je tudi razpad protonov. Ta razpad bi bil počasen. Po do sedaj veljavnih računih znaša življenjska doba protona 1038 let. Njegova razpolovna doba bi znašala tisoč milijard miljard milijard let.
Ko bodo razpadli protoni, bodo v vesolju, tu in tam posajenem s črnimi luknjami lebdeli izolirani delci, večinoma elektroni, pozitroni, nevtrini in fotoni.
Podpoglavje Prihodnost misli (263 – 265)
Pri fizikalističnem pogledu na um je mišljenje fizikalni proces, povsem podvržen fizikalnim zakonom.
Um je funkcija možganov. Možgani so topli. Nenehno vsrkavajo vase energijo, ki jo priskrbimo s tem, da jemo, pijemo in dihamo, izvajajo celo vrsto fizikalno – kemijskih procesov, ki spremenijo njihovo konfiguracijo (kemične reakcije, molekularne razporeditve, gibanje delcev itd.; nato odpadno toploto odvedejo v okolico. Ko naši možgani razmišljajo, izpustijo v okolje toploto, ki odnaša entropijo, ki jo absorbirajo, pa tudi ustvarijo pri svojem notranjem delovanju. In če ne bi mogli odstraniti svoje nakopičene entropije, bi slej ko prej odpovedali. In možgani, ki odpovejo, so možgani, ki ne razmišljajo več. Ali bodo možgani vse globlje v prihodnosti še naprej lahko odvajali odpadno toploto, ki jo ustvarjajo?
Nihče ne pričakuje, da bodo možgani v toku časa (nadaljnjih milijonov, kaj šele milijard let ) vedno prisotni (če bodo obdržali isto strukturo). Takrat, ko bodo začeli atomi razpadati v osnovnejše delce, bodo kompleksni molekularni aglomerati vsake vrste redkejši. Toda potreba po odstranjevanju odpadne toplote je tako temeljna, da se nanaša na katerokoli konfiguracijo katerekoli vrste, ki izvaja proces mišljenja. Zato je ključno vprašanje, ali kakršnakoli tovrstna entiteta – imenujmo jo Mislec – lahko oddaja toploto, ki jo njeno razmišljanje nujno proizvaja, ne glede na to, kako je zasnovana ali sestavljena. Če Mislecu to ne uspe, se bo pregrel in izgorel v lastnih entropijskih odpadkih.
Deseto poglavje Somrak časa (str. 272 – 299)
Podpoglavje Razpadanje črnih lukenj (str. 273 – 279)
Vse kar pade v črno luknjo, prenese svojo entropijo črni luknji sami. Črno luknjo popolnoma določajo samo tri števila: masa, vrtilna količina in električni naboj. Ko enkrat izmerimo te makroskopske lastnosti, imamo vse potrebne informacije za popoln opis črne luknje. Te tri makroskopske lastnosti togo kažejo na eno in samo eno konfiguracijo. Masa snovi, ki pade v črno luknjo, se ne izgubi. Polmer dogodkovnega obzorja – sferične površine, ki omejuje mejo črne luknje in označuje lokacije, onkraj katerih ni vrnitve – je sorazmeren z maso: manjša masa pomeni manjše obzorje, večja masa pomeni večje obzorje. Če nekaj pade v črno luknjo, se njena masa poveča, zato predpostavljamo, da njeno obzorje pri tem nabrekne. Črna luknja nekaj zaužije in njen sferični pas se odebeli. Konkretno: če pade v črno luknjo foton, se njena masa nekoliko poveča in njeno dogodkovno obzorje se nekoliko razširi, – če vržemo v črno luknjo eno enoto entropije, se dogodkovno obzorje črne luknje razširi za eno enoto entropije (kvantno površino oziroma Planckovo konstanto, ki je približno 10 -70 kvadratnega metra, str. 275). Skupno entropijo črne luknje podaja skupna površina njenega dogodkovnega obzorja, merjenega v Planckovih enotah.
Vse kar pade v črno luknjo, je neusmiljeno potegnjeno v njeno singularnost. Črne luknje imajo temperaturo in žarijo (str. 276).
V navidez praznem vesolju so delci in antidelci, ki se izničujejo. Hawking si je predstavljal, da veljajo ti procesi izven dogodkovnega obzorja črne luknje. Ugotovil pa je tudi, da včasih do izničenja ne pride. Običajno posrka le enega od delcev v črno luknjo, drugi ostane izven nje. To se dogaja v vseh območjih prostora ob vsej površini sferičnega obzorja črne luknje. Zdi se, da črna luknja seva delce v vseh smereh, čemur pravimo Hawkingovo sevanje.
Po izračunih ima vsak delec, ki pade v črno luknjo negativno energijo. Zaradi tega se masa črne luknje zmanjšuje, nikakor pa ne veča. Ko se dogodkovno obzorje črne luknje krči, se njena površina manjša, zato se zmanjšuje njena lastna entropija, toda sevanje, ki ga oddaja in se širi navzven ter razporeja po vsem večjem prostoru, prenese v okolje toliko entropije, da več kot odtehta zmanjšanje. Torej tudi črne luknje izvajajo entropični ples.
Hawking je odkril formulo za temperaturo žareče temne luknje po kateri je temperatura črne luknje obratno sorazmerna z maso. Zato so velike črne luknje mirne in hladne, medtem ko so majhne črne luknje nemirne in vroče (str. 278). Temperatura črne luknje z maso Sonca je tik pod desetinko milijoninke stopinje (10-7 kelvina) nad absolutno ničlo, črna luknja z velikostjo pomaranče, pa bi žgala s temperaturo okoli bilijona bilijona stopinj (1024 kelvinov).
Čeprav črna luknja oddaja Hawkingovo sevanje, prejema več energije, kot jo oddaja, in se počasi veča. Toda z nadaljnjim širjenjem vesolja se bo mikrovalovno sevanje ozadja še naprej redčilo in njegova temperatura bo padala. Ko bo v daljni preteklosti temperatura mikrovalovnega ozadja padla pod temperaturo katerekoli črne luknje, bodo črne luknje več oddajale, kot prejemale, se bodo začele krčiti. S sevanjem se masa črne luknje manjša, temperatura pa se dvigne proti neskončnosti. Črna luknja, nastala iz zvezde z maso Sonca bi naj izginila 1068 let po velikem poku.
Podpoglavje Razpad supermasivnih črnih lukenj (str. 279 – 280)
Polmer črne luknje dogodkovnega obzorja raste z maso, njegova prostornina raste s kubom mase, povprečna gostota pa pada s kvadratom mase. Velike črne luknje imajo več mase za izsevanje, a ker imajo nižjo temperaturo, to maso počasneje izsevajo. Hawking je ugotovil, da čim masivnejša je črna luknja, tem nižja je njena temperatura in bolj pritajeno je njeno žarenje.
Podpoglavje Konec nekega časa (str. 281)
V daljni prihodnosti bo v vesolju videti razpršeno meglico delcev. Privlak med elektronom in njegovem antidelcem pozitronom vleče po spiralnih trajektorijah oba vse bolj skupaj, dokler se ne izničita v tankem, hipnem blisku svetlobe. Če se bo temna energija širila še naprej, bo zaradi pospešenega širjenja delce razgnala, zaradi česar se bodo le redko srečevali med seboj. (Anti)delci bodo tako široko razpršeni po vesolju in njegovo pospešeno širjenje bo tako intenzivno, da bo takšno združevanje izjemno malo verjetno. Razredčeni prah s svojo razredčenostjo prav gotovo ne bo tvoril entropičnega valčka.
Včasih jemljejo fiziki to prihodnjo dobo kot ’konec časa’. Pa ne da se čas ustavi. A ko ni drugega kot premikanje osamljenih delcev iz enega dela ogromnih širjav vesolja do drugega, lahko upravičeno rečemo, da je vesolje samo še praznina.
Podpoglavje Razpad praznine (str. 282 – 287)
Katie Mack je v svojem Koncu vsega z ustreznim splošnim diagramom prikazala, za kaj gre. Gre pa za naslednje: v vesolju ne obstajata samo gravitacijsko polje in polje temne energije, ampak tudi Higgsovo polje, ki delcem podeljuje maso (str. 283). Njegova trenutna vrednost znaša 246. Toda upor, ki ga povzroči Higgsovo polje s to vrednostjo, stabilno že milijarde let (skupaj z natančnim medsebojnim vplivom delcev in polja), uspešno pojasnjuje mase osnovnih delcev (str. 285) vse od velikega poka dalje. Toda leta 1970 je Sidney Coleman odkril, da se s procesom kvantnega tuneliranja, nenadnim preskokom v termodinamsko stabilnejše stanje, lahko spremeni vrednost Higgsovega polja. Ne tunelirajo samo delci, ampak tudi polja. Za razliko od ostalih koncev vesolja, ki so odmaknjeni za desetine, milijarde let v prihodnost, lahko pride tuneliranje Higgsovega polja in s tem popolno uničenje določenega dela vesolja s svetlobno hitrostjo že naslednji trenutek. Poguba bi bila hitra in neboleča. Na srečo je verjetnost tuneliranja kvantnega polja malo verjetna.
Je konec blizu? (str. 293 – 296)
Eden od koncev vesolja in kakršne koli misli lahko izhaja iz velikega stiska: če bi temna energija dobila negativno vrednost, tj. ustvarila privlačno gravitacijo, bi v vesolju stekel proces uničenja v nasprotnem smislu kot pri velikem poku, kar imenujemo veliki stisk (str. 293). Zgodil bi se lahko v prihodnjih 10/10/68 letih (dvojni potenčni eksponent!, op. B. Brežeta). Bo prišlo do singularnosti za novi veliki pok? Se cikli vedno pojavljajo?
Podpoglavje Smisel (str. 314 – 315)
Ko drvimo proti ugaslemu kozmosu, moramo sprejeti dejstvo, da nekega velikega načrta ni. Delci niso obdarjeni s smislom. Ni končnega odgovora, ki bi ždel v globinah vesolja in čakal, da ga odkrijemo.
Znanost je zmogljivo, čudovito orožje za raziskovanje zunanje realnosti. Toda vse drugo znotraj tega razumevanja je človeška vrsta, ki raziskuje sebe, jemlje to, kar potrebuje, da se lahko nadaljuje, in pripoveduje zgodbo, ki odzvanja v temo, zgodbo, izklesano iz zvoka in vrezano v tišino, zgodbo, ki v svoji najvišji obliki predrami dušo.
Greenov Konec časa je posebnež med knjigami. Na svoji knjižni polici bi ga lahko imeli tudi tisti, ki se ne ukvarjajo z astronomijo, astrofiziko in kozmologijo.
Literatura in vir
A. Literatura
1. GREENE, Brian, Konec časa, Človek, vesolje in iskanje smisla življenja, Učila Intrenational, Tržič 2021, 382 str.
2. MACK, Katie, Konec vsega (Gledano astrofizikalno), UMco (Zbirka S terena), 1. natis, Ljubljana 2021, 268 str.
3. WATSON, James D., BERRY Andrew, DNK Skrivnost življenja, Ljubljana, Modrijan (Zbirka Intermundia), 2007, 456 str.
B. Elektronski vir
Igor Bratož, Kako dolgo lahko traja misel, 10.08.2021 ob 07: 01 – https://www.delo.si › kultura › knjiga › kako-dolgo-lah.
