Ivica Smolić istražuje jedan od najvećih svemirskih fenomena: ‘Ovo je tek početak priče, pred nama su desetljeća ispitivanja’

Kako biste na trenutak zaboravili na koronu vodimo vas na putovanje galaksijom u našem serijalu Hrvati i svemir: 'Moj je cilj jednostavan. To je cjelovito razumijevanje svemira, zašto je takav kakav jest i zašto uopće postoji', kazao je jednom prilikom kozmolog i briljantan teorijski fizičar Stephen Hawking. Strast prema istraživanju i spoznaji svijeta oko sebe bila je pokretačka snaga ne samo jednog od najpoznatijih fizičara već i svake osobe koja je posvetila svoj život otkrivanju tajni svemira. Baš zato kroz specijal 'Hrvati i svemir' odlučili smo zakoračiti na putovanje u nepoznato s hrvatskim znanstvenicima koji su za Net.hr ispričali svoju priču o ljubavi prema svemiru, inspiraciji, važnosti popularizacije znanosti, ali i budućnosti koja nas čeka...

Postojanje crnih rupa predvidio je i sam Albert Einstein u svojoj općoj teoriji relativnosti, dok im je legendarni kozmolog Stephen Hawking posvetio dobar dio svoga života kao i zadnji rad koji je objavljen nakon njegove smrti. Ivica Smolić, izvanredni profesor na Zavodu za teorijsku fiziku čestica i polja, Fizičkog odsjeka zagrebačkog PMF-a, otkrio nam je zašto su crne rupe bitne za shvaćanje svemira oko nas, ali i puno više.

NET.HR: Kako ste se zainteresirali za fiziku? Što je prethodilo istraživanju svemirskih pojava?

SMOLIĆ: Interes za fiziku (i matematiku) vučem još od malih nogu, poriv koji se brzo razvio iz znatiželje oko svega u prirodi. Teško je izdvojiti neki poseban "okidač" koji me gurnuo u tom prirodoslovnom smjeru, možda pronalazak pravilnog komada kristala u zemlji ili trenutak kada sam primijetio da staklena pepeljara lomi svjetlost u dugine boje. Druga stepenica "magije" je ona kada otkrijete da nekakav apstraktni račun na papiru može precizno opisati prirodnu pojavu.

NET.HR: Istražujete crne rupe s teorijske strane. Je li vaše područje rada od početka bilo orijentirano put toga ili ste se naknadno usmjerili prema istraživanju crnih rupa?

SMOLIĆ: Suvremena fizika je iznimno raznolika disciplina, u rasponu od opažačke i eksperimentalne do teorijske i matematičke fizike. Od početka sam znao da je moj prirodni habitus ovaj potonji kraj spektra, ali mi je trebao niz godina da naučim kako je ono što me najviše zanima gravitacijska fizika. U tom području sam ostao manje-više od sredine dodiplomskog studija.

NET.HR: Zašto baš crne rupe? Što točno kroz svoj rad pokušavate otkriti?

SMOLIĆ: Crne rupe su nam posebno zanimljiv objekt jer predstavljaju ekstremnu formu gravitacijskog polja. Još od sredine 1970-ih godina imamo niz teorijskih rezultata koji podupiru tezu kako je crnim rupama moguće konzistentno pripisati termodinamička svojstva, temperaturu i entropiju.

Fizikalnu pozadinu temperature crnih rupa dao je Stephen Hawking, otkrićem tzv. Hawkingovog zračenja. Nažalost, ovaj efekt kod uobičajenih astrofizičkih crnih rupa je preslab kako bismo ga opazili danas dostupnom tehnologijom. Entropija crnih rupa je dublji misterij i daje nam indicije kako bi se gravitacija trebala ponašati na mikroskopskim skalama. Moje istraživanje se dotiče više aspekata crnih rupa, prije svega termodinamike i tzv. "no hair" teorema (u nedostatku boljeg prijevoda, teorema o odsutnosti "kose" crnih rupa). Pitanje je koliko su svojstva crnih rupa robusna, odnosno u kojoj mjeri ovise o detaljima jednadžbi za gravitacijsko polje.

NET.HR: Koliko zapravo danas znamo o crnim rupama i zašto su bitne za shvaćanje svemira oko nas?

SMOLIĆ: Crne rupe su se pojavile u obliku teorijskog misterija brzo nakon same formulacije Einsteinove opće teorije relativnosti 1915. godine. Na početku se na njih gledalo kao na matematičku patologiju, rješenje Einsteinovih jednadžbi koje ne opisuju ništa fizikalno realistično. Međutim, stvari se brzo mijenjaju nakon Drugog svjetskog rata, razvojem radioastronomije i otkrićem neutronskih zvijezda 1960-ih godina.

Danas imamo više neovisnih potvrda da crne rupe uistinu postoje u prirodi, među kojima se možda najvažnije opažanje putem gravitacijskih valova (LIGO) i opažanje u elektromagnetskom spektru (Event Horizon Telescope). Sve ovo je tek početak priče, pred nama su desetljeća podrobnijih ispitivanja detaljnih svojstava crnih rupa.

NET.HR: Stephen Hawking kazao je kako bi crne rupe mogle biti put u neki drugi svemir? Kakve su danas pretpostavke vezane uz njih i koliko bi nam teoretski mogle pomoći u putovanju svemirom?

SMOLIĆ: Načelno, postoje rješenja Einsteinovih gravitacijskih jednadžbi koja možemo opisati kao spojeni par crne i bijele rupe kroz koji bi, naivno gledajući, netko mogao brzo doći od točke A do točke B. Međutim, ovakvi matematički modeli ne opisuju realistične astrofizičke crne rupe. Skok u crnu rupu bi, po svemu što znamo, bio koban za ljudska bića, što zbog zračenja iz okolnog akrecijskog diska, što zbog plimnih sila koje bi nas rastrgale na tom putu. Alternativa za svemirska putovanja ovakve vrste su razni modeli tzv. prostorno-vremenskih crvotočina, ali oni pate od drugih problema (poput nestabilnosti).

NET.HR: Kako zapravo nastaju crne rupe?

SMOLIĆ: Općenito, crne rupe nastaju gravitacijskim kolapsom materije. Na primjer, kada dovoljno masivna zvijezda dođe do kraja svog razvojnog ciklusa, njena gravitacija može biti dovoljno snažna da nadvlada bilo koji tlak koji bi joj se mogao oduprijeti. Ako je materija komprimirana unutar kritične granice onda više nema povratka: formira se crna rupa, dio prostorvremena iz kojeg ništa više ne može pobjeći.

NET.HR: Hoće li one utjecati na budućnost našeg Sunčeva sustava?

SMOLIĆ: Mi na Zemlji ne moramo strahovati oko crnih rupa, naša zvijezda Sunce nema dovoljnu masu pa će svoj razvoj završiti u fazi bijelog patuljka.

NET.HR: Kako izgleda jedan radni dan znanstvenika?

SMOLIĆ: Rad na fakultetu uključuje dvije vrste aktivnosti, nastavnu i znanstvenu. Nastava u pravilu uzme dosta vremena jer se iza svakog sata održanog predavanja kriju sati pripreme materijala, a tu su i periodične konzultacije sa studentima. Međutim, sva energija uložena ovdje višestruko se vraća, studenti znaju biti iznimno kreativni sa svojim pitanjima i idejama.

Znanstvena aktivnost je malo drugačija priča. Sve kreće od postavljanja pitanja. Na početku pretraživanjem naučite kako je veći dio tih pitanja već odgovoren, ali onda se otvaraju nova i tako postupno dolazite do onog što se zove znanstvena "fronta". Velik dio ovog procesa je svakodnevno disciplinirano proučavanje literature, monografija i znanstvenih članaka, a toga ima cijelo jedno nepregledno more. Uvijek se sjetim priča starijih kolega, kako su u predinternetskoj eri članci dolazili otprilike u mjesečnim ciklusima, u nekoliko znanstvenih časopisa.

Danas je znanstvena produkcija narasla barem za red veličine i gotovo je nemoguće sve to detaljno pratiti, čak i kada se fokusirate na relativno usku nišu, kao što je teorijska gravitacijska fizika. Ilustracije radi, svaki dan na otvorenoj bazi arXiv, u mom području rada, imate otprilike 20-ak novih članaka, nekoliko ih stignete prelistati, možda samo par detaljnije proučiti. Jednom kada ideje počnu fermentirati, kreće raspisivanje računa, možda uz pokoju pomoć računala. Ne znam kako je kod drugih kolega, ali moja najkreativnija faza dana kreće u sitnim noćnim satima.

NET.HR: Znanstvenici cijeli život pokušavaju dati odgovore na pojedina pitanja. Na koje biste vi voljeli saznati odgovor za svoga života?

SMOLIĆ: Dva idealna tipa teorijskog otkrića su ono koje predviđa novi, do tada neotkriven fenomen i ono koje nekim novim principom povezuje naizgled nepovezane koncepte. Jedna od mojih želja je pronaći novi uvid u veliko pitanje o mikroskopskoj prirodi gravitacijskog polja. Na malo širem planu, otkrića koja bih volio vidjeti za života su, prije svega, (a) pronalazak života izvan Zemlje i (b) istinski, kvalitativan iskorak u razumijevanju inteligencije.

NET.HR: Pronalaze li znanstvenici inspiraciju u znanstvenoj-fantastici? Kolike su šanse da imamo budućnost kao u Zvjezdanim stazama?

SMOLIĆ: Da, svakako, znanstvena fantastika uvijek raspiruje maštu. Evo, osvrnimo se na seriju "Zvjezdane staze" i tehnologiju koja je tamo prisutna.

Foto: Profimedia

Ako bi je trebao posložiti od one koja nam je bliža prema onoj koja ide u smjeru fantastike, moj odabir bi bio redom: replikatori (neke začetke ove ideje vidim u postojećim 3D printerima), univerzalni prevoditelj (na ovom planu postoji mali progres, barem kada su u pitanju ljudski jezici; zanima me kako ćemo za početak riješiti problem komunikacije s ostalim životinjama na Zemlji), teleportacija (teleportacija nekih jednostavnih sustava je nedavno postignuta u pokusima; međutim, teleportacija ljudskog tijela koje se sastoji od milijardi i milijardi atoma je sasvim druga priča); "warp" pogon (postoje već neke konkretni teorijski prijedlozi, kao što je tzv. Alcubierreov pogon, ali ovaj i slične ideje pate od niza problema, poput nestabilnosti i pretpostavki o postojanju materije koja ima svojstva drugačija od sve poznate materije).

NET.HR: Mislite li da je svemir savršeno matematički objašnjiv ili da postoje stvari koje ipak nikada nećemo moći shvatiti?

SMOLIĆ: Ne vidim da postoji ijedan prirodan fenomen za koji bismo imali opravdanu sumnju kako ga nikada nećemo moći razložiti znanstvenim metodama. Uostalom, apriorno trpanje nekih fenomena pod rubriku "nedokučivi" je u suštoj suprotnosti s temeljnom znanstvenom etikom. Zanimljivije je pitanje postoje li sama pitanja na koja nam nikad neće pasti na pamet tražiti odgovore, o čemu sam već ranije pisao.

NET.HR: Koliko je svemir opasno mjesto? Hoće li nam buduća svemirska putovanja dati nove odgovore?

SMOLIĆ: Svemir je općenito izrazito negostoljubiv za svaki oblik života koji je evolucijom prilagođen na specifičnu okolinu, kao što je površina našeg planeta. Kada počnemo maštati o osvajanju svemira, više bih nade položio u paralelni razvoj tehnologije i genetski izmijenjenih ljudskih bića, nego u tehnologiju koja će nas u biološki nepromijenjenoj formi prenositi kroz svemir.

NET.HR: Tko vas je inspirirao u radu, a tko vam je omiljeni znanstvenik?

SMOLIĆ: Među klasičnim velikanima bih svakako izdvojio Jamesa Clerk Maxwella. S druge strane, članci Stephena Hawkinga, Brandona Cartera i Roberta Walda su me oblikovali u znanstvenom smislu.

NET.HR: Koje su po vama kvalitete koje treba imati osoba koja se bavi znanošću i što biste preporučili onima koji se njome žele baviti?

SMOLIĆ: Svako bavljenje znanošću polazi od nepresušne znatiželje i beskrajnog strpljenja. Malo konkretnije, teorijska fizika podrazumijeva i nešto talenta za matematiku. Ako vas zanima koji su osnovni zakoni koji upravljaju svemirom, onda je studij fizike najbolje mjesto gdje ćete to saznati.