i. Teejuht tundmatu Universumi juurde
Originaali tiitel:
Jorge Cham and Daniel Whiteson
We Have No Idea: A Guide to the Unknown Universe
Riverhead Books, New York, 2017
Inglise keelest tõlkinud Henn Käämbre
Toimetanud Ülo Toomsalu
Kujundanud Ruth Laasi
Kõik õigused kaitstud
Copyright © 2017 by Jorge Cham and Daniel Whiteson
Tõlke autoriõigus: Henn Käämbre ja Hea Lugu 2018
www.healugu.ee
ISBN 978-9949-634-38-5
ISBN 978-9949-673-38-4 (epub)
Trükkinud Tallinna Raamatutrükikoda
Minu tütrele Elinorile
Minu perele, kes on mind toetanud igal elujärgul, ka kõige kehvemail päevil.
Sissejuhatus
Kas sooviksite teada, kuidas Universum sai alguse, millest ta koosneb ja kuidas jõuab lõpule? Kas tahaksite mõista, kust tulid aeg ja ilmaruum?
Või seda, kas oleme ilmaruumis üksi?
Kehvasti küll. See raamat ei vasta ühelegi neist küsimustest.
Raamat on asjust, mida me ei tea Universumist, kõigest, millele arvasite juba vastuse olevat. Aga neid pole.
Sageli kuuleme mõnest suurest avastusest, mis vastab mõnele süvaküsimusele Universumi kohta. Kui paljud on aga kuulnud küsimust enne, kui kuulsid vastust? Ja kui palju süvaküsimusi on veel vastamata? Raamat peabki juhatama senini vastuseta küsimuste juurde.
Järgnevatel lehekülgedel jutustame, millised on siiani vastuseta küsimused Universumist ja miks nad on senini vastuseta. Lõpuks peaksite aru saama, kui rumal on arvata, et meil on võti selle juurde, mille juurde võtit pole.
Raamat ei peaks teid masendama, vaid vaimustama kaardistamata territooriumi ulatusest, mis kõik on veel avali uurimiseks. Õpetame teistsugust maailmanägemist. Adudes, mida me ei tea, taipame, et tulevik on täis hämmastavaid võimalusi.
Nii et kinnitage rihmad, seadke end mugavalt istuma, olge valmis uurima meie ignorantsuse süvikuid. Avastuse esimene samm on teadasaamine teadmatust. Asume rännakule Universumi süvasaladuste juurde.
1. Millest koosneb Universum?
Kui olete inimolend (esialgu oletame seda), siis olete paratamatult pisut uudishimulik end ümbritseva maailma suhtes. See on osa inimlikkusest ja sellest, miks valisite selle raamatu.
See pole mingi uudis. Aegade algusest peale on inimesed otsinud vastuseid põhilistele küsimustele meid ümbritseva maailma kohta:
Millest koosneb Universum?
Kas suured kaljud koosnevad väiksematest?
Miks me ei söö kive?
Mis tunne on olla nahkhiir?1
Esimene küsimus on üsna sügav. Ta pole sügav mitte vaid sisu poolest (ega ta pole sügavam Universumist endast). Küsida seda on sama kui küsida, millest koosnevad teie maja ja kõik temas (teie ise kaasa arvatud). Pole vaja matemaatika ja füüsika põhjalikku tundmist, et mõista: see küsimus puudutab igaühte.
Oletame, et olete esimene, kes peab vastama küsimusele Universumi koostisest. Lihtsaim oleks alustada silmanähtavast. Võiksite koostada nimistu. See võiks alata nõnda:
Sel lähenemisviisil on paraku olulisi puudujääke. Esiteks, teie nimistu saaks üüratu pikk. Ta peaks sisaldama iga kivi igal planeedil ja ta peaks hõlmama ka nimistu enda (on ju seegi osa Universumist). Kui nõuate, et nimistu sisaldaks nii asju kui ka nende osi, saaks see lõpmata pikk. Kui nimistust jätta välja loetletud objektide osad, jääks sellesse vaid Universum. Kuidas ka võtta, see lähenemisviis kätkeb endas suuri küsitavusi.
Tähtsaim on aga see, et nimistu koostamine ei anna küsimusele vastust.
Rahuldav vastus ei pea sedastama meie ümbruse keerukust, vaid peab seda lihtsustama. See on elementide perioodilisussüsteemi (mis hõlmab hapnikku, rauda, süsinikku jm) triumf. Ta peaks kirjeldama mistahes asja, mida iganes on inimesed näinud, katsunud, maitsnud2 või üksteise pihta visanud. Ilmneb, et Universum on rajatud legode põhimõttel. Samast komplektist pisikestest plastdetailidest võib koostada mängudinosaurusi, lennukeid või piraate või siis meisterdada oma lendava dinopiraadi.
Otsekui legod, võimaldavad vähesed koostisosad (elemendid) luua paljusid asju: tähti, kive, tolmu, jäätist või laamasid. See koostuspõhimõte, mille kohaselt keerukad asjad on tegelikult lihtsad, lubab meil süvitsi mõista keerukusi, leides lihtasjade olemuse.
Mispärast järgib kõiksus legode põhimõtet? Kuivõrd teame, on säärane lihtsustus lausa võimatu. Nagu taipasid juba koopaelanikest teadlased, võiks maailma üles ehitada mitut moodi. Ürgteadlased Uuk ja Kruuk võisid toetuda vaid oma kogemusele, mis oli kooskõlas paljude mõtetega Universumi ehitusest.
Võis ju olla, et ainest on lõpmata palju sorti. Kivid võiks koosneda kiviosakestest, õhk – õhu algosakestest.
Elevandidki võiks koosneda algosistest (nimetame neid dumbotronideks). Selles hüpoteetilises maailmas koosneks elementide tabel lõpmata hulgast koostisosadest.
Või, mis oleks veel veidram, võiksime elada maailmas, kus asjad pole tehtud üldse väikestest algosadest. Säärases Universumis võiksid kivid koosneda ühtlasest kiviainesest ja nuga, millega seda lõikate, peaks olema lõpmata terav.
Kõik see oleks kooskõlas professorite Uuki ja Kruuki andmetega, mis nad ammutasid oma kuulsatest kivipõrgatamise katsetest. Mainime neid võimalusi mitte seepärast, nagu arvaksime, et asjad niimoodi meie Universumis käivadki, vaid nad võivad kehtida kõiksuses, mida me pole veel uurinud.
Seepärast peaksid sellest raamatust ammutatavad teadmised kõiksuse saladustest teid ergutama, mitte masendama. Nad näitavad, kui palju on jäänud uurida ja avastada.
Universumis, mida tunneme ja imetleme, on asjad tehtud tillukestest osakestest. Pärast tuhandeid aastaid mõtisklusi oleme jõudnud täiusliku aineõpetuseni.3
Aja jooksul Uuki ja Kruuki esmakatsetest kuni kaasajani oleme loonud perioodilisuse süsteemi ja piilunud aatomi sisemusse.
Iga aatom koosneb elektronpilvest ümbritsetud tuumast. Tuum sisaldab prootoneid ja neutroneid, need omakorda u- ja d-kvarke. Nii saame kvarkidest ja elektronidest perioodilisussüsteemi mistahes elemendi aatomi. Mäherdune saavutus! Taandasime Universumi koosteosade nimistu lõpmata pikast sadakonna elemendini ja siis vaid kolme osakeseni.
Kõik, mida oleme iganes näinud, katsunud, haistnud või mille otsa komistanud, seisab koos vaid kolmest ehituskivist. Õnnitlegem miljonite inimajude ühistööd.
Kui võime liigina uhkust tunda, siis nendime ühtlasi, et kahes punktis on see kirjeldus puudulik.
Esiteks, peale elektroni ja kahe kvargi on teisigi osakesi. Möödunud sajandil on füüsikud avastanud üheksa aineosakest ning viis jõudu kandvat