EDITORI: Silviu Dragomir, Magdalena Mărculescu
DIRECTOR: Crina Drăghici
REDACTARE: Constantin Dumitru
DESIGN: Alexe Popescu
DIRECTOR PRODUCȚIE: Cristian Claudiu Coban
DTP: Răzvan Nasea
CORECTURĂ: Irina Mușătoiu, Andreea-Lavinia Dădârlat
Conținutul acestei lucrări electronice este protejat prin copyright (drepturi de autor), iar cartea este destinată exclusiv utilizării ei în scop privat pe dispozitivul de citire pe care a fost descărcată. Orice altă utilizare, incluzând împrumutul sau schimbul, reproducerea integrală sau parţială, multiplicarea, închirierea, punerea la dispoziţia publică, inclusiv prin internet sau prin reţele de calculatoare, stocarea permanentă sau temporară pe dispozitive sau sisteme cu posibilitatea recuperării informaţiei, altele decât cele pe care a fost descărcată, revânzarea sub orice formă sau prin orice mijloc, fără consimțământul editorului, sunt interzise. Dreptul de folosință al lucrării nu este transferabil.
Drepturile de autor pentru versiunea electronică în formatele existente ale acestei lucrări aparțin persoanei juridice Lifestyle Publishing SRL.
Titlul original: The Matter of Everything
Autor: Suzie Sheehy
Copyright © Suzie Sheehy, 2022
Copyright © Lifestyle Publishing, 2022 pentru prezenta ediţie
O.P. 16, Ghișeul 1, C.P. 0490, București
Tel.: +4 021 300 60 90 ; Fax: +4 0372 25 20 20
e-mail: comenzi@edituratrei.ro
ISBN (print): 978-606-789-358-8
ISBN (epub): 9786067893922
Cu câțiva ani în urmă, stăteam în fața unui laptop, încruntându-mă la întrebarea aparent ușoară pe care tocmai mi-o adresaseră patru profesori de fizică a particulelor elementare de la Universitatea din Oxford. Îmi scăpase numele lor, nu doar din cauza emoțiilor, ci și pentru că interviul meu de doctorat avea loc printr-o conexiune instabilă la internet, dintr-o cameră de motel a unei regiuni slab populate din Australia. Ei mă întrebaseră:
— Ce vi se pare fascinant la fizica particulelor elementare?
Era o întrebare capcană, cu siguranță. Toată lumea știe că interviurile de admitere la Universitatea Oxford sunt dificile. În acel moment, am decis că era mai bine să fiu sinceră. Le-am povestit despre uimirea mea în legătură cu modul în care fizica părea să poată descrie totul: de la cele mai mici particule subatomice la atomii care ne alcătuiesc corpul, până la cele mai mari scări ale Universului, și cum toate acestea sunt legate între ele.
— Fizica particulelor elementare, am spus, este fundamentul tuturor lucrurilor.
Cu cinci ani înainte, studiam ingineria civilă la Universitatea din Melbourne. Nu mi-am dat seama niciodată că aș avea posibilitatea să devin fizician. Deși îmi plăcuse fizica în școală, știam doar că era o materie care îți putea netezi calea spre o carieră în inginerie. Toate acestea s-au schimbat după un an de studii universitare, când colegii mei de grupă m-au invitat la evenimentul anual cel mai important din calendarul societății studențești de fizică: tabăra de astronomie.
Într-o după-amiază de vineri, am plecat din Melbourne și am ajuns, două ore mai târziu, la Leon Mow Dark Sky Site. Drumul industrial accidentat ne-a condus la o clădire cu acoperiș de tablă, unde am despachetat bere și telescoape, apoi ne-am instalat corturile lângă un luminiș mare. Pe măsură ce lumina zilei se stingea, temperatura scădea, iar sunetul cicadelor începea să se audă din depărtare. Pentru a-mi păstra vederea nocturnă, mi-am acoperit lanterna cu o bucată de celofan roșu, prinsă cu un elastic de păr. Am intrat cu greu în sacul meu de dormit, recunoscătoare pentru dubla sa funcție — de sursă de căldură și de apărare împotriva insectelor. Am inhalat mirosul familiar de eucalipt. Apoi am privit în sus.
— Uite unul! a strigat bărbatul de lângă mine, când un meteorit a despicat cerul.
Pe măsură ce ochii mei se adaptau la întuneric, adevărata minunăție a acestui „loc desemnat pentru cerul întunecat“ s-a dezvăluit. Discuțiile au devenit șoapte, care, mai apoi, s-au stins în tăcere. Venus a apus încet sub orizont și, astfel, am putut vedea alte planete. În noaptea aceea, am înțeles natura lentă, dar în continuă schimbare, a cerului nocturn. Prin telescoapele prietenilor mei, am văzut inelele magnifice din jurul lui Saturn, familiare din fotografii, dar ciudat de noi prin intermediul unui obiectiv, stelele care se formează în nebuloase pline de praf strălucitor și roiuri globulare strălucitoare cu milioane de stele care orbitează în jurul galaxiei noastre, la 100 000 de ani-lumină distanță.
Cea mai spectaculoasă panoramă a fost fâșia lată de stele și praf, arcul strălucitor al galaxiei noastre, Calea Lactee. Din emisfera sudică, privim spre mijlocul galaxiei noastre în formă de disc. Ne aflăm la aproximativ două treimi de mijloc, orbitând în jurul stelei noastre, care, la rândul ei, se deplasează prin Calea Lactee. Galaxia se deplasează prin spațiu împreună cu grupul său local de galaxii cu aproximativ 600 de kilometri pe secundă. Dincolo de ea se află miliarde de alte galaxii asemănătoare, stele și nebuloase, găuri negre și quasari, materie formată din energie transformată prin imense porțiuni de spațiu și timp.
Acela a fost momentul în care am înțeles cu adevărat cât de mică eram, cât de scurtă era viața mea și cât de greu îmi era să descriu în cuvinte măreția a ceea ce vedeam. Stelele și planetele nu erau acolo sus, iar eu nu eram aici jos: totul făcea parte dintr-un sistem fizic imens numit Univers. Și eu făceam parte din el. Bineînțeles că știam deja acest lucru, dar niciodată nu mi-am simțit cu adevărat locul în el până în acel moment.
Dintr-odată, nimic altceva nu mai conta. Am vrut să știu mai multe, despre gravitație, particule elementare, materie întunecată și relativitate. Despre stele, atomi, lumină și energie. Mai presus de toate, am vrut să știu cum se leagă toate acestea și cum eram eu conectată la ele. Am vrut să știu dacă există cu adevărat o teorie a tuturor lucrurilor. Am simțit profund că toate acestea contau, contau pentru mine ca om, că înțelegerea lor era un obiectiv suficient de măreț încât, dacă reușeam măcar un pic să îl urmăresc, nu mi-aș fi irosit bruma de timp ca ființă conștientă. Am decis să devin fiziciană.
Scopul fizicii este de a înțelege cum se comportă Universul și tot ce se află în el. Unul dintre felurile în care încercăm să facem acest lucru este să ne punem întrebări și, pe măsură ce am studiat mai mult fizica, întrebarea care părea să se afle în nucleul tuturor era: „Ce este materia și cum interacționează ea pentru a crea tot ceea ce ne înconjoară — inclusiv pe noi înșine?“ Presupun că încercam să-mi dau seama care este sensul propriei mele existențe. În loc să studiez filozofia, am abordat această problemă într-un mod mai indirect: am încercat să înțeleg întregul Univers.
De mii de ani, oamenii și-au pus întrebări despre natura materiei întregi, dar abia în ultimii 120 de ani această curiozitate ne-a condus, în cele din urmă, la câteva răspunsuri. În prezent, felul în care înțelegem cei mai mici constituenți din natură și forțele care îi guvernează este descris de fizica particulelor elementare, una dintre cele mai impresionante, complexe și creative aventuri în care oamenii s-au angajat vreodată. Astăzi, cunoaștem îndeaproape materia fizică a Universului și modul în care aceasta alcătuiește totul. Am descoperit că realitatea are o bogăție și o complexitate pe care oamenii de acum câteva generații nu și le-ar fi putut imagina niciodată. Am răsturnat ideea potrivit căreia atomii ar fi cele mai mici părți ale lumii noastre și am descoperit particule fundamentale care nu joacă niciun rol în materia obișnuită, dar par necesare conform matematicii care — oarecum miraculos — ne descrie realitatea. În doar câteva decenii, am învățat cum să punem cap la cap toate aceste informații, de la explozia de energie de la începutul Universului până la cele mai precise măsurători din natură.
Viziunea noastră asupra celor mai mici constituenți din natură s-a schimbat rapid în ultimii 120 de ani: de la radioactivitate și electron la nucleul atomic și domeniul fizicii nucleare, împreună cu dezvoltarea mecanicii cuantice (care descrie natura la cele mai mici scări). Cândva, prin secolul XX, această activitate a devenit cunoscută sub numele de „fizica energiilor înalte“, pe măsură ce au fost descoperite noi particule, iar accentul s-a mutat de la nucleul atomic. În prezent, studiul numeroaselor particule care există și a felului în care acestea se formează, se comportă și se transformă se numește, pur și simplu, fizica particulelor elementare.
Modelul standard al fizicii particulelor elementare clasifică toate particulele cunoscute din natură și forțele prin care acestea interacționează. Acesta a fost dezvoltat de mai mulți fizicieni de-a lungul deceniilor, iar versiunea noastră actuală a apărut în anii 1970. Această teorie este un triumf absolut: este elegantă din punct de vedere matematic și incredibil de precisă și, cu toate acestea, poate fi scrisă pe marginea unei căni. În studenție, am fost atrasă de felul în care modelul standard părea să descrie complet felul în care funcționează natura la nivel fundamental.
Modelul standard ne spune că toată materia care alcătuiește existența noastră de zi cu zi este compusă din doar trei particule. Noi suntem compuși din două tipuri de quarc numite „sus“ și „jos“, care formează protonii și neutronii noștri. Aceste două tipuri de quarc, împreună cu electronii, formează atomii, ținuți împreună de forțe: electromagnetismul și forțele nucleare tare și slabă. Asta este tot. Asta suntem noi și tot ceea ce ne înconjoară.1 Totuși, în ciuda faptului că nu suntem compuși decât din quarci și electroni, noi — oamenii — ne-am dat seama cumva că natura este mult mai mult de atât.
Triumful cunoașterii umane nu s-a produs doar prin salturi conceptuale și teoretice. Stereotipul unui geniu singuratic care teoretizează la un birou este în mare parte incorect. Timp de peste un secol, fizicienii au abordat într-o manieră complet practică întrebări precum „Ce se află în interiorul atomului?“, „Care este natura luminii?“ și „Cum a evoluat universul nostru?“ Astăzi, putem spune că știm toate aceste lucruri, că avem impresia că modelele noastre teoretice reprezintă realitatea, nu pentru că avem o matematică elegantă, ci pentru că am făcut experimente.
În timp ce mulți dintre noi am întâlnit în copilărie ideea că protonii, neutronii și electronii alcătuiesc lumea din jurul nostru, se vorbește foarte puțin despre cum am învățat despre materie și forțe și, la urma urmei, despre tot. Un proton este de un milion de milioane de ori mai mic decât un grăunte de nisip și este departe de a fi evident felul în care lucrăm cu materia la o scară atât de mică. Așa se manifestă arta fizicii experimentale: prin faptul că ne urmărim curiozitatea de la germenele unei idei la un echipament fizic real, urmată de acumularea de noi cunoștințe. Acea seară petrecută în locul cu cerul întunecat, care m-a făcut să înțeleg că îmi plăcea mai mult fizica atunci când aveam ocazia să o trăiesc, m-a condus spre ideea de a fi fizician experimentalist.