/ Ključno mesto za pojavu kvantnog čudesa /
.
.
U svetlu sve dominantnije ali i krajnje kontraintuitivne kvantne fizike, na Sunce se više ne mora/može gledati kao na jedan klasični astrofizički objekat, ne, već kao na svojevrsni ontološki simbol odnosa između verovatnoće i njene potonje realizacije kroz određeni vid realnog potencijala. Jer ono što klasična fizika klasifikuje nemogućim ovde kvantna mehanika dopušta kao događaj male ali nikako ne i nulte verovatnoće čime se otvara prostor za dublje posmatranje postojanosti ovog našeg univerzuma. U tom smislu stvarnost nam više nije determinisana strogošću jednostranih zakona, već je suštinski prožeta tom, već pomenutom, suptilnom igrom verovatnoće koje se neprestano, u većoj ili manjoj meri, ostvaruje. Usudimo li se da odemo i par koraka dalje, kabala (הקבלה) bi ovakav proces mogla tumačiti i kao neprekidno emaniranje Božanske svetlosti kroz različite slojeve stvarnosti, gde se Beskonačno, Ejn Sof (אין סוף), manifestuje kroz konačno i ograničeno. Savremena nauka opisuje sličan fenomen ali jezikom talasnih funkcija (a wave function), energetskih stanja i kvantnog tunelovanja (quantum tunneling), otuda mi ovde nužno ne negiramo neke još dublje metafizičke implikacije koje svakako vredi analizirati. Zato se i Bog se u ovom kontekstu ne mora više generalno posmatrati kao spoljni tvorac koji interveniše (Makom, המקום), već kao sušta struktura i manifestacija zakona koji omogućavaju da se nemoguće preobrazi u moguće.
Kvantna neodređenost (the uncertainty principle) tako postaje prostor metaslobode unutar kosmosa – mesto koje potencijal pretvara u stvarnost. Zato u simboličkom smislu čin fuzije u srcu zvezda može se razumeti kao jedan istinski alhemijski proces sjedinstva, gde se mnoštvo spaja u jedno, oslobađajući u tom procesu svetlost. Naučni uvidi nam ovde nikako ne oduzimaju na misteriji ovoga sveta, već je samo dodatno obogaćuju i produbljuju, pokazujući da je egzistencija rezultat izuzetno finog balansa između zakona i slučajnosti (137).
Stoga:
.
No, mi svakako moramo početi od sâme suštine ovog čak na momente i metafizičkog problema i suštinskog rezonovanja kako to naše Sunce, odnosno sve zvezde našeg svemira funkcionišu jer: bez prisustva kvantne mehanike Sunce ne bi sjalo. U ekstremnim i krajnje intenzivnim uslovima kakvi vladaju u jezgrima zvezda nuklearne reakcije, koje predstavljaju izvor energije, nikako se ne bi mogle odvijati bez ovih neobičnih i naizgled krajnje kontraintuitivnih svojstava koja nameće kvantna priroda univerzuma Ψ. Otuda upravo zahvaljujući činjenici da je naš univerzum, u svojoj srži, kvantno strukturisan to i omogućava Suncu dâ isijava energiju na način na koji to i čini i kako to mi s naše planete i beležimo. Zvezdana svetlost/toplota tako predstavlja dominantan i najznačajniji izvor energije u univerzumu tokom čitave njegove istorije koja traje približno 13,8 milijardi godina, a odmah nakon faze vrućeg Velikog praska. Masivne koncentracije vodonika (H) i helijuma (He) prilikom svog formiranja, a pod uticajem sopstvene gravitacione sile, doživljavaju kontrakciju koja dalje vodi do progresivnog povećanja gustine njihovih jezgara, uz istovremeno i kontinuirano zagrevanje mase.
Tako se u određenom trenutku dostiže kritični prag:
Međutim, ovde se sada pojavljuje drugi problem, problem koji zahteva taj dublji upliv u kvantnu problematiku zvezda, jer danas je moguće precizno odrediti koliku energiju poseduju čestice unutar Sunca, kao i matematičkim modelom opisati raspodelu tih energija u okviru statističkog sistema; takođe je moguće izračunati koje se vrste sudara dešavaju između protona u jezgru Sunca, te tê rezultate uporediti s količinom energije neophodnom da bi se dva protona dovela u neposredan fizički kontakt, odnosno – da bi se prevazišla električna, odnosno Kulonova odbojna sila (Coulomb’s inverse-square law) koja deluje između njih ki prirodno ovaj čin prisjedinjenja sprečava.
Na kraju svih tih računica dolazi se do iznenađujućeg i naizgled paradoksalnog, ali svakako šokantnog zaključka:
.
Na prvi pogled ovakav zaključak mogao bi vas navesti na pomisao da je nuklearna fuzija, a samim time i sposobnost Sunca da emituje energiju, u potpunosti nemoguća – i i niste u krivu. Ipak, na osnovu energije koju neposredno opažamo kao Sunčevo zračenje mi nedvosmisleno utvrđujemo, svakog trena našeg postojanja, da Sunce sija, i time za nas obavlja najznačajniju ulogu u održavanju uslova koji omogućavaju život na ovoj planeti. No, u dubokim unutrašnjim slojevima naše matične zvezde, u najdubljim regionima gde se temperature kreću u opsegu od približno četiri pa sve do oko 15 miliona celzijusa (°C), dolazi do procesa u kojem se jezgra četiri atoma vodonika spajaju kroz lančanu reakciju. Krajnji rezultat ovog procesa jeste formiranje jezgra helijuma uz oslobađanje značajne količine energije koja se prenosi u vidu neutrina i fotona. Tim fotonima, koji se u opisanom procesu oslobađaju, može biti potrebno i više od 100.000 godina da dopru do Sunčeve površine, fotosfere, i potom se emituju u međuzvezdani prostor u vidu svetlosti koju opažamo; s druge strane neutrini istovremeno napuštaju Sunce za svega nekoliko sekundi i njihova detekcija na Zemlji omogućena još od šezdesetih godina XX veka. Ovakav scenario može delovati veoma zbunjujuće budući da na prvi, laički pogled nije očigledno na koji način se energija uopšte oslobađa tokom ovih reakcija.
Sada, još dublje li sagledamo proces fuzije moglo bi se intuitivno zaključiti da bi za takvu reakciju bila potrebna neka dodatna energija, a umesto što se određena energija oslobađa. Međutim, takvo rezonovanje važi samo u slučaju kada su sve pomenute čestice slobodne, odnosno nevezane. Kada se protoni i neutroni međusobno vežu u stabilno jezgro, kao što je slučaj sa helijumom, tada dolazi do pojave koja rezultira time da ukupna masa formiranog jezgra postaje značajno manja od zbira masa pojedinačnih, nevezanih čestica. Iako dva neutrona poseduju približno 2 MeV (megaelektron-volt, jedinica energije jednaka milionu elektron-volti) više energije u odnosu na dva protona, sve u skladu s Ajnštajnovom relacijom E = mc², jezgro helijuma je efektivno lakše za oko 28 MeV u poređenju s četiri slobodna protona.
Drugim rečima, proces nuklearne fuzije rezultira oslobađanjem energije:
.
Savremenim i preciznim posmatranjem Sunca utvrđeno je da ono, preko čitave svoje površine, emituje kontinuiranu snagu reda veličine 4×10²⁶ vati te ova količina energije implicira izuzetno veliki broj protona – procenjuje se da ih je više od 10³⁸ – svake sekunde učestvuju u procesima fuzije unutar pomenute lančane reakcije. Naravno, ova aktivnost je raspodeljena kroz ogroman zapreminski prostor budući da je unutrašnjost Sunca izuzetno, izuzetno prostrana. Ipak imajući u vidu ogroman broj reakcija koje se simultano odvijaju u unutrašnjosti zvezda, nameće se pitanje njihove efikasnosti – da li je onda broj ovih reakcija zaista dovoljan da objasni ukupnu energetsku emisiju Sunca? Može li se na taj način u potpunosti objasniti njegova izuzetno velika snaga zračenja?
Svakako je reč o složenim pitanjima koja zahtevaju kvantitativni pristup, pri čemu se može doći i do sledećih karakterističnih numeričkih procena:
• Sunce je po svojim dimenzijama i masi daleko je iznad svega sa čime se susrećemo u svakodnevnom poimanju stvarnosti;
• kada bi se planeta Zemlja uzela kao osnovna jedinica mere i poređala duž prečnika Sunca bilo bi potrebno oko 109 naših planeta da bi se premostila distanca;
• ukoliko sračunamo ukupnu masu naše planete bilo bi neophodno više od 300.000 takvih masa zbirno da bi se dostigla masa Sunca;
• procenjuje se da Sunce čini približno 10⁵⁷ čestica, pri čemu se oko 10% tog ukupnog broja nalazi u regionu u kojem se odvija nuklearna fuzija, odnosno u samom jezgru koje definiše centralnu zonu Sunčeve strukture.
Istovremeno, unutar sâmog jezgra odvijaju i sledeći procesi:
· pojedinačni protoni dostižu izuzetno velike brzine, do približno 500 kilometara u sekundi u centralnim delovima naše zvezde, gde temperature mogu doseći i do 15 miliona K;
· ove čestice koje se kreću velikim brzinama prisutne su u tolikom broju da svaki proton doživljava milijarde sudara svake sekunde;
· međutim, samo izuzetno mali deo tih sudara rezultira formiranjem deuterijuma (²H) putem fuzije – približno jedan u 10²⁸ sudara – što je ipak dovoljno da se generiše ukupna potrebna količina energije koju instrumentalno merimo.
.
Polazeći od statističkog ponašanja velikog broja čestica koje poseduju određene raspodele energija i brzina, moguće je kvantitativno proceniti koliko proton-proton sudara zaista može inicirati nuklearnu fuziju. A da bi do toga došlo neophodno je da se dva protona približe na rastojanje dovoljno malo da dođe do njihovog neposrednog fizičkog kontakta, pri čemu je potrebno savladati i činjenicu da oba nose pozitivno električno naelektrisanje, te da među njima deluje malopre pomenuta Kulonova odbojna sila karakteristična za istovetne naboje.
Postavlja se, dakle, pitanje:
Odgovor do koga vodi klasična analiza glasi:
.
No i uprkos ovakvom jednom naučno proverljivom zaključku fuzija se očito i dalje događa, zar ne?!
I ne samo to dâ nuklearna fuzija uspešno obezbeđuje energiju potrebnu za zračenje Sunca, već se isti proces odvija i u zvezdama znatno manje mase i s daleko nižim temperaturama u njihovim jezgrima. Vodonik se transformiše u helijum, fuzione reakcije se kontinuirano odvijaju, zvezdana svetlost se generiše, a planete koje kruže oko takvih zvezda mogu steći povoljne uslove za razvoj života. Postavlja se, stoga, još jedno pitanje, a u moru već postavljenih pitanja: u čemu se krije mehanizam koji omogućava ovakav proces? I upravo na ovom mestu kvantna mehanika postaje od suštinskog značaja kao konkretan odgovor jer na subatomskom nivou, atomska jezgra se ne mogu adekvatno opisati isključivo kao klasične čestice jer ispoljavaju talasna svojstva koja su fundamentalna za njihovo ponašanje. Iako je moguće eksperimentalno odrediti efektivnu fizičku veličinu protona, takvo merenje nužno uvodi neodređenost u njegov impuls. S druge strane, precizno određivanje impulsa protona, što je u osnovi ekvivalentno određivanju njegove brzine, vodi ka povećanoj neodređenosti njegove prostorne pozicije, u skladu s principima kvantne mehanike. Stoga se svaki proton mora posmatrati kao kvantna čestica čiji se položaj ne može opisati kao jasno definisana tačka u prostoru, već pre kao raspodela verovatnoće, odnosno – talasna funkcija koja određuje verovatnoću njegovog nalaženja u određenom regionu prostora. Usled specifične kvantne prirode protona, njihove talasne funkcije mogu međusobno da se preklapaju, čak i u slučajevima kada protoni ne poseduju dovoljno energije da savladaju međusobnu elektrostatičku odbojnost, već njihova talasna svojstva omogućavaju da dođe do ovog preklapanja. Takvo preklapanje implicira postojanje konačne verovatnoće za pojavu kvantnog tunelovanja, fenomena pri kome sistem može preći u stabilnije energetsko stanje u odnosu na početno uprkos klasičnoj zabrani jedne takve volšebne energetske traznicije čitavog sistema s aspekta klasične fizike. No, jednom kada se iz dva protona formira deuterijum (što je i najzahtevniji korak u ovom procesu) ostatak lančane reakcije može se odvijati relativno brzo, dovodeći do formiranja helijuma–4 (⁴He) u kratkom vremenskom intervalu.
Međutim, sâma verovatnoća nastanka deuterijuma ostaje izuzetno mala. Za svaki pojedinačni sudar protona u jezgru Sunca gotovo svi ishodi su trivijalni: talasne funkcije se privremeno preklapaju, zatim se razdvajaju, a kao krajnji rezultat ostaju dva protona, identična početnom stanju. Ipak, u izuzetno retkim slučajevima koji se događaju približno jednom u 10²⁸ sudara dolazi do fuzije dva protona, pri čemu nastaje deuteron, uz emisiju pozitrona, neutrina, a ponekad i fotona.
Kada se talasne funkcije dvaju protona u zvedanom jezgru preklapaju verovatnoća da će doći do bilo kakvog drugačijeg ishoda osim njihovog ponovnog razdvajanja praktično je zanemarljiva. Izgledi da će se oni zaista spojiti i formirati jezgro deuterijuma mogu se porediti s ekstremno malim verovatnoćama, poput višestruko uzastopnog dobitka na lutriji čime se samo dodatno apostrofira ta gotovo neverovatna retkost ovog događaja. Ipak, zahvaljujući ogromnom broju protona prisutnih u Suncu, čak i ovako retki događaji dešavaju se ipak dovoljno često da omoguće kontinuirano oslobađanje energije i time se ne samo održava sjaj našeg Sunca već i energija svih drugih zvezda u univerzumu. Tokom proteklih približno četiri i po milijarde godina ovaj proces se u Suncu odigrao toliki broj puta da je ukupna masa Sunca smanjena za količinu približno jednakoj masi planete Saturn – sve kao posledica nuklearne fuzije i konverzije mase u energiju opisane Ajnštajnovom jednačinom E = mc².
ברב עם הדרת המלך
Бе’рав ам ха’дерат ха’мелех
Глорификација Краља у заједништву је народа
Na kraju treba zaokružiti ovu priču i svakako reći dâ bez kvantne prirode našeg univerzuma nuklearna fuzija u Suncu uopšte ne bi bila moguća. Zahvaljujući fundamentalnoj neodređenosti položaja, impulsa, energije i vremena, tim svojstvima koja su inherentna kvantnoj mehanici, postaje moguće sâmo postojanje složenih struktura, uključujući i život; a bez učešća kvantne mehanike u ovoj kosmičkoj jednačini Sunce ne bi moglo da sija. U tom smislu, može se reći da je samo naše postojanje rezultat izuzetno retkog i krajnje povoljnog spleta kosmičkih okolnosti. Svojevrsnog “dobitka na kosmičkoj lutriji”.
Kvantna mehanika dokazuje da se naša realnost ne gradi iz čvrstih, determinisanih blokova, već iz mreže verovatnoća koje se urušavaju u jedno konkretno stanje, te se otuda mora reći da ni univerzum, kao takav, nije gotov čin – već proces koji se neprestano događa, ponavlja. U tom smislu, svetlost Sunca nije samo posledica fuzije, već neprekidno biranje jedne od mnogih mogućnosti koje su, isto tako vrlo lako, mogle zauvek ostati neostvarene. Kabala (הקבלה) bi to mogla povezati sa idejom da se božanska emanacija ne iscrpljuje u jednom trenutku stvaranja, već da se stvaranje odvija neprekidno, iz časa u čas. Pulsira poput cimcuma (צמצום). Podjednako je znakovito i to da kvantna neodređenost uvodi i jednu vrstu kosmičke skromnosti u nauku, jer: što dublje posmatramo stvarnost, to manje možemo govoriti o apsolutnoj izvesnosti već više o odnosima verovatnoće velikih brojeva (alef-nula) i baš to i ostavlja dovoljno prostora (?!) da se i poimanje Boga ∅ ne posmatra poput kakve suprotnosti nauci, ne, već kao horizont smisla koji iskonska nauka nikada u potpunosti ne zatvara. U tom i takvom okviru zakoni fizike mogu delovati kao jezik, dok bi ono što nazivamo Bogom moglo biti značenje koje se kroz taj jezik izražava.
Možda i najzanimljivije od svega do sada rečenog: činjenica da postojimo u univerzumu gde su ovako retki kvantni događaji ipak dovoljno česti da zapale zvezde, može se tumačiti ne samo kao slučajnost, već kao strukturalna osobina realnosti koja favorizuje nastanak složenosti, i to u sred entropije.
Trećim rečima, nije samo stvar u tome da smo dobili na toj nekakvoj kosmičkoj lutriji, već da sâma pravila igre možda impliciraju da će se negde, nekako, red nužno pojaviti. Makar i privremeno.
In All Chaos There is a Cosmos.
Carl Jung
