Piatra de încercare a cosmologiei

Ne-am obişnuit astăzi ca, în descrierea ştiinţifică a fenomenelor, să fie urmărite foarte atent cauzele care determină desfăşurarea lor. Însă abordarea aceasta, căutarea cauzelor, şi mai apoi a cauzelor care au dus la acelea, trasează un fel de rută exploratorie pe care se poate călători tot mai departe în "trecutul" lumii fizice. Drumul acesta duce către una dintre cele mai răscolitoare întrebări ale cosmologiei, care priveşte "starea iniţială" a Universului.

Datele cosmologice actuale furnizează, după cum afirmă mulţi cosmologi, o parte importantă din trecutul Universului. Ele sugerează că, în trecutul îndepărtat, întreg Universul, cu tot ceea ce vedem astăzi în el, era comprimat, la densităţi inimaginabile, într-un volum foarte mic. Teoriile conduc la ideea că materia ce alcătuieşte astăzi galaxiile şi stelele era concentrată, împreună cu spaţiul şi timpul, într-un punct de dimensiuni mult mai mici decât cele ale unui atom.

Înţelegerea caracteristicilor "stării iniţiale" a Universului extinde de fapt aria de lucru a teoreticienilor, tot mai mult, până aproape de ceea ce este îndeobşte numit "momentul zero al istoriei lumii", "începutul timpului şi al spaţiului". Este adevărat, aceste teme sunt, în multe privinţe, mai apropiate de reflecţia teologică şi, desigur, de cea metafizică, însă graniţele fizicii s-au lărgit astăzi foarte mult, încât şi căutările ştiinţifice ale omului, ajutate de tehnică, par să se apropie, cel puţin prin întrebările pe care le formulează, de "temeliile" lumii fizice.

Un zid de netrecut către misterul universului fizic

Ştiinţa a progresat şi progresează. Rezultatele ei sunt spectaculoase, în toate aspectele vieţii şi ale cunoaşterii. Totuşi, în vastul atelier de lucru al omenirii, deschis de cercetarea ştiinţifică, numeroase situaţii scot la iveală că explorarea lumii întâlneşte şi limite. Una dintre acestea e chiar piatra de încercare a cosmologiei şi vizează chiar acest început al lumii fizice. Din perspectivă creştină, este semnificativ că, în cutezătoarea incursiune, cercetarea întâlneşte dificultăţi din ce în ce mai mari.

Din perspectiva teoriilor fizice actuale, în speţă a relativităţii generale, punctele cu densitate infinită de energie, precum cel de la Big Bang, au valori infinite ale gravitaţiei, o curbură infinită a spaţiului şi timpului. De aceea, aceste puncte (numite singularităţi) pun dificultăţi teoretice insurmontabile teoriei relativităţii generale în actuala ei formă. De aceea, s-ar putea spune că, în drumul către identificarea cauzelor care au dus la apariţia "punctului" primordial, infinit dens, care a generat Big Bang­ul, ştiinţa se loveşte de un zid. O "limită temporală", dincolo de care teoriile nu mai "văd" nimic. Acesta este "zidul Planck", o graniţă ce marchează prima fărâmă (10­43 secunde!) din istoria universului. Sub limita Planck, teoria gravitaţiei nu mai poate face distincţii de ordin spaţial sau temporal. Nu există nici o descriere unanim acceptată care să poată arăta dacă spaţiul şi timpul au existat în această primă secvenţă infimă de timp, în universul punctiform şi dens indicat de modelul cosmologic.

Pe de o parte, dimensiunile extrem de reduse ale Universului primordial cer o abordare cuantică, iar, pe de altă parte, densitatea lui foarte mare solicită şi consideraţii de ordin gravitaţional. Însă fizicienii nu au găsit încă o formulare care să surprindă caracterul cuantic al gravitaţiei.

S-ar putea crede că această durată de timp este mult prea scurtă, încât ea nu ar putea să conţină date esenţiale despre Univers sau despre "explozia primordială" pe care o propune modelul cosmologic cu Big Bang. Nu este aşa. Dimpotrivă, structurile cosmologice, aşa cum sunt ele evidenţiate de observaţii, dar şi legile care guvernează mişcarea lor, indică faptul că anumite date esenţiale despre universul în care trăim sunt ascunse chiar în spatele "zidului" Planck.

Cosmologiile cuantice ocolesc "blocada" singularităţii

Unele modele cosmologice recente, ce folosesc din plin un arsenal de "unelte" furnizate de cei mai creativi dintre matematicieni, au reuşit să evite, cumva, blocada "singularităţii". Modelele încearcă să se apropie de perioada dinainte de Big Bang pe un alt drum, care "ocoleşte" singularitatea, călăuzite de posibilele "urme" ale stării iniţiale despre care se crede că sunt în continuare prezente în Univers. Dacă aceste urme ar fi accesibile, ar fi atunci posibilă cunoaşterea "stării iniţiale" fără a mai fi nevoie să se elucideze problema "singularităţii". Însă şi aici apar rezultate neaşteptate. Într-un studiu apărut în revista "Nature Physics", fizicianul Martin Bojowald afirmă că anumite informaţii par să fie complet inaccesibile chiar şi prin abordările cosmologiei cuantice. Misterul "începutului", scrie el în "What happened before the Big Bang?", nu poate fi complet elucidat nici pe acest drum. Se pare că într-un Univers care "deţine" "urmele" stării iniţiale din perioada preinflaţionară, cu detalii preţioase despre "început", "urmele" sunt totuşi inaccesibile, chiar şi în cazul abordărilor cuantice.

Întrebările cosmologiei şi "Taina începutului"

Pe de o parte deci, în modelul cosmologiei clasice, Big Bang-ul reprezintă o singularitate inaccesibilă teoriilor şi instrumentelor matematice existente. Conceptele şi teoria nu au, în acest caz, o rezoluţie adecvată pentru a "vedea" atât de adânc în trecutul Universului. Pe de altă parte, în cazul cosmologiei cuantice, instrumentele teoretice par să poată depăşi această neputinţă. Gravitaţia cuantică pare să obţină unele "construcţii" matematice potrivite pentru cuprinderea "momentului" Big Bang şi pentru o descriere bună a stării iniţiale. Însă aceste construcţii se lovesc de alt zid. Datele concrete despre starea iniţială nu sunt însă accesibile, chiar dacă au lăsat urme în Universul actual. Nu e vorba aşadar, în acest caz, de incapacitatea teoriei de "a vedea până la începutul Big Bang-ului", ci de faptul că "urmele" începutului sunt inaccesibile.

Aceste situaţii-limită prezente în cosmologia actuală pot fi semnificative, întrucât ele sugerează, aşa cum afirmă un alt fizician, Alexei Nesteruk, că explorarea ştiinţifică a cosmosului nu poate ieşi din hăţişul reprezentărilor teoretice şi nu reuşeşte să atingă, în mod desăvârşit, ţinta ei ultimă. Cu alte cuvinte, ea nu poate să ajungă să "vadă" Universul ca şi cum l-ar privi din afară, cu început şi sfârşit. Faptul că există un prag pe care fizica pare să nu-l poată trece, şi care priveşte condiţiile iniţiale din momentul Big Bang-ului, poate sugera într-un mod edificator că întrebările cosmologiei, ca expresii ale dorinţei noastre de a cuprinde şi înţelege lumea, depăşesc, în mod inevitabil, câmpul strict al ştiinţelor şi se deschid spre un alt plan, de data aceasta spiritual.