„Entropia universului” de Igor Stoica

Monografia „Entropia universului” este o lucrare cu caracter de popularizare, dar cu multiple componente științifice interdisciplinare din fizică și matematică, filozofie, istorie și religie. Ea prezintă interes incontestabil pentru un cerc larg de cititori. În pofida faptului că noi nu putem în nici un mod influența evoluția universului, noi nici nu cunoaștem dacă mai există vietăți cu rațiune în univers, în afara celor de pe Pământ, oricum, Omul vrea să înțeleagă originea și mersul lucrurilor în univers, deși acest deziderat ar putea fi, cel mai probabil, irealizabil. Persistența componentei religioase în viziunea majorității oamenilor, independent de rasă și de nivelul de instruire, asupra lumii, în pofida progresului tehnologiilor și cunoașterii, este un indiciu că acest deziderat este departe de realizare.
Această lucrare, evident, nu poate da răspuns la aceste subiecte de complexitate extremă, dar poate trezi interes cititorului, sau poate oferi unele idei noi cititorului familiarizat într-o oarecare măsură la aceste subiecte. Subiectul principal este originea, evoluția și eventualul destin al universului. Descrierea balansează între fizică și metafizică cu accent pronunțat pe transcendental. Se evidențiază unitatea și lupta contrariilor în dogmatica miturilor religioase, gândirea conceptuală filozofică și abordarea științifică fizico-matematică cu referință la modelarea cosmologică a universului. Se arată unitatea și contrariile dintre transcendental și material/empiric, între modelarea științifică și analiza transcendentală, bazată pe matematică și logica formală. Deci lucrarea conține o pronunțată componentă filozofică. Se arată că transcendentalul poate fi găsit aproape în toate religiile și în toată filosofia dezvoltată de-a lungul timpului. Se arată necesitatea abordării unitare a înțelegerii universului la nivel macro-cosmic și micro-cosmic. La nivel macro-cosmic, modelarea universului se bazează pe teoria generală a relativității, iar la nivel micro-cosmic baza o constituie actualul Model Standard al fizicii particulelor elementare. Din punct de vedere al dialecticii, aceste două componente ar trebui să fie tratate într-un mod unitar, dar, la moment, teoriile fizico-matematice nu permit tratarea unitară a interacțiunilor gravitaționale, care sunt descrise prin teoria generală a relativității pe de o parte și interacțiunile electromagnetice, slabe și puternice, care țin de mecanica cuantică și fizica particulelor elementare, pe de altă parte.

Aceste tipuri de interacțiuni sunt descrise în capitolul 1 al lucrării, care este unul introductiv. Tot în acest capitol se sugerează că complexitatea problemei rezultă în imposibilitatea rezolvării lor certe. Este posibil ca omenirea să nu aibă niciodată acces la totalitatea datelor necesare pentru rezolvarea problemei, chiar din cauza legilor naturii. Autorul sugerează că modelarea exactă a universului ar solicita un timp infinit de calcul chiar și în cazul accesibilității tuturor datelor, chiar și cu utilizarea unui supercalculator. De aceea savanții folosesc formule care explică doar anumite fenomene incomplete din complexul originii și evoluției universului. Pe de altă parte, autorul atrage atenția că filosoful german Immanuel Kant în mod pur imaginar a ajuns la concluzii relativiste doar prin intermediul instrumentului logicii, rațiunii și imaginației, fără a cunoaște evenimentul Big Bang-ului sau teoria relativității. Se sugerează ideea că anume acest aspect de analiză transcendentală nu le ajunge savanților cosmologi contemporani în studiul originii și destinului universului.

Analiza teoriei generale a relativității trece ca un fir roșu prin toată lucrarea. Cu siguranță problema este una extrem de complexă. Aici aș menționa că chiar și marele savant Albert Einstein, fondatorul teoriei generale a relativității, care constituie aparatul matematic al modelării cosmologice, s-a „greșit” dublu cu referință la această modelare. Prima oară atunci, când a introdus constanta cosmologică în ecuațiile teoriei generale a relativității pentru a stabiliza universul. La acel moment al cunoașterii se considera că universul este staționar, omogen și infinit. Introducerea constantei cosmologice avea menirea de a contrabalansa efectele gravitației, a evita colapsul universului și a asigura existența unui univers static. De fapt, introducerea acestei constante cosmologice nu asigura echilibrul unui univers static, deoarece orice echilibru este unul instabil. Dacă universul se extinde cât de puțin, această extindere eliberează energia vidului, care amplifică extinderea. În mod similar, o contracție nesemnificativă ar avea ca rezultat amplificarea contracției. Ulterior, sub presiunea datelor experimentale descoperite de către marele astronom Edwin Hubble, care demonstrau expansiunea universului, dar și a teoriilor universului în extindere elaborate de către savanții Alexander Friedmann și Georges Leamaitre, Einstein a fost nevoit să abandoneze conceptul universului static și noțiunea de constantă cosmologică, care nu mai era necesară pentru a contrabalansa gravitația unui univers în extindere. Această abandonare a constantei cosmologice a fost de fapt a doua „greșeală” a marelui savant, care nu a mai fost realizată de către dânsul din cauza trecerii în lumea celor drepți. În perioada anilor 30 până la sfârșitul anilor 90 ai secolului trecut majoritatea fizicienilor considerau că constanta cosmologică este egală cu zero. Lucrurile s-au schimbat ulterior cu descoperirea faptului că universul nu doar se extinde, dar se extinde cu accelerare, ceea ce presupune necesitatea unei valori pozitive diferite de zero a constantei cosmologice. Extinderea cu accelerare a universului a fost confirmată prin măsurătorile Radiației Cosmice de Fond, efectele lentilelor gravitaționale, nucleosinteza Big-Bang-ului. Prin urmare, Einstein totuși a avut dreptate, atunci când a introdus constanta cosmologică, care reprezintă densitatea energiei vidului, datorită căreia universul este în extindere cu accelerare. Importanța constantei cosmologice s-a dovedit a fi mult mai mare, atunci când s-a făcut legătura ei cu „energia întunecată”, care constituie circa 70% din energia-masa universului și asigură expansiunea lui cu accelerare.
În acest context, în capitolul 1 sunt formulate și unele probleme esențiale cu privire la dimensiunile universului, originile universului și problema timpului, forma, caracteristicile și proprietățile universului, evoluția universului. Sunt analizate diferite modele ale universului, inclusiv cele menționate mai sus. Tot în acest capitol sunt trecute în revistă concepțiile mitologice și religioase ale diferitor popoare cu referință la originea și esența universului, din perspectivă istorică.

După acest capitol introductiv, în care sunt prezentate la general problemele, care urmează a fi discutate, urmează 8 capitole dedicate unor subiecte specifice, cum ar fi transcendentalul în fizica universului și rolul evoluției în călătoriile intergalactice – în capitolul 2; influența geometriei spațiului în conceptul spațiu-timp, introdus de către Albert Einstein privind existența omenirii, în particular cu referință la eventuala ciocnire a galaxiei noastre Calea Lactee cu Andromeda – în capitolul 3. Tot în capitolul 3 sunt discutate principale scenarii de evoluție și eventualul destin al universului. Capitolul 4 este dedicat fenomenului găurilor negre în univers, analizei acestor fenomene, inclusiv din punct de vedere al entropiei. În capitolul 5 autorul discută conceptele fizicii cuantice, conexiunile microcosmului, adică a particulelor elementare, cu macrouniversul. De fapt, din punct de vedere al dialecticii, aceste două componente necesită a fi tratate în unitate, după cum reiese din analiza capitolului 1. Autorul sugerează cu bună dreptate că problemele astrofizicii și cosmologiei pot fi soluționate doar din perspectiva fizicii cuantice. Capitolul 6 este o continuare a capitolului 5, cu interpretări și discuții asupra mecanicii și electrodinamicii cuantice și asupra Modelului Standard al particulelor elementare, care reprezintă o sistematizare a legilor și particulelor din fizica cuantică. În acest capitol se face o analiză a incompletitudinii Modelului Standard, manifestată prin faptul că el descrie și clasifică doar trei din cele patru forțe din fizica particulelor elementare (electromagnetică, slabă, și puternică), forța gravitațională încercând doar a fi conectată la Modelul Standard prin Teoria Strunelor. În consecință, nu au fost descoperite toate tipurile de particule elementare. Capitolul 7 readuce cititorul la problemele filozofice, cu discuții asupra relevantei mitologiei religioase cu referință la originea universului. În capitolul 8 se face o generalizare a ipotezelor contemporane principale referitor la apariția universului. Totodată se arată că teoria cosmologică a entropiei minime reprezintă de asemenea un instrument pentru a explica originea universului. Capitolul 9 poate fi privit ca unul de încheiere, în care se evidențiază raportul dintre civilizație și cosmologie, care stă la baza principalelor descoperiri și elaborări tehnologice ale omenirii.

La finalul acestei recenzii aș menționa optimismul autorului, în raport cu pesimismul exprimat la începutul analizei acestei monografii. Autorul își exprimă convingerea că cunoașterea profundă a legilor naturii va permite civilizației umane să depășească limitele planetare/stelare, mai mult decât atât, va veni un timp, când omenirea va fi capabilă să gestioneze nașterea unor noi universuri locuibile pentru Om, în cazul colapsului actualului univers.

Veaceslav Ursachi,
doctor habilitat în științe fizico-matematice,
Adjunct conducător al Secției Științe Exacte
și Inginerești a Academiei de Științe a Moldovei