Še dobro, da je geniju jabolko padlo z drevesa na glavo

Pa pojdimo lepo počasi, tako kot je ta “beštja” rasla. V človekovih prazačetkih so poleg vsakodnevnih zveri, ki so nas želele požreti (kar smo razumeli), obstajale še malo bolj čudne zadeve: nevihte, strele, potresi, Sonce, Luna, zvezde ..., kar pa je bilo teže prebaviti. Ker pa naši možgani zahtevajo odgovore - se spomnite situacije, ko se ne morete spomniti nekega imema, ki ga sicer poznate, in vas možgani gnjavijo do jutra, ko se vam ime le “zasveti” -, smo jih nekako zadovoljili. Odgovori so se začeli z nekimi čudnimi, od nas zelo različnimi bitji: duhovi, bogovi, palčki ... Vsi z izrednimi lastnostmi, s katerimi so obvladovali naravo. Nekaj časa (recimo kakšnih 100.000 let) je tako še šlo, potem pa so se pojavila mesta, pisave, predvsem pa čudaki, ki jih te razlage niso zadovoljile.

In smo dočakali Newtona

Sicer so bili ti čudaki raztreseni po celem svetu, a nam najbližji in najbolj znani so zagotovo Grki, ki jim pravimo stari (čeprav so bili lahko čisto mladi - pa razumi, če moreš). Precej pomemben mož tedanjega časa je bil Aristotel. Malo je filozofiral (se ljubil z modrostjo), predvsem pa skušal spraviti v neke pametne okvire delovanje vsega tega, kar nas obdaja. Do novega veka je splošno veljala njegova študija o naravi (gr. physis) ali po naše: fizika. Saj so se ti redki čudaki (danes bi jim zagotovo dali Nobelovo nagrado) zelo trudili, da bi vsaj malo premaknili zadeve naprej, a prijazna Cerkev je drugače misleče malo “ožgala”, pa je bil mir.

No, razvoj je tekel pred njo in razni galilei, bruni, koperniki so imeli od nje in Aristotela drugačne razlage za dogajanje v naravi. Res pa smo morali dočakati genija, da mu je jabolko padlo z drevesa na glavo in se mu je posvetilo. Vso zapletenost dogajanj je spravil v tri zakone, ki se lepo opišejo z matematičnimi enačbami. Od takrat so osnova vsemu fizikalni zakoni, skriti vanje. Newton (to je bil namreč on) je za fiziko tudi genialno dopolnil to izjemno orodje - matematiko. Vpeljal je diferenciale in integrale in tako je lahko obvladal neskončno majhno in neskončno veliko. Večina integrale sicer še najbolj pozna po Kosovelu (upam), a fiziki smo brez njih mrzli.

Fizikalni zakoni so tako dražeči in uspešni, ker imajo eno zelo, zelo lepo lastnost: veljajo povsod! Če bo astronavt na Luni brcnil žogo, bo ta letela sicer dlje in više kot na Zemlji, a po enako določeni paraboli, ki jo je znal izračunati že Newton. Si predstavljate: zakoni, ki so enaki za celo vesolje. Niso odvisni od trenutne koalicije, ustave ali mednarodnih dogovorov, niti od tega, ali si lastnik Googla ali Grand Slamov, na njih ne vplivajo papeži, guruji, vladike ... Edino tisočkrat izvedeni poizkusi po celem svetu so njihov strogi razsodnik. Zato sta matematika in fizika tako prodorni: vsi fiziki in matematičarke celega sveta govorimo isti jezik, spoštujemo skupno sprejete zakone in skušamo v to čudovito zgradbo dodati kaj novega.

Če nekoga klofneš, bo tudi tebe bolela roka

No, marsikdo med vami je imel težave že s fiziko, ki je že zelo stara: Arhimed se je že pred več kot dva tisoč leti drl iz banje: “Eureka!” Še vedno se po njem imenuje zakon, ki mi vsak začetek poletja omogoča v morju večjo “plovnost” - vzgon, to razumemo. Kaj pa tristo let stari Newtonovi zakoni? Če nekoga klofneš, bo tudi tebe bolela roka - razumemo. Vse lepo in prav, dokler ni treba kaj izračunati. Tu smo (ste) pa pretežno bosi. A tisti bolj v to smer nadarjeni pa kar računajo, pa računajo: točno napovedo lunin mrk, pa kdaj bo prišel naokoli komet, pa koliko cementa vgraditi v stavbo in koliko močne motorje naj ima letalo, da ne bo drselo samo po tleh ... Fiziki pa so iskali in še iščejo odgovore na še bolj zahtevna vprašanja, ki jih rešujejo še bolj komplicirane enačbe - vam povem, da je že študij te fizike nekaj precej napornega, čeprav ji rečejo klasična.

Klasična fizika - saj je naporna, a vse v njej nam je vseeno nekako predstavljivo, spreten predavatelj bo vtkal nekaj znanih primerov iz vsakdanjosti in bomo vsi sijočih obrazov kimali, kot da vse razumemo. Mimogrede: ste opazili, da se vedno in povsod na strokovnih predavanjih vsi delajo, da vse razumejo? Resnično občudujem tiste, ki si upajo vstati in reči: “Samo malo, jaz tega ne razumem!” Običajno se izkaže, da tudi predavatelj točno ne ve, kaj naj bi povedal. Kdor je res strokovnjak, zna komplicirane stvari povedati tako, da ga poslušalci lahko razumejo -drugače samo blefira in vsi ostali z njim. A kdor med poslušalci veliko zna, ve, da ima tudi sam šibke točke v znanju in mu tega ni težko javno priznati!

Če bi prvi od dvojčkov hitreje potoval ...

Potem pa se začnejo res hude težave - moderna fizika. Tu naše ljube vsakodnevne izkušnje in predstave preprosto niso več uporabne. Brez ljubega Alberta teh težav verjetno še nekaj časa ne bi bilo, kdo ve. On je imel težave s svetlobo, ki je bila lepo opisana kot eno zelo hitro valovanje. Einstein je z grozo ugotovil, da če jo ujamemo, to valovanje zmrzne, kot valovi za deskarja, ki se samo vozi na enem od njih. Ni valovanja - ni več svetlobe, kar povzroči njeno izginotje. In zato preprost sklep: nič ne ujame svetlobe!

Lepo, a se s tem vse zakomplicira: meritve razdalj in časa postanejo odvisne od tega, ali se in kako se gibljemo. In vse postane relativno (res pretiravam s poenostavitvami, a naj vam bo). Že ta relativnost je težko prebavljiva, saj bi tako lahko eden od dvojčkov odbrzel proti zvezdam, se po (njegovih) par letih vrnil, a o njegovem bratu ne duha ne sluha - že stoletja ga ni več. Samo zelo hitro mora ta prvi potovati! Ko je Albert zadeve malo dodelal, je ugotovil še, da lahko masa urana postane energija (in obratno) in je lahko tudi vir dobrih provizij, če iz tega delaš novo elektrarno.

Kepica sladoleda je postala grozljivo mogočna

Z njegovimi razlagami in enačbami smo spoznali, da je vesolje veliko bolj pestro in grozljivo mogočno. Zvezde na koncu njihovega življenja težnost stisne v neverjetno goste krogle; nekatere so celo tako goste, da jim tudi svetloba ne uide - črne luknje. In te so lahko tako ogromne, da pri vrtenju delujejo kot gigantski svetilniki - pulzarji, ki sijejo močneje od celih galaksij. Pa so se spet pojavile težave. Glede na to, da opazovanja kažejo, da se galaksije oddaljujejo ena od druge (Albertu sicer to ni šlo v račun - on je imel raje mirujoče vesolje), smo samo zavrteli čas nazaj in ugotovili, da je bilo vesolje nekoč davno, davno ena mala kepica sladoleda. Pa jo je razneslo (veliki pok) in je sedaj strašansko veliko. In vse to ogromno še vedno lahko obvladamo z njegovimi enačbami.

Einstein je lepo razložil vse, kar moramo vedeti o sili težnosti (gravitaciji) in še povezal maso in energijo. No, če se spotaknemo in pademo po stopnicah, nas mora vleči na tla cela ogromna Zemlja. V bistvu je gravitacija/težnost kar šibka in je pomembna predvsem med zelo velikimi objekti, a deluje na ogromne razdalje - idealna za planete, zvezde, galaksije.

Kvantna mehanika je že stoletnica

Ko pa se spustimo v svet majhnega, ampak res majhnega (las je tu podoben ogromnemu nebotičniku), se težnost čisto zgubi in na dan prilezejo nove, precej čudne sile: elektromagnetna, močna in šibka. Newtonovi lepi in prijazni zakoni ne delujejo več - igro prevzame kvantna mehanika. Pravkar praznuje stoletnico svojega obstoja. Ojoj, tu pa naše izkušnje izhlapijo. Edini jezik, ki ga razume, je matematika. Torej vam je to približno tako blizu kot kitajščina.

Malo sem vam skušal približati ta svet s sprehodom po čudežnem kvantnem svetu Alice. Mnogi so ta članek verjetno preskočili. A tisti, ki ta jezik razumemo, se lahko tam sprehajamo in približno razumemo, kako deluje kvantni računalnik (ki bo vsakdanji našim vnukom in umetni inteligenci). Mikrosvet je pester in strašno zanimiv, še posebej, ko ga uspemo vpreči v nove tehnologije.

Veliko-majhno, skozi zgodovino so velikani uma ugotavljali, kako ti svetovi delujejo. Narava je res nekaj izredno zanimivega in vedno so me privlačile razlage, kako ta zadeva pravzaprav deluje. Najbrž sem zato postal fizik. •