III daļa

Veicot kopsavilkumu Aristoteļa un Ptolemaja sistēmām, mēs saņemam naivi reālistisku visuma modeli tādā nozīmē, ka visas pamanītās pasaules īpašības, īpaši tās, kuras saistītas ar kustību, tiek uzskatītas par absolūti objektīvām, patiesām, saistītām ar ķermeņu, kas kustas tajā visumā, dabu. Papildus tam, šī pasaule, kurā katram ķermenim ir sava vieta esmju hierarhijā, kas atbilst ķermeņa dabai, ir daudzās jomās iekšēji tik cieši sasaistīta un vienota, ka, neskatoties uz sfēru griešanos, ir statiska pasaule. Šis statiskums ir pasaules pastāvīguma un nemainīguma cēlonis. Pasaule pastāv, jo savā struktūrā tā ir nemainīga, bet ir nemainīga, jo ir statiska.

Abus principus, kuri bija tik būtiski senajām sistēmām, apstrīdēja Koperniks. Viņš ir pirmais, kas ieviesa kustības relativitātes principu, pieņemot, ka debesu ķermeņu kustības novērojumi ir gan pašu ķermeņu, gan novērotāja kustības rezultāts, tātad tās kustības ir atkarīgas no objektīvi-subjektīviem faktoriem. Koperniks rakstīja, ka jebkādas pamanāmas izmaņas attiecībā uz vietu notiek vai nu novērojamā ķermeņa kustības dēļ, vai novērotāja kustības dēļ, vai arī nevienmērīgas kā vienas, tā otras kustības dēļ. Tas, ka novērojam Zemi kā nekustīgu, bet Sauli, planētas un zvaigznes kā kustīgas, ir savstarpējo Zemes un debesu ķermeņu kustību rezultāts. Tātad Koperniks iesāka pasaules dinamisko modeli, kurā visi ķermeņi kustas attiecībā uz citiem. Ģeometriskā modeļa vienkāršības pēc viņš novietoja Sauli visuma centrā un lika Zemei griezties ap Sauli, un izraisīja revolūciju, kas apgāza visu pasaules hierarhisko kartību. Tāpēc uzreiz rodas problēma, vai šāds visums varētu eksistēt pastāvīgā veidā, jo taču tam trūkst kārtojošā faktora, bet ķermeņi neieņem vietas, kas atbilst to dabai, kur smagajai, materiālajai Zemei jāriņķo apkārt vieglajai, gandrīz nemateriālaajai Saulei. Papildus tam, Zeme, un līdz ar to cilvēks, zaudēja centrālo, privileģēto vietu visumā. Bet taču cilvēks ir vissvarīgākā radība visumā! Tātad vai Kopernika piedāvātā sistēma ir pret-humānistiska un pret-teoloģiska?

Atbildes uz šiem jautājumiem nebija ne Kopernika, ne Keplera, kurš simt gadu vēlāk attīstīja šo teoriju no ģeometrijas puses, darbos. Pēc Keplera domām, planētas apriņķo Sauli nevis pa apļiem, bet pa elipsēm un Saule atrodas vienā no elipšu fokusiem. Tāpēc arī planētas ātrums tuvāk Saulei ir lielāks, nekā atrodoties tālāk, tā ka planētas vadošais rādiuss vienādos laika periodos iezīmē vienādus laukumus, bet planētas cikla periods ir atkarīgs no tās vidējā attāluma no Saules. Tas nozīmē, ka planētas apriņķošanas perioda kvadrāts attiecas tāpat kā tās orbītas lielās pusass kubs. Kopernika teoriju attīstot, parādījās vēl viens jautājums – kas paātrina planētu kustību vienās pozīcijās, bet kas bremzē citās, jo ne kustība, ne tās izmaiņas nevar izrietēt no paša kustīgā ķermeņa, bet no kaut kāda ārēja faktora.

Dinamiskā, bet tāda, kas var pastāvēt, pasaules modeļa problēmu atrisināja, 200 gadu pēc Kopernika, Ņūtons, atklājot vispasaules gravitācijas likumu. Visi ķermeņi savstarpēji pievelkas ar spēku, kas proporcionāls ķermeņu masām un apgriezti proporcionāls to savstarpējā attāluma kvadrātam. Tieši gravitācijas spēks ir cēlonis tam, ka ķermeņi apriņķo ar dažādu ātrumu, un šis spēks ir visuma sakārtošanas faktors. Jo ķermeņi, par spīti savstarpējai pievilkšanai, nekrīt viens uz otra, jo to orbitālās kustības laikā savstarpējo pievilkšanas spēku līdzsvaro centrbēdzes spēks. Tātad pa šādām orbītām, protams, saskaņā ar Keplera likumiem, kurās visi spēki, kas ietekmē ķermeni, savstarpēji līdzsvarojas, tātad arī atceļ, debesu ķermenis var kustēties nepārtraukti. Tātad šajā jaunā koncepcijā Zemei un planētām aristoteliski “atbilstoša vieta” ir tāda to pozīcija, kurā spēku līdzsvars nodrošina tām stipru pastāvēšanu, neskatoties uz to, ka ir mūžīgā kustība un Zeme neieņem centrālo vietu visumā.

Šis vispasaules gravitācijas likums līdz mūsdienām tiek atzīts par patiesu ne tikai attiecībā uz Saules sistēmu, bet arī uz visu galaktiku un katru ķermeņu sistēmu, kurā pamanāms savstarpējas pievilkšanas spēks. Tomēr relativitātes teorija, kas parādījās XX gs. sākumā, ieviesa jaunu izpratni par telpas lomu gravitācijas spēku darbībā. Pēc Ņūtona domām, telpa starp debesu ķermeņiem ir pilnīgi tukša. Viņš neko nezināja par starpzvaigžņu matērijas pastāvēšanu, kuras daudzumu mūsdienās varam salīdzināt ar matērijas daudzumu debesu ķermeņos. Viņš arī šo telpu uzskatīja par abstraktu, drīzāk iedomātu nevis fizisku. Tātad, viņaprāt, ķermeņi nevar ietekmēt telpu, bet telpa ietekmē ķermeņus, jo ir taču gravitācijas spēku “nesējs”. Lūk, relativitātes teorija uzsver starpzvaigžņu telpas fizikālo raksturu un tā aprakstīšanai mērķtiecīgi lieto nevis abstraktus jēdzienus kā metrs vai sekunde, bet konkrētas lietas, kā stīvu rīksti attāluma mērīšanai vai pulksteni laika mērīšanai. Tāds pulkstenis var būt jebkāda fizikāla parādība ar pietiekoši ilgstošu un regulāru gaitu. Tātad debesu ķermeņi telpā, kurā tie atrodas, veido saspringtības stāvokli, bet, ietekmējot šo telpu, veido to, piešķirot tai kādas ģeometriskas īpašības. Tāpēc tiek runāts par fizikālās telpas ģeometriju. Tās teorēmas attiecas uz fiziskiem ķermeņiem, tāpēc tādi ģeometrijas pamatjēdzieni kā punkts un taisne šeit jāsaista ar dabas objektiem. Bez šīs saistības ģeometrija fiziķim nav derīga. Tātad punkts var būt katrs fiziskais ķermenis, piemēram, zvaigzne vai arī galaktika, lai tik, salīdzinot ar citām dimensijām, varētu neņemt vērā to lielumu. Taisne būs gaismas stara gaita no viena punkta telpā līdz otram caur gravitācijas laukumu, kuram dažādi lokālie stiprumi. Vienlaikus tas būs arī īsākais ceļš, kas vieno abus šos punktus, jeb tā saucamā geolīnija, kurai nav jāpārklājas ar taisni, zināmu no Eiklida ģeometrijas. Tātad, pētot elektromagnētisko viļņu izplatīšanās likumus, pētām fizikālās telpas ģeometriju un otrādi: zinot tās telpas ģeometriju, varam pateikt, kādā veidā tā ietekmē ķermeņu uzvedību un fizikālos procesus. Tātad ir savstarpēja mijiedarbība starp ķermeņiem un telpu.

Pārejot no pārdomām par makro-kosmosu mikro-kosmosā, kurā valda kvantu mehānikas likumi, varētu vēl pārdomāt par fizikālās telpas mikro-struktūru, tas ir, par to, vai gadījumā arī šai telpai ir kvantu struktūra un vai tā ietekmē kvantu procesus. Pozitīvas atbildes gadījumā tas nozīmētu, ka arī laikam, kas saistīts ar šo telpu un procesiem, būtu jābūt nelineāram raksturam. Piemēram, pēc Jāņa no sv. Toma (1589-1644) domām, kas ir viens no klasiskiem Akvīnas Toma komentētājiem, saistība starp fizikālās telpas īpašībām, ķermeņu kustību tajā telpā un ar to saistīto laiku ir tik cieša, ka telpas nepārtrauktībai vai pārtrauktībai jāizraisa tas pats attiecībā uz kustību telpā un laiku, saistītu ar šo telpu

* * *

Antīkas filozofu visuma modelim raksturīga ir hierarhija, kas izpaužas tajā, ka debesu ķermeņi ir sakārtoti to veidojošās matērijas pilnības dēļ, kā arī vairāk vai mazāk privileģētās vietas visumā dēļ. Tātad labi būtu tagad pārdomāt, kā šos jēdzienus vērtē mūsdienu zinātne.

Jāpamana, ka Ņūtona vispasaules gravitācijas likums nebūtu saprotams, ja vienlaikus nenotiktu atklājumi, saistīti ar debesu mehāniku, un neizveidotos pārliecība, ka debesu ķermeņi nav uzbūvēti no kādas smalkas kvintesences, bet no tās pašas matērijas kā Zeme, kaut gan tie ir daudz lielāki un karstāki. Ņūtons domāja, ka zvaigznes un planētas izveidojās no kaut kāda izkliedētas matērijas mākoņa, kas gravitācijas ietekmē sāka apvienoties centrālajā šī mākoņa smaguma punktā, kas tālāk izraisīja temperatūras pieaugumu un zvaigznes izveidošanu. Tomēr pieņēmums, ka Saule un zvaigznes ir uzbūvētas no tās pašas principā matērijas kā Zeme, varēja būt pamatots tikai pēc gaismas viļņu, ko izstaro šie ķermeņi, analīzes pielietošanas. Šo metodi izstrādāja J. Fraunhofers (1815), R. Bunsens un Kirhofens (1855). Protams, mūsdienās analizējam ne tikai redzamo gaismu, kas nāk no Saules un zvaigznēm, bet arī starojumu rentgena viļņu diapazonā, kā arī radioviļņus no 1,5 mm līdz 20 m robežās, tas ir, tādus, kādus ļauj mērīt Zemes atmosfēras caurlaidība. Papildus tam, sakarā ar kosmiskajiem lidojumiem, tika pētītas Saules vēja daļiņas, kas nāk no Saules. Mums ir arī gravitācijas viļņu un neitrīno detektori. Tā paplašināta metode zīmīgi palīdz ārpus-zemes matērijas un tās procesu pētīšanā, tomēr nedod pietiekošu ieskatu Saules iekšienē, un vēl jo vairāk zvaigznēs. Mēs varam tikai iedomāties par tur esošajiem apstākļiem, par ķīmisko sastāvu, temperatūru, spiedienu, atomu pārmaiņām, enerģijas plūsmu starp dziļākiem slāņiem un virsmu utt. Tātad mēs pieņemam, ka parastā zvaigzne, piemēram, Saule, ir gāzes lode, kuras masas gandrīz ¾ veido ūdeņradis, bet ¼ hēlijs; citi elementi, kā skābeklis, slāpeklis, ogleklis, silīcijs, dzelzs u. c., tur ir tikai minimālā daudzumā. Droši vien smagākie elementi koncentrējas un varbūt pat veidojas zvaigznes centrālajās daļās, bet arī tur ir ūdeņraža un hēlija pārsvars. Antīkas domātāju minējumi, ka zvaigznes ir uzbūvētas no kvintesences, tas ir, citas nekā Zeme matērijas, nebija pilnīgi nepamatoti, jo matērijas stāvoklis zvaigznēs ir principiāli cits no tā, pie kura esam pieraduši uz Zemes. Mēs šo matērijas stāvokli saucam par ceturto jeb plazmas stāvokli. Parastās zvaigznes temperatūra svārstās no 3000 vai 10000 pie virsmas līdz padsmit vai pārdesmit miljoniem Kelvina grādu iekšienē. Šajos apstākļos visi elementi ir pastiprinātas jonizācijas stāvoklī un faktiski veido brīvo elektronu, pozitīvo jonu un nejonizēto atomu maisījumu, bet atsevišķu elementu temperatūra var ļoti atšķirties. Toties zvaigznes iekšienē ir tik liela temperatūra, ka visdrīzāk visi atomi ir jonizācijas stāvoklī. Protams, zvaigznes matērijas jonizācijas dēļ mainīsies tās molekulu masa, jo noteiktā apjomā atradīsies vairāk molekulu nekā nejonizētas gāzes gadījumā. (..) Zvaigžņu matērijai plazmas stāvoklī ir sevišķas īpašības: kādos zvaigznes rajonos var veidoties lielas strāvas un sprieguma elektriskie lauki un ļoti lieli magnētiskie lauki.

Tagad paskatīsimies uz privileģētās vietas visumā tēmu. Kā jau runājām, Koperniks iedragāja senatnes filozofu idejas un savā visuma modelī Zemes vietā ielika Sauli, padarot to par visuma centru kā privileģētu, nekustīgu vietu. Citiem ķermeņiem bija jāgriežas apkārt Saulei. Šo pieņēmumu apgāza Ņūtons. Kaut gan Saulei ir centrālā vieta, tomēr tikai mūsu planētu sistēmā, un pati Saule ar savām planētām kustas attiecībā uz kādu citu punktu. Saskaņā ar Ņūtona visuma modeli kaut kur visumā ir centrāls, nekustīgs smaguma punkts, ap kuru ar absolūtu kustību kustas viss pārējais. Zinot matērijas sadali visumā, varētu noteikt gan šo smaguma punktu, gan debesu ķermeņu absolūto kustību. Protams, šīs Ņūtona mācības formulējums ir vēlāka viņa personīgo uzskatu modifikācija. Viņš pats bija pārliecināts, ka šādai absolūtai telpai, kas aptver visumu, nav fizikālā rakstura, bet tā ir it kā Dieva atribūts, pateicoties kuram Viņš ir klātesošs visumā un pateicoties kuram tajā var darboties.

Pēc tam tika izvirzīta ētera [šo jēdzienu Toms un citi lietoja arī attiecībā uz Empireum] hipotēze kā par kaut kādu nekustīgu gaismas viļņveidīgas kustības vidi. Tas deva cerību atrast visuma smaguma punktu vai vismaz Zemes kustību ap to. Pētījumos par ētera hipotēzes realitāti mērīja atšķirību starp gaismas ātrumu mērāmo virzienā, kas saskan ar Zemes riņķošanas ap Sauli virzienu, un perpendikulārā virzienā. Bija cerēts, ka Mihelsona un Morleja pētījumos Zemes ātrums, kas ir ap 30 km/s, paradīs ietekmes rezultātus un viļņu skalā uzrādīs nobīdi 0,37 līnijas. Tomēr nekāda nobīde netika atklāta, kaut gan mērinstrumentu jutīgums bija noregulēts uz 0,01 līniju. Pārdomas par šo pētījumu noveda līdz secinājumam, ka laboratorijas ātrums neietekmē gaismas ātrumu novērojumos, tātad gaismas ātrums gan koordinātu sistēmā, kas pārvietojas ar vienmērīgu kustību attiecībā uz visumu, gan mierā sistēmā ir nemainīgs lielums. Tātad pētījumos nav izredžu atklāt vienmērīgu kustību ar absolūtas kustības raksturu. Fizikā mums ir tikai viena ķermeņa relatīva kustība attiecībā uz citu. Tātad arī visuma centrālais punkts zaudēja savu priviliģēto raksturu. Visdrīzāk neviens no visuma rajoniem, kuru noteiktu izmēros, kur varētu paredzēt vienādu matērijas blīvumu, nav privileģēts attiecībā uz citu līdzīgu rajonu, bet gan visādu novērojumu rezultāti tajos, gan fizikas likumi būs vienādi. Tātad šajā jomā senā visuma hierarhijas ideja ir kritusi.

Toties joprojām nav atrisināts jautājums, vai visuma uzbūvē, ņemot vērā matērijas izkārtošanu tajā, pastāv kāda hierarhija. Zinām, ka zvaigznes veido lielas grupas, kuras saucam par galaktikām. Galaktikas nepiepilda visuma telpu vienmērīgi, bet veido lielākas grupas, kuras saucam par galaktiku grupām. Piemēram: mūsu galaktika kopā ar ap 25 citām veido tā saucamo Lokālo grupu. Tajā ietilpst divi Magelāna mākoņi, Andromedas galaktika, Maffe 1 un Maffe 2 un padsmit vai vairāk citu. Precīzs to skaits nav zināms novērojumu grūtību pēc, jo mūsu galaktikas kodols un tumšā matērija, kas pārklāj tās ekvatoriālo plakni, aizsedz lielu debesu daļu. Zinām daudz līdzīgu galaktiku grupu. F. Zwicky sniedz 10 000 galaktiku grupu sarakstu. Mēs nezinām, vai šādas galaktiku grupas veido vēl lielākas grupu grupas vai vēl lielākas. Tomēr šķiet, ka arī šajā jomā visuma uzbūvē nav hierarhijas. Augstākais, ko varam iedomāties, ir tas, ka visu mūsu novērojumiem pieejamo visumu varētu nosaukt par meta-galaktiku. Tātad problēma paliek neatrisināta.

* * *

Noslēgumā vajadzētu vēl nedaudz atgriezties pie visuma lieluma tēmas. Ņūtona un vēlāko fizikas, kas balstījās mehānikas idejā, sasniegumu ietekmē nostiprinājās pārliecība, ka visums ir uzbūvēts pēc ideālās mašīnas parauga, kurā valda vispārīgi, nepieciešami un viennozīmīgi likumi. Tas nozīmē, ka šie likumi būtu attiecināmi gan uz visu visumu, gan uz kādu tā daļu. Tātad, zinot matērijas aktuālo stāvokli un spēkus, kas valda pasaulē, varētu nekļūdīgi noteikt tās nākotni un rekonstruēt pagātni. Šie vispārējie likumi ir Ņūtona mehānikas likumi un Eiklida ģeometrija. Saskaņā ar šīs ģeometrijas postulātiem visums, tas ir, vismaz šī daļa, kas tajā ietilpst, ir bezgalīgs. Šāda nostāja lika domāt, ka senatnes uzskati nu jau galīgi ir apgāzti. XX gs., līdzās jaunām kosmoloģiskajām teorijām, kas balstījās relativitātes teorijā, no jauna tika stādīta priekšā bezgalības problēma. Tomēr mūsdienās tiek runāts nevis par visumu, bet par modeļa, kas visumu attēlo, lielumu. Šāds modelis ir mums pieejamas visuma daļas shematisks vienkāršojums. Tas attiecas uz matērijas blīvumu visumā, matērijas pastāvēšanas veidiem, svarīgākajiem procesiem un valdošajiem likumiem. Tad šo modeli paplašina uz novērojumiem grūtiem vai pat nesasniedzamiem rajoniem cerībā, ka tie daudz neatpaliek no pieņemtās shēmas. Jo nav redzams nekāds pamats, kas liktu domāt, ka mūsu apkārtnes apstākļi būtu principiāli citi citos rajonos. Šī modeļa interpolācija tomēr izraisa veselu virkni problēmu. Piemēram: grūti ir izvērtēt, kuri novērojamie procesi ir svarīgi, bet kuri nē. Jo taču var gadīties, ka mazā rajonā nemanāms process astronomiskā skalā var būt ļoti nozīmīgs. Tāpēc, ņemot vērā kādus procesus, bet neievērojot citus, jābūt ļoti uzmanīgam. Līdzīgi ir ar fizikas likumu jomu. Fizikas likumiem nav absolūts raksturs, jo tie ir tikai vairāk vai mazāk precīzs atspoguļojums realitātei, kas izteikta matemātiski-kvantitatīvā valodā. Turklāt tie ir pārbaudīti samērā mazā visuma rajonā, visbiežāk laboratorijā, tāpēc pirms to pielietošanas visumam tie jāmodificē, jāvispārina vai pat jāievieš jauni likumi, kas vēl nav pierādīti, bet saskan ar vispārējo to varbūtības izjūtu. Kopumā runājot, nopietni jārēķinās ar to, ka likumi, kas attiecas uz visuma lieliem rajoniem var zīmīgi atšķirties no tiem mazos rajonos, bet nevis savstarpējas izslēgšanas dēļ, bet tāpēc, ka vieni likumi var pakāpeniski pāriet citos sakarā ar rajona lieluma pieaugumu. Pašam modeļa jēdzienam arī var daudz ko pārmest. Tā pamatā ir kaut kāda tolerance tā nesaskaņai ar novērojumiem, pārlieku liela nozīmē ir likta uz intuīciju un aprioritāti, šādi izveidotu modeli ir ļoti grūti vai arī nav iespējams eksperimentāli pārbaudīt. Tomēr modeļu izstrādāšana dod labāku izpratni par procesiem, kas notiek visumā, un nosaka pētījumu un novērojumu virzienu.

Modeļi, kas izriet no relativitātes teorijas, runājot par telpas ģeometriju, izvirza tēzi, ka mazus visuma rajonus var uzskatīt par gandrīz eiklidiskiem. Šajos rajonos nevienmērīgs matērijas blīvums izraisa nevienmērīgu telpas liekumu. Toties visuma ģeometrija nevar būt eiklidiska, bezgalīga. Iespējams, ka fiziskās telpas ģeometrija, kas pieņem visuma telpisko ierobežojumu, tā nemainīgo liekumu un tā matērijas blīvumu lielāku par nulli, tiks modificēta. Visuma lielumu būtu iespējams aptuveni noteikt, ja būtu zināms aktuāls matērijas daudzums. Vispārīgās relativitātes teorijai ir diezgan daudz apstiprinājumu, tātad arī tēzi par visuma fiziskās telpas ierobežojumu var uzskatīt par diezgan ticamu, kaut gan līdz galējai tās apstiprināšanai ir tālu.

Lasītājs, kas pacietīgi sekoja senatnes kosmoloģisko pamat-jēdzienu liktenim, kā to mēģināju izklāstīt šajā Akvīnas Toma mācības ievadā, apjēdz milzīgās pārvērtības, kas notika gadsimtu gaitā. Tomēr šķiet, ka par spīti principiālām pārmaiņām domāšanā par visumu dažas senatnes idejas, kaut gan citā veidā, kas bagātināts ar divdesmit gadsimtu darbu, atgriežas un no jauna ieņem savu vietu zinātnē, gaidot jaunus risinājumus.

Filozofa priekšā, kas interesējas par sv. Toma domām par viņa laiku kosmoloģijas jautājumiem, paveras vēl viens jautājums. Vai mūsdienu kosmoloģijas un citu zinātņu jēdzieni ietver kādu filozofisku ideju? Ja atbilde būtu pozitīva, vai varētu šos jēdzienus pārtulkot filozofijas valodā un iekļaut sv. Toma sistēmā? Jo viņa filozofija neveido kādu noslēgtu sistēmu, kas nebūtu spējīga pieņemt jaunas idejas, vienlaikus neiedragājot tās veselumu. Tomēr, ja atbilde būtu negatīva, rodas jauns jautājums. Vai filozofija un empīrisko zinātņu sasniegumi jāuztver kā divi atšķirīgi skatpunkti uz to pašu mūs aptverošo pārbagāto realitāti, skatpunkti, kas pretēji maziem konfliktiem un pārpratumiem savstarpēji papildinās?

P.S. Tulka pielikums

“(..) in astrologia ponitur ratio excentricorum et epicyclorum ex hoc quod, hac positione facta, possunt salvari apparentia sensibilia circa motus caelestes, non tamen ratio haec est sufficienter probans, quia etiam forte alia positione facta salvari possent.”

“Astronomija sniedz debesu ķermeņu kustības [ap Zemi] un epiciklu teoriju, lai ar tām paskaidrotu novērojumus par debesu ķermeņu kustību. Bet šī teorija nepierāda pārliecinošā veidā, jo šos novērojumus varētu labāk paskaidrot cita teorija.”* (Teoloģijas summa I, 32, ad 2)

* Ja izlasīji šo tekstu, tad nebrīnies, ka Toms astronomiju sauc par astroloģiju.