KARL SEGAN IZ 1600. GODINE

     Galilej je bio jedan od predvodnika pokreta za prihvatanje instrumenata u nauci. Time je dao ogroman doprinos razvoju nauke i razvoju svakovrsnog vršenja opita. Kakav je čovek bio taj Galilej? Stičemo utisak da je bio duboki mislilac istančanog uma, sposoban da intuitivno skoči do hipoteza na kojima mu može pozavideti svaki fizičar danas, ali, istovremeno, toliko obdaren energijom i tehničkim veštinama da je umeo lično i svojeručno da glača sočiva i pravi mnoge instrumente, uključujući teleskope, višestruki mikroskop i časovnik sa klatnom. U politici, kretao se od dremljivog konzervatizma do hrabrih, najoštrijih napada na protivnike. Sigurno je to bila prava dinamo-mašina od čoveka, stalno u nekom poslu; ostavio je za sobom brda prepiske i veličanstvene štampane knjige pune naučnih radova. Bio je i veliki popularizator, držao je javna predavanja gomilama slušalaca posle supernove iz 1604. godine; pisao je lucidnim, vulgarizovanim latinskim jezikom. Niko mu nije ni blizu u konkurenciji za Karla Segana onih dana. Fakulteta spremnih da mu zajemče doživotno bezbedno zaposlenje bilo je, tada, vrlo mali broj; većina ipak nije bila voljna da mu to ponudi. Toliko je žestok bio njegov stil izražavaja, toliko oštra njegova kritika... bar dok nije dospeo pred sud i bio osuđen.
     Da li je Galilej bio kompletan fizičar? Nema potpunijeg u istoriji, ako uzmete u obzir kako je veličanstveno vršio opite i teoretisao. Imao je i nekih nedostataka, ali uglavnom kao teoretičar. Takva kombinacija sposobnosti bila je prilično česta u osamnaestom veku, i u devetnaestom, ali u današnjem dobu specijalizacije i uskih usmeravanja retka je. U sedamnaestom stoleću, veliki deo onoga što se tada moglo nazvati teorija toliko je blisko podržavao opite da se od njih teško mogao i razdvojiti. Uskoro ćemo videti kakav je veliki dobitak kad posle velikog eksperimentatora dođe veliki teoretičar. Zapravo, jedan takav sled već se dogodio i pre Galilejevog vremena, a ishod je bio - prekretnica u istoriji nauke.

ČOVEK BEZ NOSA

     Dozvolite mi da se opet malo vratim u prošlost, jer nijedna knjiga o instrumentima i mislima, o opitu i teoriji, ne može biti potpuna bez dva imena koja idu neodvojivo zajedno kao Marks (Marx) i Engels (Engels), Emerson (Emerson) i Toro (Thoreau), ili Zigfrid (Siegfried) i Roj (Roy). Govorim o Braheu (Tycho Brahe) i Kepleru. Oni su bili strogo astronomi, ne fizičari; pa ipak, zaslužuju kratku digresiju.
     Tiho Brahe bio je jedan od bizarnijih tipova u istoriji nauke. Danski plemić, rođen 1546, pokazao se u astronomskom merenju kao majstor nad majstorima. Za razliku od atomskih fizičara, koji gledaju dole, on je gledao gore, u nebesa, i to preciznije nego iko pre njega. Brahe je načinio svakojake instrumente za merenje položaja zvezda, planeta, kometa, Meseca. Za samo dve decenije promašio je otkriće teleskopa; pa, pošto teleskopa još nije bilo, Brahe je napravio razne druge sprave za gledanje - azimutne polukrugove, ptolemejske lenjire, bronzane sekstante, azimutne kvadrante, paralaksne lenjire - i sve su to on i njegovi pomoćnici koristili gledajući u nebo golim okom, da bi 'zakucali' koordinete zvezda i drugih nebeskih tela. Većina tih Braheovih varijacija na temu današnjeg sekstanta sastojala se od dve ukrštene poluge i lučnih pločica između njih. Sve je to bilo metalno. Astronomi su nišanili kvadrantima kao puškama: podigneš kvadrant i gledaš duž ravne metalne šipke dok se ne poklope nišan, mušica na udaljenom kraju šipke i nebesko telo koje posmatraš. Lučne pločice služile su kao one na đačkom šestaru koji ujedno meri lučni ugao; nanišaniš drugom polugom na neku određenu tačku na nebu i ustanoviš ugao između jedne linije gledanja i druge linije gledanja.
     Nije bilo ničeg naročito novog u osnovnoj zamisli Braheovih instrumenata, ali je on postao svetski prvak u njihovom usavršavanju. Vršio je opite raznim materijalima. Pronalazio je dosetljive načine da te skalamerije načini tako da se mogu lako rotirati oko uspravne i oko vodoravne ose, ali da se, takođe, mogu lako blokirati ako je potrebno, da bi tokom mnogih uzastopnih noći ostala ista nanišanjenost u odnosu na koju bi se, onda, primetilo koliko se neko nebesko telo pomaklo. Ali, pre svega, Braheovi merni instrumenti bili su veliki. Kao što ćemo videti kad pređemo na moderna vremena, veće ne znači uvek - ali najčešće ipak znači - i bolje. Tihov najslavniji instrument bio je zidni kvadrant, šest metara u prečniku! Četrdeset stameno građenih muškaraca moralo se rvati sa tom spravom da bi je postavili na odgovarajuće mesto. Bio je to, za ona vremena, pravi pravcijati superkolajder. Na metalnim pločama bili su iscrtani ugaoni stepeni i bili su tako ogromni da je Brahe uspeo da izdeli svaki stepen na šezdeset podeoka; a u svakom tako dobijenom minutu imao je urezanih još po šest crtica, koji su označavali po deset ugaonih sekundi! To znači da je moguću pogrešku u merenju smanjio na debljinu šivaće igle koju držiš sasvim ispruženom rukom, najdalje od sebe što možeš. A nišanjenje ipak - golim okom! Samo da shvatite koliki je bio Braheov ego, evo i ovog podatka: u sredinu lučne ploče bio je ugrađen portret Tihoa Brahea, u prirodnoj veličini.
     Mogli biste pomisliti da čovek koji pokazuje toliku osmatračku pedantnost mora biti stidljivko, povučen od društva i od žena. Tiho Brahe je bio sve, samo to ne. Njegova najneobičnija crta bio je njegov nos - naime, njegov nedostatak nosa. Kao student, momak od dvadeset godina, Brahe se jedne noći žestoko raspravljao, pa i posvađao sa jednim drugim studentom, tipom po imenu Manderup Parsbjerg (Manderup Parsbjerg), oko nekog matematičkog pitanja. Bilo je to na nekoj proslavi, u kući jednog profesora. Svađa dvojice studenata postala je tako žestoka da su ljudi morali da ih razdvajaju da se ne potuku. (Dobro, možda jeste šonja onaj ko se tuče zbog matematike umesto zbog devojke.) Nedelju dana kasnije Brahe i njegov suparnik susreli su se opet, na proslavi Božića, popili su malo više, a onda krenuli opet u istu matematičku raspravu. Ovog puta niko nije uspeo da ih ohladi. Povukli su se na jedno mračno mesto pored groblja i potegli mačeve jedan na drugog. Parsbjerg je vrlo brzo okončao ovaj dvoboj tako što je jednim od prvih zamaha odsekao dobar deo Braheovog nosa.
     Ovo sa nosem nije dalo Braheu mira sve do kraja života. Preduzeo je kozmetičku hirurgiju, to znamo. Ali kakvu? O tome postoje dve priče. Jedna, najverovatnije lažna, kaže da je naručio čitav niz veštačkih noseva, od različitih materijala, da ih nosi u raznim prilikama. Druga priča, koju prihvata većina istoričara, jednako je dobra. Po toj verziji, Brahe je naručio da mu se napravi samo jedan nos, ali od srebra i zlata, izvajan, ali i vešto obojen da liči na pravi. Navodno je nosio uza se i kutijicu lepka, da pričvrsti nos ako počne da se klima. Mnogi su mu se podrugivali zbog tog nosa. Jedan protivnik tvrdio je da Brahe gleda i zvezde kroz nos, čiji mu vrh služi kao nišan.
     Brahe je imao te teškoće, ali i jednu prednost koju mnogi astronomi danas nemaju - bio je po rođenju aristokrata. Bio je i dobar prijatelj sa kraljem Frederikom Drugim; kad se proslavio osmatranjem supernove u sazvežđu Kasiopeje, kralj mu je dao na poklon ostrvo Hven da mu ubuduće bude opservatorija. Time je Brahe postao i feudalni gospodar nad tamošnjim stanovništvom, koje mu je moralo plaćati kiriju, a dobijao je i dodatna 'budžetska sredstva' od kralja. Tako je Tiho Brahe postao prvi u istoriji sveta 'direktor laboratorije'. A kakav je to direktor bio - direktorčina! Sa toliko para od narodnih kirija, i sa novcem iz kraljevske blagajne, i sa svojim sopstvenim bogatstvom, živeo je stvarno kraljevski. Jedino nije imao mogućnost da uživa u pregovorima sa budžetskim činovnicima u današnjoj Americi.
     Površina ostrva iznosila je oko osam stotina hektara. Tih osam stotina hektara postadoše raj za astronomiju. Bile su tu radionice u kojima su majstori izrađivali instrumente, pa je i jedna vetrenjača tu stajala, i fabričica hartije, i pedeset i nekoliko ribnjaka. Za samog sebe Brahe je izgradio veličanstvenu kuću-opservatoriju na najvišoj tački ostrva. Kući dade naziv Uraniborg, što znači 'Nebeski zamak', i okruži je zidom u obliku kvadrata. Unutar kvadrata našlo se mesta za štampariju, stanove za poslugu i za štenare za Braheove pse čuvare, ali i za vrtove sa cvećem, leje sa odabranim travama i za oko tri stotine stabala raznog drveća.
     Brahe je na kraju morao otići odatle, pod okolnostima ne baš prijatnim. Njegov dobročinitelj, kralj Frederik, umro je od preteranog pijenja 'Karlsberga' ili neke druge medovine koja je u Danskoj bila popularna oko godine 1600. Vlasništvo nad feudom Hven vratilo se tog trenutka kruni, a kruna je dospela na glavu jednog novog kralja koji je to ostrvo dao u vlasništvo jednoj dami po imenu Karen Andersdater (Karen Andersdatter) sa kojom se upoznao na nekoj svadbi i koja mu je postala ljubavnica. Ovo neka bude pouka svim direktorima laboratorija, da znaju gde im je mesto među moćnicima ovog sveta i kako lako mogu da budu odbačeni. Na sreću, Brahe se dočekao na noge; izbačen, pokupio je svoje podatke i instrumente i preselio se u jedan dvorac blizu Praga, gde su ga rado prihvatili i pružili mu priliku da nastavi rad.
     Pravilnost Vaseljene bila je ono što je Brahea privuklo nauci. Kao dečak od četrnaest godina bio je očaran potpunim pomračenjem Sunca koje je bilo predskazano za 21. avgust 1560. Kako mogu ljudi da shvate kretanje zvezda i planeta tako tačno da predskažu njihove položaje mnogo godina unapred? Brahe je ostavio ogromno nasleđe: katalog sa položajima tačno hiljadu zvezda nekretnica, kojim je nadmašio Ptolemejev klasični katalog i uništio mnoge stare teorije.
     Velika vrlina Braheovog posmatračkog rada sastojala se u tome što je on pomno pazio na moguće greške u svojim merenjima. Insistirao je, kao niko u godini 1580. i niko pre toga, na tome da merenje mora biti ponovljeno mnogo puta, i da uz svako merenje mora biti pribeležena i procena o tome kolika je verovatna njegova tačnost. Brahe je otišao daleko ispred svog vremena time što je uporno uz podatke objavljivao i koliko možemo u te podatke imati poverenja.
     Kao posmatrač i merilac, Brahe je bio nenadmašan. Kao teoretičar, međutim, pokazao se mnogo slabiji. Rođen je tri godine posle smrti Nikole Kopernika, ali kopernikanski sistem po kome se Zemlja okreće oko Sunca nikad nije sasvim prihvatio. Više je verovao u Ptolemejev sistem, formulisan mnogo vekova ranije, po kome se sve okreće oko Zemlje, iako se sopstvenim posmatranjima uverio da on ne dejstvuje. Školovan kao aristotelovac, nikad nije mogao privoleti sebe da poveruje u to da se Zemlja okreće oko svoje ose i da nije središte Vaseljene. Razmišljao je ovako: kad bi bilo tačno da se Zemlja okreće oko svoje ose, onda bismo mogli da ispalimo top u smeru tog okretanja i đule bi dobacilo dalje nego ako ispalimo isti taj top u smeru suprotnom od okretanja Zemlje; a đulad ne dobacuju tako. Zato se Brahe zadovoljio kompromisom: da se sve planete okreću oko Sunca, ali Sunce, ipak, oko Zemlje.

MISTIK POSTIŽE USPEH

     Tokom svoje karijere Brahe je imao mnoge izvrsne pomoćnike. Najblistaviji od svih bio je jedan čudan čovek, mistik, matematičar i astronom po imenu Johan Kepler. Po rođenju Nemac, po veri odani luteranac, Kepler je, zapravo, želeo da postane sveštenik, ali mu je matematika ponudila način da zaradi za život. Pošao je na ispite za prijem u svešteničko zvanje, ali je na njima pao; gotovo slučajno je počeo da proučava astronomiju i kao drugu oblast, kojoj se vrlo snažno posvetio, astrologiju. Pa ipak, sudbina je pripremila za njega slavu: da postane onaj teoretičar koji će uočiti jednostavne, duboke istine u Braheovoj planini podataka pribavljenih osmatranjem.
     Kepler je u vrlo nesrećno vreme bio protestant: upravo tada je protivreformacija kosila sve ispred sebe po Evropi. Kepler je bio čovek kratkovid, krhke telesne građe, neurotičan; nije imao nimalo samouverenosti jednog Brahea ili jednog Galileja. Cela porodica Kepler bila je malo čudna. Keplerov tata bio je vojnik-plaćenik, njegovu mamu su terali na sud pod optužbom da je veštica, a Johan je trošio dobar deo svog vremena na astrologiju. Srećom, u tome je imao uspeha, pa je stizao da plati neke račune. Godine 1595. sačinio je kalendar za grad Grac i predskazao žestoke mrazeve, seljačke pobune i turske upade - i sve to se stvarno dogodilo. Pošteno je prema Kepleru da kažemo da nije samo on zarađivao 'na crno' kao astrolog. Galilej je sastavljao horoskope za vladarsku porodicu Mediči, a i Brahe se malo pozabavio astrološkom veštinom, ali neuspešno: na osnovu pomračenja Meseca 28. oktobra 1566. predskazao je da će umreti sultan Sulejman Veličanstveni. A sultan je, u to vreme, bio već odavno mrtav.
     Prema ovom svom pomoćniku Brahe se ponašao prilično loše - kao prema kakvom postdiplomcu, što je Kepler i bio, a ne kao prema sebi ravnom, što je Kepler svakako zasluživao. Osetljivi Kepler ljutito je reagovao na uvrede, pa su se njih dvojica mnogo puta posvađala i jednako mnogo puta pomirila; a Brahe je na kraju ipak prihvatio Keplerovu blistavost.
     Oktobra 1601, Brahe je otišao na neku večerinku i, kao što je bio sklon, preterao je u piću. Tada je važilo vrlo strogo pravilo učtivosti po kome niko ne sme ustati od stola dok obrok traje. Kad je Brahe konačno pojurio navrat-nanos u kupatilo, bilo je već prekasno. 'Nešto značajno' je prslo, negde u njemu. Jedanaest dana kasnije bio je mrtav. Pošto je već pre toga naimenovao Keplera za svog glavnog pomoćnika, na samrtnoj postelji dao mu je u nasleđe celokupnu masu podataka prikupljenu tokom izvanredne, odlično finansirane karijere i preklinjao ga da upotrebi svoj analitički um i stvori jednu veliku sintezu koja će unaprediti čovekovo razumevanje neba. Naravno, dodao je, to Kepler treba da uradi u okviru tihobraheovske hipoteze da je u središtu Vaseljene svakako Zemlja.
     Kepler se saglasio sa ovom željom samrtnika, ali je nesumnjivo držao ukrštena dva prsta dok je to govorio, jer već tada je smatrao da je Braheov sistem teška glupost. Ali Braheovi podaci! Podaci kojima nijedna druga zbirka astronomskih podataka na svetu nije bila ravna! Kepler se zadubio u njih, zurio je uporno, tražeći obrasce u kretanjima planeta. Odbacio je, u početku, i ptolemejski i tihobraheovski sistem Vaseljene zato što su bili toliko trapavi. Ipak, morao je i on od nečeg da krene. Zato je počeo oslanjajući se na sistem Nikole Kopernika koji je, polazeći od pretpostavke da se nebeska tela kreću oko Sunca orbitama tačno kružnim, bio najelegantnija od svih ponuđenih zamisli.
     Mistik u Kepleru rado je prihvatio zamisao da u središtu svega stoji Sunce, koje ne samo što obasjava sve planete, nego daje i jednu silu (tada se nije govorilo 'sila' nego 'pobuda') pomoću koje vlada kretanjima planeta. Kepleru nije bilo baš najjasnije kako Sunce uspeva ovo da postigne; nagađao je da tu mora biti da postoji nešto kao magnetizam. Ali, i tako, popločao je put kojim će Njutn krenuti. Kepler je bio jedan od prvih koji su tvrdili da je potrebno da razmišljamo o nekoj sili ako želimo da razmrsimo šta se to, zapravo, dešava u Sunčevom sistemu.
     Podjednako je bilo važno i to što je Kepler ustanovio da se kopernikanski sistem ne podudara baš savršeno sa Braheovim podacima. Zlovoljni matori Danac dobro je naučio Keplera kako se posao nauke, induktivnom metodom, radi: prvo posmatranjem ukopaš stamene temelje činjenica, a tek posle toga uzdižeš se sa njih ka uzrocima stvari. Nasuprot svome misticizmu i svojoj opsednutosti geometrijskim oblicima (koji su mu ulivali strahopoštovanje), Kepler je ostao veran činjenicama, podacima. Izronio je iz svojih proučavanja Braheove zaostavštine - naročito podataka o Marsu - donoseći tri zakona o kretanju planeta. Ta tri zakona i danas, evo skoro četiri stotina godina kasnije, služe kao osnova moderne planetne astronomije. Neću ovde navesti ta tri zakona podrobno, samo ću reći da je već prvi od njih uništio divnu kopernikansku predstavu o kružnim orbitama, koja je, zapravo, postojala nedirnuta i neosporena još od Platonovih dana. Kepler je dokazao da se planete kreću oko Sunca putanjama koje su elipse sa Suncem u jednoj žiži. Ovaj ekscentrični luteranac spasao je kopernikanstvo, izvukao ga iz zapetljanih grčkih 'epicikla'; a to je postigao na taj način što je poštovao Braheove podatke do kraja, do svakog ugaonog stepena i minuta, tačno.
     Elipse! Čista matematika! Ili su one, ipak, čista priroda? Ako se planete zaista, kao što je Johan Kepler tvrdio, kreću po savršenim elipsama, i ako je uvek u jednoj žiži svake takve elipse Sunce, onda priroda svakako voli matematiku. Nešto ili neko - možda Bog - gleda dole na Zemlju i govori: "Ja volim matematičke oblike." Lako je dokazati da priroda voli matematičke oblike. Uzmeš kamen i baciš ga. On poleti kroz vazduh putanjom koja je prilično dobra parabola. Kad ne bi bilo vazduha, bila bi to savršena parabola. Ne samo što je matematičar; Bog je, takođe, dobrodušan. (Ili dobrodušna, ako je Ona.) Prikriva izvesne komplikacije od nas, sve dok naš um ne postane dovoljno zreo da ih shvati. Naime, mi danas znamo da orbite planeta nisu baš savršene elipse, nego se malčice izobličuju zato što planete vuku jedna drugu; ali ta izobličenja bila su premalena da bi ih Braheovi instrumenti mogli opaziti.
     Keplerova genijalnost bila je, u knjigama koje je napisao, često zasenjena velikim količinama raznih suvišnih stvari i koještarija. Verovao je da su komete glasnici zle sudbe; da je Vaseljena podeljena u tri oblasti, navodno u skladu sa hrišćanskim učenjem o Svetom trojstvu; čak je verovao da su plime i oseke disanje Zemlje, a Zemlju je upoređivao sa ogromnom živom životinjom. (Ta zamisao o Zemlji kao jednom organizmu vaskrsnula je u naše doba kroz hipotezu zvanu Gaia.)
     Pa ipak, Kepler je bio čovek veličanstvenog uma. Godine 1931. kruti i zakopčani ser Artur Edington (Arthur Eddington), jedan od najeminentnijih fizičara svoga doba, izjavio je da je Johan Kepler "preteča modernog teorijskog fizičara". Edington je hvalio Keplera zbog toga što je Kepler primenjivao jedan pogled na svet sličan shvatanjima teoretičara u tim kvantnim vremenima. Kepler, po tvrdnji Edingtona, nije ni pokušao da nađe neki konkretan mehanizam kojim bi objasnio Sunčev sistem, ali se "upravljao osećanjem za matematički oblik, estetskim nagonom za prikladnost stvari".

PAPA GALILEJU: CRKNI

     Godine 1597, mnogo pre nego što je razrešio problematične pojedinosti, Kepler je pisao Galileju i tražio od njega da javno podrži kopernikanski sistem. Iskazao je to sa religijskom strastvenošću tipičnom za njega; zahtevao je da Galilej "veruje i stupi napred". Galilej je odbio da iskorači iz ptolemejskog ormana: dokaz, dokaz mu je bio potreban. A dokaz je i došao, posredstvom jednog instrumenta, teleskopa.
     Noći od 4. do 15. januara 1610. godine moraju ostati zabeležene kao izuzetno značajne, među najznačajnijim noćima u istoriji astronomije. Tada je, pomoću novog i poboljšanog teleskopa koji je sam načinio, Galilej video, izmerio i pratio četiri sitne 'zvezde' koje su se kretale blizu planete Jupiter. Bio je prisiljen da zaključi da se ta četiri tela kreću na orbitama oko Jupitera. Ovaj zaključak preobratio je Galileja u kopernikanstvo. Jer, ako neka tela orbitiraju oko Jupitera, onda tvrdnja da sve planete i sve zvezde orbitiraju oko Zemlje nije tačna. Kao i većina poznih konvertita - onih koji se kasno preobrate u neku drugu veru, ili naučno uverenje, ili političku stranku - Galilej je ispoljio izuzetnu, doslednu žestinu u zastupanju Kopernikove astronomije. Istorija pripisuje svu zaslugu Galileju, ali mi moramo odati priznanje i teleskopu, koji je u Galilejevim sposobnim rukama otvorio nebo.
     Duga i složena priča o Galilejevom sukobu sa tadašnjim vlastima mnogo puta je ispričana. Crkva ga je, zbog njegovih astronomskih uverenja, osudila na doživotnu robiju. (Kazna je kasnije pretvorena u doživotni kućni pritvor.) Tek 1822. godine proglasio je tadašnji papa da Sunce ipak može biti u središtu Sunčevog sistema. A tek 1985. Vatikan je priznao da je Galilej bio veliki astronom i da mu je katolička crkva učinila nepravdu.

SUNČANI SUNĐER

     Galilej je počinio i jednu drugu jeres, koja je manje poznata, ali je bliža srcu naše tajne nego što su to orbite Marsa i Jupitera. Kad je krenuo na svoj prvi naučni pohod u Rim da prijavi svetu nauke kakva je sve otkrića postigao radom u oblasti fizike i optike, poneo je i jedno sanduče sa komadićima kamena. Tu vrstu kamena pronašli su alhemičari u Bolonji. Takav kamen svetli u mraku. Danas znamo da je to mineral, da se zove barijum-sulfid i da je luminiscentan. Ali leta gospodnjeg 1611. alhemičari su ga nazivali imenom daleko poetičnijim: sunčani sunđer.
     Galilej donese komade sunčanog sunđera u Rim, da mu se nađu pri ruci dok se bude bavio svojim najdražim hobijem - naime, dok nervira, do besvesti, svoje kolege aristotelovce. Oni sede u mraku i zure u barijum-sulfid koji tiho sjaji, kao da se žari... i sasvim dobro znaju šta njihov buntovni kolega time dokazuje. A on dokazuje da je svetlost jedna stvar. Predmet. On, čovek, lepo stavi taj kamen na Sunce, unese ga zatim u mrak, a sa kamenom unese i Sunčev sjaj. Znači, netačna je aristotelovska zamisao da je svetlost naprosto jedan kvalitet obasjanog medijuma, da je svetlost bestelesna. Galilej je razdvojio svetlost od onog osvetljenog. Pokazao je da možeš svetlost da uzmeš i nosiš. Za katolika aristotelovca, to je kao da neko kaže da može uzeti svetost Majke Božije i uneti je u neku magaricu ili u stenu. A od čega se sastoji svetlost? Nju sačinjavaju nevidljiva telašca, govorio je Galilej. Čestice! U svetlosti postoji, dakle, neka mehanička akcija. Čestice putuju, udaraju u predmete, odbijaju se od predmeta, prolaze kroz neke predmete. Galileja je ovo saznanje da je svetlost korpuskularne prirode odvelo do zamisli o nedeljivim atomima. Nije mu bilo mnogo jasno na koji način sunčani sunđer dejstvuje, ali možda dejstvuje tako što ova posebna vrsta kamena privlači čestice svetlosti na isti način na koji magnet privlači gvozdene opiljke. Doduše, Galilej ni tu teoriju nije bukvalno prihvatio. U svakom slučaju, ovakve zamisli još više su pogoršale Galilejev politički položaj viđen sa stanovišta katoličke pravovernosti.
     Nama se čini da je Galilejevo istorijsko nasleđe nerazdvojno vezano za katoličku crkvu i za religiju uopšte, ali on sebe ne bi opisao kao profesionalnog jeretika niti kao sveca koji je nevin optužen. Smatrao bi da je fizičar, a to je i bio; sa našeg stanovišta, veliki fizičar, sasvim nezavisno od njegovog ratovanja za kopernikanstvo. Raskrilio je dveri znanja u mnogim oblastima. Stapao je opite i matematičko razmišljanje u jednu celinu. Kad se neko telo kreće, govorio je Galilej, važno je izmeriti to kretanje i dobijeno saznanje izraziti matematičkom jednačinom. Večito je pitao: "Kako se stvari kreću? Kako? Kako?" Nije pitao "Zašto? Zašto ova kugla pada?" Bio je svestan da samo opisuje kretanja i da ne čini ništa više od toga; ali i to je, u onim vremenima, bio i te kako težak zadatak. Demokrit bi mogao povodom toga reći, u šali, da je Galilej gledao da ostavi nešto posla i Njutnu.

GOSPODAR KOVNICE

     Najmilostiviji gospodine,
     ubistvo će biti izvršeno, a ja ću biti žrtva, i mada Vi, ser, možda mislite da to nije tako, istina je ta. Biću ubijen, najgorim od svih usmrćenja. A to je, pred licem Pravde, osim ako budem izbavljen Vašim milostivim rukama.

     Tako je pisao osuđeni falsifikator Vilijem Šaloner - najživopisniji i najdovitljiviji kriminalac onog doba - godine 1698, onom istom državnom službeniku koji je konačno uspeo da ga uhvati, izvede pred sud i postigne da falsifikator bude i osuđen. Šaloner je doveo u opasnost čvrstinu engleskog novca, koji je tada bio uglavnom u obliku zlatnika i srebrnjaka.
     Milostivi gospodin kome je taj apel upućen bio je niko drugi do Isak Njutn, nadzornik (a uskoro i upravnik) državne kovnice novca. Njutn je radio svoj posao, koji se sastojao u tome da nadgleda Kovnicu, da prati ogroman rad na topljenju starih i izlivanju novih novčića i da štiti valutu od raznih lopuža, falsifikatora i 'strugatora' - onih koji sa novčića sastružu izvesnu količinu dragocenog metala, a onda 'uvale' nekome takav novčić kao ispravan. Nešto kao guverner narodne banke; mora da se umeša u visoku politiku i u parlamentarne rasprave, ali mora i da goni, po službenoj dužnosti, kojekakve mućkaroše, neplatiše i nevratiše, perače nezakonito stečenog novca i raznorazni drugi šljam koji zbog ličnog šićara pokušava da potkopa novac jedne kraljevine. Kruna je dala baš ovaj posao Njutnu, najslavnijem naučniku tih dana, kao uhleblje, da ima od čega da živi dok radi na značajnijim stvarima. Ali Njutn je ovaj posao shvatio ozbiljno. Izmislio je tehniku urezivanja pravilnih zupčastih 'recki' u ivicu novčića, da bi potukao strugatore. Lično je prisustvovao vešanju falsifikatora. Ovo radno mesto bilo je vrlo daleko od uzvišenog, vedrog spokojstva Njutnovog dotadašnjeg života, kad je njegova opsednutost matematikom i prirodnim naukama dovela do možda najdubljeg napretka u celokupnoj istoriji prirodne filozofije, do napretka koji neće biti jasno nadmašen možda sve do pojave teorije relativnosti početkom dvadesetog veka.
     Jedan od hirova hronologije jeste taj što se Njutn rodio baš one godine (1642) kad je Galilej umro. Ne možeš govoriti o fizici, a da ne govoriš o Njutnu. Bio je to naučnik značaja koji prevazilazi granice do tada poznate. Uticaj njegovih postignuća na ljudsku vrstu može se porediti sa uticajem Mojsija, Isusa, Muhameda i Gandija, kao i sa uticajem Aleksandra Velikog, Napoleona i drugih takvih. Njutnov opšti zakon gravitacije i metodologija koju je on stvorio zauzimaju prvih pet-šest poglavlja u svakom udžbeniku fizike; razumevanje tih stvari od bitnog je značaja za svakoga ko misli da se bavi naučnom ili inženjerskom karijerom. Za Njutna se tvrdi da je bio skroman, zbog one njegove slavne rečenice "Video sam više nego većina ljudi zato što sam stajao na ramenima divova", za koju većina ljudi misli da se odnosi na Kopernika, Brahea, Keplera, Galileja i slične. Ali postoji drugo objašnjenje te rečenice; možda je Njutn naprosto zavitlavao svog glavnog naučnog takmaca, čoveka koji mu nije dao mira, a koji se zvao Robert Huk (Robert Hooke). Taj Huk, čovek vrlo niskog rasta, tvrdio je, ne sasvim bez osnova, da je prvi otkrio gravitaciju.
     Našao sam više od dvadeset ozbiljnih biografija ser Isaka Njutna. A literatura koja proučava i objašnjava, proširuje raspravu, komentariše Njutnov život i delo - ogromna je. Godine 1980. objavio je Ričard Vestfol (Richard Westfall) jednu biografiju Njutna u kojoj navodi i bibliografiju knjiga kojima se poslužio... deset punih stranica bibliografije. Vestfolovo divljenje prema temi koju obrađuje bezgranično je:

     Imao sam povlasticu da u raznim prilikama upoznam razne vanserijske i sjajne ljude, ljude za koje priznajem, bez oklevanja, da su intelektualno nadmoćni u odnosu na mene. Ali nikada nisam upoznao nikoga s kim ne bih imao volje da se uporedim, tako da mogu reći da imam bar polovinu njegovih sposobnosti, ili trećinu, ili četvrtinu, u svakom slučaju neki određeni razlomak. Na završetku mojih proučavanja Isaka Njutna moram reći da sa njim upoređivanja nema. On je za mene postao nešto sasvim drugo, jedan od nekolicine vrhunskih genija koji su oblikovali i same kategorije ljudskog intelekta.

     Istorija atomizma jeste istorija redukcionizma - napora da se sva zbivanja u prirodi svedu uvek na sve manji i manji broj najosnovnijih zakona i na sve manji i manji broj najosnovnijih predmeta koji su podvrgnuti delovanju tih zakona. Najuspešniji od svih redukcionista bio je Isak Njutn. Tek četvrt milenijuma posle njega, jedan genije koji mu je možda ravan izroniće iz masa homo sapiensa u gradu Ulmu, u Nemačkoj, godine 1879.

NEK SILA BUDE SA NAMA

     Da bismo stekli osećanje za način na koji nauka dejstvuje, moramo proučavati Njutna. Pa ipak, njutnovska obuka za studentariju u okviru početnog kursa iz fizike najčešće prikrije stvarni razmah i stvarnu moć njegove sinteze. Njutn je razvio kvantitativan, a ipak sveobuhvatan opis fizičkog sveta, opis koji se podudara sa stvarnim ponašanjem tog sveta. Njegovo legendarno povezivanje jabuke koja pada sa drveta i Meseca koji kruži oko Zemlje ukazuje na zapanjujuću moć njegovog zaključivanja. Način na koji jabuka padne sa grane i način na koji (najpreciznije izmereno) Mesec kruži oko Zemlje obuhvaćeni su jednom zamišlju, sveobuhvatnom. Njutn je pisao: "Kamo sreće kad bismo i ostale prirodne pojave mogli izvesti istim nivoom zaključivanja iz mehaničkih načela; sklon sam, iz mnogih razloga, da verujem da možda one sve zavise od izvesnih sila."
     Do Njutnovog vremena, nauka je već doznala kako se predmeti kreću: kojom putanjom leti hitnut kamen, kakvom pravilnošću se njiše klatno, kako tela idu niz strmu ravan, kako padaju različiti predmeti, zašto su neke strukture stabilne, zašto kap vode ima taj oblik koji ima. Njutn je samo organizovao te pojave, i mnoge druge, u jedan sistem. Zaključio je da svaku promenu kretanja izaziva neka sila i da je reagovanje jednog tela na silu srazmerno jednoj osobini, takozvanoj 'masi' tog tela. Svakom đaku je poznato da je Njutn formulisao tri zakona kretanja. Njegov prvi zakon otprilike je isto ono Galilejevo učenje da nije potrebna nikakva sila da telo u postojanom kretanju ostane u tom postojanom kretanju, neizmenjenom; Njutn je to samo rekao nešto drugačijim rečima. Ovde nas zanima drugi Njutnov zakon. U središtu tog zakona je sila, ali sila nerazdvojno spletena sa jednom od velikih tajni u našoj priči, a to je masa. Ovaj zakon određuje kako sila menja kretanje tela.
     Pokolenja udžbenika borila su se sa definicijama i logičkim nedoslednostima Njutnovog drugog zakona, koji se piše ovako: F = ma. To se, znate, čita "ef jednako em puta a", a znači "sila je jednaka proizvodu mase i ubrzanja". Ovom jednačinom Njutn nije definisao ni silu, a ni masu, tako da do danas ostaje nejasno da li je ovo definicija ili je zakon fizike. Svejedno, kad isplivamo kroz te poteškoće, u rukama nam ostaje najkorisniji zakon fizike ikada pronađen. Ta jednačina je tako jednostavna, a ima tako strahovitu moć; izgleda bezazleno, ali ume da bude teška za rešavanje. Ajoj, bežite ljudi! Matematika! Ne, ne, nemojte bežati, nema brige, mi ćemo ovde samo razgovarati o matematici, nećemo stvarno raditi matematiku. Osim toga, to F = ma jeste tako zgodna formulica, ključić koji nam omogućuje da otključamo celu mehaničku Vaseljenu, pa, prema tome, imamo ipak priličan razlog da se potrudimo da shvatimo značenje toga. (Ukupno dve Njutnove formule ćemo razmatrati. Prvu i drugu. Ova je prva. Hajde da je označimo ovako: I.)
     Šta je a? To je ona ista veličina, ubrzanje, koju je Galilej merio u Pizi i Padovi. Može to biti ubrzanje bilo kog predmeta, recimo kamena ili tega na kraju klatna, ili rakete koja lepo, ali opasno vija kroz nebesa, ili kosmičkog broda 'Apolo'. Ako ne ograničavamo domašaj važenja naše formulice, onda a važi i za kretanje planeta, zvezda, ili elektrona. Ubrzanje je onaj tempo kojim se brzina nečega menja. Kad Amerikanci kažu da je jedna pedala u njihovim automobilima akcelerator, to jest ubrzivač, to je odličan naziv. Ako voziš brzinom od 15 kilometara na sat i počneš da ubrzavaš, i posle pet minuta dostigneš 60 kilometara na sat, to ti je bilo neko ubrzanje, kakvo-takvo. Ali ako iz mirovanja dostigneš brzinu od sto kilometara na sat za samo 10 sekundi, onda je tvoj automobil ostvario mnogo veće ubrzanje.
     Šta je m? Lako nam je da se izvučemo iz ovoga 'na kvarno'. Samo kažemo: jedna osobina materije. Meri se reagovanjem predmeta na silu. Što je veće m jednog predmeta, to manje će biti a kada sila dejstvuje na taj predmet. Ali za ovu istu osobinu često se kaže da je inercija. Pravi, puni naziv za m glasi, u stvari, 'inerciona masa'. Galilej je prizivao inerciju kad je govorio da telo koje se nalazi u kretanju "ima sklonost da u tom kretanju ostane". Našu malenu, malecku jednačinu svakako možemo iskoristiti da razlikujemo koja masa je kolika. Delujemo jednom istom silom - šta je sila, o tome ćemo pričati kasnije - na veći broj različitih tela; pomoću štoperice i lenjira ustanovimo šta smo, koje ubrzanje, postigli kod kog tela. Dakle, posmatramo i beležimo koliko smo a dobili kod kog tela. E, pa, lepo: tela sa različitim m dobila su, uverićemo se, različito a. Možemo izvesti dugi niz ovakvih opita, upoređujući m-ove raznih tela. Ako nam to dobro ide od ruke, možemo proizvoljno da napravimo jedan predmet koji će od tog dana biti za nas standardno telo. Zatražićemo od majstora da izrade taj predmet izvrsno, od nekog trajnog, otpornog metala, a na njemu da piše '1 kilogram' (to je naša jedinica mase) i spustićemo taj predmet-kilogram u sef u podrumu Biroa za standarde u Americi. Iste takve, jednako izrađene predmete sa natpisom '1 kilogram' poslaćemo na čuvanje u mnogo instituta za standarde, u prestonicama drugih zemalja. (Ovo će lakše ići ako u svetu vlada mir, a ne rat.) Eto, sad imamo sredstvo kojim možemo svakom telu pripisati određenu vrednost iskazanu u jedinicama m. Naprosto kažemo da neko telo ima masu od toliko i toliko kilograma, ili neki razlomak (pola, četvrt...) ili neki drugi delić kilograma.
     Dobro, to je bilo o masi, a šta ćemo sa F? Sa silom. Šta je to sila? Njutn je govorio da je sila "navaljivanje jednog tela na drugo", kao i da je ona uzročnik promene kretanja. Dakle, sila je ono zbog čega neko telo izmeni svoje kretanje. Da li se mi to, ovakvim razmišljanjima, malo vrtimo ukrug? Verovatno, al' nema veze; pomoću istog ovog zakona možemo da upoređujemo razne sile jednu s drugom, ako ih pustimo da deluju na standardno telo. Sad dolazi zanimljiv deo. Sile nam stavlja na raspolaganje priroda, davateljica svakovrsnog izobilja. Njutn je dao jednačinu. Priroda daje svaku silu. Mi u ovom trenutku znamo za postojanje, u vasceloj prirodi, samo četiri sile. U Njutnovo doba naučnici su tek počinjali da doznaju činjenice o jednoj od te četiri, o gravitaciji. Zbog gravitacije predmeti padaju dole, a klatna se klate; projektili uzleću boreći se protiv gravitacije. Planeta Zemlja vuče ka sebi sve što postoji na njenoj površini i sve što se nađe u blizini - vuče i vuče, daje silu, koja, vidite, dovodi do ogromne raznovrsnosti svakojakih kretanja i mirovanja na Zemlji.
     Možemo mi da upotrebimo naše F = ma da bismo objasnili strukturu nepokretnih stvari kao što je naša čitateljka koja sedi u fotelji i čita ovu knjigu baš sad. Još poučniji primer jeste naša čitateljka kad stane na kućnu vagu u kupatilu. Planeta Zemlja vuče našu čitateljku nadole, određenom silom. U kućnoj vagi ima ona opruga koja se opire, gura čitateljku nagore, silom jednakom, ali suprotno usmerenom. Zbir tih dvaju sila jednak je nuli. Zbog toga se ne dešava ništa, nema kretanja. (Sasvim je druga situacija bila kad je naša čitateljka izlazila iz kuće da bi tragala za ovom knjigom i kupila je.) Na vagi postoji i ona skala na kojoj se može očitati koliko vaga mora da zapne da bi se oduprla težini čitateljke; drugim rečima, koliko košta borba protiv gravitacije. Vidite da uz crticu stoji oznaka '60', dakle - 60 kilograma. (U nekim nekulturnim i zaostalim zemljama, gde narod još nije naučio sistem metar-kilogram-sekund, to neće biti 60 kilograma nego će biti 132 funte.) "Oj-joj, Bože, Bože, od sutra počinjem dijetu." Dakle, razumeli smo, sila gravitacije vuče čitateljku. A mi kažemo da je to 'težina'. Težina je naprosto mera za to koliko jako Zemlja vuče čitateljku. Njutn je znao da će tvoja težina biti malo, malo drugačija ako se meriš na vrhu visoke planine ili u dnu duboke doline, ali je znao i to da bi na Mesecu bila mnogo drugačija. Ali tvoja masa, ono u tebi što se opire guranju i vučenju, ostaje ista, ne menja se.
     Njutn nije znao da pritisak ili vučenje poda, stolice, strune, opruge, vetra, vode jesu u osnovi delovanje električne sile. Ali to mu nije nimalo zasmetalo. Poreklo sile nimalo ne utiče na tačnost njegove slavne jednačine. Pomoću F = ma on je mogao da proučava kako deluje opruga, kako palica za kriket, kako rade razni mehanizmi, kako nastaje poznati oblik kapljice vode, zašto i sama Zemlja ima taj oblik koji ima. Ako znamo kolika je sila, izračunamo kretanje. Ako je sila jednaka nuli, onda će i promena brzine tela biti jednaka nuli - dakle, telo će nastaviti da se kreće isto kao što se i do tada kretalo, postojanom brzinom. Ako šutneš loptu okomito uvis, ona se diže, diže sve sporije, onda na vrhu svoje putanje zastane, pa počne da pada sve brže i brže. To je zato što sila teže vuče loptu uporno nadole. Međutim, ako baciš loptu ukoso preko igrališta, gle kakav elegantan luk nastaje. Kako da shvatimo tu putanju? Tako što razlažemo kretanje lopte na dva sastojka, i to na njeno kretanje gore, pa dole, i njeno vodoravno kretanje (koje se lako vidi ako lopta baca senku ispod sebe na teren). Na vodoravno kretanje ne utiče nikakva sila; tu sile nema, ako zanemarimo jedan maleni činilac koji zapetljava stvar, otpor vazduha (kao što ga je zanemarivao Galilej). Znači, vodoravno kretanje te lopte jeste kretanje postojanom brzinom. Ali okomito kretanje, rekosmo, menja se, od uzlaznog koje postaje sve sporije i sporije do silaznog koje postaje sve brže. A ukupno, složeno kretanje koje vidimo daje putanju, koja je... parabola! Ajoj! Eto još jednom je Ona pokazala koliko dobro vlada geometrijom.
     Pretpostavimo da znamo kolika je masa te lopte, i da možemo da izmerimo ubrzanje koje joj je dato. U tom slučaju, pomoću F = ma možemo tačno da izračunamo kako će se lopta kretati. Oblik putanje unapred je poznat: biće parabola. Ali parabola ima raznih, ima ih nebrojeno mnoštvo. Ako je to utakmica u bezbolu, nejako udarena loptica jedva će dobaciti do saigrača; a žestoko čvaknuta poleteće tako daleko da će saigrač morati da trči unazad da bi je uhvatio. U čemu se sastoji razlika između prvog slučaja i drugog slučaja? Za takve promenljive veličine Njutn je govorio da su početni uslovi. E, dobro, koji su početni uslovi kod ove loptice danas? Ako ju je neko hitnuo baš pravo uvis, ona će mu uskoro pasti na glavu. Ako ju je hitnuo sasvim vodoravno, uporedno sa terenom, ona će brzo završiti, ne na njegovoj glavi nego na travi. U svakom slučaju putanja loptice biće određena početnom brzinom i početnim pravcem kretanja.

     STANI MALO!!!

     Naletesmo na duboku filozofiju. Ako imamo određen broj predmeta, i ako znamo sve sile koje na njih deluju, možemo predskazati kakvo će njihovo kretanje biti, sve do... večnosti. Njutnov svet je predvidiv i unapred određen. Hajde, na primer, da pretpostavimo da je sve što postoji na celome svetu sačinjeno od atoma - pretpostavka sa kojom je zaista bizarno nastupiti na devedeset šestoj strani ove knjige. Pretpostavimo da za svaki od tih atoma, za sve te milijarde i milijarde i milijarde njih, tačno znamo u kakvom je početnom kretanju i kakve sile deluju na njega. Pretpostavimo da neki kosmički kompjuter nad svim kompjuterima može sve te podatke da prihvati i da izračuna budući položaj svakog atoma. Pitamo se gde će koji atom biti u određenom trenutku u budućnosti, recimo kad se posle Elizabete Druge bude krunisao novi engleski monarh? Ma, nema problema, to možemo saznati, tačno izračunato. Jer, sasvim je predvidivo gde će biti sve, gde će biti svaka pojedina stvar, pa i neki mali podskupovi atoma koji se zovu 'draga čitateljka', 'Lion Ledermen', ili 'katolički papa'. Sve predskazivo, sve određeno... pa, tu uopšte i nema nikakvog slobodnog izbora, utisak da ima slobodnu volju stvorio je sebi neki um koji je u tome nalazio neki svoj interes. Njutnovska nauka bila je očigledno deterministička. Ulogu Tvorca filozofi posle Njutna sveli su na to da Tvorac samo navije opruge i pusti mehanizam Vaseljene u pokret. Posle toga Vaseljena savršeno lepo radi i bez ikakvog božanskog upliva. (Malo smirenije, hladnije glave, koje se tim pitanjima bave u devedesetim godinama ovog veka, ne misle da je to baš tako.)
     Njutnov uticaj na filozofiju i religiju bio je jednako ogroman kao i na fiziku. A sve je izviralo iz te male, malecke, ali ključne jednačine:

     F = ma

     Otkud sad ove strelice iznad F i a? Dodate su ovog puta samo da podsete studenta na to da svaka sila i ubrzanje koje zbog sile nastanu imaju određen pravac delovanja. To su vektori. Mnoge druge veličine u fizici, na primer masa, temperatura, zapremina - nisu upravljene ni prema kojoj tački u prostoru. Vektorske vrednosti jesu, recimo, sila, brzina i ubrzanje, te zato iznad njih crtamo strelicu.
     Pre nego što ostavimo 'ef jednako em puta a' iza sebe, hajde da još malo razmislimo o snazi te formuličice. Ona je temelj sveg našeg inženjerstva, mašinskog, građevinskog, hidrauličkog, akustičkog i svakog drugog; pomoću tog istog 'ef jednako em puta a' razumemo površinski napon, protok tečnosti kroz cevi, kapilarnu silu, pomeranje kontinenata, širenje zvuka kroz vazduh i kroz čelik, stabilnost Sirsovih poslovnih kula i jednog od najdivnijih mostova na svetu, a to je most Bronks-Vajtstoun, koji gracioznim lukom prelazi preko voda zaliva Pelem. Kad sam bio dečak, išao sam biciklom na obale zaliva Pelem odakle sam gledao građenje tog mosta. Inženjeri koji su ga pravili poznavali su, vrlo blisko, Njutnovu jednačinu; a danas naši računari postaju sve brži, pa smo zato u stanju da rešavamo sve veći broj problema pomoću F = ma. Hej, Isače, dobro si postigao!
     Obećao sam tri zakona, a isporučio sam samo dva. Treći glasi ovako: "Akcija je jednaka reakciji." Tačnije, to znači da kad god telo A deluje nekom silom na telo B, B deluje istom tolikom silom, samo u suprotnom smeru, na A. Moć ovog zakona sastoji se u tome što on važi za sve, baš sve sile, bez obzira na to kako nastaju - za gravitacionu, električnu, magnetnu i tako dalje.

ISAKOVO OMILJENO F

     Sledeće od najdubljih otkrića Isaka Njutna bilo je u vezi sa jednom tačno određenom silom, koju je u prirodi našao, a to je gravitacija. Imajte na umu da ono F sa strelicom iznad u Njutnovom drugom zakonu jeste prvo slovo od engleske reči force koja znači 'sila' - naprosto bilo koja sila, svaka sila. Međutim, kad se čovek odlučuje koju određenu silu da udene u formulu F = ma, onda mora prvo da odredi tu silu, mora nekako da je kvantifikuje, da bi jednačina mogla da dejstvuje. A ovo znači - Bog nek nam bude u pomoći - da moramo napisati još jednu jednačinu.
     Jednačina koju je Njutn napisao za F (gravitacija) - ali samo kada je relevantna sila gravitacija - naziva se opšti zakon gravitacije. Zamisao se sastoji u tome da svako telo deluje gravitacionim silama na sva druga tela. A kolikom snagom će delovati, to zavisi od toga koliko su tela udaljena i koliko u kom telu ima materije. Materije? Čekaj malo. Ovde je došla do izražaja Njutnova opredeljenost za atomsku prirodu materije. On je zaključio da sila gravitacije deluje na sve atome jednog predmeta, a ne samo na neke; ne samo na one na površini, recimo. Dakle, kad planeta Zemlja privlači jabuku, privlači je celu, a ne samo koru. Svaki atom planete Zemlje deluje privlačnom snagom na svaki atom te jabuke. Isto tako deluje, dužni smo da kažemo, i svaki atom jabuke na sve atome planete Zemlje - na svaki pojedini! Stravična simetrija postoji ovde, jer kad jabuka pada ka Zemlji, i Zemlja se pomakne malo, nemerljivo malo ka jabuci. Zemlja i jabuka krenu jedna drugoj u susret! To što kažemo da je taj zakon 'svevažeći' upućuje nas i na činjenicu da se ta sila nalazi svuda. Planeta Zemlja isto tako vuče Mesec; tegli ona tako i planetu Mars, pa i samo Sunce; štaviše, i jedno drugo Sunce koje se zove Proksima Kentaura i najbliža nam je zvezda u Vaseljeni, udaljena oko 4.800.000.000.000.000 kilometara odavde. Ukratko, Njutnov zakon gravitacije obuhvata sva tela svuda. To je jedna sila koja se pruža u prostor i dohvata sve stvari, ali sa povećanjem udaljenosti postaje slabija. Mi teramo studente da nauče da tu postoji 'obrnuti kvadrat rastojanja', a to znači: slabljenje sile gravitacije srazmerno je udaljenosti dignutoj na kvadrat. Dakle, ako rastojanje između dva tela postane dvostruko veće, sila postane ne dvostruko nego četvorostruko slabija. Ako se rastojanje utrostruči, sila gravitacije oslabi devetostruko. I - tako dalje.

A ŠTA GURA NAGORE?

     Kao što pomenuh, sila uvek kao neka strela pokazuje u nekom pravcu. Na primer, sila Zemljine teže uperena je nadole, pravo ka središtu Zemlje. Kakva je priroda one protivsile, one što gura odozdo nagore, tako da naša čitateljka ostaje u fotelji, a ne potone u dubinu? Hajde da razmislimo i o nekim drugim slučajevima. Kad drvena palica za bezbol tresne po loptici, kakvom je to silom loptica, zapravo, udarena? A kad čekić treska po glavi eksera? Kad gas helijum gura zidove balona iznutra, tako da se balon nadima? Kad voda vrši 'pritisak' i istiskuje parče drveta koje ti guraš pod površinu? Kakva to sila čini da kad legneš na krevet, opruge u njemu se saviju, ali ipak pruže otpor i podrže te, ne spljeskaju se sasvim? Otkud ta tužna nesposobnost većine nas da prolazimo kroz zidove? Odgovor postoji. Ali on vas može iznenaditi, čak šokirati. Sve te sile koje sam pomenuo samo su različiti vidovi ispoljavanja električne sile.
     U prvi mah ovo zazvuči 'bez veze'. Pa, ne podržavaju nas električne munje dok sedimo u fotelji ili stojimo na kućnoj vagi. Međutim, to je jedna posredna sila. Kao što smo naučili od Demokrita (i kao što su pokazali opiti u dvadesetom veku), materija se uglavnom sastoji od praznog prostora i sve stvari su napravljene od atoma. Ono što atome drži na okupu, da se ne raspadnu, i ono što daje materiji čvrstinu jeste električna sila. (Vidite, čak i otpor koji čvrsto telo pruža prodiranju nekog drugog čvrstog tela jeste u vezi sa kvantnom teorijom.) Ta električna sila veoma je jaka. Kolicna je ona vaga u tvom kupatilu, malecna, a ipak uspeva da se odupre sili kojom tebe vuče nadole cela planeta! Doduše, ako staneš nogama na površinu jezera, ili ako iskoračiš sa balkona na desetom spratu u vazduh... Atomi su u vodi, a naročito u vazduhu, i suviše razređeni, pa ne mogu da se odupru pritisku tvojih nogu dovoljno kruto. Tvoja težina će nadvladati njihov otpor.
     U poređenju sa električnom silom koja drži materiju na okupu i daje joj krutost, gravitaciona sila je izuzetno slaba. Koliko slaba? Kad držim čas fizike, na ovom mestu izvedem jedan opit. Uzmem drvenu gredicu, dugačku recimo tridesetak centimetara, a debelu pet i široku deset centimetara, i kredom napravim na njoj poprečnu crtu, preko sredine. Na jednoj polovini kredom napišem go-po, što treba da znači gornja polovina. Na drugoj napišem do-po što treba... znate već. Donja polovina. Onda uzmem gredicu, držeći je samo sa dva prsta za vrh, dakle za go-po, i pitam: "Zašto do-po ostaje uz go-po iako cela planeta Zemlja vuče do-po k sebi, pokušava da otrgne do-po od go-po?" Studenti odgovore: "Zato što je donja polovina čvrsto spojena sa gornjom. Drži ih kohezija drveta. Električne sile među atomima drveta. Ledermen drži gornji kraj." Dabome. To je tačno.
     Sad treba da procenimo koliko je jača kohezija drveta, dakle električna sila koja drži gredicu na okupu, od gravitacione sile naše planete koja ne odustaje od pokušaja da otkine do-po. Dohvatim testeru i pretesterišem gredicu napola, tačno po onoj liniji kredom. (Oduvek sam želeo da budem nastavnik opštetehničkog.) Sad sam, testerom, smanjio električne sile između go-po i do-po praktično na nulu. Donjoj polovini predstoji pad na pod. Ali tu postoji jedan sukob sila. Jer, gornja polovina još vuče donju k sebi - čime? Sopstvenom gravitacionom silom. Pogodite ko pobedi. Zemlja, dabome. Do-po zvekne na pod.
     Upotrebimo jednačinu za zakon gravitacije i izračunamo razliku između ta dva gravitaciona privlačenja. Rezultat pokaže da planeta Zemlja vuče donji komad drveta k sebi bar milijardu puta jače nego što ga gornji komad drveta vuče nagore. (Imajte poverenja kad vam kažem da to izračunavanje ispadne tako.) Zaključak: električne sile koje su držale donju i gornju polovinu na okupu pre nego što sam ja navalio da testerišem bile su bar milijardu puta jače nego gravitaciona privlačna snaga gornje polovine. To je najbolje izračunavanje koje uspemo da izvedemo u sali za predavanja. Međutim, tačan broj glasi: 1041 puta. To vam je jedinica i iza nje četrdeset jedna nula! Hajde da napišemo i to:

     100.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000

     Nemoguće je osetiti koliko je broj 1041 divovski. To niko ne može da ceni po osećanju. Ali evo nečeg što bi moglo da pomogne. Zamislite da imamo jedan elektron i jedan pozitron i da se nalaze na međusobnom rastojanju od jednog inča, a to znači, 25,4 milimetra. Izračunamo koliko je snažno gravitaciono privlačenje između ove naše dve čestice. A onda izračunamo koliko bi trebalo da bude rastojanje između njih, pa da električna sila, kojom se uzajamno privlače, bude jednako jaka kao što je sad gravitaciona. To jest - jednako slaba. Odgovor glasi: oko hiljadu i šest stotina miliona miliona kilometara (pedeset svetlosnih godina). A i to pod pretpostavkom da se sila elektroprivlačenja smanjuje sa kvadratom rastojanja, isto kao gravitaciona. Je l' sad jasnije? Gravitacija dominira mnogim kretanjima koja je Galilej proučavao zato što svaka trunčica cele Zemlje vuče k sebi svaku stvar na površini Zemlje. Kod proučavanja atoma i predmeta još manjih, gravitaciono dejstvo toliko je malo da se ne može ni opaziti. Kod mnogih drugih opita gravitacija je nevažna. Recimo, kod sudara dve bilijarske kugle (fizičari vole sudaranje kao alatku za razumevanje) gravitacija nema nikakvu ulogu jer se kugle kotrljaju po ravnom stolu. Gravitacija vuče kugle nadole, ali sto ih tačno istom tolikom snagom odguruje nagore. Preostaju samo vodoravne sile koje stupaju u dejstvo kad jedna kugla čvakne drugu.

TAJNA DVE MASE

     Njutnov zakon opšte gravitacije dao nam je F u svim onim slučajevima u kojima je gravitacija relevantna (to jest, od ikakvog značaja). Pomenuh da je on napisao to svoje F tako da sila kojom bilo koje telo, hajd' da kažemo Zemlja, privlači k sebi bilo koje drugo telo, hajd' da kažemo Mesec, zavisi od količine 'stvari' u jednom i u drugom telu. Naime, pomnožimo količinu toga u jednom sa količinom toga u drugom telu. Da bi ovu duboku istinu kvantifikovao, Njutn je napisao još jednu formulu, oko koje smo sve do sad u ovoj knjizi obilazili kao mačka oko vrelog mleka. Prvo ćemo tu formulu kazati rečima. Evo ovako. Sila gravitacije između ma koja dva tela, možemo ih označiti kao A i B, jednaka je izvesnoj brojčanoj konstanti (obično se označava velikim slovom G) koju treba pomnožiti količinom mase u telu A (to označavamo slovima MA) i zatim još pomnožiti količinom mase u B (to označavamo slovima MB), a ishod sveg tog množenja podeliti rastojanjem izmađu A i B dignutim na kvadrat. Dobro - a napisano simbolima, kao formula, to izgleda ovako:

     F = G(Ma x Mb)/R2

     Ovu formulu obeležićemo rimskim brojem II. Čak i potpuni duduci za brojeve i matematiku uvideće koliko je ekonomičnije kad napišemo tako sažeto. Želimo li nešto opipljiviju predstavu? Neka je A planeta Zemlja i neka je B Mesec. Ne zaboravljamo, naravno, da se ova Njutnova moćna formula može primeniti i na sva ostala tela - na bilo koja dva tela u Vaseljeni. Sad napišemo jednačinu tako da je ona posebna - naime, odnosi se baš na Zemlju i baš na Mesec:

     F = G(M Zemlje x M Meseca)/R2

     Razdaljina Zemlja-Mesec, R, iznosi oko 384.000 kilometara. Konstanta G, ako želite znati, iznosi 6,67 x 10-11 u onim mernim jedinicama koje imamo ako obe mase merimo u kilogramima, a rastojanje R u metrima. Nije potrebno da zapamtite taj broj, niti uopšte da se obazirete na njega. Samo zapazite da 10-11 znači da je tu nešto maleno, veoma maleno. Sila F postaje stvarno značajna tek kad je jedno od ta dva M pravi div, kao, recimo, Zemlja. Pomislite koliko mnogo ima onog tvrdog i teškog u celoj planeti Zemlji. A ako bi Tvorac u nekom nastupu zle volje smanjio G na nulu (ukoliko bi to uopšte mogao?) život na ovom svetu okončao bi se veoma brzo. Umesto da se okreće oko Sunca, Zemlja bi odletela po tangenti sa svoje sadašnje eliptične orbite u ledeni prostor kosmosa gde bi se sadašnje globalno otopljavanje dramatično preokrenulo.
     Uzbudljiva stvar ovde jeste M, koje nazivamo gravitaciona masa. Rekoh da su naša dva M-a iskazi koji nam kažu koliko ima one 'stvari' u Zemlji, a koliko u Mesecu. A to tvrdo, opipljivo, to je, naravno, masa - dakle, ono što stvara silu teže. "Ej, čekajte ljudi", buni se neko iz poslednjeg reda. "Sad ispada da imamo dve različite vrste mase. Jednu napisanu malim slovom, ono m u formuli F = ma, a sad kao neku drugu napisanu velikim slovom M u ovoj drugoj formuli, II. Šta sad tu nije u redu?" Veoma pronicljivo - kažem ja. Ali to nije propast. Ne, to je jedan izazov.
     Hajde da te dve različite vrste mase nazovemo Veliko M i Malo m. Veliko M je gravitaciona masa u jednom telu, ona masa koja vuče neko drugo telo k sebi. Za razliku od toga, Malo m je inerciona masa, ona masa koja se opire sili i odlučujuće utiče na to koliko će telo biti odgurnuto naletom neke sile. To su dva sasvim različita atributa materije. Njutnova genijalnost bila je u tome što je shvatio da opiti koje je izveo Galilej (setite se Pize!) i drugi opiti, koje su izveli mnogi naučnici, zajedno nalažu, i to vrlo snažno nalažu, da je M = m. Gravitaciona masa je tačno, sasvim tačno jednaka inercionoj masi koja se pojavljuje u Njutnovom drugom zakonu.