Sreća i naučne revolucije

Kao što je Dejvid Hjum odavno uočio, ljudi teže da pronalaze kauzalna objašnjenja i tamo gde ih nema, gde to traženje nema smisla, ili pak možda i ima smisla, ali analiza cene i benefita potrage za takvim objašnjenjem ukazuje da je “skuplja dara nego mera”. U većini svakodnevnih konteksta to ne igra neku veliku ulogu, ali nas kod retkih događaja sa jako velikim posledicama može navesti na krivi trag. Takvi događaji su ono što je Nasim Taleb već u naslovu svoje slavne knjige[1] nazvao crnim labudovima: stvarima koje su toliko retke da izmiču uobičajenim statističkim analizama, ali imaju dramatične posledice po svet i naše okruženje. Kao primeri se obično navode događaji sa ogromnim negativnim posledicama: velike prirodne katastrofe poput snažnih zemljotresa, velikih vulkanskih erupcija ili cunamija poput onog u Indijskom okeanu 2004. godine, ili pak globalne ekonomske krize poput onih iz 1929. ili 2008. godine. Međutim, Talebova teorija crnih labudova se itekako odnosi i na – može se argumentovano tvrditi još ređe – događaje sa ogromnim pozitivnim posledicama, one za koje je niko drugi do Džon R. R. Tolkin smislio naziv eukatastrofe.[2] Tolkin je, kao što možemo pretpostaviti, mislio na dramatične srećne preokrete u književnoj (ili filmskoj) radnji, ali bismo isti termin mogli da upotrebimo i za naučne revolucije – dramatične preokrete i naglo uvećanje naših saznanja o svetu u vrlo kratkom roku. Dakle, ako je Talebova osnovna teza tačna, onda je i u nastupanju eukatastrofičnih naučnih revolucija znatno manja uloga kauzalno objašnjivih pomaka u, recimo, eksperimentalnim metodama ili personalnih kvaliteta velikih naučnih revolucionara; umesto toga, značajna uloga pripada slučajnosti ili, kako bismo u kontekstu eukatastrofa rekli, sreći.

Kopernikanska revolucija

Najočigledniji i u pravom smislu reči paradigmatski primer naučne revolucije jeste Kopernikanska revolucija, otpočela objavljivanjem knjige De Revolutionibus Orbium Coelestium („O revolucijama nebeskih sfera“) poljskog astronoma, lekara, kaludjera i administratora Nikole Kopernika 1543. godine. Trajanje Kopernikanske revolucije se različito procenjuje, ali svi istoričari nauke će se složiti da je ona bila okončana do 1687. godine i pojave Njutnovog ključnog opusa Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica („Matematički principi filozofije prirode“). Oslobađanje od nasleđa starog aristotelovsko-ptolomejskog geocentrizma i sa njim vezanog antropocentričnog i klerikalističkog pogleda na svet bilo je jedan od najvećih i najvažnijih koraka u istoriji ljudske vrste na planeti Zemlji i nužan preduslov za sve docnije rezultate i uspehe racionalne i naučne misli.

Ono oko čega se istoričari mogu ne složiti jeste uloga koju su u ovim procesima igrali slučajni događaji. Ovim povodom zanemariću takve događaje na nivou društva i politike – mada ih je izvesno bilo – jer se o njihovom kauzalnom statusu uvek može sporiti, pošto imamo vrlo oskudnu empirijsku građu iz tog doba. Međutim, ono što je prilično nesporno jesu slučajni astronomski događaji koji su u Kopernikanskoj revoluciji igrali ogromnu ulogu. Tri među njima su najznačajnija:

1. eksplozija Tihoove supernove iz 1572. godine (SN1572) u Kasiopeji;
2. pojava tzv. “velike komete iz 1577. godine”; te
3. eksplozija Keplerove supernove iz 1604. godine (SN1604) u Zmijonoscu.

Ovi događaji su po mnogo čemu bili ključni za Kopernikansku revoluciju, i moglo bi se tvrditi da su se odigrali “u pravom trenutku”. Pre nego što ih analiziram u nešto detalja, samo ukratko o načinu na  koji se ovde koristi termin “slučajni”. Naravno da eksplozije udaljenih zvezda, a još manje kretanja tela poput kometa nisu zaista slučajna u smislu da ih se nikakvim znanjem i metodama ne može predvideti, ili da su u (kolokvijalnom) smislu haotična = ne pokoravaju se ikakvim zakonima i pravilnostima. Ako išta, situacija je dijametralno suprotna: i eksplozije supernovih i putanje kometa su  upravo posledica univerzalnog važenja fizičkih zakona, te su shodno tome potpuno predvidljive za bića koja imaju dovoljno dobar uvid u početne uslove i dinamičke zakone. Nažalost, to se ne odnosi na ljude, jer je naš uvid u dinamičke zakone ne sasvim potpun, a uvid u početne uslove gotovo potpuno nepostojeći (pošto bi uvid u početne uslove, recimo, kretanja kometa zahtevao putovanje kroz vreme do epohe stvaranja Sunčevog sistema pre 4,5 milijardi godina). U nedostatku takvih uvida, za nas su mnogi aspekti docnije evolucije sistema, uključujući i kretanja kometa, efektivno slučajni. Ovo se može povezati sa interpretacijom verovatnoće kao mere subjektivnog nepoznavanja sistema, što je osnovica bajesovske teorije verovatnoće, pa i bajesovske analize podataka. Ovim fascinantnim pitanjima se ne možemo u ovom tekstu baviti, osim napomene da se radi o izuzetno bogatim i plodotvornim filozofskim temama, čije promišljanje postaje poslednjih godina sve aktuelnije.

Eksplozija Tihoove supernove iz 1572. godine

Tradicionalno se prva posmatranja „nove“ zvezde u sazvežđu Kasiopeje se smeštaju u period od 2. do 6. novembra 1572. godine, kada je bila najsjajnija (sa prividnom zvezdanom veličinom od -4 bila je uporediva sa Venerom u maksimumu sjaja). Sam naziv „nova“ potiče od rasprave koju je u to doba još mladi (26 godina) Tiho de Brahe napisao na osnovu svojih ekstenzivnih posmatranja tokom narednih oko godinu dana, pod naslovom De nova et nullius aevi memoria prius visa stella (u grubom prevodu “O novoj i ni u čijem sećanju poznatoj zvezdi”, što krajnje ublaženo predočava iznenađenje i senzaciju zbog pojave novog sjajnog objekta na “nepromenljivom” zvezdanom nebu), čije se prvo izdanje pojavilo već 1573. godine. Ova knjiga izazvala je priličnu senzaciju u tadašnjoj Evropi, a posebno je privukla pažnju Tihoovog suverena, danskog kralja Frederika II, što je bio podsticaj da Tiho od kralja dobije ostrvo Ven u moreuzu Oresund između današnje Danske i Švedske, sa sredstvima da na njemu izgradi dve čuvene opservatorije, Uraniborg i Stjerneborg. Tokom narednih četvrt veka, Tihoova opservatorija na Venu bila je jedan od najvećih centara znanja tadašnje Evrope i odlučujuće mesto za dalji razvitak kopernikanskih ideja (ironično, obzirom da sam Tiho nikada nije prihvatio kopernikanski sistem sveta). Iz naslova knjige potiče astronomski termin „nova“, koji je skoro 400 godina bio korišćen za sve vrste kosmičkih eksplozija, sve dok 1940-tih godina veliki posmatrački astronomi prošlog veka, Fric Cviki i Valter Bade nisu shvatili da je objekat poput onog koji je posmatrao Tiho bio znatno ekstremniji nego što su klasične nove zvezde, pa su za takve titanske eksplozije skovali novi naziv supernove. Kao i mnogo drugih stvari u dugačkoj i bogatoj istoriji astronomije, i ovo ime je neprimereno: nisu u pitanju nove, već naprotiv, veoma stare zvezde.

Tihoova supernova 1572. godine bila je jedan od najspektakularnijih astronomskih događaja ikada. Pošto se nova zvezda pojavila u sazvežđu Kasiopeja, bila je dovoljno visoko na severnom nebu da su je mogli videti posmatrači u čitavoj Evropi i Aziji. Od kraljice Elizabete I na zapadu, do imperatora Vanlija iz dinastije Ming na istoku, pojava nove zvezde privukla je pažnju velikih i malih. Mladi Vilijem Šekspir (imao je tada 8 godina) bio je dovoljno impresioniran supernovom u Kasiopeji da je mnogo godina kasnije pominje kao jedno od znamenja u prvoj sceni Hamleta (o čemu je prvi spekulisao niko drugi do Džejms Džojs!). Danas znamo da je u pitanju bila supernova tipa Ia, koja nastaje eksplozijom belog patuljka u bliskom dvojnom sistemu, nakon prebacivanja velikih količina materije sa njegovog zvezdanog saputnika. Nakon što ta količina mase prevaziđe neku kritičnu vrednost, beli patuljak više ne može da sačuva stabilnost i eksplodira kao ogromna termonuklearna bomba, pri čemu značajan deo njegove mase biva pretvoren u energiju, a ostatak se širi unaokolo i postaje tipičan približno sferni ostatak supernove. Po svim parametrima, pa i osobinama svog ostatka, SN 1572 je bila tipična supernova ove vrste, koja se odigrala na udaljenosti od oko 2,5 kiloparseka od Sunčevog sistema.

I ne samo to: zahvaljujući revolucionarnoj astronomskoj tehnici tzv. svetlosnog eha, jedna međunarodna grupa astronoma je 2008. godine pomoću japanskog teleskopa “Subaru” na Havajima ponovo posmatrala Tihoovu supernovu! (Preciznije, mali delić svetlosti emitovane priliom eksplozije SN 1572 je, zahvaljujući pogodno postavljenim refleksionim maglinama, odbijen od međuzvezdane prašine i stiže do naših teleskopa nekih 436 godina nakon originalnog signala. Detaljna spektroskopska analiza, kao i geometrijski model, potvrdisi su da je originalni izvor bila upravo Tihoova supernova.)

Zašto je najpre Tihoova supernova, a potom jedna kometa i još jedna supernova, igrala toliko revolucionarnu ulogu u naučnoj revoluciji? Aristotelova doktrina je postulirala da je nebeski prostor, onaj dalje od Meseca (“translunarni”), domen savršenstva koje, budući da je savršeno, mora biti nepromenljivo. Dakle, u translunarnom prostoru ne sme biti nikakvih promena. Pojava sjajnih kometa je, naravno, bila poznata i mnogo pre Aristotela, a ova tela su u toj meri očigledna i ne-astronomima i u toj meri promenljiva, da predstavljaju veliki problem za doktrinu. Jedini izlaz koji je samom Aristotelu i sledbenicima stajao na raspolaganju bio je da negiraju da komete odista pripadaju translunarnom prostoru. Zapazivši često nepravilan oblik glave i repa komete, Aristotel je sugerisao da su komete zapravo veoma retke atmosferske pojave, nalik na polarnu svetlost ili fatamorgane/optičke varke koje stvaraju naročiti atmosferski uslovi. Ova dogma opstajala je jako dugo i njenu snagu pokazuje i činjenica da ju je prihvatao čak i jedan Galilej, koji je verovao da su komete optičke varke.

Velika kometa iz 1577. godine

Kometa iz 1577. godine (zvanična oznaka C/1577 V1) bila je jedna od najsjajnijih kometa zabeleženih u istoriji. Pored Tiha na njegovoj opservatoriji Uraniborgu, nju su posmatrali nemački astronom Mihael Maestlin, poznat kao učitelj Johana Keplera, najznačajniji astronom Otomanskog carstva Taki ad-Din i mnogi drugi. Međutim, Tihoova posmatranja tokom čitava 74 dana na kraju 1577. i početku 1578. godine bila su od odlučujućeg značaja za Kopernikansku revoluciju, pošto je on bio u stanju da jasno dokaže da je kometa udaljenija od Meseca, što je automatski obesmislilo aristotelovsku dogmu o nepromenljivom i savršenom translunarnom prostoru. Danas je teško iole razumeti koliko je taj zaključak bio revolucionaran i dramatičan za čoveka onog vremena. U današnjem svetu velike raznolikosti ne postoji nijedna jedina dogma ili doktrina koja bi po trajanju, čvrstini i sveobuhvatnosti mogla da se poredi sa aristotelijanstvom u 16. veku (i prethodnim vekovima). Šok koji je njeno obaranje proizvelo – ne samo kroz Tihoova posmatranja, naravno, ali ona su bila jedna od glavnih komponenata – mogao bi se uporediti jedino sa tim da matematičari jednog dana dođu do zaključka da je aritmetika inkonzistentna, te da dva i dva više ne moraju da budu četiri.

Inače, današnji najbolji efemeridski proračuni ukazuju da je velika kometa iz 1577. godine trenutno udaljena od Sunca čak 324 AU (astronomskih jedinica = prosečna udaljenost Zemlje od Sunca; jedna AU je oko 150 miliona kilometara), što je više od osam puta udaljenije od Plutona! Ova udaljenost toliko je velika da će čak i sondama Vojadžer, najbržim objektima koje je ljudska ruka napravila, biti potreban gotovo čitav vek (!) da je prevale. Mada deluje kao da je orbita ove komete hiperbolična (tj. otvorena, više se nikada neće vratiti u blizinu Sunca, već odlazi u međuzvezdani prostor), ipak je moguće da je ona zapravo elipsa, koja je odvodi u daleke i hladne oblasti Oortovog oblaka, gde obitavaju komete čiji se periodi mere u desetinama miliona godina. Moguće je da će neki neobični (post-ljudski?) stanovnici naše planete biti u prilici da za 40-tak miliona godina posmatraju povratak velike komete iz 1577. godine.

Keplerova supernova

Tiho Brahe je preminuo 1601. godine na dvoru Rudolfa II u Pragu, ostavivši svoje posmatračke rezultate svom poslednjem i najznačajnijem asistentu, Johanu Kepleru. Kepler je bio ubeđeni Kopernikanac i doživljavao je širenje ideja Revolucije kao svoju ključnu misiju. Otpor aristotelovaca, pa i sledbenika Tihoovog hibridnog geo-heliocentričnog sistema (u kojem se Sunce okretalo oko Zemlje, a ostale planete oko Sunca) bio je i dalje prilično snažan, tako da mu je pojava još jedne (super)nove zvezde 1604. godine bila vrlo dobrodošla. Keplerova supernova, kako se danas često naziva, prvi put je posmatrana 9. oktobra 1604. u sazvežđu Zmijonosca (Ophiuchus) bila je daleko manje spektakularna od Tihoove iz 1572. godine, mada se i ona oko tri nedelje mogla videti i danju, kao večernja zvezda. Danas znamo da, iako je pripada istom tipu (Ia) kao i SN1572, Keplerova supernova je eksplodirala na daleko većoj udaljenosti od preko 6 kiloparseka (oko 20 hiljada svetlosnih godina). Ostatak Keplerove supernove je tipičan objekat ove vrste koji se intenzivno proučava u različitim delovima elektromagnetskog spektra, kao što se vidi na slici.

U svakom slučaju, Kepler je ponovio Tihoova posmatranja i zaključio da je nova zvezda savršeno nepokretna i da se ponaša potpuno kao zvezde nekretnice. Da se kojim slučajem nalazila vezana za sferu bilo koje poznate planete, čak i najudaljenijeg u to doba Saturna, ona bi se tokom vremena posmatranja bitno pomerila na nebu: Kepler u svojoj knjizi De stella nova koja je izašla iz štampe 1606. godine i u kojoj pored sopstvenih koristi i podatke drugih evropskih astronoma sa kojima je bio u kontaktu, poput Davida Fabricijusa, zaključuje da bi se nova zvezda pomerila po nebu više od 6 ugaonih stepeni da je kojim slučajem locirana na „najudaljenijem delu orbite Saturna“. Umesto toga, njeno pomeranje relativno na zvezde nekretnice, ako ga je bilo, moralo je biti manje od 0,1 stepeni, što je za Keplera značilo da se radi o objektu koji je daleko, daleko udaljeniji od Zemlje nego što su planete, odnosno delu Aristotelovog „savršenog“ nebeskog prostora. Odsustvo paralakse (pomeranja položaja zvezda usred Zemljinog godišnjeg kretanja oko Sunca) za Keplera je bilo samo još jedan dokaz da su zvezde nekretnice na udaljenostima mnogo redova veličine većim od onih koje karakterišu naš Sunčev sistem.

Sva tri pomenuta događaja bila su sa naše subjektivne tačke gledišta slučajna; nije bilo nikakvog načina da se predvide, čak ni sofistikovanim astronomskim metodama koje se koriste za, recimo, predviđanje pomračenja Sunca i Meseca ili planetskih tranzita. Njihovo pojavljivanje baš tada, u relativno kratkom intervalu od 32 godine, u najkritičnije doba Kopernikanske revolucije, može se oceniti jedino kao velika sreća (ili tolkinovska eukatastrofa). Da su se umesto na kraju 16. i samom početku 17. veka, dve supernove i jedna ekstremno sjajna kometa pojavile, recimo, sredinom 12. veka – što je a priori bilo podjednako (ne)verovatno – istorija nauke bi zasigurno bila potpuno drugačija. Možemo spekulisati u kojoj meri bi Kopernikanska revolucija bila usporena, ili možda čak neuspešna u takvoj alternativnoj istoriji. U svakom slučaju,  potencijalni revolucionari i u ovom domenu bi trebalo da imaju na umu da, pored svih racionalnih argumenata i „dobrog programa“ koji (valjda) imaju, treba i sreća da ih prati!

[1] Srpski prevod: http://www.heliks.rs/crni_labud.php.

[2] U sjajnoj zbirci ogleda The Monsters and the Critics and Other Essays (Houghton Mifflin, Boston, 1983).