Teaduskirjanik Tiit Kändler tungib astrofüüsika, mustade aukude ja universumi saladustesse, toetudes eesti keeles ilmunud teosele füüsikageenius Stephen Hawkingi elust.

Nüüdseks on selge, et Stephen Hawking on saanud mütoloogiliseks nähtuseks, mille erakordseks eripäraks on esmapilgul tähtsusetu asjaolu, et ta on ikka veel elus. Hawkingi elulooraamat, mille kirjutas temaga kaks aastakümmet suhelnud ning 1991. aastal tema esimese biograafia avaldanud ameerika teaduskirjanik Kitty Ferguson, kinnitab lõplikult teaduslikku fakti, et seda teadlast on eesti keeles avaldatud rohkem kui Albert Einsteini (1879–1955). Alustas Akadeemia, mis 1992.–1993. aastatel avaldas läbi viie numbri Ene-Reet Sooviku tõlkes maailma väidetavalt “enim müüdutest vähim loetud” Hawkingi raamatu “Aja lühilugu”. Siis tuli tunda kahju, et eesti keelde tõlgitud teksti ei mõistetud välja anda raamatuna, olgu või Loomingu Raamatukogus. Nüüd on juba hilja, on ilmunud “Aja lühem lugu” ja muud Hawkingi osalusel valminud raamatud. Kosmoloogia, mis tegeleb meist aegruumis kõige kaugemaga ja nende asjadega, mida me kunagi ei ole näinud ning ilmselt ei näegi, nagu tumeaine, tumeenergia ja paralleeluniversumid, on arenenud jõudsamalt kui tuumafüüsika. Üks arengu põhjusi on selles, et kosmoloogia tegeleb suuresti asjadega, mis paiknevad kosmoloogide peades.

2002. aastal ilmutas Eesti Entsüklopeediakirjastus füüsik Henn Käämbre tõlkes Hawkingi raamatu “Universum pähklikoores”. Suurepäraselt illustreeritud füüsika ajalugu, kus pole valemeidki välditud. 2010. aastal avaldas Eesti Entsüklopeediakirjastus lastele mõeldud ning Hawkingi tütre Lucyga koostöös kirjutatud raamatu “George ja universumi salavõti”. 2013. aastal ilmus TEA kirjastuselt Stephen Hawkingi ja ameerika füüsiku Leonard Mlodinowi koostööna valminud “Universumi suurejooneline ehitus”, suurejoonelise alapealkirjaga “Uued vastused elu põhiküsimustele”. Selles kuulutab Hawking alul, et filosoofia on oma aja ära elanud, ja siis kukub filosofeerima.

Hawking Einsteni taustal

Senisele ohtrale kajastusele lisaks ilmus äsja Hawkingi elulooraamat, justkui markeerides seda, mis on füüsikas muutunud nende kahekümne aastaga, mis on jäänud tema kahe eestikeelse raamatu vahele. Küllap kirjastati raamat kiirustades. Asja kallale asus kolm tõlkijat, raamatul puudub sisuregister ja kirjanduse loetelu ning tagatipuks vilksab terminoloogilist segadust, näiteks räägitakse üldiselt kasutusele võetud tumeaine kõrval ka tumedast ainest. 19. peatükist on aga kusagile musta auku kukkunud joonis, millele ometi lahkelt viidatakse.

Hawkingi kajastuse taustaks võib võtta Albert Einsteini kajastamise eesti keeles. 1962. aastal ilmus füüsik Harry Õiglase tõlkes Einsteini ja poola füüsiku Leopold Infeldi kahasse kirjutatud “Füüsika evolutsioon”. Martin Gardneri “Relatiivsusteooria miljonitele” füüsik Eve-Reet Tammeti tõlkes ilmus 1968. aastal. Harry Õiglane kirjutas Einsteini füüsikast oma 1965. aastal ilmunud raamatus “Vestlusi relatiivsusteooriast”. Ega Einsteinist enne Stalini surma Eestis kirjutada saanudki. Hawkingist aga on saanud tema tegevuse jooksul alati kirjutada.

Mingi kahtluseta lõi Einstein uue paradigma, uue arusaama maailma toimimisest. Kas ka Hawking? Maitseasi. Igatahes tõestas ta koos inglise füüsiku Roger Penrose’iga, et universumil on algus. Hawkingi suur kirg on mustade aukude teooria, mis seletab, kuidas säherdused singulaarsused toimivad. Teooria tipp oli Hawkingi leiutis, et must auk ei ole päris must, vaid kiirgab. Musta augu kiirgus on seotud vaakumi omadustega. Vaakumis käib pidev sigin-sagin, sealt hüppab välja aine-antiaine osakestepaare, mis välkkiirelt annihileeruvad. Kui hüpe toimub musta augu serval, võib positiivse energiaga osake meie sekka vabadusse pääseda, negatiivse energiaga osakese neelab must auk.

Musta augu kohta teame kolme asja: selle massi, pöörlemist ja laengut. Tähtsaim küsimus, kas ainet neelates läheb mustas augus informatsiooni kaotsi või mitte, on praktiliselt lahendamata. Hawking on oma arvamust nii selle kui paljude teiste universumi mõistmiseks oluliste küsimuste kohta korduvalt muutnud, teinud “kannapöörde” nagu ütleb Ferguson, kuigi ta seda füüsiliselt teha ei saa.

Raamatus põimub traagilise haigusega Hawkingi elu tema vaimurikka eluga nõnda, et vahel on raske aru saada, kus lõpeb üks ja kus algab teine. Ferguson kirjeldab põnevalt nii Hawkingi ja tema naistega toimunud skandaale kui ka tema ratastooliõnnetusi. Pilt saab selgeks: tervist saab osta raha eest. Tavainimene oleks motoorsete närvirakkude haiguse kätte, mis tabas Hawkingit 21aastasena, kümme korda ära surnud, olgu USA või Suurbritannia meditsiinisüsteemis. Aga Hawking sai 2014. aasta jaanuaris 72aastaseks. Alul Hawkingil põetamiseks raha ei olnud, üks superratastooli hankimise ning põetajate palkamise võimalus oli kirjutada bestseller, milleks “Aja lühilugu” kujunes. Hawking on showman, kes on kaasa mänginud “Star Trekis”, “Simpsonites” ja paljudes populaarsetes tele-show’des. Ta peab meeletul hulgal loenguid (täpsemalt – neid peab tema kõnesüntesaator, autor on laval rekvisiidina taustaks) ja reisib mööda maailma enam kui mõni jalgpallistaar. Alati on temaga neli inimest: doktorant, kes tegeleb ka arvuti ning ratastooliga, kaks põetajat ja meditsiiniõde.

Nobelit Hawking ei saa, vähemalt on ta ise nõnda kinnitanud. Nobeli saamiseks peab teooria olema katseliselt kinnitatud. Kosmoloogiast on selliseid näiteid viimasest ajast võtta kaks – universumi mikrolaineline taustkiirgus ning universumi kiirenev paisumine. Kummagi puhul ei olnud Hawking teoreetikuna esirinnas. Tema kirg on füüsikageeniuste sündroom läbi aegade – alates Galileo Galileist (1564–1642), sir Isaac Newtonist (1643–1727) ja Michael Faradayst (1791–1867) – saada jälile kõiki jõude, sealhulgas gravitatsiooni ühendavale teooriale. Nagu paljud kosmoloogid, püüab Hawking mõista, mis toimus suure paugu ajal ehk kui suur oli tol ajal singulaarsus, mis tähendab lõpmatut tihedust ja temperatuuri ja muid ebamugavaid lõpmatusi. Neid püüab ta vähendada, nagu vähendas musta augu singulaarsust, taandades nood eriliste kiirgajate seisusesse. Kuid Hawkingi kiirgus ei ole seni füüsikaliselt tõestatud. Lootused on satelliitidel, mis mõõdavad suure paugu järgset taustkiirgust ja muid imepeeni kosmilisi vibratsioone, sealhulgas peaaegu püüdmatute, enamjaolt universumi algaegadest pärinevate neutriinode käitumist.

Füüsika põhiküsimus on olnud, kuidas suhtlevad omavahel aine ja väli, natuurfilosoofia põhiküsimus, kuidas suhtlevad füüsika ja tegelikkus.

Kosmoloogia on üks paras segapudru, ja ega sealt ei puudu oma soolapuhumine ja turunduski. Fergusoni raamatust pole lihtne aru saada, mis on seal toodud ideedest aegunud, mis uued, mis ümber lükatud, mis jäävad. Me ju võime elada kümnemõõtmelises universumis, aga kui kuus neist mõõtmetest on kokku rullitud nii pisikeselt, et neid ei näe isegi kõige suurema mikroskoobi all, mille teadlased on võimelised valmis ehitama…? Ja kui pooled neist kinnitavad, et ruumimõõtmeid pole mitte kümme, vaid üheksa või mingi muu arv, siis mida peab kõige selle kohta arvama, kuidas edasi elama?

Ferguson oma raamatus mingit kokkuvõtet ei anna, küll aga pistab meile pihku abistava nööriotsa. See on “mudelipõhine realism”, mida Hawking selgitas oma “Universumi suurejoonelises ehituses” põhjalikumalt. Lühidalt – selles, kuidas me objekte tajume, sisaldub vastus. Nägemise ja kuulmise, haistmise ja maitsmise ning kompimise teel kujundab aju närvirakkude võrgustik meile pildi maailmast. Küsimus on, kuidas see pilt maailmale vastab.

“Pole olemas pildist või teooriast sõltumatut reaalsuse mõistet. Füüsikaline teooria või maailmapilt on mudel, tavaliselt matemaatiline mudel, ja hulk reegleid, mis ühendavad mudeli elementaarse vaatlusega. On mõttetu küsida, kas mudel on reaalne, võib vaid küsida, kas see on kooskõlas vaatlusega,” ütleb Hawking.

Mudelipõhine realism

Mudelipõhine realism ütleb meile, kas asjad, mida me oma meeltega ei taju, on olemas või ei ole. Me tajume neid oma meelte pikendustega, katseseadmetega. Mudelipõhine realism võimaldab ka ennustada. Kui ennustus langeb täppi, siis mudel toimib.

Hawking arvab, et pole üht matemaatilist mudelit või teooriat, mis suudaks kirjeldada universumi iga külge. Selle asemel on teooriate võrgustik, mida nimetatakse M-teooriaks. Iga teooria kirjeldab nähtust hästi teatud vahemikus. Ainus, mis on kindel, on olevik. Minevik ja tulevik esinevad vaid kui võimaluste spektrid. Universumil ei ole ühest minevikku ega tulevikku.

Vähe sellest, minevikku mõjutab süsteemi vaatlemine olevikus. See on ameerika füüsiku Richard Feynmani möödunud sajandi keskel pakutud maailmapilt osakestest, mis kasutavad algpunktist lõpp-punkti jõudmiseks igat võimalikku rada. Kvantosake järgib kõiki võimalikke radu ühtaegu. Seda kirjeldab Feynmani summa üle ajalugude, mis on kvantfüüsika teiste formulatsioonidega võrdväärne esitus.

Einstein tegi võimalikuks aatomipommi, aga ka päikeseelemendid ja GPS-süsteemi ülitäpsuse. Ta andis jõudu miljonitele genotsiidiohvritele. Feynman tegi kindlaks, miks USA kosmosesüstik Challenger 1986. aastal plahvatas. Ta andis jõu tuhandetele teadlastele end mitte siduda parteide ja poliitikaga. Hawking näitas, et elu ei seisne keha ja vaimu ühtsuses, et haiges kehaski võib olla terve vaim. Ta on andnud jõudu miljonitele teistmoodi inimestele. Seda on mõõtmatult palju – isegi kogu nende revolutsioonilise füüsika taustal.

Eesti keeles ilmunud Stephen Hawkingi teosed

■“Aja lühilugu: Suurest Paugust mustade aukudeni”. Tõlkinud Ene-Reet Soovik. Akadeemia 1992 nr 12 – 1993 nr 4.

■“Universum pähklikoores”. Tõlkinud Henn Käämbre. Eesti Entsüklopeediakirjastus, 2002. 216 lk.

■Eessõna teosele: Mary K. Baumann, Will Hopkins, Michael Soluri, Loralee Nolletti “Mis on maailmaruumis: pilte meie juurest universumi servani”. Tõlkinud Marja Liidja. Sinisukk, 2005. 184 lk.

■“Georg ja universumi salavõti” (koos Lucy Hawkingiga). Tõlkinud Eve-Reet Tammet. Eesti Entsüklopeediakirjastus, 2010. 303 lk.

■“Universumi suurejooneline ehitus. Uued vastused elu põhiküsimustele” (Koos Leonard Mlodinowiga.) Tõlkinud Eve-Reet Tammet. TEA Kirjastus, 2013. 208 lk.

... millega nad ise teadlasena tegelevad ja kuhu suundub uusim kosmoloogia uurimine.

Keemilise ja Bioloogilise Füüsika Instituudi teadur Andi Hektor:

“Hawkingi suured teod teaduses jäävad 1970.–80. aastatesse. Tänapäeval armastatakse koostada kõikvõimalikke pingerivisid. Teaduses järjestatakse teadlasi selle põhjal, kui palju on nende teadustöödele viidatud. Nii ei kuulu Hawking isegi maailma paarisaja mõjukama teadlase hulka tänapäeva füüsikas. Kui aga küsida inimeselt tänaval, siis Hawkingit teab ta peaaegu kindlasti. Olen vägagi kindel, et järgmisena pähe kargavad füüsikud on juba ammuilma surnud. Seega, Hawking on ennekõike üks füüsika ikoone: nüüdisaja kangelane oma võitluses keerulise haigusega, geniaalse mõttelennuga ja väsimatu füüsika populariseerimisega.

Mina ise tegutsen selliste teadusvaldkondade hägusel piirialal nagu osakeste- ja astrofüüsika ning kosmoloogia, uudse nimega astro-osakestefüüsika. Hetkel on kuumaks teemaks kosmilised kiired ehk siis suure energiaga osakesed, mis meid väsimatult kosmosest pommitavad: prootonid, elektronid, gammakiired, antiosakesed, neutriinod. Aastakümneid arvati, et kosmiliste kiirte füüsika on suhteliselt hästi teada. Aga võta näpust, viimaste aastate kosmoseeksperimendid on avastanud veidraid anomaaliaid: seletamatud jooned gammakiirguse spektris, positronide liiasus kosmilistes kiirtes, gammakiirguse liiasus meie galaktika keskmes.

Veel paarkümmend aastat tagasi võis öelda, et kosmoloogia on üsnagi spekulatiivne füüsikaharu. Nüüd on kosmoloogia muutumas väga peeneks täppisteaduseks. Just tänu kosmoseeksperimentidele on kosmoloogias toimunud hämmastav revolutsioon. Füüsikafännid teavad hästi selliseid eksperimente nagu Hubble’i kosmoseteleskoop, Plancki raadioteleskoop, Fermi gammakiirte teleskoop jne. Need ja mitmed peatselt alustavad uued eksperimendid annavad meile uskumatult detailseid teadmised meie universumi sünnist, tänapäevast ja ka tulevikust.”

Tartu Observatooriumi teadlane ja tänavuse Vabariigi Presidendi Kultuurirahastu noore teadlase preemia laureaat, astrofüüsik Elmo Tempel:

“Stephen Hawking on kindlasti väga eriline tegelane teaduses ja eriti selle populariseerimises. Mõneti võib teda pidada veidrikuks (põhjusega), kuid igal suurel teadlasel on omad veidrused. Ma arvan, et Stephen Hawking on teaduse arengusse jätnud oma jälje. Ta on teadlane, keda mäletatakse veel kaua, kindlasti on ta üks väheseid teadlasi, keda teatakse ka väljaspool teadusringkondasid.

Mulle endale meeldib teadlasena tegeleda paljude erinevate teemadega. Üheks peamiseks uurimisteemaks võib pidada universumi struktuuri uuringuid. Universumi struktuur on teadupoolest filamentaarne, see koosneb galaktikate ahelatest, millede sõlmpunktides on galaktikate parved. Me oleme välja töötanud uue meetodi galaktikate ahelate otsimiseks ja kirjeldamiseks. Edasi on plaanis uurida, kuidas need galaktikate ahelad mõjutavad neis paiknevate galaktikate teket ja arengut. Teiste teemadena võib välja tuua veel tumeaine päritolu otsingud eri astronoomilistest allikatest ning meie naabergalaktika Andromeeda detailse uurimise.

Tänapäeva kosmoloogia eesmärk on mõista, mis on see tumeaine ja tumeenergia, mis moodustab 96% meid ümbritsevast maailmast. Üks aktiivsemaid suundasid selle mõistmiseks on universumi kaardistamine. Kuna universumi struktuur on väga mitmekesine ning hierarhiline, siis hetkel ei leidu veel konsensust, kuidas seda struktuuri tuleks kirjeldada. Kosmoloogide eesmärk on jõuda ühisele arusaamale, kuidas identifitseerida universumi peamisi koostisosi: parvi, filamente, tasandeid ja tühikuid. Universumi struktuuri täpne kirjeldamine on samm lähemale mõistmaks tumeaine ja tumeenergia olemust meie universumis.”