Stephen Hawking este una dintre cele mai mari personaliti tiin -ice ale epocii noastre. Timp de treizeci de ani a fost profesor laUniversitatea Cambridge i a primit numeroase premii i distincii.Recent, i-a fost decernat Medalia Prezidenial a Libertii. nafar de cercetrile sale din domeniul cosmologiei i zicii fun -damentale, a publicat cri adresate publicului larg: Scurt istoriea timpului, Visul lui Einstein i alte eseuri, Universul ntr-o coajde nuc i (mpreun cu Leonard Mlodinow) O mai scurt istoriea timpului, toate aprute n traducere romneasc la EdituraHuma nitas. Triete la Cam bridge, n Anglia.

Leonard Mlodinow este zician la Institutul Tehnologic din Cali -fornia (Caltech). Este autorul mai multor bestselleruri i co sce -narist la serialul Star Trek: The Next Generation. Triete n SouthPasadena, California.

Traducere din englez de ANCA VIINESCU i MIHAI VIINESCU

Redactor: Vlad ZografiCoperta: Ioana NedelcuTehnoredactor: Manuela MxineanuDTP: Iuliana Constantinescu, Dan DulgheruCorector: Ioana Vlcu

Tiprit la C.N.I. Coresi S.A.

Stephen W. Hawking and Leonard MlodinowThe Grand DesignCopyright 2010 by Stephen Hawking and Leonard MlodinowOriginal art copyright 2010 by Peter BollingerAll rights reserved.

HUMANITAS, 2012, pentru prezenta versiune romneasc

Descrierea CIP a Bibliotecii Naionale a RomnieiHAWKING, STEPHEN W.Marele plan / Stephen Hawking, Leonard Mlodinow;trad.: Anca Viinescu, Mihai Viinescu. Bucureti: Humanitas, 2012ISBN 978-973-50-3742-0I. Mlodinow, LeonardII. Viinescu, Anca (trad.)III. Viinescu, Mihai (trad.)524.8

EDITURA HUMANITAS Piaa Presei Libere 1, 013701 Bucureti, Romnia tel. 021/408 83 50, fax 021/408 83 51www.humanitas.ro

Comenzi online: www.libhumanitas.roComenzi prin e-mail: vanzari@libhumanitas.roComenzi telefonice: 0372 743 382; 0723 684 194

1 Misterul existenei

Fiecare dintre noi existm doar pentru un scurt rs -timp, iar n acest rstimp explorm doar o mic parte dinntregul univers. Oamenii sunt ns ine curioase. Nepunem ntrebri, cutm rspunsuri. Trind n aceastlume vast, care e deopotriv blnd i crud, i privindimensitatea cerului de deasupra lor, oamenii i-au pus ntot -deauna o mulime de ntrebri: Cum putem nelege oarelumea n care ne am? Cum se comport universul? Caree natura realitii? De unde vin toate acestea? Are nevoieuniversul de un creator? Muli dintre noi nu ne batem preamult capul cu aceste probleme, dar aproape toi ne-ampus asemenea ntrebri mcar o dat.

n mod tradiional acestea sunt ntrebri pentru lo zo,dar lozoa e moart. Filozoa nu a inut pasul cu dezvol -tarea tiinei moderne, n special cu zica. Oamenii de tiinau devenit purttorii torei descoperirilor n ncercarea dea cunoate lumea. Scopul crii de fa este s dea rspun -surile sugerate de descoperirile recente i de progresele teo -retice. Ele ne conduc spre o nou imagine a universului ia locului nostru n el, care difer mult de imaginea tradiio -nal, ba chiar i de cea pe care o pu team prezenta cu doarzece-douzeci de ani n urm. i totui, primele schie alenoilor idei au aprut acum aproape un secol.

Conform concepiei tradiionale despre univers, obi ec -tele se deplaseaz pe traiectorii bine denite i au isto riine am bigue. Putem preciza poziia lor exact la e caremo ment de timp. Dei aceast descriere e sucient debun pentru scopurile vieii de zi cu zi, pe la 1920 s-a do -vedit c imaginea clasic nu poate explica acel com por -tament aparent bizar observat la scara atomic i subatomica existenei. n locul ei a trebuit s e adoptat un cadru dife -rit, numit zic cuantic. Teoriile cuantice s-au dovedit re -mar cabil de exacte n prezicerea evenimentelor la scaratomic i subatomic, reproducnd n acelai timp la scaramacro scopic a evenimentelor cotidiene prediciile vechilorteorii clasice. Cu toate acestea, zica cuantic i zica clasicse bazeaz pe concepii foarte diferite privind realitatea zic.

Teoriile cuantice pot formulate n mai multe mo -duri, dar probabil c cea mai intuitiv descriere a fost datde Richard (Dick) Feynman, un personaj extrem de pi -toresc care lucra la Institutul Tehnologic din Californiai era percuionist la tobe africane bongo ntr-un bar destriptease din apropiere. Conform lui Feynman, un sistemnu are o singur istorie, ci toate istoriile posibile. Pe m -sur ce vom cuta rspunsuri la ntrebrile noastre, vomexplica n detaliu abordarea lui Feynman i o vom folosipentru a analiza ideea c nsui universul nu are o singuristorie, i nici mcar o existen independent. Pare o ideeradical chiar i pentru muli zicieni. ntr-adevr, la felca multe alte noiuni din tiina de azi, i aceasta pare scontrazic bunul-sim. Dar bunul-sim se ntemeiaz doarpe experiena cotidian, iar nu pe univers, aa cum ni-ldezvluie minunile tehnologiei, acelea care ne permit sprivim adnc n interiorul atomului sau napoi n timpctre nceputurile universului.

6 MARELE PLAN

Pn la apariia zicii moderne se credea c toat cu -noaterea lumii poate obinut prin observaie di rect,c lucrurile sunt ceea ce par a , aa cum le percep sim -u rile noastre. Succesul spectaculos al zicii moderne,ba zat pe idei precum cea a lui Feynman, care intr ncon tradicie cu experiena cotidian, a artat c lucru -rile nu stau aa. Perspectiva naiv asupra realitii nu ecompa tibil cu zica modern. Pentru a trata aseme -nea parado xuri vom adopta o abordare pe care o numimrea lism depen dent de model. Ea se bazeaz pe ideea cin for maiile provenind de la organele de sim sunt inter - pretate de creierul nostru prin crearea unui model al lumii.Atunci cnd modelul reuete s explice evenimentele,avem tendina s considerm c modelul, mpreun cuele men tele i conceptele care l alctuiesc, reprezint rea -litatea sau adevrul absolut. Pot exista ns diferite cide a modela aceeai situaie zic, ecare folosind ele -mente i concepte fundamental diferite. Dac dou ase -menea teorii sau modele zice prezic aceleai eveni mente,nu se poate spune c una e mai real dect alta, ci suntemliberi s folosim modelul care ne convine.

n istoria tiinei am descoperit un ir de teorii i mo -dele tot mai bune, de la Platon la teoria clasic a lui New -ton i pn la teoriile cuantice moderne. E resc s nen trebm: va ajunge oare acest ir n cele din urm la unpunct nal, la o teorie ultim a universului, care s includtoate forele i s prezic orice observaie care s-ar puteaface, sau vom continua la nesfrit s gsim teorii tot maibune, dar nici una care s nu poat apoi mbuntit?Nu avem nc un rspuns denitiv la aceast ntrebare,dar avem un candidat pentru o teorie nal, presupu -nnd c ea exist, numit teoria M. Teoria M este singurulmodel care are toate proprietile pe care credem c ar

MISTERUL EXISTENEI 7

trebui s le aib o teorie nal, iar ea este teoria pe carese bazeaz cea mai mare parte a consideraiilor ce urmeaz.

Teoria M nu e o teorie n sensul obinuit al cuvn -tu lui. Ea este o ntreag familie de teorii diferite, ecaredintre ele ind o bun descriere a observaiilor doar din -tr-un domeniu al situaiilor zice. Cam la fel stau lucrurilei cu o hart. Dup cum se tie, nu putem reprezenta n -treaga suprafa a Pmntului pe o singur hart. ProieciaMercator folosit n hri face ca suprafeele s apar dince n ce mai mari spre nord sau spre sud, i nu acoperPolul Nord i Polul Sud. Pentru a cartograa del ntregulPmnt, trebuie s folosim o colecie de hri, ecare aco -perind o regiune limitat. Hrile se suprapun, iar n por -iunile comune prezint acelai peisaj. La fel stau lucrurilei cu teoria M. Teoriile din familia teoriei M pot preafoarte diferite, dar ele pot privite ca aspecte ale ace leiaiteorii subiacente. Sunt versiuni ale teoriei aplicabile doarn domenii limitate de pild, atunci cnd unele cantiti,cum ar energia, sunt mici. La fel ca hrile n proieciaMercator care se suprapun, cnd domeniile diferitelorversiuni se suprapun, ele vor prezice aceleai fenomene.Dar, aa cum nu exist o hart plan care s e o bunreprezentare a ntregii suprafee a Pmntului, nu existo unic teorie care s e o bun reprezentare a obser -vaiilor n toate situaiile.

Vom arta cum poate oferi teoria M rspunsuri la pro -blema creaiei. Conform teoriei M, universul nostru nue singurul univers. Teoria M prezice c nenumrate uni -versuri au fost create din nimic. Crearea lor nu presu -pune intervenia unei ine supranaturale sau a unui zeu,ci aceste universuri multiple apar n chip natural din legilezicii, sunt predicii ale tiinei. Fiecare univers are nume -

8 MARELE PLAN

MISTERUL EXISTENEI 9

roase istorii posibile i numeroase stri posibile la mo menteulterioare, cum ar cel de fa, mult dup crearea lui.Majoritatea acestor stri vor diferi semnicativ de cea auniversului pe care-l observm, i nu vor permite pesemnenici o form de via. Doar foarte puine vor potrivitepentru existena unor ine ca noi. Prezena noastr selec -teaz prin urmare din aceast gam larg numai acele uni -versuri compatibile cu existena noastr. Dei suntem micii nensemnai la scara cosmosului, ntr-un anume sensaceasta face din noi stpnii creaiei.

Pentru a nelege universul la nivelul cel mai profund,trebuie s tim nu numai cum se comport universul, dari de ce.

De ce exist ceva mai degrab dect nimic?De ce existm?De ce acest set particular de legi, i nu altele?

Aceasta e ntrebarea Ultim privind Viaa, Universuli Tot ce Exist. Vom ncerca s dm un rspuns n aceastcarte. Spre deosebire de rspunsul din Ghidul auto sto -pistului galactic, al nostru nu va 42.1

1. The Hitchhikers Guide to the Galaxy este titlul unui serial SFradiodifuzat de BBC (1978), adaptat apoi pentru televiziune itrans format n roman. Apare aici o ras de ine hiperinteligentecare au construit un computer pentru a calcula rspunsurile la ntre -brile ultime privind viaa, universul i tot ce exist. Atunci cndrspunsul computerului a fost 42, s-a propus construirea unuicomputer mai puternic, proiectat s gseasc ntrebrile pentru acestrspuns. (N. t.)

2 Domnia legii

Lupul Skoll va nspimnta LunaZburnd spre Pdurea Durerii:Lupul Hati, neam cu Hridvitnir,Va porni n urmrirea Soarelui.

Grimnismal, Edda

n mitologia vikingilor, Skoll i Hati hituiesc Soarelei Luna. Cnd lupii l prind pe unul sau pe altul, are loco eclips. Atunci cnd se ntmpl asta, oamenii de pepmnt fac ct mai mult zgomot ca s sperie lupii i ssalveze Luna sau Soarele. Mituri asemntoare se ntl -nesc i n alte culturi. Dup un timp, oamenii trebuie s observat c Luna i Soarele apar din nou dup eclips,indiferent ct trboi au fcut. Ei trebuie s observati c eclipsele nu au loc la ntmplare: ele se repet cu re -gu laritate. Aceste regulariti au fost evidente mai cuseam pentru eclipsele de Lun i au permis vechilor babi -lonieni s le prezic destul de exact, dei nu-i ddeauseama c Pmntul era acela care obtura lumina Soarelui.Eclipsele de Soare erau mai greu de prevzut, indc suntvizibile doar n culoare cu o lime de aproximativ 50 km.i totui, odat sesizate regularitile, a devenit limpedec eclipsele nu depindeau de capriciile arbitrare ale in -elor supranaturale, ci erau guvernate de legi.

n ciuda unor prime succese n prezicerea micriicor purilor cereti, cele mai multe evenimente din naturp reau imposibil de anticipat pentru strmoii notri. Erup -iile vulcanice, cutremurele, furtunile, epidemiile, unghiilencarnate, toate preau s apar fr vreo cauz sau vreo

regularitate vizibile. n timpurile de demult era resc spui aciunile violente ale naturii pe seama unui ntreg pan -teon de diviniti rutcioase sau malece. Calamitileerau privite adesea drept un semn c cineva i suprasepe zei. De exemplu, pe la 5600 .Cr. a erupt vulcanul Ma -zama din Oregon, iar vreme de mai muli ani au czutdin cer pietre i cenu incandescent, pentru ca ploileulterioare s umple craterul vulcanului, formnd ceea cenumim azi Lacul Crater. Indienii Klamath din Oregonau o legend care se potrivete foarte bine cu toate detaliilegeologice ale evenimentului, dar i adaug un elementdramatic, spunnd c un om a provocat catastrofa. Ob -sesia culpabilitii i poate face mereu pe oameni s deavina pe ei nii. Conform legendei, Llao, stpnul Lumiide Jos, s-a ndrgostit de frumoasa fat a efului tribuluiKlamath. Ea l-a refuzat, iar, drept rzbunare, Llao a n -cercat s distrug tribul prin foc. Din fericire, spune le -genda, Skell, stpnul Lumii de Sus, s-a ndurat de oamenii s-a luptat cu omologul lui din subteran. n cele dinurm, rnit, Llao a czut pe muntele Mazama fcnd sapar o groap uria, umplut apoi cu ap.

Necunoaterea legilor naturii i-a condus n trecut peoameni s nscoceasc zei rspunztori de toate aspectelevieii. Existau zei ai rzboiului i dragostei, ai Soarelui,Pmntului i cerului, ai oceanelor i uviilor, ai ploii itunetelor, ba chiar i ai vulcanilor i ai cutremurelor. Daczeii erau mulumii, omenirea avea parte de vreme buni de pace, ind ferit de dezastre naturale i boli. Dacse suprau, apreau seceta, rzboiul, ciuma i epide -miile. Legtura dintre cauz i efect n natur neindvizi bil, aceti zei preau nvluii n mister, iar oame -nii se aau la mila lor. Dar, odat cu Thales din Milet

12 MARELE PLAN

(cca 624 cca 546 .Cr.), lucrurile au nceput s se schimbe.A n colit ideea c natura urmeaz principii coerente carear putea descifrate. Aa a nceput ndelungatul procesde nlocuire a ideii de domnie a zeilor cu perspectiva unuiunivers guvernat de legi ale naturii i creat conform unuiplan pe care vom izbuti cndva s-l nelegem.

Privit la scara istoriei omenirii, cercetarea tiinice o ndeletnicire foarte recent. Specia noastr, Homo sapiens,a aprut n Africa subsaharian acum vreo 200 000 de ani.Scrierea a fost inventat abia pe la 7 000 .Cr., n societileaxate pe cultura cerealelor. (Unele dintre cele mai vechiinscripii se refer la raia zilnic de bere alocat ecruicetean.) Cele mai vechi documente scrise ale mariicivilizaii greceti dateaz din secolul IX .Cr., dar ea iatinge apogeul, perioada clasic, cteva secole mai tr -ziu, ncepnd de pe la 500 .Cr. Conform lui Aristo tel(384 322 .Cr.), cam pe-atunci a susinut Thales ideeac lumea poate neleas, c fenomenele complexe dinjurul nostru pot reduse la principii simple i explicatefr a recurge la mitologie sau teologie.

Despre Thales se spune c a fost primul care a preziso eclips solar, n 585 .Cr., dar marea precizie a aceleipredicii a fost probabil o chestiune de ans. El rmneo gur obscur, care n-a lsat n urm vreo scriere. Atrit ntr-unul din centrele intelectuale ale regiunii numitIonia, colonizat de greci i exercitnd o inuen ce s-antins din Turcia de azi pn n Italia. tiina ionian s-aorientat ctre descoperirea unor legi fundamentale cares explice fenomenele din natur, reprezentnd un mo -ment de rscruce n istoria ideilor. Abordarea ei era unaraional, iar n multe cazuri a dus la concluzii surprin -ztor de asemntoare celor obinute astzi cu mijloace

DOMNIA LEGII 13

Cuprins

Misterul existenei . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

Domnia legii . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

Ce este realitatea? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

Istorii alternative . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

Teoria a tot ce exist . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

Selectarea universului . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

Miracolul aparent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125

Marele plan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

Glosar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

Mulumiri . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159