Заборављени свештеник који је у 18. веку предвидео црне рупе

Постојање црних рупа је избезумљујућа помисао, нарочито у светлу идеје да би космос могле да насељавају милијарде њих.

Деценијама у 20. веку, еминентни физичари су одбијали да поверују да би могле да буду стварне, игноришући оно што су предвидели математичари.

У те „невернике" спадао је чак и Алберт Ајнштајн - чија је властита теорија опште релативности учинила црне рупе могућим.

Међутим, постојала је једна особа која је исказала изузетну видовитост у вези са црним рупама - и то је учинила много пре него што је Ајнштајн уопште рођен.

Користећи само Њутнове законе, мало познати британски свештеник Џон Мичел антиципирао је ова астрономски необична тела на неке важне и изненађујуће начине, и то још у 18. веку.

Ко је био Мичел, шта је предвидео и зашто су његове идеје данас углавном заборављене?

Главни парох Џон Мичел, поборник „Њутновог хришћанства", био је изненађујуће видовит кад су у питању црне рупе

Мичел је рођен 1724. у селу Икринг, у Енглеској, као син Гилберта Мичела, главног пароха у парохији и његове супруге Обидијенс Џерард.

Школован код куће заједно са млађим братом и сестром, Џон је рано стекао репутацију некога ко брзо учи и опажа ствари.

Према историчару Раселу Мекормаку, његов отац Гилберт је волео да цитира породичног пријатеља који је описао Џона као „најбистрију главу са којом сам се икад срео".

Гилберт је ценио независност мисли, описујући себе као „неповезаног ни са једним телом или деноминацијом људи на овом свету".

Породица је следила латитудинарно хришћанство – традицију која је издизала разум изнад прекомерне доктрине и која је настала на Универзитету у Кембриџу под Исаком Њутном.

И зато кад је дошло време да Џон почне да студира, он је ишао на Кембриџ.

Са обиљем кафеџиница на располагању и интимном заједницом од 400 студената, универзитет је био идеално место за интелектуалне расправе.

Мичел је остао тамо више од 20 година на разним положајима, учећи и предајући дисциплине као што су хебрејски, грчки, аритметика, теологија и геологија.

Био је посвећени експериментатор и, као што то каже други биограф Арчибалд Гики, „волео је да прави властите направе... Његове собе на Краљичином колеџу са свим његовим оруђима и машинеријама понекад би деловале као радионице".

Он је такође током година проведених на Кембриџу почео да исказује таленат за научна предвиђања.

Године 1750, објавио је студију о магнетизму, представивши први пут најмање један закон – „закон обрнутог квадрата" – који је унапредио употребу магнета у навигацији.

Године 1760, објавио је студију о механици земљотреса, описавши изнијансиране слојеве Земље за које се сада зна да чине „кору" и показао како се земљотреси крећу кроз те слојеве у облику таласа.

Такође је показао како може да се израчуна епицентар и нагласак катастрофалног лисабонског земљотреса из 1755. и истражио идеју да подводни земљотреси могу да изазове цунамије.

Мичел је такође објавио студију о механици земљотреса, која је представила начин за израчунавање епицентра и истражио идеју да земљотреси могу да изазову цунамије.

Пошто је напустио Кембриџ 1764, оженио се са Саром Вилијамсон и преселио у Торнхил у Јоркширу да би пошао очевим стопама као главни парох у парохији.

Сара је умрла наредне године, а Мичел се поново оженио са Ен Брекнок 1773.

Поред рада у цркви, одржавао је преписку са разним другим природњачким филозофима и интелектуалцима онога времена, међу њима и са америчким полиматорм Бенџамином Френклином.

Из перспективе 21. века, идеја да запосленик хришћанске цркве може да буде у средишту научног живота можда може да делује као изненађење.

Али, као и већина интелектуалаца из 18. века, Мичел није правио разлику између религије и науке.

Откриће телескопа почетком 17. века довело је до великог филозофског превирања широм Европе. упхеавал

Фиксирана, приметљива хијерархија божјих креација - Земље и неба - била је оборена оним што историчар науке Алаксандар Којре назива „неодређеним и чак бескрајним Универзумом" који је морао да се разуме кроз посматрање „његових фундаменталних компоненти и закона".

Али за мислиоце попут Мичела, ова револуција није искључивала Бога, само је обновљала његову мистерију: природни закони који су се нашли под истрагом били су и даље божји закони.

Као што је Њутн написао 1704, „наша дужност према Богу, као и једних према другима, указаће нам се на светлости Природе."

Мичел је следио управо ово њутновско хришћанство.

Како каже Мекормак, „истине његове вере биле су у складу са природним истинама."

И тако, уз све своје парохијске дужности, Мичел је постепено све више усредсређивао пажњу на космологију и посебно на природу гравитације.

То је била област у којој ће он произвести дела која су била истовремено револуционарна и видовита, чак и дуго након његове смрти.

Попут Мичела, Исак Њутн - насликан овде у сакристији лондонске цркве - није видео поделу између вере и науке.

Мичел је направио властити трометерски рефлектујући и, 1767, био први који је применио нове математичке методе статистике на проучавање видљивих звезда, показавши да гроздови као што су Плејаде не могу бити објашњене насумичним распоредом и морају бити последица привлачења гравитационе силе.

Године 1783, Мичелов пријатељ Хенри Кавендиш му је писао помињући потешкоће које је Мичел имао у прављењу новог, још већег телескопа.

„Ако ти твоје здравље не дозволи да наставиш са тим", написао је он, „надам се да ће ти макар омогућити лакши и мање напоран посао мерења тежине света."

Ово звучи као виц, и можда је требало да буде духовито, али Кавендиш је говорио о правом правцатом подухвату.

Мичел је радио на торзијској ваги, уређају који би му омогућио да измери густину планете Земље мерењем привлачења гравитационе силе између оловних тегова.

Мичел је умро пре него што је могао да искористи овај апарат, али после његове смрти га је наследио Кавендиш који је извео експеримент 1797.

Он је израчунао густину Земље у оквирима од 1 одсто данас прихваћене вредности.

Тачност Кавендишовог резултата није била оспорена све до 1895, а варијација Мичеловог апарата користи се и дан-данас за мерење гравитационе константе - јачине привлачења гравитационе силе која функционише у читавом Универзуму.

Предвиђање црних рупа

Исте године кад и Кавендишово писмо, Мичел је објавио студију са хипотезом која је, иако ће се показати научно мање трајна, била вероватно бриљантна у својој моћи опажања.

Користећи њутновске принципе, почињала је објашњавањем како густина звезда може да се одреди посматрањем начина на који њихова гравитација утиче на друга оближња тела, на пример, орбите других звезда или комета.

Мичел је потом говорио о томе како понашање светлости може да се употреби за сличне циљеве:

„Претпоставимо сада да се честице светла привлаче на исти начин као и сва друга тела која су нам позната... у које не постоји оправдања сумња, будући да је гравитација, колико знамо, или имамо разлога да верујемо, универзални закон природе.

Светлост би бежало од такве звезде, али би, као што је Мичел објаснио, „она била приморана да се врати ка њој, силом њене властите обичне гравитације"

Иако нико није успео да је докаже, теорија честица или „корпускула" светлости коју је Исак Њутн изнео неких 80 година раније остала је доминантно веровање у Мичелово доба.

Мичел је објаснио како понашање светлости под гравитацијом може да понуди начин за израчунавање густине звезда, макар хипотетички, нарочито ако је звезда „довољно велика да утиче на брзину светлости која се емитује из ње".

Иако је актуелно веровање да он није био у праву у вези са утицајем гравитације на брзину светлости (она се не успорава), његово резоновање је било здраворазумско.

По истим принципима, Мичел је закључио – исправно овај пут – да је такође могуће да гравитација најмасивнијих астралних тела може у потпуности да надјача њихове властите светлосне зраке.

Да би звезда то постигла, морала би да буде исте густине као Сунце и отприлике 50 пута већа.

Светлост би испрва бежала од једне такве звезде, можда се пробивши до оближњих орбитирајућих планета, али би, објаснио је Мичел, „била приморана да се врати, силом њене властите обичне гравитације".

Будући да светлост такве звезде не би могла да стигне до нас, „не бисмо могли да имамо информацију о њој на основу вида", али бисмо и даље могли да је разликујемо на основу нерегуларности у орбитама других оближњих астралних тела које изазива гравитација невидљиве звезде, „које не би могле лако да се објасне ниједном другом хипотезом".

Ове спекулације, објаснио је Мичел, биле су „донекле мимо моје актуелне намере", али садрже можда најближу апроксимацију идеје о црним рупама могућу под Њутновом физиком, а да не помињемо нацрт функционалног метода за њихову идентификацију.

Неколико црних рупа је откривено на основу орбита оближњих звезда управо на начин који је Мичел описао.

Тек су у последњих неколико година телескопски снимци потврдили ове индиректне доказе.

Црне рупе против научника

Зашто су Ајнштајн и други истакнути физичари толико дуго одбијали могућност црних рупа?

У овом специјалном илустрованом извештају, ББЦ.цом истражује зашто је било толико тешко прихватити ове чудне и узвишене космичке ентитете.

Према Мекормаку, постојање невидљивих звезда била је релативно уобичајена идеја међу научницима оног времена.

Исте године кад је Мичел објавио своју студију, неколико других астронома се дописивало о звездама које су се угасиле.

Године 1805, астроном Едвард Пигот објавио је студију сугеришући вероватноћу звезда „које никад нису засјале ни трачком сјаја".

Иако њихов прави број не може никад да се зна, „да ли би онда било превише смело или визионарски претпоставити да су њихове бројке једнаке оним звездама које су обдарене светлошћу?", запитао се он.

У Француској, полимат Пјер-Симон Лаплас промовисао је идеју тамних звезда независно од Мичела током раних 1790-тих.

Недуго потом, међутим, нови експерименти дали су кредибилитет идеји да се светлост састоји од таласа уместо масовних честица и сугестија да би могле бити деформисане или заточене гравитацијом почела је да излази из моде.

Мичелов астрономски рад пао је у заборав и био је поново откривен тек у другој половини 20. века.

У његовој књизи из 1994. године Црне рупе и временска искривљења, физичар Кип Торн опсује „изразити контраст" између ентузијазма са којим су Мичел и његови савременици прихватали идеју о гравитационо невидљивим звездама и „широко распрострањеног и готово јединственог отпора 20. века према црним рупама".

Кључна разлика, закључује он, јесте да Мичелове тамне звезде, иако егзотичне, „нису представљале претњу по било које прихваћено веровање о природи" и нису доводиле у питање „трајност и стабилност материје".

Као што истиче Мекормак, савремене црне рупе, за разлику од њих, управо су то: „рупа у простор-времену, бескрајни бунар из ког ништа не може да побегне".

Упркос томе, Мекормак спекулише да Мичел, „који је прихватао 'бескрајну разноликост коју налазимо у делима стварања', не би имао никакав проблем са нашим црним рупама."

Нема начина да се тестира ова тврдња, али, имајући у виду Мичелову изузетну научничку имагинацију, као и његову посвећеност Њутновој традицији разума, она заиста делује привлачно.

На овој илустрацији приписаној 19. веку, човек гледа са Земље како стварно функционише шири Универзум

Мичел је умро 21. априла 1793. у 68. години оставши главни парох у Торнхилу све до самог краја.

Други интелектуалци његовог периода били су – и још увек су – много познатији.

Објављивали су чешће и о темама које су биле популарније.

Мичел је, за разлику од њих, следио властити њух.

Према Мекормаковим речима, „хватао се у коштац са научним проблемима онако како би га заинтересовали, у било ком пољу, и следио би их онолико далеко колико је желео и ни макац даље; и објављивао је радове ако и кад је желео, и тек кад би до краја био задовољан њима".

То поприлично објашњава његову анонимност после смрти – жртвовао је утицај и славу у име интелектуалне слободе.

Као што је александријски астроном Ибн ал Хајтам приметио 700 година пре Њутјна, „трагалац за истином" није онај који верује ауторитетима „већ онај који сумња у властиту веру у њих... онај ко се поводи за аргументима и демонстрацијом".

Следећи ову традицију, Мичел је, баш као и његов отац, био аутодидакт, штитећи властити научни интегритет и оставши неповезан са било каквим „телом или деноминацијом људи".

Мичелова независност му је омогућила још једну слободу кључну за оригиналну мисао: слободу имагинације.

Према Мекормаку, одабрао је астрономију конкретно зато што је нудила нове видике за теорије.

У властитој страсти према научној имагинацији, Мичел је антиципирао креативност теоретских физичара данашњице.

Као што је то Ајнштајн рекао 1929. године, „имагинација кружи светом".

Бен Платс-Милс је писац и илустратор чија дела истражују моћ, резоновање и рањивост, и начине на које је наука представљена у популарној култури. Његови мемоари, Кажи ми планете, објављени су 2018. године. На Instagramу је @бенплаттсмиллс.

Пратите нас на Фејсбуку, Твитеру, Instagramу,Јутјубу и Вајберу. Ако имате предлог теме за нас, јавите се на [email protected]