„Fizica este frumoasă: atunci când începi să o înțelegi, să-i cunoști mecanismele, te îndrăgostești de ea”, declară Cristian Presură cu entuziasm la începutul unei conferințe având ca temă popularizarea științei și cunoașterea lumii în care trăim. „Toată viața noastră, a oamenilor, se desfășoară în această fâșie teribil de îngustă”, delimitată de scoarța terestră și de atmosferă. Coborâm doar 30 de kilometri, în mantaua Pământului, sunt 700 de grade Celsius, nu putem supraviețui; 30 de kilometri mai sus de atmosferă este vidul cosmic, nu putem supraviețui. Uităm adesea cât de îngustă este fâșia în care trăim și care marchează simbolic fragilitatea noastră, mai ales acum, în epoca modernă, când distanțele măsurate în sute de kilometri se estompează, devin atât de accesibile. Universul real este mult mai mare decât universul perceptibil, iar acesta, în nemărginirea lui, este obiectul de studiu al fizicii.
    Însă conceptele și „distanțele” cu care operează fizica teoretică sunt adesea inaccesibile publicului de rând. În ultimii ani, se remarcă un efort de popularizare a științei, de a explica teorii și concepte complexe publicului larg. Stephen Hawking a scris „O scurtă istorie a timpului” pe înțelesul tuturor, precum și o serie de cărți de fizică pentru copii, scrise împreună cu fiica sa, Lucy. În România, fizicianul și cercetătorul Cristian Presură a scris „Fizica povestită”, o carte de știință pentru toți care a primit în 2016 premiul Academiei Române. Această distincție este, de obicei, acordată lucrărilor originale, de cercetare fundamentală. Desigur, cartea semnată de Presură, rodul unei munci de peste zece ani, nu ține nici de cercetare și nici nu aduce o informație fundamental nouă. Nou și original la această lucrare este modul în care cercetătorul român care lucrează pentru o mare firmă olandeză prezintă concepte complexe de fizică teoretică operând cu termeni, obiecte și imagini vizuale proprii tuturor, ușor de accesat de un public laic de orice vârstă.

Salteaua universală

    Într-o seară geroasă de sfârșit de februarie, am încercat să aflăm care este răspunsul fizicii la întrebarea „Ce este lumea în care trăim?”, în cadrul unei conferințe organizate de Fundația Humanitas la Ateneul Român. Filosoful Immanuel Kant spunea că nu putem ști cu adevărat ce este lumea. Fizicianul Cristian Presură este la fel de modest, considerând că fizica nu poate să explice lumea, poate doar să o descrie. Astfel, el construiește povestea lumii în care trăim de la bază, de la elementul primordial: atomul.
    Fizicienii modelează în prezent atomul cu unde – unde pilot sau unde rezonante. Undele sunt oscilații pe un câmp universal – câmpul Dirac. „Acest câmp universal arată ca o saltea”, explică Presură. Cu alte cuvinte, electronii din interiorul fiecărui atom sunt oscilațiile unei saltele universale, care se întinde peste tot cosmosul. Universul tot se comprimă astfel la imaginea unor copii care se joacă sărind pe o saltea.

Particula Dumnezeu

    Bosonul Higgs a fost adesea supranumit „particula lui Dumnezeu”, existând o implicație că observarea sa experimentală ar fi o dovadă a existenței lui Dumnezeu. În realitate, cel care a dus la popularizarea acestei denumiri a fost Leon Max Lederman, laureat al Premiului Nobel pentru fizică în 1988. În 1993, acesta a lansat o carte despre istoria fizicii particulelor, culminând cu bosonul Higgs, care nu fusese încă observat experimental la acea vreme, în ciuda eforturilor fizicienilor.
    Leon Lederman propusese ca titlu „The goddamn particle” („Particula blestemată”), însă editorul cărții a dorit să modifice acest titlu pentru a vinde mai mult. El a propus tăierea acestuia până la forma „The God particle” („Particula Dumnezeu”). Presa și publicul au fost imediat atrași de această definiție, care a făcut rapid înconjurul planetei, fiind popularizată cu ușurință. Brusc, toată lumea voia să știe mai mult despre bosonul Higgs. Cercetătorul și-a dat seama de greșeală, iar în prefața ediției a doua și-a cerut iertare, recunoscând că prin acest titlu a supărat, deopotrivă, și pe cei credincioși, și pe cei necredincioși.
    „Porecla” dată particulei elementare a luat o turnură și mai dramatică prin traducerea incorectă în unele limbi de origine latină. În loc ca presa să traducă „the God particle” prin „particula Dumnezeu” sau „particula zeu”, s-a ajuns de la forma de nominativ la cea de genitiv: „particula lui Dumnezeu”. Această nuanță nu fusese intenționată nici măcar de editorul cărții. Astfel, s-a ajuns la credința că observarea experimentală a bosonului Higgs ar fi o dovadă a existenței lui Dumnezeu.

Încetinind mișcarea lumii

    De fapt, bosonul Higgs interesează fizicienii nu prin natura sa, ci prin faptul că, atunci când a putut fi măsurat, a demonstrat existența câmpului Higgs, a cărui căutare a început în urmă cu mai bine de 50 de ani, în anii ’60. Cele mai multe câmpuri pe care le cunoaștem au valoare nulă în vid în modelul clasic al fizicii particulelor, explică Presură. Există însă o „saltea universală” – câmpul Higgs – care are o valoare nenulă în vid. Fizicianul ne invită să ni-l imaginăm ca pe o saltea foarte tensionată, dar „înghețată”. Există, deci, energie în acest câmp, însă această energie este în repaus.
    Dacă nu ar fi existat câmpul Higgs, toate particulele din Univers s-ar fi deplasat cu viteza luminii, „iar asta ar fi fost deosebit de neplăcut”, glumește cercetătorul. Atomii nu s-ar mai fi putut forma, iar noi nu am fi putut exista, nimic nu ar fi putut să fie așa cum este. Câmpul Higgs are, deci, o proprietate foarte importantă: el dă masa de repaus celorlalte particule. Electronii se mișcă mai încet prin acest câmp și pot forma atomi care, la rândul lor, formează molecule și toată lumea în care trăim.

O teorie demonstrată cu greu

    „Particula Dumnezeu” sau bosonul Higgs reprezintă introducerea unei oscilații în acest câmp a cărui existență a fost teoretizată, dar nu a putut fi demonstrată pentru mult timp. Fizicienii au încercat mai bine de jumătate de secol să introducă o oscilație în câmpul Higgs, generând în acest fel particule. În 2012, cercetătorii de la CERN (Organizația europeană pentru cercetare nucleară) au anunțat că au observat o particulă nouă, având caracteristicile teoretizate pentru bosonul Higgs. Experimentul, denumit ATLAS, s-a desfășurat la cel mai mare accelerator de particule din lume (LHC, de lângă Geneva), unde doi protoni au fost accelerați unul spre celălalt cu viteze foarte mari. Doi gluoni de la doi protoni s-au ciocnit, generând o nouă particulă. Bosonul Higgs a trăit un moment foarte scurt, înainte de a se dezintegra. Asta înseamnă că oscilațiile câmpului Higgs au fost transmise către o altă „saltea”, către un alt câmp.
    În anul următor, François Englert și Peter Higgs au primit Premiul Nobel pentru fizică pentru teoretizarea existenței câmpului Higgs mult înainte de demonstrarea existenței acestuia prin experimentul ATLAS. „Fizicienii au fost de multe ori puși în situația de a nu putea realiza experimente, dar de a fi capabili să ghicească adevărul”, explică Presură. Bosonul Higgs este un exemplu în acest sens. El a fost teoretizat de acum 50 de ani, cu mult timp înainte ca experimentele care să-i demonstreze existența să fi putut fi realizate. „Era totul pregătit. Nu reușeam să-l măsurăm. Acum l-am măsurat. Toată lumea a răsuflat ușurată, deși nimeni nu se aștepta să măsurăm altceva.” Prin urmare, fizicienii sunt capabili să realizeze un model teoretic chiar și în absența posibilității de a realiza experimentul care să-l demonstreze.

Teoria teoriilor

    De foarte mult timp, fizicienii încearcă să formuleze o teorie unificatoare a evoluției lumii materiale. Cristian Presură explică însă că teoriile în fizică au fost, de-a lungul istoriei, asemenea unor foi de ceapă. De fiecare dată când o foaie de ceapă – o mască a realității – s-a revelat fizicienilor, ea a dat impresia că poate fi extinsă pentru a explica tot. Însă, la o cercetare mai detaliată, sub ea s-a aflat un alt strat, mergând tot mai în profunzime.
    Acum 20 de ani, explică cercetătorul, se pretindea despre teoria corzilor relativiste că ar putea fi o „teorie unificatoare” în fizică. Se credea la acel moment că aceasta poate explica atât particulele, cât și gravitonii. Mulți fizicieni și-au dedicat viața aprofundării acestei teorii. Între timp însă, pe măsură ce se lucra la ea, era pas cu pas demontată ca teorie unificatoare. La ora actuală, cei mai mulți fizicieni nu mai consideră că ea poate explica în întregime evoluția universului.
    Multe astfel de teorii unificatoare au fost lansate cu entuziasm, pentru a cădea ulterior în desuetudine, pe măsură ce se dovedea că nu puteau demonstra întregul, doar parte din el. Teoria corzilor relativiste este doar un exemplu care arată că deocamdată nu știm care este următorul strat, următoarea foaie de ceapă, următoarea mască a realității. „Suntem departe de o teorie unificatoare în fizică”, crede Presură.

Fizica, între natural și abstract

    Mulți fizicieni teoreticieni vorbesc despre fizică în concepte abstracte, câteodată nemăsurabile experimental, doar teoretizate. „Este foarte greu să explici ceva ce nu e în tine”, ce ține de un nivel macro al universului în care trăim, afirma în cadrul conferinței scriitorul și fizicianul Vlad Zografi, moderatorul dialogului cu Presură, care a avut loc după conferință.
    Cristian Presură vine să ne aducă tuturor aminte că fizica a început ca o filosofie a naturii, ca o explicație pentru lucrurile care ne înconjoară. Prin urmare, fizica ar trebui să fie o „idee fascinantă și simplă”, unde simplitatea este văzută în acest context ca o complexitate rezolvată.