Η Τζάνα Λέβιν (Janna Levin), θεωρητική φυσικός και κοσμολόγος, συζητά με τον Λεξ Φρίντμαν (Lex Fridman) για μερικά από τα πιο ακραία αντικείμενα του σύμπαντος. Η Λέβιν ειδικεύεται στις μαύρες τρύπες, την κοσμολογία των επιπλέον διαστάσεων, την τοπολογία του σύμπαντος και τα βαρυτικά κύματα, ενώ έχει γράψει βιβλία όπως το Black Hole Blues για την ανίχνευση των βαρυτικών κυμάτων από το LIGO. Στη συζήτηση ξεδιπλώνονται τόσο οι φυσικές έννοιες όσο και οι ανθρώπινες ιστορίες πίσω από τις ανακαλύψεις.
Η Λέβιν εξηγεί ότι η μαύρη τρύπα δεν είναι ένα πυκνό αντικείμενο, αλλά ο ορίζοντας γεγονότων: μια επιφάνεια στον χωροχρόνο πέρα από την οποία ούτε το φως δεν μπορεί να διαφύγει. Η ιδέα ξεκίνησε το 1915 από τον Καρλ Σβάρτσιλντ (Karl Schwarzschild), που έλυσε τις εξισώσεις του Αϊνστάιν σε χαρακώματα του Α΄ Παγκοσμίου Πολέμου, ως καθαρό νοητικό πείραμα. Το 1939 ο Ρόμπερτ Οπενχάιμερ (J. Robert Oppenheimer) και ο φοιτητής του έδειξαν ότι πολύ βαριά αστέρια μπορούν να καταρρεύσουν σε μαύρη τρύπα, αφήνοντας πίσω μόνο τη βαρυτική έλξη — όπως ο γάτος του Τσέσαϊρ που εξαφανίζεται αφήνοντας μόνο το χαμόγελό του.
Αν κάποιος πέσει σε μαύρη τρύπα, από τη δική του οπτική περνά τον ορίζοντα χωρίς δράμα, επειδή εκεί δεν υπάρχει τίποτα υλικό. Ο χώρος και ο χρόνος όμως ανταλλάσσουν ρόλους: η ιδιομορφία δεν είναι σημείο στον χώρο αλλά γεγονός στο μέλλον του, και δεν μπορεί να την αποφύγει. Για έναν εξωτερικό παρατηρητή ο φίλος του φαίνεται να επιβραδύνεται απεριόριστα και να αιωρείται στον ορίζοντα, ενώ ο ίδιος μέσα στη μαύρη τρύπα βλέπει όλη την εξέλιξη του γαλαξία σαν μια φωτεινή λάμψη πριν από τον θάνατο. Όσο μεγαλύτερη είναι η μαύρη τρύπα, τόσο λιγότερο αισθητή είναι η καμπυλότητα στον ορίζοντα.
Ένα από τα μεγάλα μυστήρια είναι το παράδοξο της πληροφορίας. Ο Στίβεν Χόκινγκ (Stephen Hawking) πρόσθεσε λίγη κβαντική μηχανική στο κενό γύρω από τον ορίζοντα και έδειξε ότι η μαύρη τρύπα ακτινοβολεί θερμικά και εξατμίζεται. Η ακτινοβολία αυτή δεν κουβαλά πληροφορία για ό,τι έπεσε μέσα, κάτι που παραβιάζει τη μοναδιακότητα (unitarity), μια ιερή αρχή της κβαντικής μηχανικής. Αν η πληροφορία χάνεται, τότε είτε η γενική σχετικότητα είτε η κβαντική μηχανική χρειάζεται αναθεώρηση.
Η Λέβιν δηλώνει ότι για εκείνη η μοναδιακότητα θα διατηρηθεί, και πως η μαύρη τρύπα είναι το πεδίο όπου μπορούμε να ελέγξουμε μια μελλοντική κβαντική θεωρία της βαρύτητας. Ανάμεσα στις προτάσεις επίλυσης, τα fuzzballs από τη θεωρία χορδών λένε ότι δεν υπάρχει εσωτερικό στη μαύρη τρύπα· τα «μαλακά μαλλιά» προσπαθούν να αποθηκεύσουν πληροφορία στον ορίζοντα· τα τείχη προστασίας (firewalls) θα κατέστρεφαν όποιον επιχειρούσε να τον διασχίσει. Η Λέβιν θεωρεί πιο υποσχόμενη την πρόταση ER=EPR των Χουάν Μαλντασένα (Juan Maldacena) και Λένι Σάσκιντ (Leonard Susskind), σύμφωνα με την οποία η κβαντική διεμπλοκή συνδέεται με σκουληκότρυπες. Αυτό υπονοεί ότι ο ορίζοντας μπορεί να είναι «κεντημένος» από κβαντικές σκουληκότρυπες και ότι η βαρύτητα ίσως δεν είναι θεμελιώδης αλλά αναδύεται από την κβαντική μηχανική.
Η Λέβιν συζητά και τις επιπλέον διαστάσεις. Μπορεί να είναι τυλιγμένες σε μικρή κλίμακα ή εμείς να είμαστε κολλημένοι σε μια τρισδιάστατη μεμβράνη μέσα σε έναν χώρο με περισσότερες διαστάσεις.
Η σκοτεινή ύλη είναι πειστική: σε συγκρουόμενα σμήνη γαλαξιών η κατανομή της μάζας που αποκαλύπτει ο βαρυτικός φακός διαχωρίζεται από τη φωτεινή ύλη. Η σκοτεινή ενέργεια είναι δυσκολότερη, με παράξενη πίεση και ενεργειακή τιμή που δεν ταιριάζει σε ό,τι γνωρίζουμε· ίσως συνδέεται με τις επιπλέον διαστάσεις ή το κενό, αλλά κανείς δεν έχει βρει λύση που να ικανοποιεί τους πάντες.
Το μεγαλύτερο μέρος της συζήτησης αφορά τα βαρυτικά κύματα και το LIGO. Όταν δύο μαύρες τρύπες περιφέρονται και συγχωνεύονται, παράγουν κυματισμούς στην ίδια τη γεωμετρία του χωροχρόνου, όχι φως. Η ενέργεια που εκλύεται ισοδυναμεί με E=mc², μειώνοντας τη μάζα του τελικού αντικειμένου. Τα κύματα αυτά μοιάζουν περισσότερο με ήχο παρά με εικόνα: αν ήσουν αρκετά κοντά, θα μπορούσαν να συμπιέσουν και να τεντώσουν το τύμπανο του αυτιού σου ακόμη και στο κενό. Το LIGO χρειάστηκε πενήντα χρόνια και μια ευαισθησία μικρότερη από το ένα δέκατο του χιλιοστού ενός πρωτονίου σε μήκος τεσσάρων χιλιομέτρων· η πρώτη ανίχνευση έγινε στις 14 Σεπτεμβρίου 2015, όταν ένα κύμα που ξεκίνησε πριν από 1,5 δισεκατομμύριο χρόνια πέρασε πρώτα από τη Λουιζιάνα και μετά από την πολιτεία της Ουάσινγκτον.
Η συζήτηση αγγίζει και την ιστορία της πυρηνικής φυσικής. Ο Οπενχάιμερ, κεντρική μορφή του σχεδίου Μανχάταν, έγραψε την ίδια μέρα που οι Ναζί εισέβαλαν στην Πολωνία το θεωρητικό έργο για την κατάρρευση των άστρων. Η Λέβιν τονίζει πόσο αγνωστικιστική είναι η επιστήμη: η ίδια φυσική που εξηγεί γιατί λάμπουν τα αστέρια οδήγησε και στο πυρηνικό όπλο. Η Λίζε Μάιτνερ (Lise Meitner) έδειξε πρώτη τη σχάση, και ο Βέρνερ Χάιζενμπεργκ (Werner Heisenberg) παρέμεινε στη Γερμανία· η Λέβιν θεωρεί ότι δεν εκτροχίασε σκόπιμα το γερμανικό πρόγραμμα. Σημειώνει επίσης ότι πολλοί επιστήμονες κατέφυγαν στις ΗΠΑ, κάτι που εξηγεί τη δυσανάλογη συγκέντρωση βραβείων Νόμπελ εκεί, και προειδοποιεί ότι αυτή η ελευθερία της σκέψης πρέπει να διατηρηθεί.
Στο βιβλίο της A Madman Dreams of Turing Machines η Λέβιν συνδέει τον Κουρτ Γκέντελ (Kurt Gödel) και τον Άλαν Τούρινγκ (Alan Turing). Ο Γκέντελ απέδειξε ότι υπάρχουν αληθείς μαθηματικές προτάσεις που δεν μπορούν ποτέ να αποδειχθούν· ο Τούρινγκ ξεκίνησε από εκεί, σκέφτηκε τους μη υπολογίσιμους αριθμούς και κατέληξε στην ιδέα μιας καθολικής μηχανής, δηλαδή του υπολογιστή. Ο Τούρινγκ βοήθησε να σπάσει ο γερμανικός κώδικας Enigma, αλλά αργότερα διώχθηκε ποινικά επειδή ήταν ομοφυλόφιλος, υποβλήθηκε σε χημικό ευνουχισμό και πιθανότατα αυτοκτόνησε με δηλητηριασμένο μήλο. Ο Γκέντελ, βαθιά καχύποπτος, πέθανε από ασιτία. Η Λέβιν δεν εξιδανικεύει την τρέλα, αλλά βλέπει πως τα ίδια χαρακτηριστικά που οδήγησαν στη δημιουργία οδήγησαν και στην καταστροφή.
Η συζήτηση περνά στο ερώτημα της ζωής. Η Λέβιν θεωρεί ότι η ζωή στη Γη ξεκίνησε σχεδόν αμέσως, αλλά η πολυκυτταρικότητα άργησε πάρα πολύ, πιθανώς για ενεργειακούς λόγους. Υπάρχουν πλέον περισσότεροι εξωπλανήτες από αστέρια στον Γαλαξία, οπότε είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς ότι δεν υπάρχει ζωή αλλού. Ωστόσο, οι εξωγήινοι μπορεί να μην μοιάζουν με εμάς ούτε να χειρίζονται τεχνολογία· μπορεί να είναι μοναχικοί, χωρίς εντοπισμένο εγκέφαλο, όπως οι μέδουσες. Η ίδια σκέφτεται τη ζωή ως κίνηση ηλεκτρονίων και οργάνωση της εντροπίας, και υποστηρίζει ότι πρέπει να ανοίξουμε πολύ τη φαντασία μας για το τι μπορεί να είναι ζωντανό.
Η Λέβιν είναι επικεφαλής επιστήμης στο Pioneer Works, έναν πολιτιστικό χώρο στο Μπρούκλιν που ίδρυσε ο καλλιτέχνης Ντάστιν Γέλιν (Dustin Yellin) με τον Γκάμπριελ Φλόρεντς (Gabriel Florenz). Το παλιό εργοστάσιο σιδήρου μετατράπηκε σε τόπο όπου τέχνη και επιστήμη συνυπάρχουν, με εκδηλώσεις, περιοδικό Broadcast και καλλιτέχνες που δουλεύουν δίπλα σε επιστήμονες. Για εκείνη η επιστήμη είναι μέρος του πολιτισμού, όχι «εκλαΐκευση» ή «εκπαίδευση»· όπως ένας καλλιτέχνης εκθέτει τη δουλειά του, έτσι και ο επιστήμονας φέρνει πίσω στον κόσμο ό,τι είδε από την κορυφή.
Στις εμφανίσεις της φορά συχνά τις ολόσωμες φόρμες της σχεδιάστριας Άντρεα Λάουερ (Andrea Lauer).
Η Λέβιν διαβάζει κυρίως λογοτεχνία. Ξεχωρίζει το Μη με αφήσεις ποτέ του Καζούο Ισιγκούρο (Kazuo Ishiguro), το Το βέλος του χρόνου του Μάρτιν Έιμις (Martin Amis) και Ο δρόμος του Κόρμακ ΜακΚάρθι (Cormac McCarthy), όπου η επιστήμη δομεί έναν κόσμο για να ειπωθεί μια βαθιά ανθρώπινη ιστορία. Αναφέρει επίσης τη Φάρμα των ζώων του Τζορτζ Όργουελ (George Orwell), που δείχνει πώς ένα απλό σουρεαλιστικό παραμύθι μπορεί να διαμορφώσει πολιτισμό. Αυτός ο συνδυασμός αφαίρεσης και συναισθήματος είναι ο αγαπημένος της χώρος.
Στο τέλος, όταν ρωτιέται τι θα ζητούσε από ένα παντογνώστη χρησμό, διστάζει να πει «κβαντική βαρύτητα», γιατί το μυστήριο είναι μέρος της επιστημονικής στάσης. Αν μάθαινε ότι η βαρύτητα αναδύεται, θα γεννιόνταν αμέσως νέα ερωτήματα. Αναγνωρίζει ότι όλη η ιστορία του σύμπαντος, ακόμη και τα βραβεία Νόμπελ και οι αποδείξεις, κάποτε θα σβηστεί, αλλά αυτό μπορεί να είναι ποιητικό: χτίζουμε κάτι στην άμμο και μετά το σβήνει το κύμα. Το σημαντικό είναι να αφήνουμε κάτι θετικό στο κοντινό μέλλον και να σχεδιάζουμε κάτι όμορφο όσο διαρκεί.
Σχόλια