Barkóba milliárdokért
Az emberi gondolkodás legnagyobbjai próbálták megválaszolni minden idők nagy kérdését: megismerhető-e a világ, amelyben élünk? Az emberi tudás halmaza határos-e, avagy túlnőhet minden határon?
A dialektika egyértelmű választ ad: helyesen megfogalmazott kérdésekre a Természet szívesen válaszol. Einsteintől idézve: az Isten körmönfont, de nem rosszindulatú. Szabadabb értelmezésben: a világ megismerhető, ha kutatója a megfelelő ajtón kopogtat. A baj ott kezdődik, hogy a Természet ösvényein a tudós számtalan útvesztővel találja szembe magát. Végeredményben, az évente milliárdokat felemésztő tudományos kutatások kísértetiesen hasonlítanak a közkedvelt barkóba játékhoz: ezúttal a végtelenek koordinátarendszerébe bemerészkedett Ember kérdez, s az einsteini lovagias Természet válaszol igennel vagy nemmel. Ellentétben az ember-ember barkóbával, az Ember-Természet közelharcban harmadik változat is lehetséges: nincsen sem igenlő, sem tagadó felelet, mert a kérdező helytelenül fogalmazott. Ha a kérdés nem „fedi” a valós jelenséget, elmarad a válasz. Egy példa: a Heisenberg-féle határozatlansági összefüggések értelmében az atommag körül keringő elektron helyzetét és sebességét nem lehet egyidejűleg tetszőleges pontossággal megadni. Ha ismerjük helyzetét, nem határozhatjuk meg pontos sebességét, ha viszont sebességét határozzuk meg nagy pontossággal, akkor nem tudjuk, hol található. A „barkóbázó” tudós pontos mozgáselemeket követelő kérdésére a Természet ironikus válasza: „Elhiszem, hogy rendszerető elméd elektronom pontos helyzetét és sebességét egyidejűleg szeretné egyszerű matematikai képlettel letükrözni. Csakhogy az én létem és működésem egymásba fonódó makro- és mikrovilágom nem követheti a te elméd szubjektív és időben változó elképzeléseit. Sikerességed feltétele: hozzám kell idomulnod, azonosulnod kell velem; nem vagyok rosszakaratú, de tőlem sem kívánhatod meg, hogy év- és fényévmilliárdok távlatában kézzelfoghatóan egyszerű és átlátszó legyek számodra. Elégedj meg annyival, hogy kimutathatod, mennyi a valószínűsége annak, hogy az elektron a magot övező tér egy bizonyos tartományában tartózkodik, és általad megszabott határok közötti sebességgel rendelkezik.”
Ha megunod, kezdjed újra, ha a válasz elmarad, a tanulmányozott jelenséget más oldalról, más szemszögből kell vizsgálni. A kutatónak új modellt kell használnia, ami jobban hasonlít az eredetihez, amit a természet már rég megvalósított, át kell alakítanunk gondolkodásunkat a természet ellentmondásoktól mentes valóságszintjeihez. A kutatók sokszor döbbentek rá, hogy a fizikai valóság célszerű és meghökkentően egyszerű.
Minek tulajdonítható hát az a már-már áttekinthetetlennek tűnő káosz, ami jelenleg az általunk ismert elemi részecskék világában uralkodik? Kezdetben volt az atommag, s a körülötte keringő elektron. A fizikusok szinte féltek: „lefelé” minden tisztázódott, nincs tovább! Hamarosan „megnyugodhattak”. A mikrovilág leltárában hadronok és leptonok, rövid életű rezonanciarészecskék jelentek meg. A ma ismert több mint kétszáz elemi részecske – a természet szemszögéből – minden bizonnyal nem elemi, csakhogy a közöttük létező oksági viszonyokra mindmáig nem derült fény. A szubatomi világ kutatói „igazi” elemi részecskét keresnek, elvégre a Természet nem engedheti meg magának azt a fényűzést, hogy kétszázfajta alapkőből építkezzen. Lázasan kutatnak a Gell-Mann által megálmodott szubelemi részecske, a titokzatos kvark után, amiből minden jelenleg ismert, erősen kölcsönható részecske, azaz hadron felépíthető lenne.
A galaxisok felé könnyebb az út?
A fényévek birodalmában kissé rendezettebbnek tűnik a helyzet. Itt legalább nem láthatatlanul kicsik, hanem beláthatatlanul nagyok a méretek. A világegyetem természetét és felépítését magyarázó tanok olyan, mindmáig beigazolt és érvényes elméletekre, törvényekre és tényekre alapoznak, mint a speciális és általános relativitáselmélet, a fény terjedési sebességének állandója légüres térben, a Hubble-féle állandó, a vöröseltolódás, a gravitáció (amelyet a híres einsteini egyenlet alapján a görbült tér nem euklideszi geometriájával írnak le) stb. A tudomány mindenkori állása és fejlődőképessége, a szubjektíven látó, tudományos előítéletekkel „megfertőzött” és pillanatnyilag helyesnek tűnő elméletekre támaszkodó kutatók valós jelenségekhez való átállási képességétől függ. Olyan magyarázatokkal kell megbarátkoznunk, melyek fejük tetejére állíthatják helyesnek vélt tanaikat, valószínűtlennek és elfogadhatatlannak tűnhetnek nemcsak a laikusok, hanem a „legrosszabbra” felkészült szakember számára is. A tudomány nem más, mint az emberi fejlődés adott szakaszán ismereteinek összessége – a helyesség végső bizonyítéka nélkül. Újabb és újabb látszólagos ellentmondásokat kell tisztáznunk, mert nem a szélsőségesen változatos formákat és megjelenési alakot felöltő anyag ellentmondásos, hanem a ráerőszakolt, emberi elme számára felfoghatóvá sminkelt modelleink és elméleteink ellentmondásosak.
Tízszeres fénysebesség?
Napjainkig az asztrofizika egyetemesen elismert alaptételének tekintették a Doppler-effektuson alapuló vöröseltolódás-távolság összefüggést – minél gyorsabban távolodik a földi megfigyelőtől egy fényforrás, az elemek színképében jelentkező vöröseltolódás annál jelentősebb; Hubble törvénye szerint: minél távolabbi valamely égitest vagy galaxis, annal gyorsabban távolodik a megfigyelőtől Dr. Erwin Shapiro, a Massachussetts Institute of Technology munkatársa a 3C279 kvazár megfigyelésekor különös jelenséget tapasztalt; a kvazárt alkotó két sugárforrás pár nap leforgása alatt észlelhetően eltolódott egymástól. Ha a kettős sugárforrás valóban akkora távolságra található a Földtől, amekkorára a hidrogén színképvonalainak vörösei tolódása mutat, a két összetevőnek tízszeres fénysebességgel kell távolodnia egymástól, ami pedig a relativitáselmélet értelmében lehetetlen. Hibás lenne-e a relativitáselmélet, századunk talán legjelentősebb természettudományos tana? Sokkal valószínűbbnek tűnik, hogy a 3C279 lényegesen közelebb fekszik hozzánk, s a vöröseltolódás-távolság összefüggést a kvazárokra nem lehet alkalmazni.
A szubatomi világban sem rózsás a helyzet. Az elemi részecskék is szolgálhatnak kellemetlen meglepetésekkel: a szubatomi méretek világában a tértükrözés (P) és töltéskonjugáció (C) együttes alkalmazásából származó CP-invarianciát a gyenge kölcsönhatások általános tulajdonságaként tartották számon. Mint kiderült, egyes „különc” részecskék nem hajlandók behódolni az egyetemesnek vélt CP-invariancia előírásainak. A természet ismét helyesbített, ma sem tudjuk, mi okozza a kísérletileg észlelt CP-sértést.
Merre tovább?
A világegyetem megismerése objektív fizikai nehézségekbe ütközik. Egyetemes, lezárt összelmélet nem létezik és nem is létezhet sohasem, bármilyen mélységből hörpintene is az emberi tudásszomj az egymásba-fonódó valóságszintek mikro- és makrovégtelenjébe. Elvileg, az emberi megismerésnek nincsenek határai. A természet pártatlan: nem segít nekünk saját titkai feltárásában, de nem is gördít ésszerűtlen akadályokat a kutató elme útjába. Senki és semmi sem akadályozhat meg kalandozásunkban, csakis tulajdon mivoltunk korlátai. A civilizáció és emberi lét a természet időtengelyén még röpke pillanatnak is csak túlzással nevezhető. A világegyetem korához: múltjához és jövőjéhez, távolságaihoz és végtelenül változatos felépítéséhez képest rendkívül szerény – bár folyamatosan gyarapodó eszközök állnak rendelkezésünkre. Korlátolt, véges lehetőségeink felismerése korántsem hátráltatja a természet szerelmeseit kutatómunkájukban, viszont tudatosítja bennünk, milyen arányú nehézségekkel kell szembenéznünk a jövőben.
A legreménytelenebb zsákutcából is létezhet kiút: a fizika története jó pár krízist tart számon, melyekből a tudományt mindannyiszor megváltóként üdvözölt új elméletek segítették ki. Ha beigazolódik az ultrarelativisztikus sebességek tartományában száguldó tachionok létezése, a kozmológia képviselői szemkápráztató jövő körvonalait rajzolhatnák elénk.
Megjelent A Hét IV. évfolyama 8. számában, 1973. február 23-án.