A kérdés felvetése. Sokszor elhangzott már, hogy a tudomány ugyanazokat a szavakat használja, vagy egy kicsit más formában ugyanazokat, mint a hétköznapi beszéd, de sokkal pontosabb tartalommal.
Az alábbiakban megismerkedünk a fizikában használt rendetlenséggel, illetve annak „tudományosabb” formájával, a rendezetlenséggel. Közhelynek számít, hogy az anyag részecskékből, atomokból, illetve molekulákból áll, és ezek a részecskék állandó és rendezetlen mozgást végeznek. A probléma akkor adódik, mikor rákérdezünk arra, hogy mi is az a rendezetlen mozgás. Mindenki tudni véli, hogy valami akkor rendezetlen, ha nem rendezett. A rendezetlenséget a rend ellentéteként határozzák meg. Ez a meghatározás nem szokott tetszeni a kérdezőnek, mert valamit nem azzal kell meghatározni, hogy mi nem, hanem hogy mi igen. A meghatározásnak állításnak kell lennie. Ezt egy meglehetősen meredek példa segítségével könnyű belátni. Az érthetőség miatt választunk egy furcsa, nem is tökéletes példát. Határozzuk meg mi az, hogy zöldpaszuly leves. Ha erre azt felelem, hogy az nem szárazpaszuly leves, az attól még nem zöldpaszuly leves. Mert lehet, teszem azt, zellerkrémleves is, sőt akár jégcsákány is.
Tárgyalás. Más oldalról is meg lehet közelíteni a fogalmat. Ha a test mozgó részecskékből áll, akkor a test miért nem mozog? Ha leteszem este a cipőmet és annak a részecskéi mozognak, a cipőmnek is mozognia kellene, és reggel azzal kellene kezdenem a napot, hogy mikor amúgy is rövid az idő, le kell állnom cipőt keresni. Vajon hová szökdösött el az ebadta? Nem beszélve aztán a többi tárgyról. A mindennapi tapasztalat mondatja velünk, hogy ilyen probléma nincs, legfeljebb az öregkor folyományaként, mikor mindent elfelejtünk. (Erre szokták mondani, hogy memóriajavító Cavinton felesleges gyógyszer, mert ha nem felejtem el beszedni, akkor nincs rá szükségem, ha pedig szükségem van rá, úgyis elfelejtem beszedni.) Ha reggel nem találjuk a cipőnket, annak az az oka, hogy reggelig elfelejtettük, hogy hol rúgtuk le az este, vagy nem emlékszünk semmire az esti „zsibbadt” állapotunk miatt.
Nos, össze kell egyeztetnünk a molekulák mozgását a tárgyak nyilvánvaló nem-mozgásával, magyarázatot kell találnunk arra, hogy miért nincs hatással a molekulák mozgása az egész testre. Feltételezzük, hogy a molekulák mozgása rendezetlen, és ez a mozgás nem befolyásolja a testnek, mint egésznek a mozgását. Miféle rendezetlenség kell ide? Minden molekulának van egy sebessége, a testnek, pedig nincs. Mivel a test molekulák összessége, a test sebessége a molekulák sebességének az összege kell legyen. Mivel a test szemmel láthatóan nem mozog (vegyünk egy nyugalomban lévő cipőt), a sebessége zéró, tehát a molekulák sebességeinek összege zéró kell legyen. Ez már egy nagyon speciális eset. Mivel a sebesség vektor mennyiség (van iránya, irányítása és modulusza, nagysága), a sebességek összege csak úgy lehet zéró, ha a tér minden irányába lényegében azonos értékű sebességek mutatnak, a sebességek eloszlása a lehetséges irányok (irányítások) szerint egyenletes. Hogy képszerűen is ábrázoljuk az állapotot (egy nem igazán tudományos hasonlattal), a molekulák sebességeinek eloszlása olybá teszi a testet, mint egy összegombolyodott sündisznó, minden irányba mutat egy sebesség, ahogyan a sündisznónak is minden irányban mutat egy tüskéje, csak éppen a tüskék száma sokkal kisebb, mint a sebességek (molekulák) száma. Kérdezhetnénk, hol itt a rendezetlenség? Ezt az állapotot aligha lehet rendezetlenségnek (rendetlenségnek) nevezni. Meg kell állapítani, hogy a szóhasználat itt indokolatlannak tűnik.
A kérdés az, mihez képest lehet rendezetlenség ez az állapot. Sajnos, emberek vagyunk, bármennyire is szeretjük (szeretnénk) az abszolút dolgokat, mindig relatív dolgokhoz jutunk el, mindent viszonyítanunk kell valamihez.
A hétköznapi beszédben rend alatt valami mesterséges „megcsinált” állapotot értünk. Katonai rendet. Minden molekula úgy mozogjon, mint a díszszázad a katonai parádén, mindenki egyszerre, egy irányba haladjon, azonos sebességgel. Katonaviselt emberek tudják, hogy ez egyáltalán nem természetes, elsajátítása sok munkát, sok gyakorlást igényel. Ehhez az állapothoz viszonyítva a molekulák fent vázolt mozgása nevezhető rendezetlennek. Persze, ennek a rendezetlenségnek is vannak fokozatai. A sebességek összege lehet egészen kicsi, de nem nulla. Ilyen megközelítő állapot természetesen sokféle lehetséges. Most, hogy csak egy állapotot tárgyaljunk (ahogy ez egy óvatos de fifikus fizikushoz illik): bevezetjük az abszolút rendezetlen mozgás fogalmát, amikor a sebességek eredője szigorúan zéró. Ez a rendezetlen mozgás annyira rendezetlen, hogy az már rend, de egy másik rend, egy magasabb fokú rend, amint az a bonyolultabb ismérveiből, meghatározásából is látszik.
A kísérlet. Képzeljük el, hogy fürödni akarok (megtörténik néha), és beleülök a vízzel telt fürdőkádba. Nekem fognak ütközni a mozgó molekulák, az ütközések következtében dobálni fognak a fürdőkádban. Erre a jelenségre foghatom, hogy ki-kiloccsan a víz, amiért a szidást a feleségem rendszeresen kiosztja nekem is. Őnagyságának annyi érzéke van az absztrakt dolgokhoz, mint nekem a bolhaidomításhoz (szerencsére, mert éhen halnánk, ha egyikünknek se volna gyakorlati érzéke, csak vonzódása az absztrakt dolgokhoz), nem méltányolja a tudományos magyarázatomat, valami rendetlenséget, oda nem figyelést emleget. Aztán valljuk be, magyarázatom is nem áll meg a talpán, nem dobálnak a molekulák, ahogy a fentiekből következne.
Csakhogy megint van itt valami, ami nem egészen stimmel. Volt egyszer egy angol botanikus, akit történetesen Brownnak hívtak, ő egy vízcseppben szuszpendált virágporszemeket vizsgált egy mikroszkóppal (akkor volt a mikroszkóp újdonság). Azt látta, hogy a virágporszemek tört vonalak mentén mozognak. Egyenes vonalban mozog, majd hirtelen irányt változtat, minden látható ok nélkül, majd megint egyenes vonalú mozgás, majd újabb irányváltoztatás következik, és így tovább. Feltételezte, mivel botanikus volt, hogy a virágporszemek élőlények, amelyek úszkálnak a vízcseppben. Mivel nemcsak botanikus volt, hanem tudós ember is, ellenőrizni akarta a feltevését. A virágport tömény kénsavval keverte el, ami a szerves anyagot elszenesíti (karbonizálja), kizárva minden életlehetőséget. A virágporszemek ugyanúgy úszkáltak, mint azelőtt, tehát életről szó sem lehetett.
A jelenséget Brown nem tudta megmagyarázni. A magyarázat jóval későbbi: Einsteinnak köszönhető. A virágporszemek azért mozognak a fenti módon, mert lökdösik őket a molekulák, a rendezetlen mozgásuk okán. (Később az is kiderült, hogy nem csak a virágpor, de bármilyen hasonló nagyságú részecskék folyadékos szuszpenziója hasonló módon viselkedik.) Miért viselkedik másként a virágpor, mint én, miért ő, és én miért nem? (Lásd, vagy inkább hallgasd a slágert!) Gyanítjuk, a méretben van a magyarázat.
Mielőtt rátérnénk a magyarázatra, térjünk vissza a rendezetlenség fogalmához. Ha csak a hétköznapi rendetlenségre gondolunk is, sejtjük, hogy köze lehet a mennyiséghez. Képzeljük el, van egy nagy terem, amelyben rendetlenséget kívánunk létrehozni székek segítségével. Ha egy szék áll a rendelkezésemre, azzal nem nagy rendetlenséget csinálhatok, legfeljebb egy picikét, eldobom találomra a széket. Mennél több székem van annál nagyobb rendetlenséget tudok létrehozni. Nagyon sok szék esetén, már el tudom úgy helyezni őket, hogy majdnem minden irányba állítok egyet, úgy hogy ne legyen egyazon irányba mutató két szék, akkor már a rendetlenségem közelit az abszolúthoz, az ideálishoz. Következésképpen, „igazi” rendetlenséghez nagyon sok szék kell, elméletileg végtelen számú. Annyi természetesen nincs, de mennél több áll rendelkezésünkre, annál inkább igazi a rendetlenség. A virágporszemek köré csak kis számú molekula fér, tehát a molekulák mozgása messze van az abszolút rendezetlentől, sebességeik összege nem zéró, lökdösni fogják a virágporszemeket, míg egy sokkal nagyobb test (például az én közel száz kilóm esetében) körül sok a molekula, sebességeik összege zéró lesz, nem fogják azt lökdösni. A Brown- féle mozgás kimutatásának a feltétele, hogy a vízben szuszpendált részecskék elég kicsik legyenek, hogy köréjük csak aránylag kisszámú molekula férjen, olyan kisszámú, hogy mozgásuk ne legyen abszolút rendezetlen, de elég nagyok legyenek, hogy a mikroszkóp láthatóvá tegye őket. Az ideális az volna, ha a molekulákat tudnánk követni, de erre a mikroszkóp nem alkalmas.
Tapasztalati tény, hogy a rend nemigen alakul ki spontán módon, magától, külső beavatkozás nélkül. A mindennapi élet, az elkerülhetetlen takarítás, rendezés, megtanított arra, hogy a rendet csak energiabefektetéssel érhetjük el – szabadon hagyva a dolgokat, végső állapotuk rendezetlen lesz. Az energiabefektetés növeli a rendszer energiáját, eltávolodik az egyensúlyi állapottól, állapota kevésbé lesz stabil. Minden rendszer az egyensúlyi állapot felé tart, ha magára hagyjuk, tehát a rendtől a rendetlenség felé tart.
Következtetések. Feltehetjük a klasszikus kérdést: eshet egy test fölfelé? Eltekintünk attól a ténytől, hogy esni eleve csak lefelé lehet, és az esésen egy spontán mozgást, egy szabadon elengedett test mozgását fogjuk érteni. A kérdésre a válasz: igen, lehetséges, hogy egy adott pillanatban, minden molekula egy irányban, felfelé fog mozogni, tehát a test is felfelé „esik” (mozog). Ez egy nagyon ritka esemény kell legyen, annyira ritka, hogy soha, senki ilyet még nem látott. És nemcsak ritka, de rövid ideig is tart. Az, hogy közben a test lehűl, már csak hab a tortán. Azt sem láttuk még, hogy az asztalra elhelyezett tárgy minden behatás nélkül odébb ugrott volna, mert ezen az alapon ez is lehetséges. Ez egy természettörvényre utal, vagyis a rendezetlen mozgás, spontán módon nem válik rendezetté, nem kezdenek a molekulák egy irányba mozogni.
A rend sohasem alakul ki magától. Szabadon hagyva, ha közbe nem lépünk, minden rendezett állapot rendetlenségbe torkollik.
Ezek után felmerülhet az élet problematikája is. Mondanom sem kell, hogy az élő szervezet mennyire bonyolultabb, rendezettebb az élettelennél. Szervezettségben ég és föld különbség van a legegyszerűbb élő szervezet (baktérium) és a legbonyolultabb, legszervezettebb élettelen rendszer (a számítógép) között.
Hogyan alakulhatott ki, mégis az élet, az élettelenből, ha a rendszerek a rendezettől a rendezetlen felé, ellenkező irányba haladnak, ha a rendezettség kialakulása majdnem teljesen valószínűtlen? Erre többféle választ is lehet adni. Hívő ember az Isteni beavatkozást látja benne, a teremtés mozzanatát. Az Isteni beavatkozás változtatta az élettelent élővé.
Persze másként is meg lehet magyarázni a jelenséget. Amit a fentiekben állítottunk zárt, véges rendszerekben érvényes. A világ nem zárt, állandóan kapjuk az energiát a naptól, ami nélkül az élet nem lenne lehetséges. A nagyon nagy rendszerekben létezik az, amit helyi fluktuációnak szokás nevezni, helyileg, aránylag rövid ideig, bármi megtörténhet, amit a természet törvényei nem tiltanak, még a rendezetlen állapot rendezetté válása is, tehát az élet kialakulása is. Nincs mód, sem logikai, sem matematikai (szerintünk) arra, hogy a két magyarázat közül bármelyiket kiemeljük, és igaznak kiáltsunk ki. Hitünk szerint választunk. Talán ez nem is igazi kérdés, hasonlít ahhoz, mikor megpróbáljuk eldönteni, hogy a zebra az fehér állat fekete csíkokkal, vagy fekete állat fehér csíkokkal. Nézőpont kérdése.
Ez, ha így van, akkor ez nem igen teszi lehetővé más civilizációkkal való, közvetlen találkozást. Kialakulhat ritkán más civilizáció is, mint a miénk. Tudjuk, az élet kialakulásától az új civilizáció kialakulásáig hosszú az út. Aztán meg az új civilizáció el kell érjen egy bizonyos fejlődési szintet, hogy másokkal kommunikálni tudjon, ami még inkább megnehezíti a találkozásukat. Lehet köztünk nagy térbeli távolság, amit nagyon nagy erőfeszítésekkel talán le tudunk győzni, de lehetnek nagy időbeli távolságok is (mi ma élünk, ők sok millió évvel előttünk, esetleg utánunk), amelyeket még spekulációs szinten sem tartunk legyőzhetőnek, nemhogy tudományosan vagy technikailag azok lennének.
Vannak olyan vélemények is, hogy ez így van jól, nem lenne nekünk hasznos egy ilyen találkozás, lásd az indiánok és a fehér ember találkozását indián szemszögből…