Stephen Hawking és a Mindenség Elmélete

Míg Albert Einstein munkássága, relativitáselmélete nagyon sok embert ijesztett el a fizika törvényeinek követésétől, annál többen kezdték el figyelemmel kísérni az új fizikát Stephen Hawking tevékenysége által. Hawkingnak sikerült népszerű formában és közérthetően ismertetnie a világunk keletkezésének, működésének olyan elemeit, amelyek a nagyközönség számára eddig egyrészt tabunak számítottak, másrészt nem is akadt olyan fizikus, aki ezt felvállalta volna.

Nem szándékom nekrológot írni, az elmúlt hónapban ezt sokan megtették Hawking halála kapcsán. Fontosnak érzem viszont munkásságának egy olyan eleméről írni, amely azt jellemzően meghatározta. Ez pedig a Mindenség Elmélete.

Nézzük meg, mit is takar ez a fogalom?

   

Ma fizikai szempontból jellemzően két világot különböztetünk meg. Az egyik a mi mindennapi világunk, a másik a mikrovilág, a részecskék világa. Az általunk észlelt világban a domináns erő a gravitáció, ezért az einsteini fizika érvényes. A részecskék világában egyéb erők is léteznek. Ennek a világnak a fizikájával pedig a kvantumfizika foglalkozik. A kvantumfizika máig érvényes alapelve Heisenberg „határozatlansági elve”, amely szerint a részecskének egy időben vagy csak a helyzetét tudjuk megállapítani, vagy csak a sebességét. A számításokra is az jellemző, hogy minden számítás más-más eredményt hoz (vagy-vagy).

A mikrovilágban tehát nem tudunk számolni a mi világunkban alkalmazott módszerekkel, ám az ott alkalmazott módszerek jelentős mértékben beváltak. Alapjai lettek annak az óriási mennyiségű és nagyságú tudományos-műszaki fejlődésnek, amelynek tanúi lehetünk az utóbbi években. Sok tudós ezért nem is érzi szükségét, hogy változtasson a fizika e kettősségén.

A Mindenség Elméletét viszont csak e kettősség ismeretében érthetjük meg. Alapjában véve már Einstein megfogalmazta. Azt mondta, hogy nem lehet két világ, a mi világuk és a mikrovilág ugyanannak az egy világmindenségnek a részei, tehát ugyanazok a törvényszerűségek kell, hogy érvényesek legyenek. Állította, hogy a részecskék világában nem lehet „vagy-vagy”.

„Isten nem játszott kockajátékot.” – mondta. Életének jelentős részét fordította állításának bizonyítására, ám ez nem sikerült neki.

A fent leírtak értelmében tehát nem létfontosságú a fizika e kettősségének a felszámolása, de mégis van a tudománynak olyan része, amely nem nyugszik ebbe bele. Eltökélt szándéka, hogy megtalálja a Mindenség Elméletét, bebizonyítsa, hogy a mi világunk és a részecskék világa fizikailag egy és ugyanaz.

A tudósaink igyekezete az idők folyamán sok részeredményt hozott. Ilyenek például a húr-elmélet, M-elmélet, Higgs-bozon keresése stb. azonban annak ellenére, hogy ezek az elméletek ígéretesnek bizonyultak, a valóságban egyáltalán nem jutottunk közelebb a Mindenség Elméletéhez. Nagyon sok kiosztott Nobel-díj ellenére a megoldásnak még a közelében sem vagyunk.

Térjünk vissza Stephen Hawkinghoz. Hawking a megoldást ott kereste, ahol minden jel szerint az a valóságban is van, a fekete lyukakban.

A fekete lyukról annyit tudunk, hogy összeroskadt égitest, amely tömegvonzásánál fogva mindent elnyel, még a fényt is. A tudomány viszont ma már többet is tud. Tudja, hogy központját képezi a galaxisoknak, kisebbedésének a végső pontja pedig a szingularitás. A szingularitás az a pont, ameddig érvényes az einsteini fizika, ott aztán átveszi a terepet a kvantumfizika.

Hawking a fekete lyukakat tanulmányozva két elméletet alapozott meg. Az egyik szerint a szingularitás nemcsak a fekete lyuk végső kisebbedési pontja, hanem egyben a növekedésének a kezdőpontja is lehet. Így az ősrobbanás kezdőpontja is lehetett.

A másik, nem kevésbé lényeges állítása, hogy a fekete lyuk párolog, sugárzik. Ez azt jelenti, hogy a szingularitás közelében a közeledő részecskepár közül az egyik részecske közelebb kerül a szingularitáshoz, de a másik visszaszökik a térbe. Ennek eredményeképpen a fekete lyuk tömege kisebbedéskor nem növekszik, hanem arányosan fogy.

Miért fontos ez a Mindenség Elmélete szempontjából. Azért, mert a fekete lyuk hosszanti metszete segít meglátni a világunk metszetét, egyben működését is. Tehát a szingularitásig tudunk dolgozni az einsteini fizikával, míg a szingularitás körül a kvantumfizika érvényes. Ide tartozik, hogy ma már a tudománynak sejtése van arról is, hogy a szingularitáson túli tartományokban is működnek erők, amelyek közül legjellemzőbb a sötét energia. A sötét energiáról az utóbbi időben szintén sok szó esik, de tulajdonképpen nem tudunk róla semmit.

Annak ellenére tehát, hogy Stephen Hawking nagymértékben segítette a tudományt az előbbre lépésben, a Mindenség Elmélete megalkotásához még nagyon-nagyon messze járunk. Sok tudós szerint valódi áttörés a fizikában csak akkor lesz, ha azt megtalálják.

Mik azok a szempontok, amelyeket a cél érdekében követnie kell a tudománynak?

– Van-e tehát az eddig feltételezett szingularitáson túl is fizika, amellyel szintén számolni kell?

– Azokban a tartományokban, ahol a kvantumfizika érvényes, számolni kell-e az idővel is, vagy csak a működő erőkkel?

Persze, nagyon fontos tényező, sőt egyesek szerint alapvető kérdés kezd lenni ezen a területen, hogy vajon elégséges-e csak a fizika módszereivel vizsgálni az egyes folyamatokat és történéseket, vagy pedig be kell vonni a játékba a biológia, esetleg a parapszichológia területeit is? Magyarán szólva, hogy minden esetben csak anyagról van-e szó, vagy pedig szükséges beszélnünk élő anyagról, esetleg tudatról is.

Hát igen! Stephen Hawking nagyon sok kérdést hagyott meg nekünk megválaszolatlanul, van mit tennünk, de neki is köszönhetően ma már egyre többen foglalkoznak ezekkel a kérdésekkel világszerte.

Mede Géza

Nyitókép: sikerado.hu