A szabad akaratról - III.

A problémának filozófiai jellege is van: változatlan mindenségben az idők kezdete olyasvalami, amiről csak valamely, a mindenségen kívül álló lény gondoskodhat; magyarán: Isten a világot bármikor — azaz az Ősrobbanás előtt is — teremthette. A táguló világegyetem esetében azonban a világ kezdete egybeesik az Ősrobbanással. A táguló világegyetem nem zárja ki a teremtő létét, de kétségkívül megszabja neki, mikor végezhette el a feladatát, hacsak nem tételezzük fel azt, hogy a teremtés folyamata jelenleg is tart.

Gamow 1949-ben felvetette, hogy talán még mindig fel tudnánk fogni az Ősrobbanás gyenge, távoli visszhangjait. A kozmikus robbanás eredményeként lehetnek olyan mikrohullámok, amelyek áthatolhattak a Big Bang időpontjában az űrt kitöltő — a fény számára átjárhatatlan — ködön, és elérhetnek bennünket. Meg is jósolta ezen mikrohullámok pontos energiatartalmát. 1964-ben Arno Allan Penzias és Robert Woodrow Wilson amerikai fizikusok elfogták ezeket a mikrohullámokat, amelyek éppen olyan energiával rendelkeznek, amilyet Gamow előre megjósolt. Máig ez az Ősrobbanás legfontosabb bizonyítéka.

A 70-es évek elején felmerült az az ötlet, hogy a világegyetem olyan vákuumfluktuáció, amely lehetővé teszi, hogy a részecskék egy csoportja hirtelen a semmiből létrejöjjön, egy ideig létezzen, majd a vákuumban elnyelődjön. Ez az elgondolás szorosan kötődik ahhoz az eshetőséghez, hogy a világegyetem gravitációsan zárt. Ebben az esetben az összenergiája nulla; így elméletileg ez az őrültségnek tűnő lehetőség sem vethető feltétlenül el. Az elmélet szerint a világegyetem tűzgömb formájában születik, egy ideig tágul, majd újabb tűzgömbbé húzódik össze és eltűnik. Ezt a lehetőséget vetette fel például John Gribbin 1971-ben, illetve Edward Tyron 1973-ban.

1980-ban Alan Guth amerikai fizikus a kvantummechanika segítségével próbálta megközelíteni az Ősrobbanást. A Big Bang előtti univerzumot egyfajta “hamis vákuum”-nak tekintette, és kialakította a “felfúvódó világegyetem” elméletét, amely sok kérdésre választ adott, de számtalan újat teremtett.

Azóta számos olyan elmélet született, amely önmagával összhangban van, de gyorsan kiderül róla, hogy a problémák hatalmas tömegét nem tudja kezelni. Heinz Pagels, a New York-i Tudományos Akadémia ügyvezető igazgatója 1983-ban kijelentette: “Már beléptünk a fizika részecskegyorsítók utáni korszakába, amikor a Világegyetem egész története válik a fizikai alapkutatás terepévé.” Richard Feynman amerikai fizikus megállapította: “…amire szükségünk van, az a képzelőerő…” A természettudomány szemlélete tehát a pozitivista tudósok szemléletének éppen az ellenkezőjébe fordult.

Vissza kell térnünk a kvantummechanikához. Már említettem, hogy itt az okság elve nem érvényes. Nem működnek ebben a világban a mindennapi életünkben jól ismert fizikai törvények sem. Az eseményeket a valószínűségek irányítják. Vagy elbomlik egy elektron kibocsátása közben a radioaktív atom, vagy nem. Elvileg 50% a valószínűsége ennek is, annak is. Ezzel kapcsolatban Erwin Schrödinger osztrák tudós a kvantummechanika világának a mindennapi élet világához viszonyított abszurditását egy híres gondolatkísérlettel próbálta érzékeltetni. Képzeljünk el egy zárt térben — dobozban vagy helyiségben — egy macskát és egy méregfiolát. A kísérleti elrendezés olyan, hogy abban az esetben, ha a radioaktív atom bomlása megtörténik, ezt a detektor érzékeli, egy berendezés eltöri a méregfiolát, és a kiömlő méreg elpusztítja a macskát. A hétköznapi világban 50 % a valószínűsége annak, hogy a macska a kísérletben elpusztul. A kísérlet eredményéről azonban csak úgy tudunk meggyőződni, ha benézünk a dobozba, vagy a helyiségbe, és megállapítjuk, él-e a macska. Most azonban szembetaláljuk magunkat a kvantummechanika világának furcsaságaival. Az elmélet szerint a kísérlet bármelyik végkimenetele csak akkor valóságos, ha megfigyeljük az eredményt. Az atom bomlása se be nem következett, se el nem maradt mindaddig, amíg meg nem állapítjuk valamilyen megfigyeléssel, hogy mi történt a fiolával és a macskával. A kvantummechanika elveit valló elméleti fizikusok szerint a macska se nem élő, se nem holt mindaddig, amíg meg nem nézzük. A végkövetkeztetés: semmi sem valóságos addig, amíg meg nem figyeljük.

Einstein ezt nem tudta elfogadni. Ragaszkodott ahhoz az elképzeléshez, hogy a dolgok mélyén valahogy felfedezhető a világot irányító törvény, amely megadja a dolgok alapvető valóságosságát. Évekig próbált olyan kísérleteket tervezni, amelyek felfedezhették volna ezt a dolgok mélyén rejtőző igazságot, de meghalt, mielőtt ezek közül bármelyiket is el lehetett volna végezni.

Bell egy 1964-ben írt művében meghatározta, hogy milyen tényezőknek kell ahhoz megvalósulniuk, hogy igaz lehessen a világ “lokálisan reális” képe. Az általa felállított első egyenlőtlenséget nevezik azóta is Bell-egyenlőtlenségnek. Ha a Bell-egyenlőtlenség sérül, akkor a világ lokálisan reális képe — a mindennapokból érzékelési észlelés segítségével levonható tapasztalatok alapján kialakítható kép — hibás. Bernard d’Espagnat, a Dél-Párizsi Egyetem elméleti fizikusa kifejtette, hogy a világról alkotott hétköznapi képünk három alapvető feltevésen nyugszik.

1. vannak olyan valóságos tárgyak, amelyek mindig léteznek, függetlenül attól, hogy megfigyeljük-e őket.

2. az egymással összhangban álló megfigyelések vagy kísérletek eredményeiből teljes joggal vonhatunk le általános érvényű következtetéseket a hagyományos kartéziánus gondolkodás értelmében

3. semmilyen hatás nem terjedhet gyorsabban a fény sebességénél.

Az ezek ellenőrzésére szolgáló úgynevezett Bell-próba a világ lokálisan reális képéből indul ki. A Bell-egyenlőtlenség első ellenőrzését a Kaliforniai Egyetemen (Berkeley) végezték el, és a 70-es években sorra folytatták az ilyen kísérleteket. Az első hét kísérlet közül öt ellentmondott a Bell-féle egyenlőtlenségnek.

1982 nyarán a Dél-Párizsi Egyetemen került sor egy ilyen kísérletsorozatra. A kutatócsoportot Alain Aspect vezette. A kísérletsorozat a kvantumok irreális világa mélyén rejlő reális valóság kimutatására irányult. A háttérben rejtőző feltételezett valóságot a “rejtett változó” névvel illették. Egy forrásból két, ellenkező irányba kirepülő foton, azaz fénykvantum viselkedését vizsgálták. Ez a kísérlet lényegében úgy fogható fel, mint a valóság létezésének ellenőrzése. Az ugyanazon fényforrásból kirepülő két fotont két detektor érzékeli, egyúttal megmérik a fotonok polarizációját. A kvantumelmélet szerint ez a tulajdonság mindaddig nem létezik, amíg meg nem mérik, a hagyományos oksági gondolkodást felelevenítő “rejtett változó elmélete” szerint viszont minden fotonnak létrejötte pillanatától kezdve “valóságos” polarizációja kell, hogy legyen. Minthogy a két fotont együtt bocsátotta ki a fényforrás, polarizációiknak korrelációban kell egymással lenniük.

A perdöntő kísérlet egyértelmű eredményt hozott. A rejtett változó elmélete által megjósolt korrelációt nem találták, viszont a kvantumelmélet előrejelzéseivel teljes összhangban azt állapították meg, hogy az egyik fotonon végzett megfigyelés azonnal változást okozott a másik foton állapotában is. A két fotont valamiféle kölcsönhatás kibogozhatatlanul összeköti, pedig fénysebességgel repülnek egymással ellentétes irányba, és a relativitás elmélete szerint semmiféle hatás nem terjedhet a fény sebességénél gyorsabban. A kísérletek azt bizonyították, hogy nem létezik a jelenségek mélyén rejtőző valóság. A “valóságosság” a szó hétköznapi értelmében nem megfelelő fogalom a világegyetemet felépítő alapvető elemi részecskék viselkedésének leírására. Mégis úgy tűnik, mintha minden egyes részecske elválaszthatatlanul össze lenne kötve valamilyen láthatatlan egésszé; mivel mindig mindegyik “tudja”, mi történik az összes többivel.

A XX. század tudománya összedöntötte az anyaggal kapcsolatos korábbi elképzeléseket is. Mi az anyag? Miből áll? 1906-ban J. J. Thomson Nobel-díjat kapott, mert bebizonyította, hogy az elektron részecske. Még megérte, hogy hosszú évtizedekkel később, 1937-ben a fia szintén Nobel-díjat kapott, mert bebizonyította, hogy az elektron — hullám.  Melyiküknek volt igaza? Az elektron részecske vagy hullám? Apának és fiának egyaránt igaza van, mindketten jogosan kaptak Nobel-díjat. Az elektron részecske, és az elektron hullám. Az elemi részecskék részecske/hullám kettős természetét illetően 1928-tól kezdve szaporodtak meg a bizonyítékok. Ebben az esztendőben a Göttingeni Egyetem Nobel-díjas fizikusa, Max Born egy látogatócsoport előtt kijelentette: “Amit ma fizikának nevezünk, hat hónapon belül lezárt tudománnyá válik.” Kiderült, hogy a proton is kettős természetű. A neutron hullámtermészetét, illetve diffrakcióját (kettős természetét) elsőként James Chadwick mutatta ki 1932-ben, és azért a felfedezéséért 1935-ben ugyancsak Nobel-díjat kapott. Annak felismerése, hogy nemcsak a fotonok és elektronok, hanem minden más “részecske” és minden “hullám” valójában részecskék és hullámok keveréke, és pusztán a véletlen műve, hogy adott esetben éppen a részecske-jelleg, vagy a hullám-jelleg dominál-e éppen, teljes szakítást jelentett a “klasszikus” fizikával. A fizikai értelemben korábban objektívnek tartott és így definiált “anyag” nem volt többé. A nagyon kicsiny dolgok világában, ahol a valóság részecske- és hullámjellege egyformán fontos, a dolgok egyáltalán nem úgy viselkednek, ahogy azt a mindennapi életben szerzett empirikus tapasztalataink alapján várhatnánk. “Ez nemcsak azt jelenti, hogy a Bohr-féle atommodell az atommag körül “keringő” elektronokkal hamis képet állít elénk, hanem azt, hogy minden kép hamis, mert nem létezik olyan fizikai analógia, amellyel meg tudnánk érteni, mi játszódik le az atomok belsejében. Az atomok úgy viselkednek, mint az atomok, nem pedig úgy, mint bármi más.”

A Heisenberg-féle határozatlansági elv egyik érdekes következménye az úgynevezett alagúthatás. A klasszikus fizikában a testek nem juthatnak át az övéknél nagyobb energiájú energiagátakon: a gyerek iskolatáskájába zárt füzetek nem juthatnak át a táska falán. A kvantummechanikában ez nem így van: a részecskék nullától különböző valószínűséggel megtalálhatók az akadály másik oldalán is; azaz “átalagutazhatnak” az akadályon. A részecskéknek és hullámoknak hétköznapi logikával felfoghatatlan tulajdonságaik vannak. Híres példája ennek az úgynevezett kétrés-kísérlet. Egy átlátszatlan lemezen két keskeny, párhuzamos rés húzódik. Ha az egyik oldalán elhelyezünk egy fényforrást, a fény egy része át fog haladni a résen. Az elektronok hogyan haladnak át rajtuk? Az egyik résen? Vagy a másikon? Mindkettőn, méghozzá mindegyik egyidejűleg. A hétköznapi gondolkodás számára ez felfoghatatlan.

FOLYTATÁSA KÖVETKEZIK.