Írások kategóriaarchívum

A neutron meséje

Ha ateista lennék, vagy éppen agnosztikus, ha nem hinném, hogy a világunk sokkal több annál, mint amit látunk, a neutron története azonnal hívő embert varázsolna belőlem. Ha nem is a keresztény Istenben hívőt, de valamilyen természetfölötti teremtő intelligenciában mindenképpen hinnem kellene.

A neutron története ugyanis meseszerű, vagy másképp fogalmazva olyan teljesen velószínűtlen elemeket, egybeeséseket tár elénk, amit nem lehet másnak, csak csodának tekinteni, vagy egy intelligens szellem teremtő munkájának tulajdonítani. Miért annyira más ez a történet? Mert a Világegyetem születésekor játszódik, amikor még nem volt, nem lehetett evolúció, amire az ateisták oly gyakran és oly buzgón hivatkoznak, amikor Isten-ellenes érveket fogalmaznak meg. Ekkor még semmi sem volt, egy néhány másodperce született táguló forró energiagömbön kívül. Szerkezet nélküli, mindenütt egyforma gömb, mégis benne volt már minden, amit most magunk körül látunk, és úgy hívunk, hogy Univerzum, Föld, és élet. Emberiség és civilizáció. És hogy ez így lehet, annak egy kulcsfontosságú szereplője a neutron.

Az élet egy magas szervezettségű, bonyolult struktúrákon alapuló, mégis folytonosan változó, mozgásban lévő összetevőkre, ezek kölcsönhatására és a környezettel történő állandó anyag-, és energiacserére épülő igen bonyolult jelenség. Ahhoz, hogy az élet lehetséges legyen, olyan alkotórészekre van szükség, amik a bonyolult szerkezeteket felépíthetik, és biztosítják az állandóság mellet az állandó változást is. Ez valójában az élet paradoxona: állandóság és változás, egyszerre, és folyamatosan. Az élő szervezeteket fehérjék alkotják, a fehérjék szerves vegyületek, ezek legfontosabb tartozéka a szén. A négy vegyérték, és a szén külső elektronhéjának energiaszintjei tökéletesek ahhoz, hogy nagy, bonyolult molekulákat alkothassanak. Az élet nélkülözhetetlen feltétele ugyanakkor a víz is. Hidrogén és oxigén, ugyancsak érdekes társulása, a szögben hajló két hidrogénatommal, talán az egyetlen folyadék, amelyik megfagyva kisebb sűrűségű lesz.

De amiért ezeket a példákat felsoroltam, az valójában csak azért kellett, hogy megállapíthassuk, hogy van egy alapvető összetevő ezekben a szerkezetekben, minden molekulát atomok építenek fel. Az Univerzum, és a földi élet, mind az atomok sokféleségének és rugalmasságának, összekapcsolhatóságának köszönheti a létét. Ahogy egy Lego autó kisebb alkatrészekből, egy számítógépes program utasításokból épül fel, úgy épül fel a világ az atomokból. Ez, ha belegondolunk, nagyon nagy “találmány”. Már egyáltalán az csoda, hogy vannak olyan bonyolult szerkezetek, amik előállhatnak kevés számú, univerzálisan összekapcsolható elem összeépítésével.

Tara Winstead fotója a Pexels oldaláról

A programozók soha nem gondolkodnak el azon, vajon miért van az, hogy csupán néhány utasítás elegendő a legbonyolultabb program megírásához is: értékadás, logikai vizsgálat, ciklus, elágazás, kifejezések, és kész. Ugyanígy kevesen csodálkoznak el azon, hogy néhány elemből milyen óriási molekulák állhatnak össze, majd azokból még nagyobb szervezetek, olyanok, amik élnek.

De ami az igazi csoda, hogy az elemi összetevők száma tovább csökkenthető, maguk az atomok is kisebb alkotóelemekből állnak, és ami a legérdekesebb, hogy minden atom, ami a világunkban előfordul, három alkotórészből áll: proton, neutron és elektron. A proton és a neutron alkotja az atommagot, ez meghatározza, hogy milyen lesz az elektronhéj-szerkezet, amiben az elektronok vannak.

És tulajdonképpen ez felelős azért a varázslatért, ami a kémia és a biológia és ami az élet bölcsője. Az, hogy az elektronok héjakba szerveződnek, hogy csak különböző energiaszinteken lehetnek, hogy a szintek között mozoghatnak, de a Pauli-féle kizárási elv (ami magában is egy csoda) miatt nem lehetnek ugyanolyan energiájúak, ezek azok a tulajdonságok, amik kellenek az élethez szükséges óriási fehérjeszerkezetek felépüléséhez.

És még mindig nem tartunk a neutronnál, bár már igen közel vagyunk hozzá. Mert hogy az atommag, ami meghatározza, hogy milyen az atom elektronhéja, csupán két összetevőből áll, ezek egyike a neutron. Ez egy semleges részecske, kicsivel nagyobb tömegű a protonnál. Hogy egy semleges részecske mivel járulhat hozzá egy atommag létezéséhez? Nagyon is sokkal, a neutron ugyanis amellett, hogy semleges, egy nagyon fontos kölcsönhatásban igencsak aktív résztvevő, ez az erős kölcsönhatás, ennek hiányában a pozitív töltésű protonok az elektromos taszítóerő miatt nem tudnának atommagokat formálni, ehhez kellenek a semleges neutronok, amik az erős kölcsönhatásban részt vevőként, összetartják az atommagot. Minél nagyobb egy atommag, arányaiban annál több neutron kell a stabilitáshoz, aztán egy bizonyos nagyság fölött már semmilyen nagy számú neutron nem elég, az atommag instabil, radioaktív lesz, és spontán módon elbomlik.

Az viszont egy nagyon érdekes kérdés, és ez írás közben jutott eszembe, és erről én még soha, sehol sem olvastam, hogy miért nincsenek csak neutronokból álló atommagok. Ezek nagyon stabilak lehetnének, hiszen nincs a neutronok között taszítóerő, csak az erős kölcsönhatás, ami összetartaná a magot, így elvileg bármilyen nagy neutron atommag létezhetne. De valamiért a természetben a neutroncsillagokon kívül, nincs neutronokból álló atommag. Ennek nyilván nem is lehetne elektronhéja, tehát az élet szempontjából nem lenne haszna, de mégis csak érdekes ez a kérdés. A válasz valószínűleg az, hogy a csak neutronból álló magok egy alacsonyabb energiaszintre juthatnak, ha a neutronok egy része protonokra, elektronokra és antineutrínókra bomlik, ez a negatív béta bomlás, a radioaktivitás egyik fajtája. És milyen csoda, hogy a keletkező atommagnak a protonok miatt már pozitív töltése lesz, ami éppen megtarthatja a keletkező elektronokat, ráadásul az így létrejövő atom még semleges is lesz!

Megérkeztünk tehát a neutronhoz, és most térünk vissza a történet elejére, a forró energiagömbhöz, ami tágul és hűl. A gömbben foton párok ütköznek és keltenek részecske, antirészecske párokat. Amíg a hőmérséklet nagy, ezek a párok ütköznek, annihilálódnak és újra csak fotonpárok (fény) lesznek belőlük. Aztán egyszer csak elkövetkezik az a pillanat, amikor a csökkenő hőmérséklet már megengedi, hogy néhány részecske megmaradjon, és létrejöjjenek az első neutron-antineutron párok. Az a mai fizika egyik legnagyobb megoldatlan rejtélye, hogy hová lettek a párkeltésben létrejövő anti-részecskék, és miért nem találunk a jelenlegi Világegyetemben anti-atomokat és anti-galaxisokat. Lehet, hogy ez az intelligens tervező legnagyobb és legcsalafintább ötlete volt, hogy hogyan szervezze az anyagot és antianyagot két külön Univerzumba, vagy hogy hogyan tüntesse el az antianyagot nyom nélkül, mindenesetre ezt egyelőre nem tudjuk megfejteni. De bárhogyan is legyen, most itt vagyunk egy csomó frissen keletkezett neutronnal ebben a táguló fénygömbben, ami ugye most már részecskéket is tartalmaz, esetleg protonokat is, amik létrejöhettek ugyanolyan párkeltéssel, mint a neutronok. Az elektronok valószínűleg a sokkal kisebb tömegük miatt csak egy későbbi fázisban keletkeztek párkeltéssel, vagy a negatív béta bomlás révén.

{\displaystyle \mathrm {n} ^{0}\rightarrow \mathrm {p} ^{+}+\mathrm {e} ^{-}+{\bar {\nu }}_{e}}

És most jutottunk el végre oda, hogy ezután a hosszú bevezető után rátérjünk a finomhangolás csodájára, arra a tényre, ami miatt egy ateista vagy egy agnosztikus komolyan elgondolkodhat azon, hogy hívő legyen. A szabad neutron ugyanis nem stabil, mint ahogy a proton. Nagyjából 14 perc alatt elbomlik, a már említett negatív béta bomlással. Miért probléma ez? Mert ha minden neutron elbomlik, akkor később stabil atommagok nem létezhetnének, azok nélkül nincs elektronhéj, nincs kémia, nincs biológia és nincsen élet! Itt gondolkodjunk el ezen. A jelenleg körülöttünk lévő bonyolult és élő világ kulcsa az, hogy maradjon elég neutron az atommagok létrehozásához. Most viszont úgy tűnik, nemhogy elegendő neutron nem marad, de egyáltalán nem marad neutron! Ha nekünk, mint tervezőnek meg kellene oldanunk ezt a problémát, mit tennénk? Mivel a neutron csak szabad formájában instabil, az atommagban már nem az, gondoskodnunk kell arról, hogy amikor a neutronok létrejönnek, 14 percen belül mindegyik találjon magának protont, ami megmentheti az életét, és megmentheti a földi életet is.

Tehát ebben a fázisban egy rendkívül rövid időtartam alatt az Univerzumnak létre kell hoznia mind a neutront, mind a protont. Elég sűrűnek kell lennie ahhoz, hogy a neutronok és a protonok közel kerüljenek, azért, hogy stabil atommaggá kapcsolódjanak, de nem szabad túl sűrűnek és magas hőmérsékletűnek lennie, mert akkor a stabil magok szétesnek. Hogy a neutron túlélő legyen, nem elég a hidrogén atom, hiszen annak a magja csak egy protonból áll, hanem legalább deutérium mag kell, mert abban már van még egy neutron is, de még sokkal jobb a hélium atommag, vagyis az alfa részecske, ami nagyon stabil, két proton és két neutron alkotja. Nagyobb magok egyelőre nem jöhetnek szóba, mert a tágulás miatt az ütközések gyakorisága csökken, és már nincs elegendő nyomás a nehezebb magok létrehozására, Ezekhez kellenek majd a csillagok, illetve a vasnál nehezebb atomokhoz, a szupernovák. És ebben a fázisban máris itt egy újabb csoda: ha minél több neutront akarunk megmenteni, minél több héliumot kell legyártani, csakhogy vigyáznunk kell arra is, hogy ha minden atom hélium lesz, akkor nem marad hidrogén a csillagok beindításához, ha nincsenek csillagok, nincsen élet sem, amit a csillagfény energiája táplál.

Marek Piwnicki fotója a Pexels oldaláról

Tehát a hidrogén-hélium aránynak éppen megfelelőnek kell lennie, ami szintén előrelátó finomhangolást igényel. Az persze egy újabb rejtély, aminek egyelőre még nem néztem utána, de előfordulhat, hogy egy újabb írás témája lesz, az, hogy egy tisztán hidrogénből álló csillagban a fúzió során hogyan jönnek létre a neutronok, egyáltalán honnan vannak azok a neutronok, amik aztán a hélium, majd később a berillium, a szén, majd a többi, csillagokban keletkező atommag stabilitásához szükségesek. Ugyanaz a kérdés a szupernovák esetében is, amikor a vasnál nehezebb magok jönnek létre, ezekben a protonoknál több neutron van, vajon ezek a neutronok honnan vannak? Az Ősrobbanás héliumából? Pozitív bétabomlás során keletkeznek? Ezzel az a baj, hogy a neutron nehezebb, mint a proton, amiből létrejön, ráadásul még keletkezik egy pozitron és egy neutrínó is, azaz erősen gerjesztett protonnak kell lennie annak, ami saját magánál nehezebb részecskéket tud létrehozni. És persze az is érdekes, hogy míg a neutron szabadon instabil, addig a proton szabadon stabil, de az atommagban nem mindig az.

Úgy tűnik az intelligens tervezés arra is adott egy megoldást, hogy ha az Ősrobbanás korai pillanataiban nem maradtak volna neutronok, akkor a későbbi időszakokban is keletkezhessenek. Ehhez szükség volt egy negyedik kölcsönhatásra, a gyenge kölcsönhatásra, amiről először nem is látszik, hogy mi a haszna. Valójában ez kell ahhoz, hogy a proton-neutron arány a Világegyetem későbbi időszakaiban is változhasson. És mellékesen ez a kölcsönhatás a forrása a radioaktivitásnak, aminek első látásra szintén nincsen semmi haszna, valójában a Föld közepében forgó olvadt vasmagot a radioaktivitás hője melegíti, emiatt van a Földnek mágneses tere, ami megvédi a légkört a napszéltől, és megvédi a földi élőlényeket az erős sugárzástól. És gyönyörű északi és déli fényt gerjeszt, melléktermékként.

stein egil liland fotója a Pexels oldaláról

Az a helyzet tehát, hogy az elemi részek születése, és különösen a neutron létrejötte és megmaradása annyira különleges környezetet és feltételeket igényel, amiben egy picinyke változtatás is messzemenő következményekkel járna. A neutronnak keletkezése után 14 perccel (ezt vessük össze a 13 milliárd évvel, amennyi idős az Univerzum), találkoznia kell egy protonnal, és együtt is kell maradniuk deutérium, vagy hélium atommagként ahhoz, hogy milliárd évekkel később kémia, majd biológia, majd élőlények, majd gondolkodó lények létezhessenek itt a Földön, és végül valaki megírhassa a neutron meséjét, és megerősítse a hitét egy hatalmas, teremtő intelligenciában, akinek mindazt köszönhetjük, ami most körülvesz minket, az életet adó és fenntartó otthont, a Földet.

Miért tágul a Világegyetem?

Egy korábbi írásomban foglalkoztam azzal a problémával, hogy az Univerzumban a gravitáció olyanformán működik, hogy a különböző mérettartományokban különböző struktúrákat hoz létre. Nézzük végig most újra ezeket a szinteket, de most a vizsgálódás fő szempontja legyen az, hogy hogyan maradhatnak stabilak az egyes struktúrák.

A legalacsonyabb szinten a gravitáció erőssége annyival kisebb a többi erőnél, hogy elhanyagolható a hatása a stabilitás szempontjából. Az első szint, amivel már érdemes foglalkozni, az a bolygó (hold kisbolygó, aszteroida, üstökös, …) szint. A stabilitást itt az adja, hogy a közel gömb alakú égitesteket összehúzza a gravitáció, az összeomlást viszont megakadályozza az, hogy az atomok igyekeznek távol kerülni egymástól, illetve szilárd, stabil kristályrácsokat hoznak létre. Az atomok elektronjai a Pauli-féle kizárási elv miatt taszítják egymást, és az elektronok sem nyomódnak be az atommagba, mert a legalacsonyabb energiaszintről már nem tudnak lejjebb kerülni. Ahhoz, hogy egy szilárd test összeomoljon, sokkal nagyobb tömegűnek kell lennie, de valamiért a Világegyetem bolygói, holdjai, kisebb égitestjei éppen abban a tartományban vannak, ahol elkerülik a gravitációs kollapszust. A csillagok is ebben a tartományban vannak, de mivel nekik sokkal nagyobb a tömegük a bolygókénál, itt más mechanizmus előzi meg az összeomlást, a csillag belsejében zajló fúzió által keltett energia, hő, nyomása áll ellene a gravitáció összehúzó hatásának.

Van még egy nagyon lényeges szempont, a forgás. Ez is ellene hat az összeomlásnak, bár itt meg kell jegyezni, hogy gömb alakú testek esetében, csak a forgástengelyre merőleges síkban a legerősebb a kifelé ható centrifugális erő, a pólusok irányában nincs kifelé ható erő, ebben az irányban a gravitációnak csak a molekuláris és kvantummechanikai hatások állnak ellen.

Holdak, naprendszerek

Ami érdekes ezekben, hogy az anyag, amiből keletkeznek, nem egyetlen nagy anyagcsomóvá áll össze, hanem egyrészt keletkezik a rendszer közepén egy nagy csillag, körülötte több kisebb bolygó, azok körül még kisebb holdak. A rendszer lényeges tulajdonsága a forgás és a keringés. Számomra a mai napig rejtély a forgás és keringés eredete, a forgó és keringő mozgás impulzus-momentumának valahonnan erednie kell, lévén ez megmaradó mennyiség. Valaminek tehát ki kellett alakítania az egyes testek forgó-, és egymás körüli keringő mozgását úgy, hogy impulzus-momentumot kellett átadnia, a sajátja kárára. A központi égitest, vagy több központi csillag, a bolygók és a holdak tengely körüli forgása ráadásul nem is létfontosságú egy naprendszer esetében, annál fontosabb viszont a keringés, hiszen e nélkül nm lenne stabil a rendszer. Sem a bolygó-hold, sem a csillag-bolygó rendszerek nem létezhetnének keringés nélkül, ez akadályozza meg ugyanis a kisebb testek, nagyobbakba zuhanását. Különösen érdekes, hogy a bolygók és a holdak nagyjából ugyanabban a síkban keringenek, amely megegyezik a központi csillag forgástengelyére merőleges síkkal. Ez érthető lenne, ha a naprendszerek mind egy-egy lapos korongból alakulnának ki. Ennek ellentmond az impulzus-momentum eloszlása, és további kérdés, a lapos korong eredete.

Galaxisok

Egy nagy központi tömeg (feketelyuk?) körül keringenek a csillagok és azok naprendszerei. Nagyon lényeges a központ körüli keringés, hiszen ez akadályozza meg, hogy minden égitest a középpontba zuhanjon. Ugyanakkor egyelőre magyarázat nélküli az a tény, hogy a galaxisok ellentétben a naprendszerekkel merev testként forognak. Ennek az anomáliának a magyarázatára született meg a sötét anyag fogalma, ez azonban további megoldandó problémákat vet fel, tehát ez a kérdés még korántsem tekinthető rendezettnek.

Galaxis halmazok

Még nagyobb lépték, további problémák: az összetevő galaxisok nem egy síkban rendezettek, az is kérdés, hogy mi tartja össze a halmazt, és az is megválaszolandó, hogy miért nem omlanak össze egyetlen gigantikus anyagcsomóba. Mintha a gravitáció itt már egészen másképp működne, mint kisebb méretekben.

Filamentek, falak, óriás struktúrák

A legnagyobb probléma a legnagyobb struktúrák esetében lép fel, itt nincs forgás, keringés, illetve nem tudjuk mérni a nagy méretek és a lassú mozgás miatt, mégis a struktúrák szerkezete azt mutatja, hogy egészen más erők alakítják őket. Mintha egy tartószerkezetre, egy rácsra lennének rögzítve, tartós, változatlan struktúráknak tűnnek. Képzeljünk el egy közel másfél milliárd fényév kiterjedésű hosszú, szálas szerkezetű alakzatot, ez nem jöhet létre homogén eloszlású anyag összehúzódásával, véletlenszerű folyamatok révén sem, ha egy homogén, izotróp felhő spontán módon összehúzódik, gömbszimmetriának, ha közben ellaposodik, akkor forgási szimmetriának kellene látszania. Ez az alakzat milliárd éves fejlődési folyamat után olyan alakot mutat, amiből nem lehet következtetni a létrejötte módjára. Képzeljünk el a Földön egy hegységláncot, amely kanyarog, mint egy folyó, és nagy kört ír le, vagy mondjuk, spirális alakban tekeredik, ezeket nem lehetne megmagyarázni sem vulkáni tevékenységgel, sem kéreglemezek ütközésével. És mondjuk, akkora lenne, ami miatt fel kellene tételezni, hogy nagyon régi, viszont az erózió azt mutatná, hogy fiatalabbnak kell lennie. Ekkora léptékben tehát nagyon komoly problémák vannak a gravitáció jelenlegi elméletével (elméleteivel).

A teljes Univerzum

Ha az egész Univerzumot tekintjük, ott a domináns jelenség, a tágulás. Sem forgás, sem keringés, sem összehúzódás nincs, minden mindentől távolodni látszik. És ez úgy tűnik, elegendő a stabilitás fenntartásához.

Ezután, a kicsit hosszúra nyúlt bevezető után érkeztünk el az eredeti kérdéshez: miért tágul a Világegyetem. Hogy miért kellett ennyire részletesen újra bemutatni a különböző szintek uralkodó szerkezeteit és mozgásait? Azért, mert nem lehet eléggé hangsúlyozni, hogy az a kép, hogy a Világegyetem nagy léptékben homogén és izotróp, nem tartható, és nem is ad magyarázatot a kisebb léptékű szerkezetek kialakulására és mozgására.

Az általános relativitás-elmélet

Az elmélet már a megalkotásakor sem tudott számot adni arról, hogy miért stabil a Világegyetem. Az egyenletek azt mutatták, hogy vagy tágulnia, vagy összehúzódnia kellene.

A kozmológiai állandó, mint bűvészkellék

Ekkor jött a lambda, a kozmológiai állandó, ami nem több egy bűvészkelléknél, egy tag az egyenletekben, amivel Einstein (akinek az elméleteivel messzemenően nem értek egyet) az egyenleteinek próbált legitimitást biztosítani. Nem sikerült, mert az egyenletek annyira érzékenyek a legkisebb ingadozásra is, hogy egy ideiglenes stabil állapot nagyon hamar átmegy összehúzódásba vagy tágulásba. Egyik lehetőség sem tűnt kielégítőnek, így a lambda kiesett az elméletből.

Amikor később Hubble úgy tapasztalta, hogy az Univerzum tágul, gyorsan kikiáltották a kozmológiai állandót a tágulás okozójának. Einstein pedig szomorúan vette tudomásul, hogy megjósolhatta volna a Világegyetem tágulását, ha meghagyja a kozmológia állandót az egyenletekben. De mi köze van ennek az ad hoc állandónak a táguláshoz?

Az égvilágon semmi! Egy matematikai segédeszköz, ami kellett az egyenletek stabilizálásához, ez a kozmológiai állandó, semmi egyéb. Ha benne hagyjuk az egyenletekben az Univerzum akár össze is húzódhatna, a kozmológiai állandó ezt is lehetővé tenné. Miért éppen a tágulást és miért nem az összehúzódást választotta a Világegyetem? És miért ilyen a tágulás üteme, amilyen. A kozmológiai állandó erre nézve semmit sem mond.

Aztán jött a sötét energia, úgy tűnt az Univerzum gyorsulva tágul. Mostanában derült ki, hogy ez lehet, hogy egyáltalán nincs így, mert a mérésekben szisztematikus hibaként ott van a Naprendszer 600 km/s sebességű mozgása, valamihez képest. Én ezt a valamit hívom abszolút vonatkoztatási rendszernek.

Ha valóban gyorsul a tágulás, akkor a kozmológiai állandó nem állandó, hanem egy függvény, a Világegyetem életkorától függő függvény. Erről aztán már végképp semmit sem mond az általános relativitás-elmélet.

Ennek ellenére a kozmológia állandót azóta is Einstein zsenialitása egyik bizonyítékának tekintik, holott az egy kétségbeesett próbálkozás volt az elmélet megmentésére. És ha még ez nem lenne elég, az antigravitációval azonosítják a lambdát, amire szintén semmi komolyan vehető alap nincsen.

Van tehát egy matematikai bűvészkellék, amit most már gyakorlatilag mindenhez felhasználnak, legyen az sötét energia vagy antigravitáció.

Csakhogy a tudománynak fordítva kellene működnie. Előbb a kísérletek, mérések, utána az elmélet és a matematika. Bármikor fel lehet írni olyan egyenletet, amiben iszonyatos mennyiségű kifejezés és konstans van mindenféle kombinációban, és el is nevezhetnénk ezt a Mindenség Egyenletének, majd azt állítanánk, hogy a konstansokat ezután még meg kell határozni. Amelyik konstans nullának bizonyul, az ahhoz tartozó függvény kiesik. Egyszer majd csak összejön egy jó egyenlet.

Ez nem így kell, hogy működjön. Ha kozmológiai állandóról, antigravitációról akarunk beszélni, mérjük meg előbb őket, adjuk meg a tulajdonságaikat, majd utána jöhetnek az egyenletek. Az nem megy, hogy felírunk egy egyenletet, majd hogy életben tartsuk képzeletbeli tagokat adunk hozzá, majd amikor valami váratlant találunk, akkor kijelentjük, hogy ez éppen az, amit matematikai trükként korábban bevezettünk. És hány, amúgy komoly tudós és tudomány-népszerűsítő gondolja a kozmológiai állandót valóságos létezőnek.

Eközben az Univerzum geometriája sík, a görbülete nulla. Mintha az általános relativitás-elmélet nem is kellene az Univerzum létezéséhez.

És még mindig nem tudjuk, miért tágul az Univerzum. Hogy nem a kozmológiai állandó miatt, az biztos. Egyáltalán tágul? A geometria és a görbület valahogy arra mutat, hogy ez egy tágulás nélkül is stabil formáció. És ha nem tágul, akkor lehet, hogy ebben az állapotában, vagy legalábbis a jelenlegihez nagyon közeli állapotban keletkezett, vagy teremtették.

Forgó Univerzum

Elgondolkodtam, hogy ha kisebb szinteken a forgás és keringés adja a stabilitás forrását, akkor ez működhet-e Univerzum szinten. Már az is kérdés, hogy mihez képest forogna az Univerzum? Viszont ha forogna, akkor akár egy galaxisnak, az Univerzumnak is laposnak kellene lennie, ami ugye, nem így van. Ez a lehetőség tehát kiesik.

Sötét anyag

Ha a legnagyobb struktúrák úgy néznek ki, mintha egy stabil állványzatra, rácsra lennének felrögzítve, mi van, ha az egész Univerzum a sötét anyag szövetéhez rögzítve létezik, mint egy mazsolás kalács, a kalács a kötőanyag, a sötét anyag, a mazsola pedig az anyag, a különböző struktúrák szétszórt, stabil rendszere. Nincs rá bizonyítékom, valószínűleg az emberiségnek is sok idő kell még ennek igazolására, vagy a tágulás melletti, az eddigieknél biztosabb lábon álló bizonyítékok beszerzésére.

Ami viszont biztos

A matematika segédeszköz, és nem ő alakítja az Univerzumot. Annak törvényei vannak, amiket szerencsére, vagy szükségszerűen le tudunk írni a matematika eszközeivel. De mindig is elsődleges a mérés, a kísérlet, a megfigyelés, és csak utána jöhetnek az egyenletek.

Rafael Cerqueira fotója a Pexels oldaláról

A Turing-teszt: mire jó és mire nem?

Gondolkodhatnak-e a számítógépek? És ha igen, hogyan lehet ezt bizonyítani? Ezeket a kérdéseket tette fel Alan Turing a számítástechnika és a számítógépek történetének egyik, talán a legnagyobb alakja. A megállási probléma felvetésével, és annak bizonyításával, hogy a probléma eldönthetetlen, az elméleti számítástechnikában és a matematikai logikában is maradandót alkotott. Ugyanakkor a számítástechnikát a gyakorlatban is hasznosította, hozzájárulva egy olyan gép megépítéséhez, ami hatékonyan tudott titkosított üzeneteket visszafejteni.

A számítástechnika lendületes fejlődésbe kezdett, úgy tűnt, semmi sem állhat annak útjában, hogy a mesterséges intelligencia még a 20. században megszülethessen. Turing valószínűleg komolyan hitt ebben, hiszen már arról kezdett gondolkodni, hogy ha lesz mesterséges intelligencia, hogyan tudjuk majd eldönteni, hogy versenyképes-e az emberi gondolkodással, vagyis azt a kérdést tette fel, hogyan dönthetjük majd el, hogy egy gép valóban gondolkodik-e.

A teszt valójában egyszerű, viszont igen mély filozófiai kérdéseket vet fel. Két szobában van egy gép és egy ember, nem láthatják egymást, csak üzeneteket cserélhetnek. Az ember feladata, hogy a kérdéseivel „letapogassa” a másik oldalt, és eldöntse, hogy a másik szobában ember van, vagy gép. Ha a tesztelő úgy dönt, hogy a beszélgetőtársa ember, és kiderül, hogy valójában egy géppel kommunikált, akkor a gép átment a Turing-teszten, el kell ismernünk, hogy gondolkodik.

Első nekifutásra rendben lévőnek tűnik minden, mégis azonnal érkeztek ellenvetések, a legismertebb és legkeményebb ellenérvelés John Searle „kínai szoba” ötlete. A részleteket most nem elemezzük, nagyon gazdag irodalma van ennek.

Hogy akkor miért is írok erről a tesztről? Láttam az „Ex Machina” című filmet, és ezen gondolkodva jöttem rá néhány alapvető problémára a Turing-teszttel kapcsolatban. Anélkül, hogy túlságosan sokat árulnék el a filmről (ami amúgy nagyon tetszett), elég, ha annyit tudunk, hogy a filmben egy Turing-teszt zajlik, egy kicsit módosított változatban. Sajnos ez a módosított helyzet a Turing-teszt lényegét is megváltoztatja, hiszen a tesztelő tudja, hogy robot a partnere, ráadásul a robot igen vonzó női testben „él”, amit a tervezője ráadásul a tesztelő ízlése szerint készített el. A tesztelő heves érzelmeket táplál a tesztelendő fél iránt, ezzel a teszt lényege valójában sérül.

A tesztelő végül úgy dönt, hogy a robot átment a Turing-teszten, de ezt inkább az érzelmeire alapozza, mint a kérdésire érkezett válaszokra. Valójában több történik, a robot megtéveszti, átveri a tesztelőjét, ezzel tényleg úgy néz ki, hogy valóban képes emberi gondolkodásra, hiszen képes előre tervezni, befolyásolni egy embert, sőt még arra is képes, hogy megtévessze.

Fogadjuk el tehát, annak ellenére, hogy bár maga a Turing-teszt, amit a filmben elvégeztek, nem felel meg az eredeti követelményeknek, de a robot mégis elfogadhatóan, bizonyítottan emberként viselkedett, ebben az értelemben átment a Turing-teszten.

Na de mit jelent ez valójában? Mit jelent az, ha egy mesterséges intelligencia átmegy a Turing-teszten?

Azt semmi esetre sem, hogy tudata, én-tudata lenne. Azt sem jelenti, hogy valódi érzelmei lennének. Nem bizonyítottuk, hogy a robot tud a saját létezéséről, tehát nem bizonyítottuk, hogy ez a robot egyenértékű egy emberrel. Lehet, hogy egyenértékű, de lehet, hogy nem az, és nekem meggyőződésem, hogy sem bizonyítani, sem cáfolni nem tudjuk ezt, és soha nem is fogjuk tudni teljes bizonyossággal.

Amit igazolni tud a Turing-teszt, az az intelligencia jelenléte, és most intelligencián probléma megoldást értünk. Intelligens gépeket építhetünk, hiszen ennek egy módja az, ha összegyűjtünk minden eddigi kérdést, és választ, amit emberek valaha feltettek, minden problémát és megoldást, amit csak össze tudunk gyűjteni (a megvalósíthatóságról most elvi értelemben beszélünk, a gyakorlatban ez nyilván igen nehéz feladat lenne). Ehhez még hozzá teszünk egy gépi tanulást lehetővé tevő algoritmust, genetikai algoritmusokat, és amit még lehet, és ezzel létrehozható egy olyan gép, ami az emberek nagy részét már meggyőzné egy Turing-teszten. Emellett meg kell még említenünk azt a problémát is, hogy még egy ember is elbukhat a Turing-teszten, ha az elmeműködése korlátozott (műtét, betegség, alkoholos, vagy kábítószeres befolyásoltság, alvásmegvonás, ….) Ebben az esetben egy ember egy másik embert is minősíthet robotnak!

De ami az igazán lényeges, egy ilyen, minden lehetséges kérdés és válasz birtokában lévő gép, bár átmehet a Turing-teszten, semmiképpen nem minősülhet embernek.

És most érkeztünk el a tényleges és lényeges mondandónkhoz: semmilyen kísérlettel nem dönthető el, hogy egy másik létező egyenértékű egy emberrel, vagy sem. És ezen nem is érdemes fáradozni, erre törekedni körülbelül olyan, mintha az örökmozgó építésével próbálkoznánk, vagy a bizonyítás ellenére mégis megpróbálnánk megoldani a megállási problémát, vagy ellenpéldát találni a nagy Fermat-tételre, esetleg a görögök három, körzővel és vonalzóval megoldhatatlan problémáján törnénk a fejünket, vagy a Goldbach-sejtés, vagy az ikerprím-sejtés bizonyításával próbálkoznánk. Bár ez utóbbi kettő még talán bizonyítható, de most nagyon úgy néz ki, hogy olyan problémák, amik a Gödel-tétel alapján igazak, de sem nem cáfolhatók, sem nem bizonyíthatók.

El kell fogadnunk, hogy vannak az emberi elme számára megoldhatatlan problémák. Nem csak gyakorlati, hanem elvi okok miatt is.

Honnan tudhatjuk, hogy egy másik ember egyenértékű velünk? Hogy van-e én-tudata, vannak-e érzelmei, érzései? Hogy intelligens-e, ahhoz elegendő a Turing-teszt, vagy a szokásos intelligencia tesztek. Ezek mérhetik, hogy mennyire képes problémák megoldására. De attól, hogy valaki/valami intelligens, még nem biztos, hogy ember.

Emberek esetében el kell fogadnunk a hasonlósági elvet: minden ember ugyanúgy fogan, fejlődik, születik, felnő, majd meghal. Ugyanazokból az anyagokból vagyunk, DNS alapú az öröklődési rendszerünk, sejtekből állunk, minden sejtünkben a mitokondrium az „erőmű”, az agyunk is ugyanolyan (nagy léptékben) felépítésű, az idegrendszerünk ugyanúgy működik, hasonló helyzetekben hasonlóan reagálunk. Mivel én magamról tudom, hogy van tudatom, én-tudatom, érzek fájdalmat, örömöt és még annyi minden mást, ha sót teszek e nyelvemre, sós ízt érzek, ha piros dolgot látok, a piros érzete jelenik meg az agyamban. A hasonlóság alapján fel kell tételeznem, hogy a többi ember ugyanilyen. Van tudata, érzései, érzelmei, de azt már nem tudhatom, hogy a sós íz, vagy a piros szín ugyanazt az érzetet kelti-e benne, mint amilyen érzetek bennem keletkeznek.

Ami a lényeg: egy másik emberről a hasonlósági elv alapján elfogadhatom, hogy egyenértékű velem, bár szigorúan véve ezt sem bizonyítani, sem cáfolni nem tudom.

Az állatokkal kapcsolatban már nehezebb dolgunk van. A hasonlósági elv részben velük szemben is használható, de azt, hogy van-e tudatuk, nem tudjuk eldönteni. Valójában még abban sem lehetünk biztosak, hogy fájdalmat éreznek-e. Készíthető olyan gép, ami különböző külső hatásokra ugyanúgy reagál, mint egy állat, ha megszúrjuk, hangot ad ki, és visszahúzódik. Érzi vajon a fájdalmat? Kétlem. Az állatok éreznek fájdalmat? A hasonlósági elv alapján a válasz: igen. Hasonló a testfelépítésük, az öröklődési rendszerük, az idegrendszerük, ez elég ahhoz, hogy kijelenthessük, vannak érzeteik. Hogy érzelmeik vannak-e, az már a bizonyíthatatlan kategória, ehhez a hasonlósági elv már kevés.

A növények és az élettelen dolgok esetében a hasonlósági elv már nem használható. Mégis, vannak, akik abban hisznek, hogy még az élettelen tárgyaknak is van valamilyen „lelke”, „személyisége”, bizonyos értelemben én is hajlok ez irányban elfogadónak lenni, de ez már színtiszta hit, és nem tudomány.

A következő szint a földön kívüli értelmes élet. Mivel eddig ilyennel még nem találkoztunk, csak annyit állapíthatunk meg, hogy ha használható a hasonlósági elv, akkor könnyebb a dolgunk, de ha lényegesen különbözni fognak tőlünk, akkor ugyanaz a helyzet, mint a gépi intelligenciával kapcsolatban.

És most érkeztünk el a gépi értelemhez. Azt már beláttuk, hogy intelligensek lehetnek, azzal kapcsolatban viszont kétségeink vannak, hogy az ember-ekvivalencia megállapítható-e.

Most pedig nézzük a gondolatmenet legfontosabb részét, be fogjuk látni, hogy nem tudjuk sehogyan sem bebizonyítani, hogy egy másik lény érez-e, vannak-e érzelmei, van-e én-tudata. A probléma lényege a külső-belső, objektív-szubjektív ellentétpárokon keresztül ragadható meg. Én belülről látom magam, szubjektív érzéseim, érzelmeim vannak. Ha fáj a fogam, belül érzem, ha piros színt látok, én érzem a piros szín érzetét, soha senki más nem fogja tudni, milyen az, ha nekem fáj a fogam, milyen az, ha én látom a piros színt.

Ahhoz, hogy megtudjam, egy másik entitás ugyanazt érzi-e mint én, bele kell tudnom helyezni magam az ő helyébe, még pontosabban, a tudatomat bele kell tennem az ő tudata helyére. Ezzel mit is érek el? Ugyanazt fogom érezni az ő agyában, az ő testében, mint amit a saját agyamban, testemben éreztem. Bizonyítottam ezzel bármit is? Nem!

Úgy kellene belehelyezkednem a tudatába, hogy egyszerre legyek ő és én. Hogy esélyem legyen az érzéseink összehasonlítására. De ezzel sem csináltam semmit, az, hogy érzem az ő érzéseit, és érzem a magam érzéseit, és ezeket összehasonlítom, még mindig nem tudom, milyen „ő”-nek lenni. Miért? Azért mert még mindig a saját énemmel érzem az ő érzéseit is! Nem azt érzem, amit ő érez, hanem azt, amit én érzek, az ő érzéseit észlelve. Egyszerre kellene saját magam és valaki más lenni, és ez lehetetlen.

Még egyszerűbb kérdésekre sem tudunk válaszolni: kinek fáj a feje jobban? Belevezethetünk érzékelőket a két ember fájdalomközpontjába, és megmérhetjük a fájdalomingerek szintjét. De ugyanolyan szintű fájdalominger ugyanolyan fájdalmat vált-e ki a két ember tudatában? Nem tudhatjuk. Azért, mert nem tudjuk, hogy valójában hol tudatosulnak az érzetek. Hol van a tudatunk? Lokalizálható-e, vagy egy holisztikus az egész agyunkban, az egész testünkben, sőt esetleg azon kívül is jelenlévő jelenség?

Az agykutatás, az ideg-tudományok nagyon nagy fejlődésen mentek keresztül, de nem szabad azt hinnünk, hogy minden kérdésre választ adhatnak. A tudat valódi természete, hogy mit érez a többi ember, élőlény, esetleg élettelen tárgy, hogy lehet-e tudata egy gépnek, ezek a megválaszolhatatlan kérdések közé tartoznak. És nem azért mert buták vagyunk, ezekhez a kérdésekhez sosem leszünk elég okosak, mint ahogy örökmozgót sem tudunk építeni, és a megállási problémát sem fogjuk tudni soha megoldani.

Jobb ezeket a korlátokat elfogadni, és olyasmiken dolgozni, amiknek a megvalósítását nem teszi eleve lehetetlenné a Természet.

Tara Winstead fotója a Pexels oldaláról

Gravitáció és lépték függés

Sem Newton, sem Einstein gravitáció elmélete nem tartalmaz lépték függést, tehát ha egy rendszert kicsinyítünk, vagy nagyítunk, semmilyen változást nem kellene tapasztalnunk, azaz a Világegyetem olyan lenne, mint egy fraktál, önhasonló.

Ha a Föld-Hold rendszert felnagyítom, a Föld és a Hold közt ható gravitációs erő kisebb lesz, ezért a Hold messzebb fog keringeni a Földtől. Az árapály erők viszont valószínűleg nem lesznek ugyanazok, tehát a Föld forgásának lassulása kisebb lesz, és a Hold is kisebb ütemben fog távolodni. Az egyenletek alapvető formája azonban nem függ a vizsgált rendszer nagyságától. Az egyenletek a testek egymáshoz képesti elhelyezkedését képezik le, és nem tartalmaznak az abszolút nagyságra vonatkozó tagot.

A valóság azonban teljesen más: egészen mást tapasztalunk kis-, és mást látunk nagy méretekben. Mikroszkopikus szinten a gravitáció annyival kisebb a többi erőnél, hogy itt nincs szerepe a struktúrák kialakításában. Úgy tűnik, a következő lépés a méretskálán a bolygó méret. Ezen a skálán van egy bolygó, és vannak a bolygó felszínén mozgó testek, ezek a kétdimenziós felületen gyakorlatilag korlátlanul mozoghatnak (a súrlódás fékezi csak őket), de a harmadik dimenzióban való mozgás már eszközöket, például rakétát igényel.

Gravitáció és lépték függés bővebben…

Test nélküli lélek

Vajon származhat-e valami jó abból, ha az ember bal arc-fele duplájára dagad, és a foga annyira lüktet, hogy a 30 fokos szobában csak forgolódik az ágyában, és hajnal lesz, mire végre aludni tud egy kicsit?

Ha néhány egyéb feltétel is teljesül, akkor a válasz lehet igen. Először is, az éjszaka azon rövid részében, amit sikerül alvással tölteni, álmodni kell valamit, lehetőleg valami nagyon furcsát. Hogy ez miért fontos? Mert minél furcsább az álom, annál több az esélyünk arra, hogy ébredés után is emlékezni fogunk rá.

Másodszor szükséges, hogy valamikor a nap folyamán, egy váratlan pillanatban a fogfájásunk közben eszünkbe jusson az álmunk, eszünkbe jusson az, hogy milyen furcsa is volt, és nemcsak az abszurditása miatt volt különleges, hanem egy alapvetően fontos dologban különbözött a napközbeni állapotunktól, mégpedig abban, hogy az álom közben nem fájt a fogunk!

Ez egy nagyon fontos felismerés, ami azonnal arra ösztönzi az embert, hogy tovább gondolkodjon rajta.

jplenio képe a Pixabay -en.

Elvitathatatlan tény, hogy minden egyéb különbözősége ellenére álombéli és éber tudatunk ugyanaz a tudat, közös emlékeken, közös érzéseken, közös tapasztalatokon osztoznak, és a kétféle állapotú tudat tagadhatatlanul ugyannak az énnek a tudata. Ez az az én, amivel önmagam mind álmodó, mind pedig éber állapotomban azonosítom magam, illetve ez túl bonyolult megfogalmazás, nem is kell önmagam azonosítanom magammal, egyszerűen, vagyok, aki vagyok, én önmagam. Érdekes, hogy a folytonosság egy irányban létezik, álmomban nem érzem, hogy folytatása vagyok éber önmagamnak, álmomban nem tudok a korábbi önmagamról, ezzel ellentétben viszont ébredéskor, amikor visszaemlékszem az álmomra, akkor a tudatom folytonosságát is érzem, azonosnak érzem magam azzal a valakivel, aki az ébredésem előtt álmodott. És persze a folytonosság érzete kiterjed tegnapi, tegnapelőtti, és azelőtti önmagamra is, annak ellenére, hogy közben több álom is megszakította az éber tudatállapotomat.

A folytonosság érzete szempontjából még különlegesebb, furcsább, sőt egyenesen zavaró tény az, hogy éber és álmodó tudatállapotaim között bizony nagyon hosszú időt töltöttem el tudat nélkül állapotban is, amikor aludtam, de nem álmodtam. A tudatom folytonossága szempontjából ez az állapot nem számít, mintha nem is létezne, bár amikor felébredek, azt érzem, hogy eltelt valamennyi idő az elalvásom és az ébredés között, de hogy mennyi volt ez az idő, és hogy mennyi volt az álmodással eltöltött idő, arról fogalmam sincsen. Érzem tehát, hogy a tudatom nem volt folyamatosan aktív, de ez nem gátolja meg azt, hogy ugyanannak érezzem magam, aki az elalvás előtt voltam. A tudatom folyamatosságának érzete tehát független attól, hogy a tudatom aktív állapota is folyamatos volt-e. Mintha az ébertudat-nélküli állapotomban is érezném valahogy önmagam, csak ez az érzés nem tudatosul bennem, hiszen a tudatom a mély alvás közben nem aktív, azaz nem vagyok magamnál. Ez az észrevétel azért nagyon fontos, mert van másik, a mély alváshoz hasonló tudatállapot, ez pedig a halál. Bár az élő agy mérhető elektromos aktivitást mutat, míg a halott agy már elektromosan nem aktív, az öntudat szempontjából a két állapot, azaz a mély alvó és a halott agy állapota egy dologban hasonlít, egyik állapotban sem vagyunk öntudatunknál. Azaz az öntudatunk megszűnik. A mély alvás esetében az öntudat képes visszatérni, úgy hogy utána folytonosnak érezzük az öntudatunkat, és ha komolyan vesszük a halál közeli élményben részt vett emberek beszámolóit, akkor lehetséges, hogy a klinikai halál állapotában lévő agyban is megjelenhet újra a tudat úgy, hogy szintén folytonosan létezőnek tekinti magát, függetlenül attól, mekkora időt töltött el öntudatlan állapotban.

Az egyik nagyon érdekes és vizsgálandó kérdés tehát az, hogyan képes a tudat folytonosnak tekinteni saját létezését a nyilvánvaló szünetek ellenére is, illetve a nagyobb rejtély az, honnan képes az öntudat önmagát újra felépíteni az után, hogy megszűnik létezni. Itt azt a kifejezést, hogy “megszűnik létezni”, teljesen szó szerint gondoljuk és értjük, hiszen a mély alvás, az álomnélküli alvás, de akár az altatás közben sem vagyunk tudatunknál, tehát a saját tudatunk észlelése, így az én, az öntudat megszűnik létezni ezekben a furcsa állapotokban.

De térjünk vissza az eredeti megfigyeléshez, ahhoz, hogy rá kellett ébrednünk arra, hogy álmodás közben nem éreztük azt a fogfájást, ami pedig éber állapotunkban az egész napunkat rendkívül negatív módon és alapvetően befolyásolta. Persze, hát ezen alapul az altatás, ezért lehet komoly fájdalommal járó műtéteket alvás közben elvégezni, ha nem így lenne, az borzalmas következményekkel járna a műtét elé néző emberek számára.

De vajon miért van ez így? Úgy gondolnánk, hogy az agyunk és a testünk szétválaszthatatlanul össze van huzalozva, és hogy egyik sem létezhet a másik nélkül. És most azt tapasztaljuk, hogy a test összes fájdalomérző idege képes leválni az agyról, anélkül, hogy ez bármelyiküknek is problémát okozna. Gondoljunk bele, a fájó fog, az egész megduzzadt arc-fél ugyanúgy küldi a fájdalom ingereit az agy felé, az agy viszont egyszerűen “lehúzza a redőnyt” és úgy tesz, mintha a fájó test nem létezne a számára. Ez tehát a test nélküli agy állapota, és mivel tudatunk, lelkünk álmodás közben nem érzi a fájdalmat, annak otthona csakis az agyunk lehet, így valójában álmodás közben “test nélküli lélekről” beszélhetünk, még ha ez nem is teljesen pontos megfogalmazás. Igaz, hogy a testünk ilyenkor elválik az agyunktól, a tudatunktól, a lelkünktől, viszont a tudatunk, a lelkünk nem válik el az agyunktól, legalábbis nincs erre utaló megfigyelésünk. Mivel az agy is fizikai “test” valamiképpen, így a “test nélküli lélek” inkább “fájdalom nélküli lélek”, de ez így is éppen elég érdekes. Vajon mi olyan fontos az agyunk számára, hogy azért megérje teljesen lekapcsolni a fájdalmas testet?

És mi olyan fontos, hogy azért megérje még hatalmas energia felhasználása mellett is visszakapcsolni az éber öntudatot, de nem azért, hogy valós problémák feldolgozásával foglalkozzon, hanem azért, hogy a saját maga által előállított komplikált, sokszor meseszerű tartalom, ez az álom, átélésével töltse az idejét.

A saját agyunk itt valami olyan dolgot művel, aminek az elképzeléséhez kevés a fantáziánk, megértéséhez pedig kevés az információnk és a kreativitásunk. Gondolunk bele, az agy lekapcsolja az összes érzékszervünket, minden fájdalomérző ideget elszigetel, blokkolja az összes mozgató ideget, ezzel az izmokat bénaságra ítéli, majd előad a saját maga számára egy vagy több elképesztő, részletes, teljesen valósághű jelenetet, amelyben teljes öntudatos létével részt vesz, sőt ezekre a saját gyártású történetekre még az ébredés után is emlékszik, mindemellett, az éber tudat szinte szünet nélküli folytatása az álmodó tudatnak. Eközben az agy valami olyasmivel foglalkozik, amiről halvány sejtelmünk sincs, de amit ha nem végezne el minden egyes éjszaka, néhány hét alatt összeomlana nemcsak a pszichikumunk, de a testünk is.

Valami nagyon fontos dologról van tehát szó, amit az agyunk végez el, és amit az álmok színes leple takar el előlünk. Valami, amit csak álmodás közben lehet elvégezni. Ezt az bizonyítja, hogy az álmodás lehetőségétől megfosztott emberek ugyanúgy elveszítik a psziché és a test épségét, mint az alvástól megfosztott alanyok. Tehát mind az alvásra, mind pedig az álmodásra nagyon nagy szükségünk van, de úgy néz ki, más és más okok miatt. Alvás közben ugyanis (már ha nem álmodunk) az energia felhasználás kicsi, valójában ilyenkor töltjük fel a szervezetünket energiával, nemcsak az éber állapotban elhasznált energiánkat pótoljuk ilyenkor, de az álommal, a paradox alvással elhasznált extra energiákat is ilyenkor kell visszapótolnunk.

Az álom, úgy tűnik, nem a testünk érdekében működik így, hanem az agy, a tudat és a lélek az, aminek feltétlen szüksége van rá. Egyes elméletek szerint ilyenkor zajlik a nap közben összegyűlt emlékek rendezése, selejtezése, elraktározása. Én ebben nem hiszek, ehhez nem kellene álmodni, és nem kellene aktív öntudat sem hozzá. Annak pedig végképp nincs semmi értelme, hogy nap közben emlékezzünk arra, amit éjszaka az agyunk a semmiből a saját maga számára nem kis kreativitással megalkotott. Hiszen az álom nem valódi történés emléke, miért kellene akár egyetlen percre is a memóriánkban elraktároznunk? Miért selejteznénk ki valódi emlékeket, ha közben megtöltjük a polcokat olyan fiktív emlékekkel, amelyekről ráadásul tudjuk is, hogy “csak” álmok? Az álom tehát nem szemétgyűjtő vagy tömörítő algoritmus, hanem valami olyan elképesztő feladata lehet, amit titkolnia kell még önmaga előtt is.

Mindenesetre, amíg ez a helyzet, addig semmi esélyünk arra, hogy megtudjuk, miért álmodunk. De még az is lehet, hogy így járunk jobban. A “Twilight Zone” egyik történetében az emberek megőrültek, amikor megtudták, hogy mi az élet valódi lényege, egyszerűen nem bírt az agyuk megbirkózni a felismert igazsággal. Lehet, hogy az álom is ilyen felfoghatatlan igazságot rejt komplex történetei mögött?

Talán az egyetlen esélyünk arra, hogy megismerjük az álmok valódi titkát, ha álmodunk róla?

Nyíregyháza, 2013. február 4.

A tudomány hamis mítoszai – egyszerre több helyen

A kvantummechanika hétköznapi fogalmainkkal nehezen, vagy egyáltalán nem megközelíthető, annyira különbözik mindattól, amit a makrovilágban tapasztalhatunk. Hogy mégis beszélni tudjunk valahogy ezekről a jelenségekről, és képszerűvé, elképzelhetővé tegyük ezeket, sokan fordulnak olyan túlságosan leegyszerűsítő, sőt gyakran teljesen hamis ideák felé, amiket a nagyközönség számára eladhatóvá lehet tenni.

Számtalan ismeretterjesztő sorozat (a legjellemzőbb példa „Through the Wormhole with Morgan Freeman” című sokszor ismételt sorozat) hozza többször is elfogadott tényként mutatva be azt, az amúgy nem bizonyított állítást, hogy az elektron egyszerre több helyen is lehet, és a mozgása során többféle útvonalon is haladhat.

Mi lehet ennek az állításnak az eredete? Mert nem teljesen megalapozatlan, azt el kell ismerni. Ahogy az egyfotonos interferencia kísérletekből az derül ki, hogy a fényhullámok (vagy a fotonok) nem egymással interferálnak, hanem egy foton önmagával kölcsönhatva alakítja ki az ismert interferencia képet, ugyanúgy viselkedik az elektron is. (Itt most felváltva használjuk a foton és a fényhullám kifejezést, ami azért nem ugyanaz, de az interferencia jelenség magyarázatának szempontjából megfelelő bármelyik elnevezés.)

Elektronokat bocsátva egyenként egy kristályra, a becsapódási helyeket rögzítve, ha elegendő elektront küldünk át a kristályon, ki fog alakulni a fényhullámok esetében megjelenő interferenciakép. Úgy tűnik tehát, hogy az elektron is hullámként viselkedik terjedés közben, képes önmagával interferálni, a becsapódások helyét ez az interferencia határozza meg, a végső eredmény pedig sötét és világos területek váltakozó mintázata.

Elektron interferencia (forrás: www.britannica.com)

Ezek után könnyen arra a következtetésre juthatunk, hogy az elektron képes egyszerre több helyen létezni, és ezek a példányok vesznek részt abban a folyamatban, ami végül kialakítja az interferencia képet.

Csakhogy: ha ugyanaz az elektron lenne egyszerre több helyen, az több problémát is felvetne. Ugyanaz az elektron több helyen, ugyanazon időben létezve, többszörös tömeget és töltést is jelentene, márpedig ez nyilvánvalóan nem igaz. Sem a tömeg-energia megmaradás, sem a töltésmegmaradás törvénye nem teljesülne.

És még valami, ami nagyon fontos: ha bárhová a hullámtérbe elhelyezünk egy részecske detektort, az jelezni fogja, ha egy elektron beleütközik, ezzel egyidőben megszűnik az interferencia kép. Ha nagyon sok detektort helyezünk el, akkor minden egyes elektron kibocsátásakor lesz valahol egy detektor, ami jelez. Soha nem fog egyszerre több detektor jelezni, akárhány detektort helyezünk el bármilyen mintázat szerint. Soha senki sem észlelt még egyetlen kibocsátott elektront, egyidőben két detektorral. Ennél jobb ellenérv nem is kell a mítosz tévességének igazolására.

Ez a hamis mítosz, vagyis az, hogy egy elektron egyszerre több helyen is lehet, nem azt mondja, hogy egy elektron ugrál több hely között, vagy, hogy egy elektron szétkenve a hullámtérben interferál önmagával, hanem egyértelműen azt állítja, hogy egyetlen elektron (proton, részecske, atom…) létezik egyszerre több helyen.

A fentiek értelmében, a megmaradási törvények érvényességére alapozva, és annak ismeretében, hogy semmilyen kísérleti bizonyíték nem létezik, amely igazolná az egyszerre több helyen létezés hipotézisét, kijelenthetjük tehát, mely szerint a mítosz, hogy egy anyagi létező egyszerre több helyen is létezhet, merő képzelgés, hazugság, teljesen téves elképzelés.

Hogy miért terjesztik ezt még elismert fizikusok, tudósok, írók és más média szereplők is, annak sajnos az az oka, hogy manapság a figyelmet felhívni szimpla igazságokkal a médiában már nem lehet. Pénzt szerezni olyan kutatásokra, amik nem ígérnek szenzációt, sokkal nehezebb, mint térhajtóművekre, Ősrobbanás előállításra, gravitációs hullámokra, vagy éppen fantomként egyszerre több helyen létező részecskék kutatására.

Manapság a tudományban, és főleg annak populáris ágában szinte fertőzésként terjed a „minél nagyobbat mondani” kényszere. Így lesz multiverzum egyetlen Univerzumból, így lesz szimuláció a valóságból, így lesz hazugság és szemfényvesztés az igazságból.

Sikerült hát leszámolnunk az „egyszerre több helyen létezés” téves mítoszával, ettől persze még akkor is megmarad a rejtély, hogy hogyan képes az elektron interferencia kép létrehozására. Ez ugyanis teljességgel hullámtulajdonság, ilyen kép csak úgy keletkezhet, ha a térben terjedő hullámok csúcsai és völgyei találkoznak az ernyőn, és ott egymást erősítve, vagy kioltva hozzák létre a jellegzetes interferencia mintázatot, amik lehetnek világos-sötét sávok, vagy éppen koncentrikus körök is, esetleg ennél bonyolultabb alakzatok is. Ha nem az elektronok többszöröződnek, ahogy azt megállapítottuk, valaminek mégis csak terjednie kell hullámként a kibocsátó és a detektáló pont között, különben honnan állna elő az interferencia?

Egy biztos, a jelenséget semmilyen hagyományos, hétköznapi magyarázattal nem tudjuk megközelíteni. Csak azt tudjuk, hogy az elektron ott van a kibocsátáskor és a detektáláskor is, tömeggel, elemi töltéssel, feles spinnel, tökéletes klasszikus részecske, a terjedés közben azonban valami mássá alakul, amiről viszont csak hozzávetőleges képünk lehet, hiszen ahogy mérést végzünk, azonnal újra ott lesz a klasszikus részecske elektron, és egy pillanat alatt eltűnik az összes, most misztikusnak tűnő tulajdonsága.

Amit mérni tudunk az az elektron, viszont ami terjed, az nem az, hanem valami egészen más, ráadásul olyasvalami, amit semmilyen módszerrel nem tudunk körül tapogatni, megsejteni, milyen lehet, hiszen az egyetlen eszközünk a mérés, a detektálás, azzal pedig csak azt az eredményt kapjuk, hogy újra van egy szép klasszikus elektronunk, töltéssel, tömeggel, spinnel.

És ami most következik, az tiszta spekuláció lesz, elképzelése valaminek, aminek nincs hétköznapi leírása. Mérni, kísérlettel igazolni nem lehet, mert nincs olyan mérés, ami ezt a valóságot megismerhetné. Ha mérünk, elektront kapunk. Ha nem mérünk, nincs megismerés sem. Ez a kvantummechanika valósága, amit el kell fogadnunk, mert ilyen a világ. Nincs kisebb kölcsönhatás, ami megmutatná az elektron igazi arcát terjedés közben, de nem ugrasztaná össze azt a valóságot klasszikus elektronná. Nincs köztes szint, vagy mérünk, vagy sem, és akkor fogalmunk sincs arról, mi az, ami terjed, és azt hogyan teszi.

Amit tudunk: az elektron olyan kölcsönhatásban fog részt venni, ami minden fizikai törvénynek eleget tesz. És most szabadulhat el igazán a fantáziánk. Képzeljük el, hogy van egy elektron egy atom körül, gerjesztett állapotban, ami egy foton kibocsátásával képes egy alacsonyabb pályára kerülni, ehhez azonban a Pauli-féle kizárási elv értelmében az szükséges, hogy legyen egy szabad energiaszint valamelyik alacsonyabb energiájú pályán. Csakhogy az elektron csak olyan energiájú fotont tud kibocsátani, amekkora a mostani energiája és a leendő energiája közötti különbség. Bonyolíthatjuk a dolgot azzal, hogy van valahol egy másik elektron, amelyik fel fogja venni ezt a fotont, és egy nagyobb energiájú pályára fog állni, de ezt csak akkor tudja megtenni, ha van ilyen szabad energiaszint valamelyik távolabbi pályán. Ráadásul a foton a kibocsátás és elnyelés helye között olyan pályán fog mozogni, hogy a két esemény között a legkisebb legyen az eltelt idő, és persze mindeközben fénysebességgel fog haladni a kibocsátó és elnyelő között, úgy, hogy eközben jól viselkedő hullámként önmagával is interferál.

És most jön a felismerés, hogy ezt semmilyen hétköznapi módon nem tudjuk elképzelni: elindul a foton, amit kibocsát az elektron, majd azt elnyeli a másik elektron. Közben kiderül, hogy nincs olyan befogadó energiaszint, ahová a kibocsátó elektron beeshetne. Visszakéri a fotont, amit a másik elektron esetleg már elnyelt, vagy ami már messzire távolodott? Visszacsinálja ez egészet, majd újra próbálkozik? Ha talál magának megfelelő helyet, de a kibocsátott fotont nem tudja elnyelni a másik elektron, mert neki nincs szabad helye az elnyelés utáni energiával, akkor a foton körbejár az Univerzumban, és keres magának egy megfelelő elektront, ami elnyelhetné?

Már ebből is látható, hogy van valami alapvetően nem-lokális az Univerzumban, valami titokzatos „próbálkozó”, előrelátó mechanizmus, ami képes arra, hogy egyeztessen a kölcsönhatások résztvevői között, és ha minden résztvevő azt jelzi, hogy minden rendben, akkor ez a szervező kiadja az engedélyt, és a kölcsönhatás lezajlik.

Tudom, hogy ez most így nagyon furcsán hangzik. Kiindultunk abból a mítoszból, hogy egy elektron egyszerre több helyen is lehet, megcáfoltuk, majd most előállunk egy ilyen elmélettel egy kísérteties távolhatással, ami számol, egyeztet, engedélyez és mindent eligazít.

Az érdekes az egészben az, hogy ha valahogy magyarázni szeretnénk a mikrovilág viselkedését, akkor a fenti elképzelés még a legegyszerűbb, legártatlanabb leírása annak, ami történhet.

Hogyan zajlik le ezek alapján az elektron interferencia, amiből kiindultunk. A kibocsátás előtt a nem-lokális „teszt” lezajlik, kiderül, van-e detektor valahol, és az fel tudja-e venni az elektront. Ha igen, akkor az elektron kilép, és becsapódik a detektorba, ami jelzi, hogy egy klasszikus elektron megérkezett. Ha nincs detektor, de van rés (kristály) az útban, akkor a teszt hullám letapogatja a környezetet (az egész Univerzumot?), kialakítja az eredő hullámképet, majd megvizsgálja, hogy van-e a hullám útjában ernyő, azaz detektáló eszköz. Ha igen, kideríti, hogy annak melyik pontján a legvalószínűbb a becsapódás, és hogy abban a pontban van-e olyan objektum, amivel kölcsönhatásba léphet az elektron. Ha minden rendben van, akkor elindul az elektron, majd az ernyő megfelelő pontján detektáljuk. Sok elektront átküldve a rendszeren megkapjuk az ernyőn az interferencia képet.

Képtelenség? Elsőre valóban úgy tűnik. Csakhogy nincs más lehetőségünk egyelőre. Nagyon úgy néz ki, hogy csak olyan kölcsönhatás lehetséges, amelyet előzőleg ellenőrzött egy nem-lokális mechanizmus. Ennek végtelen sebességűnek kell lennie, különben az ellenőrzés közben megváltozhatnak a feltételek, és egy esetlegesen engedélyezett kölcsönhatás mégsem tud megtörténni emiatt.

És ha már képtelenség: van egy másik lehetőség, ami ugyanilyen abszurdnak tűnhet. Talán minden lehetséges és lehetetlen megtörténik egy olyan szinten a háttérben, amiről elvben sem lehet tudomásunk. Majd az összes lehetetlen és lehetséges történésből úgy lesz érzékelhető valóság, hogy csak azokat a variációkat tudjuk érzékelni, amik lehetségesek a valóságnak azon a szintjén, ahol a mi világunk elhelyezkedik.

Van tehát két réteg, az egyikben minden megtörténhet, ebből viszont csak az jelenik meg a másik rétegben, amit mi valóságként ismerünk, ami átmegy a fizikai törvények ellenőrző folyamatán. Ebben az esetben viszont kell egy visszafelé hatás is, ami ugyanis valósággá válik, az eltörölhet egy csomó korábban még valószínű, most azonban már teljesen lehetetlen ágat. Ha egy sakkjátszmában leütik a sötét királynőt, akkor az alsó szinten minden olyan esemény ágnak törlődnie kell, amiben a sötét vezér (királynő) szerepelne. Hát ez sem egy egyszerű elképzelés.

Egy másik lehetőség lenne az, ha a legmélyebb szinten az Univerzum determinált, ekkor ugyanis csak az történhet meg, ami megtörténik, a világnak csak egyetlen bejárható ösvénye van. Ennek ellentmond az Aspect-kísérlet, ami valójában a rejtett változós elméletekkel számolt le, ilyen lenne egy legmélyebb szinten determinált világ, ennek a létezői lennének a rejtett változók. Ez a lehetőség tehát kiesett, a világ nem determinisztikus, marad tehát a nem-lokális ellenőrzés, vagy a mindent eljátszó, de észlelhetetlen szint, amiből csak a validáción átment történések válnak a valóságos világ részeivé. A kettő nagyon hasonlít abban, hogy valamilyen, általunk észlelhetetlen szinten megtörténik minden, és ebből csak az lesz valóság, ami nem okoz ellentmondást. Ha több ilyen lehetőség is lenne, akkor marad a pénzfeldobás, a valódi véletlen.

Végül eljutottunk oda, hogy bár sikeresen megcáfoltunk egy, a tudományban széles körben elterjedt tévhitet, mégis azt mondhatjuk, hogy ha egy klasszikus elektron nem is lehet egyszerre több helyen, az elektronnak valamilyen manifesztációja mégis végigmegy a lehetséges életútjainak mindegyikén. Talán a Feynmann-gráfok valóban a világ szemünk elől elrejtett viselkedését írják le? Talán John Cramer tranzakciós interpretációja a retardált és avanzsált, időben előre-, és visszafelé haladó hullámokkal az a megközelítés, amely legközelebb áll a valósághoz?

A végtelen számú lehetőség végtelen összegzése, ez van az egész mélyén? Sajnos a kísérletek nem segítenek, ami marad, az a metafizika és a fantázia…

Vagy a világ működésének legalacsonyabb szintjén olyan mechanizmusok működnek, amiket még elképzelni sem lehet, annyira különböznek attól, amit mi valóságnak érzékelünk? Idő és tér nélküli kalkulációk, egy végtelen bonyolult módon összefonódott egységes Univerzum, ki tudja hány dimenzióval, aminek mi csak egyetlen vetületét látjuk, azt, amit a tudatunkkal képesek vagyunk leképezni és valóságnak elismerni?

Lesz-e vajon a tudománynak valaha olyan eszköze, amellyel megláthatjuk a legalapvetőbb szintjét az Univerzumnak, és ha lesz is ilyen, megértjük-e valaha mitől ilyen a világ, vagy ahhoz egy, a mostanitól sokkal, de sokkal bonyolultabb agyra, tudatra és intelligenciára lesz szükségünk?

Nyíregyháza 2020. február 18. – 2020. február 23.