Kroó Norbert

Hol vannak a fizikai tudás határai?

Eltolódó és áthághatatlan korlátok

Azt remélem, hogy a bemutatott példák szemléletesen bizonyítják, hogy az elmúlt évtizedekben a fizika igen nagy lépéseket tett a körülöttünk lévő világ megismerésének útján, kitolta ismereteink határait. És ez az út még távolról sem ért a végére.

Ha egy gondolat nem tűnik első hallásra őrültnek, reménytelen.

E példák azonban egyúttal azt is sejtetik, hogy vannak olyan elvi határok, amelyek áthághatatlannak látszanak. Egy évszázada elég általánosan elfogadott nézet volt, hogy a tudományos megismerés nem ismer korlátokat. Ma már tudjuk, hogy ilyen korlátok igenis vannak. A nem elvi korlátok (gazdasági, környezeti) mellett korlátokat szab például a már említett véges fénysebesség. Igaz ugyan, hogy egyes esetekben ez az akadály megkerülhető, mint például a kvantummechanika törvényeinek felhasználásával a számítástechnikában, de máskor a korlátok jelenlegi ismereteink szerint feloldhatatlannak látszanak.

Próbáljuk meg osztályozni a fizikai, vagy általánosabban a tudományos megismerés korlátait. Vannak olyanok - és erre számos példát mutattam -, amelyeket fel lehet oldani, de nem könnyen. A Naprendszer leírása például egy olyan soktest-probléma, amelynek pontos megoldása még a jelenlegi számítástechnika segítségével is igen nehéz. Ugyanez vonatkozik az időjárás előrejelzésére is. A kaotikusan viselkedő rendszerek leírására pedig - noha erre jó modelljeink vannak - azért lehet nehezen találni jó megoldást, mert az időbeli folyamatok során az eredmény hibája exponenciálisan nő. Előfordul az is, hogy a válasz azért nehéz, mert rossz a kérdésfeltevés. Ha például a kvantummechanikai leírás során egyszerre kérdezünk rá egy részecske helyére és impulzusára, akkor nem kapunk jó választ. Ebben a kísérletileg is igazolt elméletben ugyanis az egyik alapvető törvényszerűség az ún. határozatlansági reláció, amely szerint a részecske helyének ismerete impulzusát (sebességét) bizonytalanná teszi. Ugyanez vonatkozik egy adott helyen való tartózkodás időpontja és a részecske energiája közötti kapcsolatra is.

A bizonytalanság oka lehet az is, hogy korlátozott mennyiségű adat áll rendelkezésünkre. Ez vonatkozik például olyan kérdésekre, mint az élet, az emberiség, a nyelv vagy a csillagok eredete. De a korlátot az is jelentheti, hogy a vizsgált objektumból csak egyetlen példány található. Ilyen jelenlegi ismereteink szerint a Világegyetem.

Léteznek természetesen technológiai korlátok is, amelyekre talán leginkább igaz az az állítás, hogy ami ma korlát, az talán már holnapra sem lesz az. Erre sok példát hozhatunk, és az általam bemutatott példák közt is több ilyen található.

Hadd említsek csak egyet. A Planck-energia mai eszközeinkkel még nem mérhető, de nem zárható ki, hogy elérjük ezt a határt is. És az is igaz, hogy noha ezt az energiát nem tudjuk mérni, mégis megérthetjük, hogy mi zajlik ezen energiatartományban.

Végül gyakran előfordul, hogy magasabb szinten szerveződő rendszerek nem érthetők meg alacsonyabb szintűek alapján, noha azok önmagukban érthetőek. Ez vonatkozik például az életfolyamatokra, amelyek nem magyarázhatók meg egyedül molekuláris szinten.

Összefoglalva, a fizikai ismeretek tárháza az elmúlt évszázadban lélegzetállító tempóban gazdagodott, és közben ismereteink határai kitolódtak. S bár ismereteink határai korlátokat jelentenek, az új dolgok általában ezen határterületek környezetében születnek.
De mindazon megállapítások, amelyekkel foglalkoztunk, csak azon modellrendszer, illetve elméletek keretében érvényesek, amelyekkel a mai fizika dolgozik, és amelyeket kísérletekkel sikerült meggyőzően igazolni. Nem zárható azonban ki, hogy újabb ismeretek fényében ezen modelleket, illetve elméleteket módosítani kell.

18. ábra

Szót ejtettem példáim között az ún. fekete lyukakról, és arról, hogy a jelenlegi asztrofizika a Világegyetem tömegének csak mintegy 5%-át köti a látható anyaghoz, 30%-át ún. "sötét anyag", 60%-át pedig "sötét energia" formájában képzeli el. Ez utóbbiak létezésének kísérleti igazolása azonban még messze nem meggyőző. Létezik egy olyan modell is, amely azt tételezi fel, hogy igen kis gyorsulásoknál az a newtoni törvény, amely az erő és a gyorsulás között lineáris összefüggést mutat, nem érvényes. Ez az ún. MOND-elmélet számos megfigyelést meg tud magyarázni, mégpedig sötét anyag feltételezése nélkül. Ezért ha néhány éven belül nem sikerül a sötét anyagot alkotó feltételezett részecskéket (WIMP) megtalálni, e modell népszerűsége nőni fog.

A tudomány nagy tragédiája:
egy csodaszép hipotézis megsemmisítése
egy csúf tény által.

(T. H. Huxley)

Végül még egy kérdés. Lesz-e a 21. századot formáló Albert Einsteinünk? Noha ezt természetesen kizárni nem lehet, valószínű, hogy századunk új, izgalmas, életünket is befolyásoló felfedezései - és biztos vagyok benne, hogy lesznek ilyenek - csapatmunka eredményei lesznek, és a nagy egyéniségek ezen csapatok meghatározó személyiségei közül kerülnek ki.