Blog

Előszó Ha egy ötlet első látásra nem tűnik képtelenségnek, akkor nem is érdemes foglalkozni vele. ALBERT EINSTEIN

Lehetséges lesz-e majd egyszer, hogy keresztülsétáljunk a falon? Csillagközi űrhajókat építsünk, amelyek a fénynél nagyobb sebességgel száguldanak? Olvassunk mások gondolataiban? Láthatatlanná váljunk? Gondolataink erejével megmozdítsunk tárgyakat? Testünket egyik pillanatról a másikra máshová továbbítsuk a világűrön keresztül? Gyermekkorom óta izgattak ezek a kérdések. Sok más fizikushoz hasonlóan annak idején engem is megigézett az időutazás, a sugárfegyverek, az erőterek, a párhuzamos univerzumok és az ehhez hasonló dolgok lehetősége. A varázslat, a fantázia és a tudományos-fantasztikus irodalom volt képzeletem hatalmas játszótere. Ezzel kezdődött életre szóló kapcsolatom a lehetetlennel. Emlékszem, amikor a jó öreg Flash Gordon tévébeli visszatérését néztem. Minden szombaton ott ültem a készülék előtt, és figyeltem Flash, dr. Zarkov és Dale Arden kalandjait és káprázatos, futurisztikus technikai eszközeiket: a rakétahajókat, a láthatatlanná tevő pajzsokat, a sugárfegyvereket és az égen lebegő városokat. Soha ki nem hagytam volna egyetlen folytatást sem. A sorozat egy teljesen új világot nyitott ki számomra. Beleborzongtam a gondolatba, hogy egyszer majd rakéták indulnak az idegen bolygókhoz, és felderítik különös felszínüket. Vonzottak ezek a fantasztikus találmányok, és tudtam, hogy sorsomnak valahogyan össze kell fonódnia a tudomány csodáival, amelyeket a sorozat felvonultatott.

Mint kiderült, nem voltam egyedül. Sok elismert tudós eredetileg a tudományos-fantasztikus irodalomnak köszönhetően kezdett érdeklődni a természettudományok iránt. Edwin Hubble, a híres csillagász elragadtatással olvasta Verne Gyula műveit. Verne regényeinek hatására félbehagyta ígéretesen induló jogászi pályafutását, és apja kívánságának ellenszegülve tudományos pályára lépett. Végül ő lett a XX. század legjelentősebb csillagásza. Carl Sagan, az ismert csillagász és sikerkönyvek szerzője képzelőerejét Edgar Rice Burroughsnak John Carter Marson játszódó kalandjait elbeszélő regényei lobbantották lángra. John Carterhez hasonlóan Sagan is arról álmodott, hogy egy napon felfedezheti a Mars homokját. Kis gyerek voltam még, amikor Albert Einstein meghalt, de emlékszem, hogy az emberek visszafojtott hangon beszélgettek életéről és haláláról. Másnap láttam az újságban egy képet az íróasztaláról, legjelentősebb, befejezetlenül maradt munkájának kéziratával. Elgondolkoztam rajta, mi lehetett az a nagyon fontos munka, amelyet korunk legnagyobb tudósa nem fejezhetett be. A cikk szerint Einstein lehetetlen dologról álmodozott, egy olyan nehéz problémát tűzött ki maga elé, amelyet egyetlen földi halandó sem tudhat megoldani. Évekbe telt, mire megtudtam, miről szólt a kézirat: a nagy egyesítésről, a „mindenség elméletéről”. Álma, amely valóra váltásának szentelte élete utolsó három évtizedét, segített a helyes irányba fordítani képzeletemet. Szerettem volna legalább valamilyen kis lépéssel hozzájárulni Einstein félbehagyott művének befejezéséhez, a fizika törvényeinek egyetlen elméletté történő egyesítéséhez. Ahogy idősebb lettem, rájöttem, hogy bár Flash Gordon volt a hős, aki mindig megkapta a nőt, de azért a tévésorozat valójában a tudósnak köszönhetően maradt életben. Dr. Zarkov nélkül nem lett volna rakétaűrhajó, nem utaztak volna a Mongo nevű bolygóra, nem lehetett volna megmenteni a Földet. A hősiességtől eltekintve, tudomány nélkül nincs sci-fi. Lassanként rájöttem, hogy ezek a történetek a bennük szereplő tudományok felfogása szerint egyszerűen lehetetlenek, csak a képzelet szárnyán működnek. A felnövekedéssel viszont együtt jár az efféle fantáziálások elvetése. Arra tanítottak, hogy a valóságos életben félre kell dobni a lehetetlent, és meg kell ragadni, ami a gyakorlatban fontos. Én azonban arra a következtetésre jutottam, hogy ha folytatni akarom kacérkodásomat a lehetetlennel, akkor ehhez a fizika birodalma adja meg a kulcsot. A korszerű fizikára épülő szilárd alapok nélkül mindig csak spekulálnék a futurisztikus technikákról anélkül, hogy megérteném, mi az, ami lehetséges, és mi az, ami nem. Rájöttem, hogy el kell mélyednem a magasabb matematikában, és elméleti fizikát kell tanulnom. Így is tettem. A középiskolai tudományos fesztiválra készített projektem keretében anyám garázsában összeraktam egy atomokat ütköztető berendezést. Elmentem a Westinghouse céghez, és összeszedtem 200 kiló kiselejtezett transzformátoracélt. Karácsonykor a középiskola futballpályáján feltekercseltem 22 mérföld rézhuzalt. Végül megépítettem egy 2,3 millió elektronvoltos betatron részecskegyorsítót, amely 6 kilowatt áramot fogyasztott (ennyi volt egyébként házunk teljes energiaigénye), és a Földét 20 000-szeresen felülmúló erősségű mágneses teret gerjesztett. Olyan erős gammasugár-nyalábot akartam kelteni, amelyikkel antianyagot lehetett volna létrehozni. A tudományos fesztiválon bemutatott projektemnek köszönhetően eljutottam az országos természettudományos fesztiválra, ahol végül beteljesült az álmom: elnyertem egy ösztöndíjat a Harvardra, ahol elméleti fizikát tanultam. Példaképem, Albert Einstein nyomdokaiba léphettem. Manapság gyakran kapok e-maileket íróktól, akik arra kérnek, hogy segítsek nekik izgalmasabbá tenni tudományosfantasztikus történeteiket, azáltal, hogy rámutatok a fizika törvényeinek határaira.

A „lehetetlen” viszonylagos Fizikusként megtanultam, hogy a „lehetetlen” gyakran viszonylagos fogalom. Felnőttként visszaemlékeztem, amikor a tanárom az egyik nap odament a falon lógó világtérképhez, és rámutatott Dél-Amerika és Afrika tengerpartjára. Vajon csak a különös véletlen műve lehet, kérdezte, hogy a tengerpartok vonala úgy illeszkedik egymáshoz, mint a puzzle elemei? Egyes tudósok, mondta, arra gondolnak, hogy valaha ezek a szárazföldek egyazon hatalmas kiterjedésű kontinens részei lehettek. Ez azonban ostobaság. Nincs olyan erő, amely eltávolíthatna egymástól két óriási szárazföldet. A tanárnő tehát arra a következtetésre jutott, hogy ez lehetetlen. Ugyanabban az évben később a dinoszauruszokról tanultunk. Nem különös, kérdezte a tanárnő, hogy a Földet évmilliókon keresztül uraló dinoszauruszok egyszerre csak eltűntek? Senki sem tudja, miért haltak ki. Egyes paleontológusok arra gondolnak, hogy talán egy a világűrből jövő meteorit ölhette meg őket, ez azonban kizárt, sokkal inkább a tudományos fantasztikum világába tartozó elgondolás. Ma viszont már tudjuk, hogy a lemeztektonika következtében a kontinensek igenis elmozdulnak, és 65 millió évvel ezelőtt valóban egy gigantikus, 10 kilométer átmérőjű meteorit csapódott a Földbe, ami nemcsak a dinoszauruszokat, hanem a földi élet legnagyobb részét elpusztította. Rövid életem során újra meg újra tapasztalhattam, hogy látszólag lehetetlen dolgok tudományosan alátámasztott tényekké válnak. Akkor hát miért ne tételezhetnénk fel, hogy eljön majd az idő, amikor egyik helyről a másikra tudjuk teleportálni magunkat, vagy olyan űrhajót építünk, amely elvisz bennünket a sok fényév távolságban lévő csillagokig? Ezek végrehajtását napjaink fizikusai általában lehetetlennek tekintenék. De vajon lehetségessé válhatnak-e néhány évszázadon belül? Vagy tízezer év múlva, amikor már elég fejlett lesz a technikánk? Vagy egymillió év múlva? Másképpen fogalmazva, ha valamilyen módon találkozhatnánk egy nálunk legalább egymillió évvel fejlettebb civilizáció képviselőivel, akkor vajon az ő hétköznapi technikai eszközeik „varázslatnak” tűnnének a számunkra? Lényegében ez a kérdés lesz könyvünk vezérfonala: vajon valamely jelenség vagy eljárás évszázadok vagy évmilliók múlva is lehetetlen lesz-e, csupán azért, mert ma annak tartjuk?

Figyelembe véve a tudomány elmúlt évszázadban bekövetkezett figyelemreméltó fejlődését, különös tekintettel a relativitáselmélet és a kvantumelmélet megalkotására, ma már megpróbálhatunk becsléseket adni arra vonatkozóan, mikor válhatnak valósággá ezek a technikák, ha egyáltalán megvalósulnak. A még fejlettebb elméletek, mint például a húrelmélet megszületését követően az olyan, a tudományosfantasztikum határát súroló fogalmakat is újra kell gondolniuk a fizikusoknak, mint az időutazás és a párhuzamos univerzumok. Gondoljunk csak arra, hogy 15 évvel ezelőtt a technika mennyi olyan vívmányát tartották „lehetetlennek” a tudósok, amelyek azóta mindennapi életünk részévé váltak. Verne Gyula 1863ban írt egy regényt Párizs a huszadik században (Paris in the Twentieth Century) címmel, amelyik valahogy elkallódott és több mint egy évszázadra feledésbe merült, míg az író egyik dédunokája véletlenül rábukkant és 1994-ben első alkalommal kiadta. A könyvben Verne leírja, milyennek képzeli el az 1960. év Párizsát. Regényében sűrűn bukkannak fel olyan technikai eszközök, amelyeket a XIX. században nyilvánvalóan lehetetlennek tartottak, így például faxgép, kommunikációs világháló, üveg felhőkarcolók, gázzal hajtott autók és nagy sebességű magasvasutak. Nem meglepő, hogy Verne ilyen meghökkentően pontos előrejelzést tudott adni, hiszen az író alaposan elmélyedt a tudomány világában, és elsajátította a környezetében élő tudósok fejében elraktározott gondolatokat. A tudomány alapjainak mély megértése tette számára lehetővé a megdöbbentően jó előrejelzések készítését. Sajnos a XIX. század legnagyobb tudósai közül jó néhányan éppen ellentétes szemlélettel voltak megáldva, ezért számos új technológiát reménytelenül lehetetlennek ítéltek. Lord Kelvin, a viktoriánus kor talán legjelesebb fizikusa (akit a Westminsterapátságban Isaac Newton mellé temettek el) lehetetlennek tartotta, hogy a „levegőnél nehezebb” testek, például repülőgépek repülni tudjanak. Úgy gondolta, hogy a röntgensugár puszta szélhámosság, és a rádiónak nincs jövője. Az atommagot felfedező Lord Rutherford elvetette az atombomba lehetőségét, az erről szóló fejtegetéseket

halandzsának tartotta. A XIX. század vegyészei tudományos zsákutcának nyilvánították a „bölcsek kövének” keresését, ez a mesebeli anyag az ólmot arannyá változtatta volna. A XIX. század kémiája az elemek, köztük például az ólom, változatlanságán alapult. Ezzel szemben napjaink részecskegyorsítóiban elvben át tudjuk alakítani az ólomatomokat aranyatomokká. Gondoljunk csak bele, milyen fantasztikusnak tűnhetett volna a televízió, a számítógép vagy az Internet a XX. század hajnalán. Újabban a fekete lyukakat vélték a tudományos-fantasztikus irodalomba való objektumoknak. Maga Einstein írt 1939-ben egy cikket, amelyikben „bebizonyította”, hogy fekete lyukak soha sem jöhetnek létre. Ezzel szemben napjainkban a Hubbleűrtávcső és a Chandra-röntgentávcső ezerszámra fedezte fel a fekete lyukakat a világűrben. Ezeket a technikai eszközöket azért tartották „lehetetlennek”, mert a XIX. században és a XX. század elején még nem ismerték a modern fizika alapvető törvényeit. Ha figyelembe vesszük a természettudományos ismeretekben akkoriban még tátongó hatalmas réseket, különösen ami az atomok világát illeti, akkor nem csodálkozhatunk azon, hogy az efféle vívmányokat lehetetlennek tekintették.

A lehetetlen tanulmányozása Különös, de a lehetetlen komoly tanulmányozása gyakran nyitott meg új és teljesen váratlan területeket a tudományban. Így például az „örökmozgó” évszázadokon át tartó, sok csalódást keltő és hiábavaló keresése nyomán jutottak a fizikusok arra a következtetésre, hogy ilyen szerkezetet lehetetlen építeni, ami viszont elvezetett az energiamegmaradás törvényéhez és a termodinamika három főtételéhez. Az örökmozgó hiábavaló keresése tehát segített feltárni a termodinamika új területét, ami viszont a gőzgép, és ezen keresztül a gépek korának és a modern ipari társadalomnak az alapját jelentette. A XIX. század végén a tudósok „lehetetlennek” gondolták, hogy a Föld kora több milliárd év.

Lord Kelvin egyszerűen kijelentette, hogy az olvadt Földnek 2040 millió év alatt kellett kihűlnie, jóllehet ez ellentmondott a geológusok és a darwinista biológusok megfigyeléseinek, akik szerint a Föld több milliárd éves lehet. A lehetetlen végül mégiscsak lehetségesnek bizonyult, amikor Marie Curie és mások munkássága nyomán felfedezték a nukleáris kölcsönhatást, és bebizonyosodott, hogy a radioaktív bomlás hője valóban évmilliárdokon keresztül olvadt állapotban tudta tartani a Föld magját. Ha nem foglalkozunk a lehetetlennel, mi láthatjuk kárát. Az 1920-as és 1930-as években Robert Goddardot, a modern rakétatechnika atyját sokan bírálták, akik úgy gondolták, hogy a rakéták soha sem juthatnak ki a világűrbe. Tevékenységét gúnyosan Goddard bolondságának nevezték. A New York Times szerkesztői 1921-ben heves kirohanást intéztek dr. Goddard munkássága ellen: „Goddard professzor nem ismeri a hatás és az ellenhatás közötti kapcsolatot, mint ahogy azt sem tudja, hogy a vákuumnál valamivel jobb közegre van szükség, amelynek ellenében a hatás kifejthető. Úgy tűnik, még azokkal az ismeretekkel sincs tisztában, amelyeket nap mint nap oktatnak minden középiskolában.” A szerkesztők szerint a rakéta nem lehetséges, mert a világűrben nincs levegő, aminek ellenében a rakéta működni tudna. Sajnálatos módon csak egy olyan politikai vezető akadt, aki meglátta a lehetőséget Goddard „lehetetlen” rakétáiban – Adolf Hitler. A II. világháborúban a Németország által lehetetlenségük ellenére kifejlesztett V-2 rakéták halált és pusztítást zúdítottak Londonra, és kis híján térdre kényszerítették Angliát. A lehetetlen tanulmányozása talán a világtörténelem egész menetét is megváltoztatta. Az 1930-as évekig széles körben elterjedt az az Einstein által is hangoztatott vélekedés, miszerint az atombomba „lehetetlen”. A fizikusok tudták, hogy az atom magjában Einstein E=mc2 formulájának megfelelően iszonyú mennyiségű energia rejtőzik, de az egyetlen atommag által kibocsátott energia túlságosan csekély volt ahhoz, hogy érdemben foglalkozni lehessen vele. Az atomfizikus Szilárd Leó azonban emlékezett H. G. Wells 1914-es, The World Set Free (A világ kiszabadul) című regényére, amelyben Wells megjósolta az atombomba kifejlesztését. A szerző azt állította, hogy az atombomba titkát 1933-ban fogja megfejteni egy fizikus. Szilárd véletlenül 1932-ben akadt rá a könyvre. A regény ötletét követve, pontosan a Wells által mintegy két évtizeddel korábban megjósolt időpontban, 1933-ban rájött, miként lehet a láncreakció révén megsokszorozni egyetlen atom átalakulásának a hatását. Így az egyetlen uránatom hasadása során felszabaduló energia sok billiószorosa vált elérhetővé. Szilárd ezután elvégzett több kulcsfontosságú kísérletet (Szilárd maga is részt vett több fontos mérésben a hasadáskor keletkező neutronok sokszorozását vizsgálva. – A lektor megjegyzése), és titkos tárgyalásokat kezdeményezett Einstein és Franklin Roosevelt elnök között, amelyek eredményeképpen megindulhatott az atombomba megszületéséhez vezető Manhattan-terv. Újra meg újra tapasztalhatjuk tehát, hogy a lehetetlen tanulmányozása új távlatokat nyit, kitolja a fizika és a kémia határait, a kutatókat pedig a „lehetetlen” értelmének újragondolására készteti. Amint Sir William Osler egy alkalommal megjegyezte: „Egy adott kor filozófiája a következő kor abszurdjává vált, a tegnap ostobasága pedig a holnap bölcsességévé lesz.” Sok fizikus ért egyet T. H. White híres, The Once and Future King című írásában szereplő kijelentésével, miszerint „Bármi, ami nem tilos, az kötelező!” A fizikában minduntalan bizonyítékot találunk erre. Ha nincs olyan fizikai törvény, amely kifejezetten megtiltana egy új jelenséget, akkor végül ki fog derülni, hogy az valóban létezik. (Ez számos alkalommal megtörtént az új elemi részecskék keresése során. A tiltott dolgok határait kutatva, a fizikusok sokszor teljesen váratlanul új fizikai törvényekre bukkantak. 1) T. H. White állítása nyugodtan kiegészíthető a következővel: „Bármi, ami nem lehetetlen, az kötelező!” Például a kozmológus Stephen Hawking megpróbálta bebizonyítani az időutazás lehetetlenségét. Olyan fizikai törvényt keresett, amely megtiltja az időutazást: ezt a „kronológia védelme elvének” nevezte. Sajnálatos módon sokévi kemény munkával sem sikerült bebizonyítania ezt az elvet. Sőt éppen ellenkezőleg, a fizikusok megmutatták, hogy az időutazást megakadályozó törvény meghaladja jelenlegi matematikai ismereteinket. Minthogy nem létezik az időgépek létezését tiltó fizikai törvény, napjainkban a fizikusoknak már komolyan számot kell vetniük az időgép lehetőségével is. Könyvünk célja annak számbavétele, hogy milyen technológiákat tartunk ma „lehetetlennek”, amelyek évtizedek vagy évszázadok elteltével hétköznapi megoldásokká válhatnak. Legalább egy ilyen „lehetetlennek” tartott eljárás máris jó úton halad a megvalósulás felé: a teleportáció (legalábbis atomi szinten). A fizikusok még néhány évvel ezelőtt is azt mondták volna, hogy megsértené a kvantumfizika törvényeit, ha egy tárgyat hullámok formájában továbbítanánk egyik pontból a másikba, azaz teleportálnánk. Az eredeti Star Trek tévésorozat szerzőire olyan mély hatást gyakorolt a fizikusok kritikája, hogy beépítették a történetbe a „Heisenberg-kompenzátornak” nevezett eszközt, amelynek segítségével teleportáló eszközük ki tudja kerülni ezt a problémát. Ma, egy a közelmúltban történt áttörésnek köszönhetően, a fizikusok atomokat tudnak teleportálni a szoba egyik végéből a másikba, vagy fotonokat a Duna alatt.

A jövő előrejelzése Előrejelzést készíteni mindig kicsit kockázatos, különösen abban az esetben, ha évszázadokkal vagy évezredekkel akarunk előre tekinteni a jövőbe. A fizikus Niels Bohr kedvelt szavajárása szerint „Előrejelzést készíteni nagyon nehéz. Különösen a jövőre vonatkozót.” Van azonban egy jelentős különbség Verne Gyula kora és napjaink között. Ma már lényegében értjük a fizika alapvető törvényeit. Ma a fizikusok a térben meghökkentően nagy, negyvenhárom nagyságrendet átfogó tartományban értik a fizikai törvényeket, a proton belső szerkezetétől a táguló Világegyetemig. Ennek köszönhetően a fizikusok meglehetős magabiztossággal jelenthetik ki, hogy nagyjából milyen lehet a technika jövője, és jobban különbséget tudnak tenni a pusztán valószínűtlen és a valóban lehetetlen technológiák között. Ennek megfelelően ebben a könyvben a „lehetetlennek” tartott dolgokat három kategóriába sorolom. Az I. típusú lehetetlenek közé azokat a technológiákat sorolom, amelyek ma megvalósíthatatlanok, de nem mondanak ellent a fizika egyetlen ma ismert törvényének sem. Ennek következtében valamilyen, esetleg módosított formában századunkban vagy a jövő században megvalósíthatóvá válhatnak. Idetartozik a teleportáció, az antianyaggal működő hajtómű, valamint a telepátia, a pszichokinézis és a láthatatlanság bizonyos formái. A II. típusú lehetetlenek közé sorolom mindazokat a technológiákat, amelyek a fizikai világra vonatkozó ismereteink legtávolabbi peremén helyezkednek el. Ha egyáltalán valaha lehetségesek lesznek, akkor is csak évezredek vagy évmilliók múlva. Idetartozik az időgép, a hipertérben vagy féreglyukakon keresztül történő utazás. Végül, a III. típusú lehetetlenek csoportjába azok a technológiák tartoznak, amelyek megsértik a fizika ma ismert törvényeit. Meglepő módon nagyon kevés ilyen, teljességgel lehetetlen technológiát tudunk említeni. Ha ezekről mégis kiderülne, hogy lehetségesek, akkor gyökeresen át kellene alakítani egész fizikai világképünket. Érzésem szerint azért jelentős ez az osztályozás, mert a tudósok számos, a tudományos-fantasztikus irodalomban előforduló technológiát azért löknek félre teljes lehetetlenségként, mert lehetetlennek azt tartják, ami a mi primitív civilizációnk számára nem lehetséges. A földönkívüliek látogatását például általában a csillagok közötti óriási távolságok miatt tekintik lehetetlennek. Ám attól, hogy a csillagközi űrutazás a mi civilizációnk számára nyilvánvalóan lehetetlen, egy a fejlődésben évszázadokkal, évezredekkel vagy évmilliókkal előttünk járó civilizáció számára mindez elérhető lehet. Éppen ezért fontos rangsorolni az ilyen „lehetetleneket”. A civilizációnk jelenlegi fejlettségi szintje mellett nem megvalósítható technológiák nem szükségszerűen lehetetlenek egy fejlettebb civilizáció számára. Mielőtt valamit lehetetlennek vagy lehetségesnek minősítünk, figyelembe kell vennünk az évezredekkel vagy évmilliókkal a miénk előtt járó technológia lehetőségeit. Carl Sagan egyszer így írt: „Mit jelent egy civilizáció számára az, hogy egymillió éves? Nekünk csak néhány évtizede vannak rádiótávcsöveink és űrhajóink; technikai civilizációnk csak néhány száz éves… egy a miénknél évmilliókkal fejlettebb civilizáció annyival előttünk jár, mint amennyivel mi fejlettebbek vagyunk egy fülesmakinál vagy egy makákónál.” Saját kutatásaim során mindig megpróbáltam Einsteinnek a „mindenség elméletére” vonatkozó álmát beteljesíteni. Személy szerint felettébb felvillanyozónak tartom, hogy azon a „végső elméleten” dolgozhatom, amely választ adhat napjaink tudományának legnehezebb, a „lehetetlennel” összefüggő kérdéseinek némelyikére. Így például arra, hogy lehetséges-e az időutazás, mi van a fekete lyukak középpontjában vagy mi történt az Ősrobbanás előtt. Mindannyiszor, amikor a lehetetlenek világával kialakított, életreszóló kapcsolatomról ábrándozom, arra leszek kíváncsi, hogy ezek közül a lehetetlenek közül bekerül-e néhány a hétköznapok világába, és ha igen, mikor.

Köszönetnyilvánítás

Könyvem anyaga számos tudományterületet ölel fel, valamint számos kiváló tudós munkásságát tárgyalja. Az alább felsoroltaknak név szerint is szeretném megköszönni, hogy rendelkezésemre álltak a hosszú interjúkhoz, konzultációkhoz, az érdekes és ösztönző beszélgetésekhez. Leon Lederman, Nobel-díjas, Illinois Műszaki Egyetem Murray Gell-Mann, Nobel-díjas, Santa Fe Intézet és Cal Tech néhai Henry Kendall, Nobel-díjas, Massachusetts Műszaki Egyetem (MIT) Steven Weinberg, Nobel-díjas, Austini Texas Egyetem David Gross, Nobel-díjas, Kavli Elméleti Fizikai Intézet Frank Wilczek, Nobel-díjas, Massachusetts Műszaki Egyetem (MIT) Joseph Rotblat, Nobel-díjas, Szent Bertalan Kórház Walter Gilbert, Nobel-díjas, Harvard Egyetem Gerald Edelman, Nobel-díjas, Scripps Kutatóintézet Peter Doherty, Nobel-díjas, Szent Júdás Kutató Gyermekkórház Jared Diamond, Pulitzer-díjas, Los Angeles-i Kalifornia Egyetem (UCLA) Stan Lee, a Marvel Comics és a Spiderman alkotója Brian Greene, Columbia Egyetem, Az elegáns univerzum (The Elegant Universe) szerzője Lisa Randall, Harvard Egyetem, a Warped Passages (Összetekeredett átjárók) szerzője

Lawrence Krauss, Case Western Egyetem, A Star Trek fizikája (The Physics of the Star Trek) szerzője J. Richard Gott III., Princeton Egyetem, a Time Travel in Einstein Universe (Időutazás Einstein univerzumában) szerzője Alan Guth, fizikus, Massachusetts Műszaki Egyetem (MIT), a The Inflationary Universe (A felfúvódó Világegyetem) szerzője John Barrow, fizikus, Cambridge Egyetem, az Impossibility (Lehetetlenség) szerzője Paul Davies, fizikus, a Superforce (Szupererő) szerzője Leonard Susskind, fizikus, Stanford Egyetem Joseph Lykken, fizikus, Fermi Nemzeti Laboratórium Marvin Minsky Massachusetts Műszaki Egyetem (MIT), a The Society of the Minds (Elmék társasága) szerzője Ray Kurzweil, feltaláló, a The Age of Spritual Machines (Spirituális gépek kora) szerzője Rodney Brooks, az MIT Mesterséges Intelligencia Laboratóriuma igazgatója Hans Moravec, a Robot szerzője Ken Croswell, csillagász, a Magnificent Universe (A nagyszerű Világegyetem) szerzője Don Goldsmith, csillagász, a Runaway Universe (A megszaladó Világegyetem) szerzője Neil de Grasse Tyson, a Hayden Planetárium igazgatója, New York City Robert Kirshner, csillagász, Harvard Egyetem Fulvio Melia, csillagász, Arizona Egyetem Sir Martin Rees, Cambridge Egyetem, A kezdetek kezdete (Before the Beginning) szerzője Michael Brown, csillagász, Cal Tech Paul Gilster, a Centauri Dreams (Centauri álmok) szerzője Michael Lemonick, a Time magazin vezető tudományos szerkesztője Timothy Ferris, Kalifornia Egyetem, a Coming of Age in the Milky Way (Nagykorúság a Tejútrendszerben) szerzője néhai Ted Taylor, az USA nukleáris robbanófejeinek tervezője szavakból képezett betűszóként kapta) 2006. decemberben sikeresen pályára állították. Indítása mérföldkő volt a csillagászat történetében, hiszen ez az első műhold, amelyet kifejezetten exobolygók keresésére terveztek. A kutatók remélik, hogy tíz és negyven közötti számú Föld-típusú bolygót sikerül az űrtávcsővel felfedezniük. Ha ez valóban így sikerül, akkor ezek a bolygók valószínűleg kőzetekből álló égitestek lesznek, nem óriások, hanem csak néhányszor nagyobbak a Földnél. Emellett a Corot alkalmas lesz a már eddig felfedezett Jupiter-típusú exobolygók számát is tovább gyarapítani. „A Corot bármilyen méretű és típusú exobolygó felfedezésére alkalmas, beleértve azokat is, amelyek detektálására földi műszereink nem alkalmasak”, nyilatkozta Claude Catala csillagász. A csillagászok remélik, hogy az űrtávcső akár 120 000 csillagot is letapogathat. Bármikor előfordulhat, hogy a Corot rábukkan az első, Földtípusú exobolygóra, ami mérföldkövet fog jelenteni a csillagászat történetében. A jövőben az éjszakai égboltot szemlélő embernek fel kell készülnie arra a megdöbbenésre, hogy ott olyan bolygók is találhatók, amelyek talán értelmes életnek adnak otthont. Ha a jövőben az égboltra pillantunk, akár arra is kíváncsiak lehetünk, hogy visszatekint-e valaki onnan ránk. A Kepler-műhold indítását 2008 végére tervezi a NASA. (A Keplert 2009. március 7-én sikeresen útnak indították. – A fordító megjegyzése.) Műszerei olyan érzékenyek, hogy százszámra fedezheti fel a Föld típusú bolygókat a világűrben. Megméri 100 000 csillag fényességét, és észreveszi, ha egy bolygó áthalad bármelyik csillag korongja előtt. Négy évre tervezett működése alatt a Kepler 1950 fényév távolságig csillagok ezreinek a fényességét elemzi és követi. A kutatók várakozása szerint a műhold működésének első, 3,5-4 évesre tervezett periódusában az alábbi számú bolygó felfedezésére lehet számítani:

• 50 bolygó, ha átlagos méretük akkora, mint a Földé, • 185 bolygó, ha átlagosan 30%-kal nagyobbak a Földnél, • 640 bolygó, ha átlagosan 2,2-szer akkorák, mint a Föld. A Terrestrial Planet Finder talán még jobb lehetőséget kínál majd Föld-típusú bolygók felfedezésére. Többszöri halasztás után ennek a műholdnak az indítását 2014-re tervezik; ezután 45 fényév távolságon belül nem kevesebb mint száz csillag fényességváltozásait fogja igen nagy pontossággal követni. A műholdat két, egymástól függetlenül működő, távoli bolygók felfedezésére alkalmas műszerrel szerelik fel. Az első eszköz egy koronográf lesz, amelyik kitakarja az anyacsillag fényét, vagy legalábbis annak erősségét egymilliárdod részére csökkenti. A távcső három-négyszer akkora lesz, mint a Hubble-űrtávcső, és tízszer olyan pontos észleléseket fog végezni. A TPF másik műszere egy interferométer lesz, amely a fényhullámok interferenciáját használja fel arra, hogy az anyacsillag fényességét a milliomodrészére csökkentse, és így a közelében lévő halvány bolygók is észlelhetővé váljanak. Időközben az Európai Űrügynökség (ESA) is tervezi saját bolygókereső űrtávcső-rendszerét, a Darwint, amelyet leghamarabb 2015-ben állíthatnak pályára. A tervek szerint a rendszer három távcsőből fog állni, amelyek mindegyike körülbelül 3 méter átmérőjű lesz, kötelékben repülnek, és egyetlen, hatalmas interferométerként dolgoznak össze egymással. A küldetés feladata ugyancsak Föld-típusú bolygók azonosítása lesz. Ha sikerül százszámra felfedezni a Föld-típusú exobolygókat, akkor az új lökést adhat a SETI erőfeszítéseknek is. Attól kezdve a SETI-kutatóknak már nem kell találomra hallgatódzniuk az égbolt különböző irányaiban, hanem távcsöveiket arra a néhány csillagra irányozhatják, amelyek körül ott gyanítjuk a Föld ikertestvérét.

Hogy néznek ki? Más kutatók megpróbálják fizikai, kémiai és biológiai ismereteink segítségével megtippelni, hogy nézhetnek ki az idegen élőlények. Isaac Newton például arra volt kíváncsi, miért mutat a környezetében megfigyelhető összes élőlény testfelépítése kétoldalas szimmetriát – a két szem, a két kéz és a két láb szimmetrikusan helyezkedik el. Vajon ez valamilyen szerencsés véletlennek, vagy Isten akaratának köszönhető? Korunk biológusai úgy gondolják, hogy a mintegy félmilliárd évvel ezelőtt bekövetkezett „kambriumi robbanás”, során a természet a parányi, fejlődő soksejtű lények esetében a formák és elrendezések elképesztő sokaságát próbálta ki. Egyesek gerincvelője X, Y vagy Z alakú lehetett. Mások radiális szimmetriát mutattak, mint például a tengeri csillag. Az egyiknek véletlenül I alakú volt a gerince és kétoldalas szimmetriát mutatott a teste – ez vált a ma élő legtöbb emlős ősévé. Elvben tehát egyáltalán nem szükségszerű, hogy az idegen intelligens lények olyan humanoid alakúak és kétoldalas szimmetriát mutató testfelépítésűek legyenek, mint amilyennek Hollywoodban ábrázolják a földönkívülieket. Egyes biológusok véleménye szerint a kambriumi robbanás idején azért szaporodtak el hihetetlen mértékben a legkülönfélébb életformák, mert kiélezett „fegyverkezési verseny” folyt a ragadozók és zsákmányaik között. Az első soksejtű, mások felfalására képes szervezetek megjelenése kikényszerítette az evolúció felgyorsulását, mert a másik félnek el kellett tudnia menekülni támadója elől. Akárcsak az egykori Szovjetunió és az Egyesült Államok között a hidegháború idején folyó fegyverkezési verseny esetében, amikor mindkét félnek erőfeszítéseket kellett tennie, hogy megőrizze lépéselőnyét a másikkal szemben. Ha megvizsgáljuk, miként fejlődött bolygónkon az élet, akkor azon is elgondolkozhatunk, hogyan fejlődhetett ki az értelmes élet a Földön. A kutatók arra a következtetésre jutottak, hogy az értelmes élethez minden bizonnyal a következőkre van szükség:

Valamiféle látórendszer vagy más érzékelő mechanizmus a környezet felderítésére; Valamilyen hüvelykujjhoz hasonló, fogásra, alkalmas szerv – de ez csáp vagy mancs is lehet; Valamilyen kommunikációs rendszer, például beszédkészség. Erre a három tulajdonságra van szükség ahhoz, hogy érzékelni és manipulálni tudjuk környezetünket – mindkét tevékenység az intelligencia ismérve. E három tulajdonságon felül viszont bármi elképzelhető. A tévében gyakran látható különféle idegenekkel ellentétben a földönkívülieknek egyáltalán nem kell az emberre hasonlítaniuk. A gyerekszerű, bogárszemű idegenek, akiket a tévében és a moziban láthatunk, valójában gyanúsan ugyanúgy néznek ki, mint az 1950-es évek másodosztályú filmjeiben az idegenek, mert ez a kép kitörölhetetlenül beépült a tudatalattinkba. (Egyes antropológusok azonban egy negyedik kritériumot is hozzátesznek az előbbiekhez, hogy megmagyarázzanak egy furcsa körülményt: az ember sokkal intelligensebb, mint amennyire az őserdőben a túléléshez szükséges. Agyunk képes megvalósítani az űrutazást, megalkotni a kvantumelméletet és képes a magasabb matematikai gondolkodásra – márpedig ezek a képességek teljességgel fölöslegesek, ha egyszerűen csak vadászni akarunk, és uralni akarjuk az őserdőt. Minek köszönhetjük ezt a szellemi többletkapacitást? Ha a természetben olyan állatpárt találunk, amelyek a szükséges túléléshez képest rendkívüli képességekkel rendelkeznek, mint például a gepárd és az antilop, akkor megállapíthatjuk, hogy a két faj között „fegyverkezési verseny” zajlott. Hasonlóképpen, egyes tudósok véleménye szerint a negyedik kritérium a biológiai „fegyverkezési verseny”, amelyik egyre nagyobb teljesítményre sarkallja az intelligens embert. Talán a mi esetünkben ez a fegyverkezési verseny saját fajunk más egyedeivel alakult ki.) Gondoljunk csak a földi életformák figyelemreméltó sokféleségére. Ha valaki például szelektíven tenyészti a nyolckarú polipokat, akkor néhány millió év leforgása alatt az a faj is minden bizonnyal intelligenssé válna. (Az ember fejlődése során hatmillió évvel ezelőtt vált el a majmoktól, valószínűleg azért, mert mi kevésbé sikeresen alkalmazkodtunk Afrika változó környezetéhez. Ezzel szemben a polip kiválóan alkalmazkodott a tengeri sziklák alatti élethez, ezért az elmúlt évmilliók során a faj nem fejlődött.) Clifford Pickover biokémikus az állítja, hogy „ha megbámulom az őrült formájú rákokat, a vizenyős csápú medúzákat, a groteszk, hermafrodita férgeket és a nyálkagombákat, akkor tudom, hogy Istennek van humorérzéke, ami a Világegyetem más életformái esetében is megnyilvánulhat.” Hollywood azonban minden bizonnyal jól számol, amikor az idegen életformákat ragadozóknak állítja be. Nemcsak azért, mert a ragadozók felbukkanása a filmvásznon garancia a kasszasikerre, hanem azért is, mert ez az ábrázolás bizonyos értelemben igaz is. A ragadozók általában okosabbak zsákmányuknál. A ragadozónak fortélyosnak kell lennie, mert tervet kell készítenie, be kell cserkésznie zsákmányát, el kell rejtőznie, és csapdába kell csalnia a másik állatot. A rókák, a kutyák, a tigrisek és az oroszlánok szeme az arcuk elülső oldalán helyezkedik el, hogy fel tudják mérni a távolságot, amikor rávetik magukat áldozatukra. Két szemmel háromdimenziós sztereoképet tudnak előállítani, amikor elfogják zsákmányukat. A zsákmánynak, mint például az őznek és a nyúlnak semmi mást nem kell tudnia, csak gyorsan futni. Nekik fejük két oldalán van a szemük, hogy időben észrevehessék a ragadozót, bármerről is közeledjék. Más szavakkal, a Földön kívüli intelligens élet minden valószínűség szerint a ragadozókból fejlődhetett ki, ezért a szemük, vagy valamilyen más, hasonló funkciójú érzékszervük az arcuk elülső oldalán helyezkedik el. Talán megvannak nekik a földi farkasok, oroszlánok és emberek ragadozó, agresszív és területszerzésre törekvő tulajdonságai. (De ezek az életformák valószínűleg a miénktől teljesen eltérő DNS- és fehérjemolekulákon alapulnak, ezért várhatóan nem mutatnának különösebb érdeklődést aziránt, hogy minket megegyenek, vagy velünk pározzanak.)

Fizikai ismereteink segítségével azt is felvázolhatjuk, mekkora lehet a földönkívüliek testmérete. Feltételezve, hogy a Földhöz hasonló méretű bolygón élnek, és testük sűrűsége nagyjából akkora, mint a vízé, akárcsak a földi élőlényeké, kijelenthető, hogy az óriási méretű teremtmények a kevéssé valószínűek az úgynevezett skálatörvény miatt, amely azt állítja, hogy a fizika törvényeinek következményeiben drasztikus változások állnak elő, ha valamely tárgy méreteit jelentősen megnöveljük.

Szörnyetegek és a skálatörvény Ha King Kong valóban létezne, semmiképpen sem tudná terrorizálni New Yorkot. Éppen ellenkezőleg, lábai abban a pillanatban eltörnének, mihelyt egy lépést próbálna tenni. Ennek az az oka, hogy ha egy majom magasságát a 10-szeresére növeljük, akkor testsúlya, ami a test térfogatával arányos, 10 × 10 × 10 = 1000-szeresére nőne. Vagyis ezerszer nagyobb lenne a súlya. Ereje azonban a csontjai és az izmai vastagságától függne. Csontjainak és izmainak keresztmetszete viszont csak a méret növekedésének négyzetével nőne, vagyis a 10 × 10 = 100-szorosára. Más szavakkal, ha King Kong 10-szer nagyobb lenne, akkor csak 100-szor lenne erősebb, viszont 1000-szer nagyobb lenne a súlya. A majom súlya tehát a mérete növelésekor gyorsabban nő, mint az ereje. Azt is mondhatnánk, hogy az óriásmajom relatíve 10-szer gyengébb lenne, mint normális méretű fajtársa. Ezért törnének el azonnal a lábai. Jól emlékszem, hogy az általános iskolában a tanárom csodálattal beszélt a hangyák erejéről, amelyek egy saját súlyukat meghaladó súlyú levelet is képesek felemelni. Tanárom arra a következtetésre jutott, hogy ha a hangya akkora lenne, mint egy ház, akkor egy egész házat is fel tudna emelni. Ez a gondolatmenet azonban pontosan ugyanazért hibás, mint amiért King Kong esetében is az volt. Ha a hangya ház nagyságú lenne, akkor neki is eltörnének a lábai. Ha egy hangya méretét ezerszeresére növelnénk, akkor 1000-szer gyengébb lenne a közönséges hangyánál, és ezért saját súlya alatt is

összeesne. (Emellett meg is fulladna. A hangya ugyanis a testfelületén lévő lyukakon keresztül lélegzik. A lyukak nagysága a sugár négyzetével arányosan növekszik, miközben a hangya testének a térfogata a testméret köbével arányos. Ezek szerint tehát az 1000-szeresére megnagyobbított hangya 1000szer kevesebb oxigénhez jutna a relatíve kisebb légzőnyílásain keresztül, mint amennyire az izmai és a testét alkotó szövetek ellátásához szüksége lenne. Ez az oka annak, hogy a műkorcsolyázás bajnokai általában inkább alacsonyabb termetűek, bár testük egyébként arányos felépítésű. Egységnyi tömegre vetítve arányosan nagyobb az izomerejük, mint a magasabb termetű embereké.) A skálatörvényt alkalmazva nagyjából kiszámíthatjuk a földi állatok hozzávetőleges alakját, sőt talán még a földönkívüliekét is. Az állatok által kisugárzott hő mennyisége a testfelület növekedésével arányosan növekszik. Ennélfogva a testmagasságot 10-szeresére növelve a hőleadás 10 × 10 = 100szorosára nő. A test hőtartalma viszont a térfogatával arányos, vagyis 10 × 10 × 10 = 1000-szeres. Következésképpen a nagy testű állatok lassabban veszítik el testük hőjét, mint a kisebbek. (Ezért van az, hogy télen az ujjaink és a fülünk fázik a legjobban, hiszen itt a legnagyobb a felület aránya a térfogathoz képest. Ugyanezért a kisebb termetű emberek gyorsabban hűlnek ki, mint a nagyok. Ez magyarázza azt is, hogy miért ég el az újságpapír gyorsan, a fahasáb pedig lassan; utóbbinak ugyanis viszonylag kicsi a felülete a térfogatához képest.) Ez a körülmény magyarázza azt is, hogy miért gömbszerűek az Antarktisz közelében élő bálnák: mert a gömbnek van a tömegegységenkénti lehető legkisebb felülete. Ezért vékony és hosszúkás alakúak a meleg környezetben élő rovarok, így tudják ugyanis testük egységnyi tömegéhez képest a lehető legnagyobb felületet biztosítani. A Drágám, a kölykök összementek (Honey, I shrunk the Kids) című Disney-filmben a család tagjai hangya nagyságúra zsugorodnak össze. Amikor kitör egy zivatar, az esőcseppek pocsolyákba gyűlnek. A valóságban azonban a hangyák az esőcseppeket nem cseppeknek, hanem hatalmas domboknak, vagy félgömböknek látnák. A mi világunkban a félgömb alakú

vízcsepp instabil, ezért a gravitáció hatására a saját súlya alatt összeomlik. A mikrovilágban azonban a felületi feszültség viszonylag nagy, ezért a félgömb alakú vízcsepp tökéletesen stabil. Hasonlóképpen, a fizika törvényeinek felhasználásával azt is megbecsülhetjük, nagyjából mekkora lehet az idegen bolygókon élő állatok esetében a testfelület és a térfogat aránya. E törvények segítségével elméleti úton arra a következtetésre jutunk, hogy az idegen világok lakói valószínűleg nem lennének a tudományos-fantasztikus művekben bemutatottakhoz hasonló óriások, hanem méretük sokkal inkább a mi testméretünk közelébe esne. (A bálnák mindamellett sokkal nagyobbak is lehetnének, a víz felhajtóerejének köszönhetően. Ez a magyarázata annak, miért pusztul el a partra vetődő bálna – teste egyszerűen összeroppan a saját súlya alatt.) A skálatörvény azt jelenti, hogy a fizika törvényeinek működése folyamatosan változik, ahogy egyre mélyebbre hatolunk a mikrovilágba. Ez magyarázza meg, miért tűnnek számunkra oly bizarrnak a kvantumfizika jelenségei, és miért érezzük úgy, hogy ezek megsértik a Világegyetem józan észen alapuló képét. Ezért a skálatörvény kizárja a tudományosfantasztikus irodalomban gyakran előforduló, közkeletű „világ a világban” képet, amely szerint az atom belsejében egy egész világegyetem található, vagy a mi Világegyetemünk egy nagyobb rendszer egyetlen atomja lehet. Ezt az ötletet aknázta ki a Men in Black című film. Az utolsó jelenetében a kamera a Földről a bolygók, a csillagok és a galaxisok felé fordul, míg az egész Világegyetem csak egyetlen labdának látszik, amellyel hatalmas termetű idegenek földönkívüli játékot játszanak. A valóságban a csillagokból álló galaxisok nem sok hasonlóságot mutatnak egy atommal; az atom belsejében az elektronhéjakban elhelyezkedő elektronok cseppet sem hasonlítanak a bolygókra. Tudjuk, hogy a bolygók mind különböznek egymástól, és csillaguktól tetszés szerinti távolságban keringhetnek. Az atomokban ezzel szemben az összes elemi részecske egyforma. Az atommagtól való távolságuk nem önkényes, csak meghatározott pályákon tartózkodhatnak. (Sőt a bolygókkal ellentétben az elektronok a

józan ésszel szöges ellentétben álló viselkedést tanúsíthatnak, például egyidőben két helyen tartózkodhatnak, és hullámszerű tulajdonságokat mutatnak.)

A fejlett civilizációk fizikája Fizikai ismereteink segítségével azt is felvázolhatjuk, milyenek lehetnek az esetleges idegen civilizációk. Ha saját civilizációnk elmúlt 100 000 évben mutatott fejlődését tanulmányozzuk, mióta a mai ember Afrikában kifejlődött, akkor azt látjuk, hogy a civilizáció fejlődése egyre nagyobb energiafelhasználást jelent. Nyikolaj Kardasev orosz asztrofizikus sejtése szerint a Világegyetemben előforduló, Földön kívüli civilizációk fejlődését energiafelhasználásuk szerint osztályozhatjuk. A fizika törvényeit felhasználva Kardasev a lehetséges civilizációkat az alábbi három típusba sorolta. I. típusú civilizációk: amelyek bolygójuk erőforrásait használják fel, beleértve a bolygót érő összes napfényt. Talán a vulkánok erejét is munkára foghatják, alakítani tudják az időjárást, irányítják a földrengéseket és városokat építenek az óceánra. A bolygó minden erőforrását az irányításuk alatt tartják. II. típusú civilizációk: amelyek csillaguk összes energiáját hasznosítani képesek, vagyis 10 milliárdszor annyi energiával gazdálkodhatnak, mint az I. típusú civilizációk. A Star Trekben a Bolygók Föderációja például II. típusú civilizáció. A II. típusú civilizáció bizonyos értelemben halhatatlan; semmilyen, a tudomány által ismert jelenség sem pusztíthatja el, így ellenáll a jégkorszakoknak, a meteorbecsapódásoknak, sőt a szupernóvarobbanásoknak is. (Abban az esetben, ha éppen saját csillaguk készülne szupernóvaként felrobbanni, ezek a lények át tudnak költözni egy másik csillagrendszerbe, vagy éppen egész bolygójukat máshová navigálják. III. típusú civilizációk: amelyek egy egész galaxis energiáját hasznosítani tudják. Ezek 10 milliárdszor annyi energiával rendelkeznek, mint a II. típusú civilizációk. III. típusú

civilizáció például a Borg a Star Trekben, a Birodalom a Csillagok háborújában és Asimov Alapítványában a galaktikus civilizáció. Csillagrendszerek milliárdjait gyarmatosították, és hasznosítani tudják a galaxis középpontjában működő fekete lyuk energiáját. Szabadon járnak-kelnek az egész galaxis űrbeli útvonalain. Kardasev becslése szerint bármely, mérsékelt ütemben, évi néhány százalékkal növekedő energiafelhasználású civilizáció viszonylag rövid idő, vagyis néhány ezer vagy néhány tízezer év alatt átalakul az egyik típusból a másikba. Amint azt korábbi könyveimben már tárgyaltam, saját civilizációnk még csak 0. típusúnak minősül (mert elpusztult növényeket, olajat és szenet használunk gépeink üzemanyagaként). A Nap bolygónkra eső energiájának csupán csekély hányadát hasznosítjuk. Mindamellett, a Földön már látjuk egy kibontakozó I. típusú civilizáció csíráit. 60 Az internet például egy I. típusú, az egész bolygót behálózó telefonrendszer kezdetét jelenti. Az I. típusú gazdaságra példa lehet az Európai Unió, amelyet a NAFTA versenytársaként hoztak létre. Az angol máris az első számú második nyelv a világon, emellett a tudomány a pénzügyi világ és az üzleti élet nyelve. Elképzelésem szerint az angol válhatna az I. típusú nyelvvé, amelyet lényegében a Föld minden lakója beszélne. A helyi kultúrák és szokások persze sok ezer változatban tovább élnének, de erre a sokszínűségre rárakódna egy planetáris kultúra, amelyet talán az ifjúság kultúrája és az üzleti szellem uralna. A civilizációk egyes szintjei közötti átmenet korántsem garantált. A legveszélyesebb átalakulás például a 0. típusú és az I. típusú civilizációk közti átmenet lehet. A 0. típusú civilizációkat pusztulásra ítéli a szektaszellem, a fundamentalizmus és a rasszizmus, amelyek a civilizáció felemelkedésének kísérőjelenségei, és egyelőre nem tudhatjuk, hogy ezek a törzsi és vallási szenvedélyek nem akadályozzák-e meg az átmenetet. (Talán azért nem látunk sehol I. típusú civilizációkat a Tejútrendszerben, mert soha, egyetlen civilizációnak sem sikerült ezt az átmenetet végrehajtania, azaz

előbb elpusztították magukat. Egyszer, amikor majd képesek leszünk meglátogatni más bolygórendszereket, megtalálhatjuk azoknak a civilizációknak a nyomait, amelyek így vagy úgy elpusztították magukat, mert például bolygójuk légköre radioaktívvá vált vagy túlságosan felmelegedett, és ezért tovább már nem volt alkalmas az élet számára.) Mire egy civilizáció megfelel a III. típusú minősítésnek, addigra elegendő energiával és tudással rendelkeznek ahhoz, hogy szabadon beutazzák az egész galaxist, és így talán a Földre is ellátogassanak. Amint a 2001: Űrodüsszeia című filmben láthattuk, az ilyen civilizációk önmaguk másolására képes, az intelligens élet jelenlétét kereső robotszondákat küldhetnek szerte a galaxisba. Ám a III. típusú civilizációknak valószínűleg nem áll szándékukban minket felkeresni vagy meghódítani, mint ahogyan az a Függetlenség napjában (Independence Day) történik, ahol ezek a civilizációk sáskajárás módjára terjednek, és ott rajzanak mindazon bolygók körül, amelyek erőforrásait ki tudják szipolyozni. A valóságban számtalan halott bolygó létezik a világűrben, amelyek bőven tartalmaznak kiaknázható ásványi kincseket, így a magasan fejlett idegeneknek nem kellene az ellenálló bennszülött lakosság zaklatásával foglalkozniuk. Az irányunkban mutatott hozzáállásuk sokkal inkább ahhoz hasonlítható, ahogyan mi egy hangyabolyhoz viszonyulunk. Eszünkbe sem jutna a hangyáknak üveggyöngyöket vagy csecsebecséket kínálni, egyszerűen figyelmen kívül hagyjuk létezésüket. A hangyák számára nem az jelenti a legnagyobb veszélyt, hogy az emberek le akarják igázni, és meg akarják semmisíteni őket. A valódi veszélyt inkább az jelenti számukra, hogy átgázolunk rajtuk, mert útban vannak. Gondoljunk csak arra, hogy az energiafelhasználás alapján egy III. típusú civilizáció és a mi 0. típusú civilizációnk között sokkal nagyobb a különbség, mint köztünk és a hangyák között.

Ufók Egyesek azt állítják, hogy a földönkívüliek már ufók formájában meglátogatták a Földet. A tudósok általában csak a szemüket forgatják, amikor ufókról hallanak, és a csillagok közötti hatalmas távolságok miatt elvetik a lehetőséget. Ám a tudósok reakciói ellenére az évek során nem csökken a kitartóan felbukkanó ufóbeszámolók száma. Az ufómegfigyelések valójában egészen az írott történelem kezdetéig nyúlnak vissza. A Bibliában Ezékiel próféta titokzatos leírása egy égből jövő szerkezetről, amely olyan, „mintha egyik kerék a másik kerék közepében volna”, amit egyesek egy ufó leírásaként értelmeznek. Kr. e. 1450-ben, III. Thotmesz fáraó uralkodása idején Egyiptomban az ősi írásokban feljegyeztek egy esetet, amikor a Napnál fényesebb, mintegy 5 méter átmérőjű „tüzes körök” jelentek meg több egymást követő napon, majd felemelkedtek az égbe. Kr. e. 91-ben Julius Obsequens római szerző arról ír, hogy „egy kerek tárgy, mint egy gömb, egy kerek és körkörös pajzs, az égen mozgott”. 1235-ben Yoritsume tábornok és katonái Kyoto (Japán) közelében különös fénygömböket láttak táncolni az égen. 1561-ben a németországi Nürnberg fölött láttak nagyszámú tárgyat elrepülni, mintha légicsatában vettek volna részt. Újabban az Egyesült Államok Légiereje végezte el a különböző ufóbeszámolók átfogó tanulmányozását. A légierő 1952-ben kezdte meg a Blue Book (Kék könyv) projektet, amelynek keretében 12 618 megfigyelést elemeztek. A jelentés készítői arra a következtetésre jutottak, hogy a beszámolók döntő többsége természeti jelenségekkel, hagyományos repülőgépekkel vagy csalással magyarázható. Mindamellett, az esetek 6 százalékát ténylegesen ismeretlen eredetűként kategorizálták. Ám miután a Condon-jelentés arra a következtetésre jutott, hogy a vizsgálatok semmilyen érdemleges eredményre nem vezettek, 1969-ben a Blue Book projektet is lezárták. Ez volt az Egyesült Államok légerejének legnagyobb szabású ufókutatási projektje. 2007-ben a francia kormány tette hozzáférhetővé a nyilvánosság számára terjedelmes ufóaktáit. A Francia Nemzeti

Űrügynökség (CNES) honlapján elérhető jelentés ötven évre visszamenőleg 1600 ufómegfigyelés adatait tartalmazza, egyebek között a szemtanúk 100 000 oldalt kitevő beszámolóit, filmeket és hangszalagokat. A francia kormány állítása szerint a megfigyelések 9 százaléka teljes egészében megmagyarázható, 33 százalékára pedig valószínű magyarázat adható. A többi esetre nem tudtak magyarázatot adni. Természetesen nem könnyű kívülállóként igazolni ezeknek a megfigyeléseknek az igazságtartalmát. Mégis kijelenthető, hogy az ufóészleléseket gondos elemzésnek alávetve az esetek legtöbbje az alábbi okok valamelyike miatt elvethető: A Vénusz bolygó, amelyik a Hold után a második legfényesebb égitest az éjszakai égbolton. A Földtől mért nagy távolsága miatt úgy látszik, mintha a bolygó követne bennünket, ha autóval utazunk, ami azt a látszatot kelti, mintha pilóta vezetné a tárgyat, éppúgy, ahogy a Hold is követni látszik bennünket. A távolságot részben úgy becsüljük meg, hogy a mozgó tárgyakat a környezetükhöz viszonyítjuk. Minthogy a Vénusz és a Hold bármely más, az összehasonlításban alapul vehető objektumnál sokkal messzebb van, nem mozognak a környezetünkhöz képest, ezért azt az optikai illúziót keltik, mintha követnének bennünket. Mocsárgáz. A mocsaras területek fölött fellépő hőmérsékletinverzió következtében a gáz a földfelszín fölött lebeg, és sokszor halvány fénnyel világít. A nagyobb gázbuborékokról kisebbek válhatnak le, azt az érzést keltve, mintha kis felderítőhajók hagynák el az anyaűrhajót. Meteorok. Az égen másodpercek leforgása alatt hosszú fénycsíkok szaladhatnak végig, azt a benyomást keltve, mintha pilóta által vezetett űrhajót látnánk. A meteorok is szétszakadhatnak, ami ugyancsak a felderítőhajó és az anyahajó illúzióját kelti. Légköri anomáliák. A legkülönbözőbb zivatarok és szokatlan légköri jelenségek különös módon világíthatják meg az égboltot, ufó illúzióját keltve.

A XX. és a XXI. században az alábbi jelenségek ugyancsak ufómegfigyeléseket eredményezhetnek: Radarvisszhangok. A radarhullámok hegyekről is visszaverődhetnek, és visszhangokat kelthetnek a radarkészülék képernyőjén. Az ilyen hamis jelek akár cikcakkos útvonalat is bejárhatnak a képernyőn, és rendkívüli sebességgel száguldhatnak, hiszen csak visszaverődő jelekről van szó. Időjárási és kutatóléggömbök. A Hadsereg egy ellentmondásos jelentésében azt állítja, hogy az 1947-ben az újmexikói Roswell közelében történt, nagy port felvert esetet egy a Mogul-projekt keretében elszabadult léggömb okozta. A szigorúan titkos kísérletben azt vizsgálták, hogy milyen sugárzási szintre kellene a felső légkörben számítani egy esetleges nukleáris háború kitörése esetén. Repülőgép. A polgári és a katonai repülőgépek köztudomásúlag számos ufómegfigyelést generáltak. (Valójában az amerikai Hadsereg rá is játszott a repülő csészealjakkal kapcsolatos történetekre, mert ezáltal is megpróbálták elterelni a figyelmet szigorúan titkos projektjeikről.) Szándékos csalás. Az állítólag repülő csészealjakat ábrázoló leghíresebb fényképek némelyikéről kiderült, hogy szándékos csalásról van szó. Az egyik jól ismert repülő csészealjról, amelyiken még az ablakok és a leszállótalpak is láthatóak voltak, kiderült, hogy egy átalakított csirkeetetőt ábrázol. A beszámolók legalább 95 százaléka a fent felsorolt okok valamelyike miatt elvethető. Ám még így is nyitva marad a fennmaradó néhány százaléknyi, megmagyarázatlan eset. A leghitelesebb ufóesetek közé azok tartoznak, amelyeknél (a) ugyanazt a jelenséget egymástól függetlenül több, egyaránt szavahihető szemtanú látta, és (b) több különböző forrásból származó bizonyíték áll rendelkezésre, például a szabad szemes megfigyelés mellett radarészlelés is. Az ilyen beszámolókat nem olyan egyszerű elvetni, mert több, független ellenőrzési lehetőséget kínálnak. Így például 1986-ban a JAL (Japan Airlines) 1628-as számú járatának utasai ufót figyeltek meg Alaszka fölött. Az esetet az FAA (Federal Aviation

Administration, Szövetségi Légügyi Igazgatóság) is megvizsgálta, az ufót ugyanis az utasokon kívül a földi radar is követte. Hasonlóképpen radarral fekete háromszögeket figyeltek meg 1989-90-ben Belgium fölött, az objektumokat a NATO radarjai és védő vadászrepülőgépek egyaránt megfigyelték. 1976-ban Teherán (Irán) fölött történt egy eset, amelynek következtében egy F-4 védő vadászrepülőgép fedélzetén többszörös elektronikus hiba lépett fel, az eset a CIA dokumentumaiban is szerepel. A tudósok számára leginkább az kelt csalódást ezekben az esetekben, hogy a beszámolók ezrei ellenére egyetlen esetben sem található valamilyen kézzel fogható tárgyi bizonyíték, amelyet reprodukálható módon laboratóriumi vizsgálatnak lehet alávetni. Nincsenek az idegenektől származó DNS-minták, idegen számítógépchipek, vagy bármilyen más fizikai bizonyíték arra vonatkozóan, hogy az idegenek valóban leszálltak. Tételezzük fel egy pillanatra, hogy az efféle ufók nem csupán illúziók, hanem valóságos űrhajókról szólnak a beszámolók. Feltehetjük a kérdést, hogy miféle űrhajók lehetnek ezek. Íme néhány, a szemtanúk által elmondott tulajdonságuk. Cikcakkban képesek repülni a levegőben. Ki tudják kapcsolni a gyújtást az autókban és megszakítják a hálózati elektromos ellátást, ahol elrepülnek. Hangtalanul lebegnek a levegőben. Ezeknek a tulajdonságoknak egyike sem illik az általunk a Földön kifejlesztett rakétákra. Így például az összes ismert rakéta Newton III. törvénye alapján működik (minden hatással szemben fellép egy vele azonos nagyságú, de ellentétes irányú ellenhatás); ennek ellenére az ufókról szóló beszámolók nem említik bármiféle kilövellő égéstermék vagy ehhez hasonló dolog megjelenését. A cikcakkos útvonalon száguldozó repülő csészealjak belsejében a tehetetlenségi erő a földfelszíni gravitáció százszorosát is meghaladná – ami elég nagy ahhoz, hogy bármilyen földi élőlényt palacsintává lapítson.

Megmagyarázhatóak-e az ufók ilyen tulajdonságai a modern természettudományok segítségével? Egyes filmekben, például az Earth vs. Flying Saucers (A repülő csészealjak támadása) címűben általában feltételezik, hogy ezeket az eszközöket az idegen lények vezetik. Valószínűbb azonban, hogy ha egyáltalán léteznek ezek a szerkezetek, akkor személyzet nélküliek (vagy személyzetüket részben szerves, részben mechanikus felépítésű lények alkotják). Ez magyarázatot adna arra, miként tud az űrhajó olyan manővereket végrehajtani, amelyek során akkora túlterhelés lép fel, ami az élőlényeket menthetetlenül elpusztítaná. Ha egy ilyen űrhajó képes megszakítani a gyújtást a közelébe kerülő autókban, ugyanakkor hangtalanul lebeg a levegőben, feltételezhetően mágneses hajtású. A mágneses meghajtásnál azonban az jelenti a legfőbb problémát, hogy a mágneseknek mindig két pólusuk van, egy északi és egy déli. Ha a Föld mágneses terébe helyezünk egy mágnest, akkor az egyszerűen elfordul (mint az iránytű tűje), ahelyett, hogy ufóként a magasba emelkedne, mert ha a déli pólus elindul az egyik irányba, akkor az északi pólusnak az ellentétes irányba kell elmozdulnia, ami elfordulást eredményez, de közben a mágnes nem megy sehová. A probléma egyik lehetséges megoldását a mágneses „monopólusok” használata jelenthetné, vagyis olyan mágneseké, amelyeknek vagy csak északi, vagy csak déli pólusuk van. Ám ha egy mágnesrudat kettévágunk, akkor nem két monopólus keletkezik, hanem a mágnes mindkét fele teljes értékű mágnes marad, saját északi és déli pólussal, vagyis továbbra is dipólus marad. Hiába aprítjuk tovább a mágnest, minden darabkában megmarad az északi és a déli pólus. (Ha az atomok maguk is dipólusok, akkor a mágneses dipólus darabolásával egészen az atomok szintjéig eljuthatunk, és még mindig egyre kisebb dipólusokat kapunk.) A tudósok számára az a probléma, hogy eddig még laboratóriumban sem sikerült soha, sehol mágneses monopólust előállítani. A fizikusok megpróbálták lefényképezni egy a berendezésükben mozgó monopólus pályáját, de kudarcot vallottak (eltekintve egyetlen, felettébb ellentmondásos

felvételtől, amelyet 1982-ben a Stanford Egyetemen készítettek). Bár a monopólusokat soha nem sikerült egyetlen meggyőző kísérletben sem megfigyelni, a fizikusok általában úgy gondolják, hogy az Ősrobbanás pillanatában a Világegyetemben óriási bőségben voltak jelen a monopólusok. Ezt az elképzelést az Ősrobbanást leíró legújabb kozmológiai elméletekbe is beépítették. Minthogy azonban a Világegyetem az Ősrobbanást követően hirtelen eredeti mérete sokszorosára fúvódott fel, a monopólusok térbeli sűrűsége drasztikusan lecsökkent, ezért nem látjuk őket napjainkban még a laboratóriumokban sem. (Valójában a monopólusok napjainkban tapasztalható hiánya az egyik kulcsfontosságú megfigyelés volt, amely elvezette a fizikusokat a felfúvódó Világegyetem modelljéhez. Az ősi időkből visszamaradt monopólusok gondolata tehát fizikailag jól megalapozott.) Éppen ezért elképzelhető, hogy egy űrutazó faj képes lehet valamilyen hatalmas, mágneses „hálóval” összegyűjteni a világűrben ezeket az Ősrobbanás idejéből visszamaradt „ősi monopólusokat”. Ha egyszer sikerült elegendő mennyiségű monopólust összeszedniük, akkor képesek lehetnek a mágneses erővonalak mentén égéstermék kibocsátása nélkül hajózni, bárhol a galaxisban vagy a bolygók mágneses terében. Mivel sok kozmológus rendkívüli módon érdeklődik a monopólusok iránt, ezért egy ilyen űrhajó létezése nem áll ellentmondásban jelenlegi fizikai ismereteinkkel. Végül, bármelyik idegen civilizáció, amelyik elegendően fejlett csillagközi űrhajók építéséhez, nyilvánvalóan jártas a nanotechnológiában is. Ez azt jelenti, hogy csillagközi űrhajóiknak nem kell szükségszerűen nagyon nagyoknak lenniük; az apró csillaghajókat viszont akár milliószámra indíthatják útnak a lakott bolygók felderítése érdekében. A magányos holdak szolgálhatnak a legjobb támaszpontként az ilyen nanoűrhajók számára. Ha ez így van, akkor talán a mi Holdunkat is felkereshette valamikor a múltban egy III. típusú civilizáció, ahogyan azt a 2001: Űrodüsszeia című film bemutatja, amelyik talán az idegen civilizációval történő találkozásunk legrealisztikusabb ábrázolása. Több mint

valószínű, hogy egy ilyen űrhajó nem szállítana utasokat, hanem robotot helyeznének el a Holdon. (Még száz évbe is beletelhet, mire technológiánk elég fejlett lesz ahhoz, hogy az egész Holdat végigpásztázva keressünk valamilyen sugárzási anomáliát, és ily módon képesek legyünk kimutatni egy nanoűrhajó korábbi látogatására utaló ősi bizonyítékot.) Ha a Holdunkat valóban meglátogatták valamikor a múltban, vagy az tényleg ilyen nanotechnológiai eszközök bázisául szolgált, akkor ez magyarázatot adhatna arra, miért nem kell az ufóknak szükségszerűen nagyoknak lenniük. Egyes tudósok azért teszik nevetség tárgyává az ufókat, mert a leírások nincsenek összhangban a lehetséges, gigantikus méretű, akár több kilométer átmérőjű hajtóművekről napjaink technológiai szintje alapján alkotott képünkkel – a fúziós torlósugárhajtóműveknek, a lézermeghajtású vitorlásoknak és a nukleáris impulzusokkal működő hajtóműveknek ugyanis szükségszerűen nagyoknak kell lenniük. Eszerint az ufók akár olyan kicsik is lehetnek, mint egy sugárhajtású repülőgép. Ha valóban létezne egy korábbi látogatás során ide telepített, állandó holdbázis, akkor az ufóknak egyáltalán nem kell nagyoknak lenniük; a közeli holdbázison feltölthetők üzemanyaggal. Az ufómegfigyelések tehát összhangban állhatnak olyan automatikus felderítő űrhajókkal, amelyek támaszpontja a holdbázis. Figyelembe véve a SETI eredményeit és az exobolygók felfedezése területén elért gyors fejlődést, a kapcsolatfelvétel a Földön kívüli élőlényekkel, ha feltételezzük, hogy egyáltalán léteznek ilyenek valahol a közelünkben, századunkban megtörténhet, ami a kapcsolatteremtést I. típusú lehetetlenséggé minősíti. Ha viszont léteznek idegen civilizációk valahol a világűrben, akkor logikusan a következő kérdés is felvetődik: képesek leszünk-e egyszer mi magunk elérni őket? És mi történik velünk a távoli jövőben, amikor a Nap elkezd felfúvódni, és készül elnyelni az egész Földet? Sorsunk valóban a csillagok világa?

9. Csillagközi űrhajók Az őrült ötlet, hogy meglőjük a Holdat, példa arra, milyen messzire merészkednek a tudósok a káros specializáció következtében… az elgondolás alapvetően lehetetlennek tűnik. A. W. BICKERTON, 1926 Az emberiség legjobbjai minden valószínűség szerint sohasem pusztulnak el – csillagról csillagra fognak vándorolni, amíg csak élnek. És így az élet nem ér véget, legalábbis a szellem és az emberiség tökéletességét illetően. A fejlődés örökké tart. KONSZTANTYIN E. CIOLKOVSZKIJ , a rakétatudomány atyja

Valamikor a távoli jövőben elérkezik az utolsó szép napunk itt a Földön. Sok milliárd év múlva az égbolt egyszerre csak tűzbe borul. A Nap tomboló pokollá változik, amely az egész égboltot betölti, minden más elhomályosul mellette az égen. A Földön rohamosan emelkedik a hőmérséklet, az óceánok vize felforr és elgőzölög, felperzselt és kiszáradt táj marad a helyükön. A hegyek megolvadnak, kőzeteik folyékonnyá válnak, az egykor pezsgő életű városok helyén lávafolyamok kúsznak a mélybe. A fizika törvényei szerint ez a hátborzongató forgatókönyv elkerülhetetlen. A Föld végső soron a lángokban leli halálát, amikor a Nap mindenestül elnyeli. Ennek a fizika törvényei szerint így kell történnie. Ez a csapás mintegy ötmilliárd év múlva esedékes. Ilyen kozmikus időskálán az emberi civilizáció kifejlődése és eltűnése csupán apró fodrozódás a történelem óceánján. Eljön tehát az idő, amikor választanunk kell: vagy elhagyjuk a Földet, vagy

elpusztulunk. Mit tehet az emberiség, leszármazottaink, amikor szembe kell nézniük az elviselhetetlenné váló földi körülményekkel? A matematikus és filozófus Bertrand Russell így gondolkodott erről: „sem a szenvedély, sem a hősiesség, sem a gondolatok vagy az érzelmek ereje nem őrizheti meg az életet a síron túl. Az eddigi korok minden munkája, minden áldozat, minden ihlet és az emberi szellem ragyogása mind pusztulásra van ítélve, amikor a Naprendszer megsemmisül. Az Ember alkotásainak templomát menthetetlenül maga alá temeti a romba dőlő Univerzum törmeléke…”61 Számomra ezek a legkijózanítóbb szavak, amelyek valaha angol nyelven megjelentek. Russell azonban ezeket a mondatokat abban a korban írta le, amikor még lehetetlennek tartották az űrhajózást. Napjainkban már korántsem tűnik túlzásnak arra gondolni, hogy egykor majd elhagyhatjuk a Földet. Carl Sagan egyszer kijelentette, hogy „két bolygón honos fajjá” válhatunk. A földi élet olyan kincs, mondta, hogy azt legalább egy másik, lakható bolygón el kell terjesztenünk, hogy az élet egy kozmikus katasztrófa után is fennmaradjon. A Föld egy hatalmas, „kozmikus céllövölde” céltáblájaként kering a Nap körül, miközben szakadatlanul száguldoznak körülötte a kisbolygók, az üstökösök és a Föld pályája környékén sodródó egyéb törmelékdarabok. Bármelyikükkel ütközzünk is össze, az a vesztünket okozhatja.

Elkövetkező katasztrófák Robert Frost amerikai költő feltette a kérdést, hogy vajon a Föld tüzes vagy jeges véget fog-e érni? A fizika törvényeit felhasználva ésszerűen előre tudjuk jelezni, milyen sors vár bolygónkra egy (kozmikus) természeti katasztrófa esetén. Évezredes léptékben az emberi civilizációt fenyegető egyik veszély egy új jégkorszak beköszönte. A legutóbbi jégkorszak 10 000 évvel ezelőtt ért véget. Ha 10 000 vagy 20 000 év múlva beköszönt a következő, Észak-Amerika legnagyobb részét egy kilométer vastag jégréteg boríthatja be. Az emberi civilizáció a

legutóbbi interglaciális időszakban virágzott fel, amikor a Föld szokatlanul meleg éghajlatúvá vált, ez a periódus azonban nem tarthat örökké. Az évmilliók során nagy meteorok és üstökösök ütköznek a Földnek, a becsapódás pusztító erejű lehet. A legutóbbi jelentős kozmikus becsapódás 65 millió évvel ezelőtt következett be, amikor egy körülbelül 10 kilométer átmérőjű test csapódott a Yucatán-félszigetbe (Mexikó). A becsapódás ereje 180 kilométer átmérőjű krátert vágott a Föld felszínébe, és kipusztította a dinoszauruszokat, holott addig ezek voltak az élővilág uralkodó fajai. Ilyen időskálán bármikor bekövetkezhet egy újabb kozmikus katasztrófa. Évmilliárdok múlva a Nap fokozatosan kitágul és elnyeli a Földet. Pontosabban, becsléseink szerint az elkövetkező egymilliárd évben a Nap mintegy 10 százalékot forrósodik, ezért felperzseli a Földet. 5 milliárd év múlva viszont, amikor a Nap vörös óriás csillaggá alakul át, teljes egészében elnyeli a Földet. Attól kezdve a Föld lényegében a Nap légkörében fog keringeni. Mostantól számítva tízmilliárd év múlva nemcsak a Nap, hanem az egész Tejútrendszer elpusztul. Amikor a Nap végérvényesen kimeríti hidrogén- és héliumkészleteit, aprócska fehér törpecsillaggá zsugorodik össze, fokozatosan kihűl, és a világűrben sodródó, nukleáris hulladékból álló, fekete ronccsá válik. A Tejútrendszer összeütközik a szomszédos Andromedaköddel, a még a miénknél is sokkal nagyobb galaxissal. A Tejútrendszer spirálkarjai szétzilálódnak, és a Nap minden bizonnyal kilódul valahová a világűr mélységei felé. A két galaxis középpontjaiban található fekete lyukak halálos táncba kezdenek egymás körül, míg végül összeütköznek és egybeolvadnak. Elfogadva azt, hogy az emberiségnek, ha nem akar elpusztulni, egy szép napon el kell menekülnie a Naprendszerből valamelyik közeli csillag vidékére, felmerül a kérdés: hogyan juthatunk oda? A legközelebbi csillagrendszer, az Alfa Centauri valamivel több mint 4 fényév távolságra van tőlünk. A hagyományos, kémiai üzemanyaggal működő rakétáink, a jelenlegi űrprogram igáslovai legfeljebb 60 000 km/óra sebességet érnek el. Ilyen sebességgel 70 000 évig tartana, mire elérjük a legközelebbi csillagot. Napjaink űrprogramját elemezve, hatalmas szakadékot látunk tátongani jelenlegi szerény technikai lehetőségeink és egy olyan valódi csillagközi űrhajó által támasztott műszaki követelmények között, amely űrhajó alkalmas lehet arra, hogy segítségével elkezdjük a Világegyetem meghódítását. Mióta az 1970-es évek elején az ember meghódította a Holdat, emberes űrprogramunk keretében az űrhajósaink csak alig 500 km magasan keringenek a Föld körül, az űrrepülőgépek és a Nemzetközi Űrállomás fedélzetén. A NASA azonban azt tervezi, hogy 2010-re kivonja a forgalomból az űrrepülőgépeket, hogy átvegye a helyüket az Orion űrhajó, amely alkalmas lesz arra, hogy fél évszázados szünet után, 2020 körül ismét űrhajósokat juttasson a Holdra. A tervek szerint állandó, emberek által lakott holdbázist fognak létesíteni. Ezt követően indulhat el a Mars felé az első, embereket szállító űrhajó. Ha valaha el akarjuk érni a csillagokat, nyilvánvalóan valamilyen merőben új típusú rakétát kell terveznünk. Vagy radikálisan meg kell növelnünk rakétáink tolóerejét, vagy pedig meg kell növelnünk a rakéták működési idejét. Egy nagy teljesítményű kémiai hordozórakéta tolóereje például elérheti a sok millió newtont, de csak néhány percig működik. Ezzel szemben más működési elvű rakéták – például a következő szakaszban bemutatandó ionhajtómű – csekély tolóerőt fejtenek ki, viszont a világűrben akár évekig is folyamatosan működhetnek. A rakétatechnikában a teknősbéka legyőzheti a nyulat.

Ion- és plazmahajtóművek

A kémiai rakétákkal ellentétben az ionhajtóművekből nem áramlanak ki robbanásszerű hevességgel a szuperforró égéstermék-gázok, amelyek a hagyományos rakétákat hajtják. Tolóerejük viszont csak a newton töredéke. Ha a Földön egy asztallapra helyezzük, az ionhajtómű túlságosan gyenge ahhoz, hogy elinduljon. Ám a tolóerő hiányát a működés időtartama

pótolja, mert ezek a hajtóművek a világűrben uralkodó vákuumban akár évekig is üzemelhetnek. Egy tipikus ionhajtómű olyan, mint egy tévéképcső belseje. Elektromos árammal felhevítünk egy fémszálat, amely ionizált atomok (például xenon) nyalábját állítja elő. Az ionok a rakéta végén távoznak. A robbanásszerűen kitörő forró gázok helyett az ionhajtóművet az ionok gyenge, de folyamatos áramlása hajtja előre. A NASA NSTAR ionhajtóműve az 1998-ban indított Deep Space-1 űrszondán sikeresen debütált. Az ionhajtómű 678 napig folyamatosan működött, ami rekordnak számított. Az Európai Űrügynökség a Smart-1 szonda fedélzetén ugyancsak kipróbálta saját ionhajtóművét. A japán Hayabusha űrszondát, amelyik egy kisbolygó mellett repült el, négy, xenonnal működő ionhajtómű mozgatta. Bár működése kevésbé látványos, az ionhajtóművek képesek lehetnek hosszú távú (de nem sürgős) küldetések végrehajtására a bolygók között. Valójában egyszer majd az ionhajtómű lehet a bolygóközi szállítás igáslova. Az ionhajtómű nagyobb teljesítményű változata a plazmahajtómű, például a Franklin Chang-Diaz űrhajósmérnök tervezte VASIMR (variable specific impulse magnetoplasma rocket), amely erős plazmasugarat használ a világűrbeli mozgáshoz. Az eszközben rádióhullámok és mágneses tér segítségével hidrogéngázt egymillió fokos hőmérsékletre hevítenek. A szuperforró plazma a rakéta egyik végén kilövell, miközben jelentős tolóerőt hoz létre. A hajtómű prototípusát a Földön már kipróbálták, a világűrben azonban még nem. Egyes mérnökök remélik, hogy a plazmahajtóművet fel lehet majd használni a Marshoz indítandó küldetéseknél, néhány hónapra rövidítve ezáltal a bolygó eléréséhez szükséges repülési időt. Egyes változatai napenergiát használnak a hajtóműben a plazma létrehozásához szükséges energia biztosítására. Más változatokban a maghasadás energiáját hasznosítják (ami biztonsági problémákat vet fel, mert nagy mennyiségű radioaktív anyagot kellene elhelyezni az űrhajón, és ez baleset során veszélyes lehet). Sem az ionhajtómű, sem a plazma-/VASIMR-hajtómű teljesítménye nem elegendő azonban a csillagok eléréséhez.

Ahhoz valamilyen merőben újszerű módon kell létrehozni a tolóerőt. A csillagközi űrhajó építésének két legsúlyosabb problémája az, hogy még a legközelebbi csillag eléréséhez is elképzelhetetlenül nagy mennyiségű üzemanyagot kell magunkkal vinni, illetve az, hogy az űrhajó csak rendkívül hosszú idő alatt éri el távoli úticélját.

Napvitorlások Az egyik elképzelés, amelyik megkerüli ezt a problémát, a napvitorlás. Ez azt a körülményt használja ki, hogy a napfény roppant csekély, de állandó nyomást gyakorol az útjába eső felületekre, ami elegendő ahhoz, hogy egy hatalmas vitorlát meghajtson. A napvitorlás ötlete meglehetősen régi, azt a híres csillagász, Johannes Kepler vetette fel 1611-ben megjelent, Somnium (Az álom) című értekezésében. Bár a napvitorlás fizikai háttere elég egyszerű, mégis csak nehézkesen haladt az első, ténylegesen a világűrbe küldhető napvitorlás kifejlesztése. Egy japán rakéta 2004-ben sikeresen kibontott két kis prototípust a világűrben. A Planetary Society, a Cosmos Studios és az Orosz Tudományos Akadémia 2005-ben egy a Barrents-tengeren úszó tengeralattjáróról indította el a Cosmos-1 űrvitorlást, azonban az eszközt magasba emelő Volna rakéta meghibásodott, ezért a vitorlás nem érte el a pályáját. (Egy korábbi próbálkozás egy vitorla szuborbitális repülésére 2001-ben ugyancsak kudarcot vallott.) 2006. februárban viszont a japán M-V rakétával egy 15 méter átmérőjű napvitorlát állítottak sikeresen pályára, bár a vitorla nem nyílt ki teljesen. Noha a napvitorlások területén a technikai fejlődés keservesen lassú, a módszer hívei újabb ötlettel álltak elő, ami lehetővé tenné a vitorlások használatát csillagközi utazásra. E szerint nagy teljesítményű lézereket kellene a Holdra telepíteni, és ha ezeknek az ütegeknek az erős lézernyalábjaival megvilágítanánk a vitorlákat, akkor azok akár a legközelebbi csillagokig is elhajózhatnának. Egy ilyen interplanetáris vitorlának valóban elkeserítő a fizikája. Magának a vitorlának több száz kilométer átmérőjűnek kellene lennie, és teljes

egészében a világűrben kellene megépíteni. Több ezer nagy teljesítményű lézerágyút kellene a Holdra telepíteni, amelyek mindegyikének évtizedeken keresztül folyamatosan működnie kellene. (Egy becslés szerint a lézerek együttes teljesítményének ezerszeresen felül kellene múlnia a Föld jelenlegi teljes energiatermelését.) Elméletileg egy ilyen kolosszális méretű vitorla akár a fénysebesség felét is elérheti. Egy ilyen vitorlával mindössze nyolc év alatt el lehetne érni a legközelebbi csillagokat. A meghajtási módszer előnye, hogy kizárólag már ma is létező és működő technológiákat használ. A legjelentősebb problémák azonban gazdasági és technikai természetűek. A több száz kilométer átmérőjű vitorla megépítése és a Holdra telepített nagy teljesítményű lézerágyúk ezreinek energiával ellátása félelmetes, de talán egy évszázadon belül megoldható műszaki problémát jelent. (A csillagközi vitorlás legfőbb problémáját a visszatérés jelenti. Talán hasonló lézerüteget kell létesíteni egy nagyon távoli holdon, amely a visszaútra energiával látja el a vitorlást. Esetleg a vitorlás nagy sebességgel megkerülné a csillagot, és annak lendítő hatása egyúttal vissza is fordítaná, így azonnal megkezdhetné hazafelé tartó utazását. Ezután a Holdra telepített lézereket már a szerkezet lefékezésére lehetne használni, hogy kellően lelassulva le tudjon szállni a Földre.)

Fúziós torlósugár-hajtómű Számomra a csillagok elérése legígéretesebb eszközének a fúziós torlósugár-hajtómű (ramjet) tűnik. A Világegyetem bővelkedik hidrogénben, ezért a torlósugár-hajtómű a világűrbeli utazása közben gyűjthetné össze a hidrogént, így lényegében kimeríthetetlen energiaforrás állna a rendelkezésére. Az összegyűjtött hidrogént több millió fokra kellene forrósítani, elegendően magas hőmérsékletre ahhoz, hogy beinduljon benne a magfúzió, és a termonukleáris reakció közben energia szabaduljon fel. A fúziós torlósugár-hajtóművet az 1960-as években egy fizikus, Robert W. Bussard találta ki, majd később Carl Sagan

népszerűsítette. Bussard számításai szerint egy körülbelül 1000 tonna tömegű torlósugár-hajtómű elméletileg 1 g gyorsulás elérésére lenne képes, vagyis körülbelül akkora lenne a tolóerő, mint a szerkezet súlya, ha a Föld felszínén állna. Ha a torlósugár-hajtómű egy éven keresztül képes biztosítani ezt az 1 g gyorsulást, altkor elérhetné a fénysebesség 77 százalékát, ami már elegendő ahhoz, hogy a csillagközi utazást komoly lehetőségnek tekintsük. A fúziós torlósugár-hajtóművel szemben támasztott követelményeket egyszerű kiszámítani. Először is, ismerjük a hidrogéngáz átlagos sűrűségét a Világegyetemben. Azt is ki tudjuk számítani, nagyjából mennyi hidrogént kell elégetnünk az 1 g állandó gyorsulás biztosításához. E számítás eredményeképpen az is kiderül, mekkorának kell lennie annak a „tölcsérnek”, amelyikkel a hajtómű működéséhez szükséges hidrogént összegyűjtjük. Néhány ésszerű feltevéssel kimutatható, hogy a hidrogént begyűjtő tölcsérnek 160 kilométer átmérőjűnek kellene lennie. Bár egy ekkora tölcsér megépítése a Földön kivitelezhetetlen lenne, ám a világűrben a súlytalanságnak köszönhetően kevesebb problémát okozna. Elvben a torlósugár-hajtómű a végtelenségig képes működni, így végső soron elérhetné a Tejútrendszer távoli csillagrendszereit. Minthogy Einstein szerint a rakéta belsejében lelassul az idő múlása, a legénység hibernálása nélkül is lehetséges a csillagászati távolságok elérése. Ha például a rakéta a fedélzetén elhelyezett óra által mutatott idő szerint tizenegy éven keresztül 1 g gyorsulással mozog, akkor elérheti a Fiastyúk csillaghalmazt, jóllehet annak távolsága 400 fényév. Huszonhárom év alatt elérkezne az Andromeda-ködbe, amely 2 millió fényévre van a Földtől. Elméletileg az űrhajó a legénység élettartamán belül képes lenne elérni a belátható Világegyetem határát (bár eközben a Földön évmilliárdok telnének el). A hajtómű megvalósítását illetően a legfőbb bizonytalanság maga a fúziós reakció. Az ITER fúziós atomreaktor, amelyet Dél-Franciaországban terveznek megépíteni, a hidrogén két ritka formáját (a deutériumot és a tríciumot) egyesíti, hogy a folyamatból energiát nyerjen. A világűrben azonban a hidrogén leggyakoribb formája egyetlen protonból, és a körülötte

elhelyezkedő egyetlen elektronból áll. Ezért a fúziós torlósugárhajtóműnek a proton-proton reakción kellene alapulnia. A deutérium-trícium fúziós reakciót a fizikusok már évtizedek óta részletesen vizsgálják, ezzel szemben a proton-proton fúzió részletei kevésbé ismertek, megvalósítása nehezebb, és sokkal kevesebb energiát termel. A nehezebben munkába fogható proton-proton reakció tökéletes kiismerése még az elkövetkező évtizedek technológiai feladata lesz. (Egyes mérnökök ezenkívül azt is kétségbe vonják, hogy a torlósugár-hajtómű képes lesz-e legyőzni azt a közegellenállást, amelyet önmaga kelt a fényéhez közeli sebességgel történő haladása közben.) Amíg a proton-proton reakció fizikáját és gazdaságosságát nem ismerjük minden részletében, addig nehéz pontos előrejelzéseket tenni a torlósugár-hajtómű megvalósíthatóságára vonatkozóan. A rendszer azonban ott található a csillagközi űrutazás technikai oldalának legígéretesebb jelöltjei sorában.

Nukleáris elektromos rakéták Az Egyesült Államok Atomenergetikai Bizottsága (AEC, Atomic Energy Commission) 1956-ban a Rover-projekt keretében kezdte komolyan tanulmányozni a nukleáris rakéták lehetőségét. Elméletileg egy maghasadáson alapuló atomreaktorral extrém magas hőmérsékletre lehetne felforrósítani valamilyen gázt, például hidrogént, majd ezt a forró gázt a rakéta egyik végén kiengedve tolóerő ébreszthető. A Föld légkörébe bekövetkező robbanás veszélye és az erősen mérgező üzemanyag miatt a nukleáris rakéták első változatait vasúti kocsikra szerelve, vízszintes irányban próbálták ki, mert így pontosabban tudták ellenőrizni a rakéta működését. Az első, a Rover-projekt keretében 1959-ben ténylegesen kipróbált nukleáris rakétahajtómű a Kiwi-1 volt, amelyik stílszerűen az Ausztráliában élő, repülésre képtelen madárról kapta a nevét. Az 1960-as években a NASA is csatlakozott az AEC-hez, és létrehozták a NERVA (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application, nukleáris hajtómű rakétatechnikai alkalmazás céljára) hajtóművet, az első nem

vízszintesen, hanem már függőlegesen kipróbált nukleáris rakétát. Ezt a rakétát 1968-ban kísérleti céllal függőleges, de lefelé irányított helyzetben próbálták ki. A kutatások vegyes eredményt hoztak. A rakéta nagyon bonyolult szerkezetű volt, és gyakran nem indult be. A nukleáris reaktor erőteljes vibrációja következtében többször megrepedtek az üzemanyagkötegek, amitől az egész szerkezet szétesett. Állandó problémát jelentett a magas hőmérsékletű hidrogén által okozott korrózió. Végül 1972-ben az egész rakétaprogramot leállították. (Ezeknek az atomrakétáknak van egy további problémájuk is: a megszaladó nukleáris reakció veszélye, vagyis az, hogy a rakéta kisebb atombombává válhat. A gazdasági célú, energiatermelő atomreaktorok napjainkban hígított nukleáris üzemanyaggal működnek, ezért nem tudnak a hirosimaihoz hasonló atombombaként felrobbanni, azonban ezekben az atomrakétákban a lehető legnagyobb tolóerő elérése érdekében nagymértékben dúsított uránt használtak, ezért ezeknél komolyan fennállt a veszélye annak, hogy a láncreakció robbanásszerűvé válik, és a rakéta atombombaként felrobban. Amikor már sejteni lehetett, hogy a programot le fogják állítani, a kutatók úgy döntöttek, hogy egy utolsó kísérletet még végrehajtanak. Elhatározták, hogy kis atombombaként felrobbantanak egy rakétát. Eltávolították a szabályozó rudakat, amelyek kordában tartják a reakció sebességét. A reaktor szuperkritikussá vált, és tűzgömbként felrobbant. A nukleáris rakétaprogram látványos kimúlását filmen is megörökítették. Az oroszok persze nem örültek az esetnek, azt a földfelszín fölötti atomrobbantásokat betiltó atomcsendszerződés megsértésének tartották.) A későbbiekben a Hadsereg időnként rendszeresen visszatért a nukleáris rakéta gondolatához. Az egyik titkos projekt, a Timberwind nukleáris rakéta, az 1980-as években a csillagháborús tervek részeként folyt. (A projektet akkor hagyták abba, amikor létezésének részleteit az Amerikai Természettudósok Szövetsége kiszivárogtatta.) A maghasadáson alapuló rakétával kapcsolatos legfőbb aggodalmak az eszköz biztonságára vonatkoznak. A kémiai

hordozórakéták működése még ötven évvel az űrkorszak kezdete után is az esetek 1 százalékában kudarcot vall. (A Challenger és a Columbia űrrepülőgépek tizennégy űrhajós tragikus halálát okozó katasztrófája megerősítette ezt az arányt.) Mindamellett az elmúlt években a NASA – az 1960-as években folytatott NERVA-program óta első ízben – felelevenítette a nukleáris rakétákkal kapcsolatos kutatásokat. Az új projektet a NASA 2003-ban Prométeuszról, az emberiséget a tűzzel megajándékozó görög istenről nevezte el. A Prometheus-projekt 2005-ben 430 millió dollár támogatást kapott, bár 2006-ban az összeget jelentősen, 100 millió dollárra csökkentették. Emiatt a projekt jövője bizonytalan.

Nukleáris impulzusrakéták Egy másik, a távolabbi jövő lehetőségei közé sorolható megoldás, ha miniatűr nukleáris bombák robbanásainak sorozatával hajtjuk a csillagközi űrhajót. Az Orion-projektben apró bombák sorát tervezték kidobni a rakéta végén, a rakéta pedig a kis hidrogénbombák sorozatos robbanásai által keltett lökéshullámot „lovagolta volna meg”. Elméletileg ezzel a módszerrel az űrhajót akár a fénysebességet megközelítő sebességre is fel lehet gyorsítani. Az ötletet eredetileg 1947-ben vetette fel Stanislaw Ulam, aki közreműködött az első hidrogénbomba megalkotásában. A gondolatot Ted Taylor (az Egyesült Államok hadserege számára készülő nukleáris robbanófejek egyik főtervezője) és a fizikus Freeman Dyson, a princetoni Institute for Advanced Study munkatársa fejlesztette tovább. Az 1950-es évek végén és az 1960-as években bonyolult számításokat végeztek a csillagközi rakéták ezen típusával kapcsolatban. Az akkori becslések szerint egy ilyen űrhajó egy év alatt eljutna a Plútóig és vissza, miközben csúcssebessége elérné a fénysebesség 10 százalékát. Ám a legközelebbi csillagig még ezzel a sebességgel is 44 évig tartana az utazás. A tudósok azon is eltöprengtek, hogy ilyen meghajtással Noé bárkája űrbeli megfelelőjét is meg lehetne hajtani. Az óriás

űrhajó évszázadokig úton lehetne, a többgenerációs legénységben a születő gyermekek az űrhajón nőnének fel, hogy valamikor majd az ő utódaik végre elérhessék a közeli csillagokat. A General Atomics nevű cég 1959-ben tanulmányt tett közzé az Orion űrhajó méretéről. A szuper-Orionnak nevezett legnagyobb változat 8 millió tonna tömegű lenne, átmérőjét 400 méternek feltételezték, meghajtásáról pedig 1000 hidrogénbomba gondoskodna. A projekt legnagyobb problémáját mindamellett az indításkor a környezetbe kerülő radioaktív poreső jelentené. Dyson becslése szerint a szétszóródó radioaktív szennyező anyag minden egyes indítás során átlagosan tíz embernél okozna halálos kimenetelű rákot. Ezenkívül az indításkor fellépő elektromágneses impulzus olyan erős lenne, hogy a környező elektromos rendszerekben kiterjedt rövidzárlatokat okozna. A korlátozott atomcsendegyezmény 1963-ban történt aláírása megadta a kegyelemdöfést a projektnek. Végül a projekt legfőbb mozgatója, a nukleáris bombák tervezésével foglalkozó Ted Taylor is feladta a harcot. (Egyszer bevallotta nekem, hogy végül kiábrándult a projektből, mert rájött, hogy a miniatűr nukleáris bombák előállítására vonatkozó technológia terroristák kezébe jutna, akkor azok képesek lennének hordozható nukleáris bombákat készíteni. Bár a projektet törölték, mert túlságosan veszélyesnek ítélték, neve mégis tovább él az Orion űrhajóval, amellyel a NASA 2010-ben felváltja az űrrepülőgép flottáját.) A nukleáris meghajtású rakéta tervét rövid időre, 1973 és 1978 között a Brit Bolygókutató Társaság (British Interplanetary Society) támasztotta fel. A Daedalus-terv keretében megvizsgálták, meg lehetne-e építeni egy olyan, embereket nem szállító űrszondát, amely el tudná érni a Földtől 5,9 fényévre lévő Barnard-csillagot. (Azért a Barnard-csillagot választották célpontnak, mert arról azt sejtették, hogy bolygója lehet. Azóta Jill Tarter és Margaret Turnbull amerikai csillagászok 17 129 közeli csillag listáját állították össze, amelyek mindegyikénél feltételezhetjük az élet számára

alkalmas bolygók létezését. A legígéretesebb jelölt a 11,8 fényév távolságban fekvő Epszilon Indi A jelű csillag.) A Daedalus-terv keretében elképzelt csillagközi űrhajó olyan hatalmas lett volna, hogy a világűrben kellett volna megépíteni. Tömege 54 000 tonna lett volna, ennek legnagyobb részét az üzemanyag tette volna ki, amellyel 450 tonna hasznos terhét a fénysebesség 7,1 százalékára tudta volna felgyorsítani. A parányi (maghasadáson alapuló) atombombákat használó Oriontervvel ellentétben a Deadalus-tervben kisméretű hidrogénbombákat használtak volna, amelyek deutérium/hélium-3 keverékét elektronnyalábbal gyújtották volna be. Mivel hatalmas technikai problémákkal találták szembe magukat, és amúgy is aggályok merültek fel a nukleáris hajtóművekkel kapcsolatban, a Daedalus-projekt végtelen időre az asztalfiókba került.

Fajlagos tolóerő és a hajtóművek hatásfoka A mérnökök néha „fajlagos tolóerőről” (fajlagos impulzusról) beszélnek, ami lehetővé teszi a különböző hajtóműkonstrukciók hatásfokának összehasonlítását. A „fajlagos tolóerőt” a hajtóanyag egységnyi tömegével létrehozott impulzusváltozásként definiálhatjuk. Minél jobb hatékonysággal dolgozik egy hajtómű, annál kevesebb üzemanyagra van szükség a rakéta világűrbe juttatásához. Az impulzus viszont az erő és az erőhatás időtartamának a szorzata. A kémiai rakéták, bár roppant nagy tolóerőt képesek kifejteni, csak néhány percig működnek, ezért fajlagos tolóerejük csekély. Az éveken keresztül működő ionhajtóművek viszont nagyon csekély tolóerő mellett igen nagy fajlagos tolóerőt képesek elérni. A fajlagos tolóerőt másodpercekben mérik. Egy tipikus kémiai rakéta fajlagos tolóereje 400-500 másodperc, az űrrepülőgép főhajtóművéé például 453 másodperc. (A kémiai rakétával elért legnagyobb fajlagos tolóerő 542 másodperc volt, a rakéta hidrogén, lítium és fluor keverékével működött.) A Smart-1 űrszonda ionhajtóművének fajlagos tolóereje 1640

másodperc volt. A nukleáris rakétával elérhető fajlagos tolóerő 850 másodperc. A fajlagos tolóerő maximumát egy olyan rakétával érhetnénk el, amelyik megközelíti a fény sebességét. Ennek a fajlagos tolóereje körülbelül 30 millió másodperc lenne. Az alábbi táblázatban megtalálható a legfontosabb hajtóműtípusokra jellemző fajlagos tolóerő. RAKÉTAHAJTÓMŰ TÍPUSA Szilárd hajtóanyagú rakéta Folyékony hajtóanyagú rakéta Ionhajtómű VASIMR plazmahajtómű Nukleáris fúziós rakéta Maghasadással működő rakéta Nukleáris impulzusüzemű rakéta Antianyag-rakéta

FAJLAGOS TOLÓERŐ (másodperc) 250 450 3000 1000-30 000 800-1000 2500-200 000 10 000-1 millió 1 millió-10 millió

(Elvben a lézervitorlások és a torlósugár-hajtóművek fajlagos tolóereje végtelenül nagy, hiszen ezek a hajtóművek nem visznek magukkal üzemanyagot, ám ezeknek a rendszereknek is megvannak a maguk problémái.)

Űrliftek Az egyik súlyos ellenvetés értelmében ezen rakétahajtóművek közül több is olyan kolosszális méretű, hogy a Földön soha nem lennének megépíthetőek. Ezért gondolt néhány tudós arra, hogy ezeket inkább a világűrben kellene összeszerelni, ahol a súlytalanság körülményei között az űrhajósok a nagy tömegű darabokat is viszonylag könnyen tudják mozgatni. Napjainkban a bírálók inkább a világűrben folyó szerelés megfizethetetlen költségeire hívják fel a figyelmet. A Nemzetközi Űrállomás összeállításához például száznál több indításra lesz szükség, megépítésének teljes költsége meg fogja haladni a 100 milliárd dollárt. Ezzel ez lesz a történelem legdrágább kutatási projektje.

Egy csillagközi űrvitorlás vagy egy torlósugár-hajtómű tölcsérjének megépítése a világűrben ennek a sokszorosába kerülne. Ám Robert Heinlein tudományos-fantasztikus író kedvelt mondása szerint, ha eljutunk 160 kilométer magasságba a Föld felszíne fölé, akkor már a fele utat megtettük bárhová a Naprendszerben. Az állítás azért igaz, mert bármely rakétaindítás során az emelkedés első 160 kilométerén kell a legjobban megküzdeni a Föld gravitációjával, így ez a pályára állítás legköltségesebb szakasza. Ha odáig sikerül eljutni, akkor az űrhajó már akár a Plútóig, vagy azon túlra is elhajózhat. A jövőben a költségek drasztikus csökkentésének az egyik módja egy úgynevezett űrlift kifejlesztése lehet. Egyáltalán nem új keletű az ötlet, hogy talán egy hosszú kötélen fel lehetne mászni akár az égig is, „Az égig érő paszulyban” és sok hasonló mesében találkozhatunk a gondolattal. Ahhoz azonban, hogy mindez valósággá váljék, a kötél másik végét ki kell vinni valahova a világűrbe. Ezután a Föld forgásából adódó centrifugális erő már elegendő lenne a gravitáció hatásának ellensúlyozására, így a kötél soha nem esne vissza. A kötél csodával határos módon függőlegesen felemelkedne a levegőbe, és eltűnne a felhők között. (Gondoljunk egy kötél végén körbe forgatott golyóra. Úgy tűnik, mintha a golyóra nem hatna a gravitáció, mert a centrifugális erő igyekszik minél távolabbra lökni a forgás középpontjától. Hasonló módon, egy nagyon hosszú kötél a Föld légkörében lógva maradhatna, egyszerűen a Föld forgása következtében.) A Föld forgásán kívül semmi egyébre sem lenne szükség a kötél megtartásához. Elméletileg egy ember felmászhatna a kötélen, és így kijutna a világűrbe. Néha a New York Városi Egyetem fizika szakos hallgatóinak kiadjuk azt a feladatot, hogy számítsák ki, mekkora feszültség ébredne egy ilyen kötélben. Könnyen kimutatható, hogy az ébredő feszültség elég nagy ahhoz, hogy még az acélkábelt is szétszakítsa, éppen ezért az űrlift megvalósítását hosszú időn keresztül lehetetlennek tartották. Az első tudós, aki komolyan gondolkozott az űrliften, Konsztantyin Ciolkovszkij, a jövőt zseniálisan megsejtő orosz tudós volt. 1895-ben az Eiffel-torony látványának hatására

olyan tornyot képzelt el, amelyik a világűrig magasodik, ilyen módon összekötve a Földet egy az űrben lebegő „égi kastéllyal”. A tornyot fejjel lefelé kellene megépíteni, a Földről kiindulva lassan kellene a tornyot kiterjeszteni az ég felé. Jurij Arcutanov orosz tudós 1957-ben új megoldással állt elő, szerinte az űrliftet felülről lefelé, tehát a világűrben kezdve kellene megépíteni. Elképzelt egy, a geostacionárius pályán, 36 000 kilométerrel az Egyenlítő fölött keringő műholdat, amelyik a Földről nézve mindig pontosan ugyanott látszik, és amelyikről egy kábel lóg le a Föld felé. Ezután a kábel alját a Földhöz rögzítenék. Ám az űrlift kötelének nagyjából 60-100 gigapascal (GPa) feszültségnek kellene ellenállnia. Az acél 2 GPa feszültség hatására elszakad, ami az elgondolás megvalósítását elérhetetlenné teszi. Az űrlift gondolata sokkal szélesebb körben vált ismertté, amikor 1979-ben megjelent Arthur C. Clarke Az éden szökőkútjai (The Fountains of Paradise), majd 1982-ben Robert Heinlein Friday (Péntek) című regénye. További fejlődés híján azonban az ötlet a feledés homályába merült. A helyzet alapvetően megváltozott, amikor a vegyészek kifejlesztették a szén-nanocsöveket. Az érdeklődés 1991-ben, a Nippon Electric munkatársa, Sumio Iijima munkája nyomán fordult ebbe az irányba (bár a szén-nanocsövekre vonatkozó első bizonyítékok már az 1950-es években megszülettek, akkoriban azonban ez az eredmény visszhang nélkül maradt.) Figyelemreméltó, hogy a szén-nanocsövek sokkal erősebbek, mint az acélkábelek, ugyanakkor jóval könnyebbek azoknál. Valójában szakítószilárdságuk meghaladja az űrlift megépítéséhez szükséges értéket. A kutatók véleménye szerint egy szén-nanocsőszál akár 120 GPa húzófeszültségnek is ellenáll, ami jóval meghaladja a szükséges határt. E felfedezés nyomán újjáéledtek az űrlift megvalósítására irányuló próbálkozások. 1999-ben egy NASA-tanulmány komolyan fontolóra vette az űrlift lehetőségét. Körülbelül 1 méter vastag és 47 000 kilométer hosszú szalagot képzeltek el, amely mintegy 15 tonna hasznos terhet tud Föld körüli pályára emelni. Egy ilyen űrlift egyik napról a másikra megváltoztatná az űrtevékenység

gazdaságosságát. Az űrbe jutás költsége tízezred részére csökkenne, ami meghökkentő, forradalmi változást eredményezne. Jelenleg egy kilogramm tömeg Föld körüli pályára állítása legalább 20 000 dollárba kerül (ami nagyjából az arany árának felel meg). Az űrrepülőgépek minden egyes küldetése például 700 millió dollárba kerül. Az űrlift ezt a költséget kilogrammonként 2 dollárra csökkentené. A költségek ilyen drasztikus csökkenése merőben új megvilágításba helyezné az egész űrprogramot. Egyszerűen csak megnyomjuk a lift indítógombját, és a lift egy repülőjegy áráért felemel minket a világűrbe. Számos, előttünk tornyosuló akadályt kell azonban legyőznünk, ha valóban meg akarjuk építeni az űrliftet, amelyik felemel bennünket az űrbe. Jelenleg a leghosszabb tiszta szénnanocsövek, amelyeket laboratóriumban elő lehet állítani, legfeljebb 15 milliméteresek. Az űrlifthez ezzel szemben sok ezer kilométer hosszúságú nanocsőre lenne szükség. Bár tudományos szempontból ez csupán mérnöki problémának tekinthető, ám a probléma nehéz és makacs, amelyet azonban mindenképpen meg kell oldani, ha meg akarjuk építeni az űrliftet. Mindamellett, sok tudós úgy véli, hogy néhány évtizeden belül képesek leszünk a hosszú szén-nanocsövek előállítása technológiájának birtokába jutni. A hosszú kábelek előállításakor elsősorban a különféle mikroszkopikus szennyeződések problematikusak. Nicola Pugno a Torinói Műszaki Egyetem munkatársának becslése szerint ha egy szén-nanocsőben csupán egyetlen atom elcsúszik a helyéről, akkor a cső szilárdsága 30 százalékkal csökken. Összességében az atomi léptékű anyaghibák akár 70 százalékkal is csökkenthetik a nanocsőkábel teherbírását, ami már nem feltétlenül elegendő az űrlift megépítéséhez. A vállalkozók űrlift iránti érdeklődésének felkeltése érdekében a NASA két különböző díjat is finanszíroz. (A díjakhoz a 10 millió dolláros Ansari X-díj szolgál mintául, amelyik sikeresen ösztönözte a vállalkozókat olyan kereskedelmi célú rakétarepülőgép kifejlesztésére, amellyel a világűr határáig fel lehet vinni az utasokat. Az X-díjat 2004-ben

a SpaceShipOne elnyerte.) A NASA által felajánlott díjak a Beam Power Challenge, illetve a Tether Challenge. A Beam Power Challenge-ben részt vevő csapatoknak egy legalább 25 kilogramm tömegű, mechanikus eszközt kell 1 m/s sebességgel egy (darura függesztett) kötélen legalább 50 méter magasba juttatni. Ez első pillanatra könnyűnek tűnhet, azonban a szerkezet semmilyen külső energiaforrást, üzemanyagot, akkumulátorokat vagy elektromos kábelen kapott áramot sem vehet igénybe. A roboteszköznek napelemekkel, naptükrökkel, lézerekkel vagy mikrohullámmal – vagyis a világűrben jobban használható energiaforrásokkal, illetve energiatovábbítási módszerekkel kell saját energiaellátásáról gondoskodnia. A Tether Challenge elnyeréséért harcba szálló csapatoknak 2 méter hosszú szálat kell készíteniük, amelynek tömege nem lehet több 2 grammnál, viszont 50 százalékkal nagyobb teherbírásúnak kell lennie, mint az előző évben előállított legerősebb szál. A kiírók szándékai szerint a kihívás ösztönözni fogja az olyan ultrakönnyű anyagok kutatás-fejlesztését, amelyek elég erősek ahhoz, hogy 100 000 kilométer magasságig felnyúljanak az űrbe. A díjak 150 000 dollár, 40 000 dollár és 10 000 dollár összegűek. (Jellemző a teljesítendő feltételek nehézségére, hogy a verseny első évében, 2005-ben senki sem tudta elnyerni a díjat.) Bár a sikeres űrlift forradalmasíthatja az űrprogramot, az ilyen szerkezeteknek is van bizonyos kockázatuk. Így például az alacsony Föld körüli pályán keringő műholdak pályája folyamatosan elfordul (mivel a Föld elfordul alattuk). Ez azt jelenti, hogy ezek a műholdak 28 000 km/óra sebességgel nekiütközhetnek az űrliftnek, aminek következtében szétszakadhat a kötél. Egy ilyen katasztrófa kétféleképpen kerülhető el. Vagy a jövőben minden műholdat fel kell szerelni kis rakétákkal, hogy manőverezni tudjanak, és szükség esetén elkerüljék az ütközést az űrlift kötelével, vagy pedig magára a lift kötelére kell kis rakétákat szerelni, hogy a kötél térjen ki a feléje tartó műholdak elől. Ugyancsak problémát jelent a mikrometeoritokkal való ütközés, mert az űrlift jóval magasabbra nyúlik, mint a bennünket a meteorok becsapódásaitól megvédő légkör felső

határa. Minthogy a mikrometeorok becsapódásai előrejelezhetetlenek, az űrlift kábele köré valamilyen védőpajzsot kell építeni, vagy veszély esetén a működést automatikusan kikapcsoló biztonsági rendszerről kell gondoskodni. További problémát jelenthetnek a Föld légkörében előforduló, különösen heves időjárási jelenségek, a hurrikánok, a szökőárak és a heves zivatarok.

Hintamanőver Egy másik, újszerű módszer, amellyel egy testet a fénysebesség közelébe gyorsíthatunk, az úgynevezett „hintamanőver”. Amikor a NASA a távoli bolygók felderítésére indít egy űrszondát, akkor azt gyakran először a közeli bolygók mellé irányítja, hogy azok gravitációs lendítő hatása megnövelje az űreszköz sebességét. Ily módon a NASA jelentős mennyiségű, értékes üzemanyagot tud megtakarítani. Így tudták a Voyager űrszondák elérni a bolygórendszer peremén keringő Neptunuszt. Freeman Dyson princetoni fizikus felvetette, hogy a távoli jövőben találhatunk majd két olyan neutroncsillagot, amelyek nagy sebességgel keringenek egymás körül. Ha egyiküket nagyon megközelítjük, akkor a csillagot gyors és szűk fordulóval megkerülve, a fénysebesség harmadát elérő sebességgel lendülünk ki a távoli világűrbe. Lényegében tehát a gravitációt használjuk ki, hogy többletsebességre tegyünk szert, és ezáltal akár a fénysebességet is megközelítsük. Elméletben legalábbis működik a módszer. Mások azt javasolják, hogy a szűk fordulót akár a Nap körül is megtehetjük, ha a fényéhez közeli sebességre akarunk felgyorsulni. Ezt a módszert használták a Star Trek: A hazatérés (Star Trek TV: The Voyage Home) című epizódban, amikor az Enterprise legénysége zsákmányul ejti a klingonok egyik hajóját, amelyikkel olyan közel repülnek a Naphoz, hogy a fénysebességnél nagyobb sebességre gyorsulnak fel, és így visszafelé mehetnek az időben. A When Worlds Collide (Amikor a világok összeütköznek) című filmben a Földet egy kisbolygóval való összeütközés veszélye fenyegeti. A tudósok

úgy menekülnek el a Földről, hogy egy óriási hullámvasutat építenek. Egy űrhajó legurul a hullámvasút lejtőjén, nagy sebességre gyorsul fel, majd a pálya hullámvölgyén átlendülve felfelé kezd mozogni, és kirepül a világűrbe. A valóságban azonban az előző két módszer egyike sem működik, így nem lehet a gravitációt kihasználva többletsebességre szert tenni. (Az energia megmaradása miatt az előbb lefelé, majd felfelé haladó hullámvasút az emelkedő szakasz tetejére ugyanakkora sebességre gyorsul fel, mint amekkora sebességgel a lejtő tetején elindult, tehát nincs energianyereség, nincs sebességtöbblet. Hasonlóképpen, hiába körözünk az álló Nap körül, sebességünk mindig akkora marad, mint amekkorával elindultunk.) Dyson módszerét azért kell az egymás körül keringő két neutroncsillag valamelyike közelében alkalmazni, mert az égitestek gyorsan mozognak. A hintamanővert kihasználó űrhajó ilyen módon energiát tud nyerni a csillag vagy egy bolygó mozgásából. Ha az égitestek állnak, akkor a hintamanőver nem működik. Noha Dyson ötlete működőképes, a mai földi tudósok számára nem sok segítséget nyújt, hiszen először szükségünk lenne egy csillagközi űrhajóra, hogy felkeressük az egymás körül gyorsan keringő neutroncsillagokat.

Sínágyúval a csillagok közé Egy másik zseniális módszer, amellyel fantasztikus sebességre gyorsított testeket küldhetünk a világűrbe, a sínágyú. Ez a szerkezet Arthur C. Clarke és más szerzők tudományosfantasztikus műveiben többször is szerepel, megvalósíthatóságát azonban csak a csillagháborús védelmi rendszer tervezésekor vizsgálták meg komolyan. A sínágyú rakéták vagy lőpor használata helyett elektromágneses energiával gyorsítja fel nagy sebességre a lövedéket. Legegyszerűbb formájában a sínágyú két, egymással párhuzamos sínből vagy vezetékből áll, az U alakú lövedék pedig mindkét sínt „meglovagolja”. Már Michael Faraday is

tudta, hogy a mágneses térbe helyezett elektromos vezetőre erő hat, ha a vezetékben áram folyik. (Lényegében ez a felismerés az alapja minden villanymotor működésének.) Ha a vezetékekbe és a lövedékbe több millió amper erősségű áramot vezetünk, akkor a sínek körül igen erős mágneses mező alakul ki. Ez a mágneses mező azután nagy sebességgel löki előre a lövedéket. A sínágyúkkal rövid távolságra sikerrel lőttek ki fémtárgyakat nagyon nagy sebességgel. Figyelemreméltó, hogy elméletileg egy egyszerű sínágyú is képes a fémlövedéket 28 000 km/óra sebességre gyorsítani, vagyis a testet Föld körüli pályára állítani. Elméletileg a NASA egész rakétaflottáját helyettesíteni lehetne sínágyúkkal, amelyek a Földről indított testeket Föld körüli pályára tudnák állítani. A sínágyúnak van egy jelentős előnye a kémiai rakétákhoz és fegyverekhez képest. A puskából kilőtt lövedék végsebességét, amelyre a táguló gázok fel tudják gyorsítani a lövedéket, a lökéshullámok sebessége korlátozza. Bár Verne Gyula Utazás a Holdba című híres regényében lőporral lőtte ki híres ágyúgolyóját – űrhajósokkal a belsejében –, könnyen utánaszámolhatunk, hogy a lőpor felrobbantásával elérhető végsebesség csupán töredéke annak, ami a Hold eléréséhez szükséges. A sínágyúk esetében a lökéshullám nem korlátozza az elérhető sebességet. A sínágyúnak azonban problémái is vannak. Olyan hirtelen gyorsítja fel a testeket, hogy azok a levegővel érintkezve rendszerint szétlapulnak. A sínágyú csövéből kirepülő hasznos teher gyakran súlyosan torzul, mert olyan nagy sebességgel ütközik a levegőbe, hogy annak a hatása felér azzal, mintha tömör téglafalba csapódna. Mindamellett, már a sínek mentén akkora gyorsulással halad a kilőtt test, hogy ez önmagában elég ahhoz, hogy deformálódjék. A lövedékek által okozott rongálás miatt a síneket is gyakran kell cserélni. Emellett a sínágyúval gyorsított űrhajó utasaira olyan hatalmas tehetetlenségi erő hatna, hogy az minden csontjukat összeroppantaná, így a halálukat okozná. Egyesek elképzelése szerint a Holdon lehetne felállítani egy sínágyút. A Föld légkörén kívül a sínágyú lövedéke a vákuumban, közegellenállás hiányában, akadálytalanul

gyorsulhatna. A hatalmas gyorsulás azonban ebben az esetben is károsíthatná a hasznos terhet. A sínágyú bizonyos értelemben a lézervitorlás ellentéte, hiszen az utóbbi nagyon hosszú idő alatt, minimális gyorsulással éri el végsebességét. A sínágyú lehetőségei azért korlátozottak, mert az eszköz igen sok energiát koncentrál egy kicsiny térrészbe. A sínágyú, amelyikkel a közeli csillagokig lehetne kilőni egy testet, meglehetősen drága szerkezet lenne. Egy elképzelés szerint a sínágyút a világűrben, a Nap és a Föld közötti távolság kétharmadánál lehetne megépíteni. Az eszköz összegyűjthetné a napenergiát, majd egy hirtelen kisüléssel átadná a felhalmozott energiát a sínágyúnak. Ily módon egy 10 tonna tömegű hasznos terhet a fénysebesség egyharmadára lehetne felgyorsítani, ám ehhez nem kevesebb, mint 5000 g gyorsulásra lenne szükség. Nem meglepő, hogy ezt a hatalmas gyorsulást csak a legrobusztusabb automata eszközök lennének képesek túlélni.

Az űrutazás veszélyei Természetesen az űrutazás nem hétvégi kirándulás. Rettenetes veszélyek leselkednek az űrutazókra, akik el akarnak merészkedni a Marsig, vagy azon túlra. A Föld évmilliókon át menedéket nyújtott az életnek. A bolygó ózonrétege megvédett az extrém ibolyántúli sugárzástól, mágneses tere a napkitörésektől és a kozmikus sugárzástól, vastag légköre pedig a meteoroktól, amelyek felizzanak, amikor belépnek a légkörbe. Hozzászoktunk a Föld kellemes hőmérsékletéhez és légnyomásához. Ám a világűrben szembe kell néznünk a szomorú valósággal: a Világegyetem legnagyobb részében felfordulás uralkodik, halálos sugárzási övezetekkel és halálos veszélyt rejtő meteorokkal. A hosszú űrutazásokkal kapcsolatos első megoldandó probléma a súlytalanság. Az oroszok tanulmányozták a hosszú ideig tartó súlytalanság hatását, és kimutatták, hogy a test a világűrben a vártnál gyorsabban veszíti el az értékes ásványi anyagokat és vegyületeket. Az orosz űrhajósok csontjai és izmai a szigorúan előírt, kemény edzésterv teljesítése ellenére is

annyira elgyengültek, hogy amikor visszatértek a Földre, szinte csak csecsemőként tudtak mászni. Az izmok atrófiája, a csontváz elgyengülése, a csökkent vörösvértest-termelés, a legyengült immunrendszer és a szív- és érrendszer csökkent működése a hosszú ideig tartó súlytalanság elkerülhetetlen velejárójának tűnik. A Mars-utazás néhány hónapig vagy egy évig tarthat, ennyi idő alatt az űrhajósok szervezete tűrőképességének határára ér. A közeli csillagokig tervezett hosszú küldetések esetében ezek a problémák halálos következményekkel járhatnak. A jövő csillagközi űrhajójának esetleg forognia kell, hogy az emberi élet fenntartása érdekében, a centrifugális erő révén mesterséges gravitációt teremtsenek. Ez a megoldás jelentősen drágábbá és bonyolultabbá tenné a jövő csillagközi űrhajóit. Továbbá a sok tízezer kilométeres óránkénti sebességgel száguldozó mikrometeorok jelenléte a világűrben szükségessé teheti, hogy az űrhajókat valamilyen extra védőpajzzsal szereljük fel. Az űrrepülőgépek törzsének tüzetes átvizsgálása bebizonyította, hogy azon számos apró, potenciálisan halálos, parányi meteoroktól származó becsapódásnyom található. A jövőben az űrhajókon bizonyára a legénység rendelkezésére fog állni egy speciális, kettős, megerősített falú kamra. A sugárzás szintje a világűrben sokkal magasabb a korábban feltételezettnél. A tizenegy éves naptevékenységi ciklus maximuma idején például a napkitörések hatalmas mennyiségű, halálos veszélyt jelentő plazmát dobhatnak ki, amely a Föld felé száguld. A múltban ez a jelenség már többször is arra kényszerítette a Nemzetközi Űrállomás személyzetének tagjait, hogy különleges védelmet keressenek az elemi részecskék potenciálisan halálos özöne ellen. Az ilyen erős napkitörések alatt végrehajtott űrséta halálos kimenetelű lehet. (Még egy egyszerű, Los Angeles és New York közötti repülőút alatt is óránként körülbelül egy millirem sugárzás éri a szervezetünket. A teljes repülőút alatt összességében annyi sugárdózist kap a szervezetünk, mint egy fogröntgennel.) A világűrben, ahol a Föld légköre és mágneses tere már nem véd meg, a sugárzás hatása komoly problémát jelent.

Hibernáció Az eddigiekben bemutatott rakéták terveivel kapcsolatban az egyik rendszeresen visszatérő ellenérv úgy szól, hogy még ha meg is tudnánk építeni a csillagközi űrhajót, akkor is évtizedekbe vagy évszázadokba telne, mire a legközelebbi csillagot elérnénk. Egy ilyen küldetéshez többgenerációs személyzetre lenne szükség, akiknek csak a leszármazottai érkeznének meg az utazás célpontjához. Az egyik megoldás, amelyet például A nyolcadik utas: a Halál (Alien) és a Majmok bolygója (Planet of the Apes) című filmekben láthattunk, az űrutazók hibernálása: testhőmérsékletüket nagyon körültekintően addig csökkentik, amíg életműködéseik szinte teljesen leállnak. A téli álmot alvó állatfajok ezt minden télen megteszik. Bizonyos halfajok és békák akár szilárd jégtömbbé fagyva is átvészelhetik a hideg időszakot, majd amikor az időjárás kedvezőbbre fordul, felolvadnak. A különös jelenséget tanulmányozó biológusok úgy gondolják, hogy ezek az állatok valamilyen természetes „fagyállót” termelnek, amely lecsökkenti a víz fagyáspontját. Ez a természetes fagyálló a halaknál meghatározott fehérjéket tartalmaz, a békák esetében pedig glükózt. Ha vérüket feldúsítják ezzel a fehérjével, akkor az Arktisz környékén honos halak akár -2 °C hőmérsékletű környezetben is életben maradhatnak. A békák kifejlesztették azt a képességet, hogy magasan tartják szervezetükben a glükóz szintjét, miáltal megelőzik a jégkristályok képződését. Bár szervezetük kívülről nézve szilárdra fagy, belül azonban mégsem fagy meg. ami lehetővé teszi, hogy a szervek folyamatosan működésben maradjanak, noha a megszokottnál jóval lassabban. Az emlősök számára azonban problémát jelent ehhez alkalmazkodni. Amikor az emberi szövetek megfagynak, jégkristályok képződnek a sejtek belsejében. Növekedésük folytán ezek a kristályok átszúrhatják és elroncsolhatják a sejtfalat. (A hírességek, akik folyékony nitrogénben

lefagyasztva szívesen eltároltatnák fejüket és testüket, jobban teszik, ha kétszer is meggondolják a dolgot.) Mindamellett az utóbbi időben sikerült előrehaladást elérni az egyébként téli álmot nem alvó emlősállatok, például egerek és kutyák, hibernálása területén. A Pittsburgh-i Egyetem kutatói 2005-ben életre tudtak kelteni kutyákat, miután vérüket leszívták és helyette egy speciális fagyálló folyadékkal töltötték fel keringési rendszerüket. A kutyák három órán keresztül a klinikai halál állapotában voltak, majd miután szívüket újraindították, ismét életre keltek. (Bár a beavatkozást követően a legtöbb kutya egészséges maradt, egyeseknek károsodott az agya.) Ugyanabban az évben a kutatók egereket helyeztek el egy hidrogén-szulfidot tartalmazó kamrában, majd testhőmérsékletüket hat óra hosszat 13 °C-on tartották. Az egerek anyagcseréjének sebessége a tizedére esett vissza. 2006ban a bostoni Massachusetts Általános Kórház (Massachusetts General Hospital) orvosai disznókat és egereket hibernáltak, szintén hidrogén-szulfid segítségével. A jövőben ezek a folyamatok életmentő jelentőségűek lehetnek például súlyos balesetet vagy szívrohamot szenvedett emberek számára, akik esetében minden másodperc számít. A hibernáció lehetővé teheti az orvosok számára, hogy „lelassítsák az idő múlását”, amíg a páciens nem jut megfelelő kezeléshez. Addig azonban még évtizedeknek kell eltelnie, mire ezeket a módszereket olyan űrhajósok esetében is alkalmazni lehet, akiket évszázadokra kellene hibernálni.

Nanoűrhajók Számos további módszer létezik, amelyekkel talán elérhetjük a csillagokat, jóllehet ezeknek a sci-fi határát súroló, fejlett technológiáknak a működőképességét eddig még nem bizonyították. Az egyik ígéretes lehetőség a nanotechnológiai módszerekkel épített, automata űrszonda. Fejtegetéseim során mindeddig feltételeztem, hogy a csillagközi űrhajóknak hatalmas monstrumoknak kell lenniük, amelyek hatalmas

mennyiségű energia felhasználása árán emberi lények százait képesek a csillagokig repíteni, akárcsak az Enterprise csillaghajó a Star Trekben. Sokkal járhatóbb útnak tűnik azonban, ha a fényét megközelítő sebességgel miniatűr, automatikus űrszondákat küldünk a távoli csillagok felé. Amint korábban már említettem, a jövőben a nanotechnológia segítségével atomi vagy molekuláris méretű hajtóműveket használó, parányi űrhajókat építhetünk. Laboratóriumainkban például az ionok – kis tömegüknek köszönhetően – az általánosan használt feszültséggel könnyűszerrel a fénysebesség közelébe gyorsíthatók. Hatalmas gyorsítórakéták helyett az erős elektromágneses terek segítségével felgyorsított ionok majdnem fénysebességgel küldhetők a világűrbe. Ez azt jelenti, hogy ha egy nanoűrhajót ionizálunk, majd elektromos térbe helyezünk, akkor könnyen elérheti a fényét megközelítő sebességet. Ettől kezdve a nanoűrhajó akadálytalanul hajózhatna a csillagok felé, hiszen a világűrben nem lépne fel közegellenállás. Ily módon egy csapásra megoldódna a legtöbb probléma, amelyekkel a nagyméretű űrhajóknak szembe kellene nézniük. Az embereket nem szállító, intelligens nanoűrhajók az embereket szállító, hatalmas csillagközi űrhajók építésének és indításának költségei töredékéért eljuthatnak a közeli csillagokhoz. A nanoűrhajók azonban nemcsak arra használhatóak, hogy közvetlenül elérjük velük a csillagokat, hanem Gerald Nordley, az amerikai Légierő nyugalmazott űrmérnökének elképzelése szerint a napvitorlások világűrbeli meghajtására is. Nordley szerint „gombostűfej méretű, kötelékben repülő és egymással kommunikáló űrhajók flottáját gyakorlatilag egy reflektor fényével lehetne hajtani.”62 Ám a nanoűrhajók esetében is különböző kihívásokkal kell szembenéznünk. Az apró eszközöket a világűrben eltéríthetik az útjukba eső elektromos és mágneses terek. Ezeknek az eltérítő erőknek úgy lehet ellenállni, ha az űrhajókat itt, a Földön nagyfeszültséggel nagy sebességre gyorsítjuk fel, így nem lehet őket könnyen eltéríteni. Másrészt, megtehetjük, hogy nanoűrhajók millióit indítjuk útnak, abban bízva, hogy legalább pár tucatnyi végül mégiscsak eléri úticélját. Pazarló

megoldásnak tűnhet, hogy a legközelebbi csillagok felderítésére csillagközi űrhajók egész raját küldjük, ám ezek a csillaghajók olcsók lennének, és sorozatgyártással milliárdszámra kellene őket előállítani, mert csak csekély hányaduk érkezik meg a célpontjához. Hogy nézhetnének ki ezek a nanoűrhajók? Dan Goldin, a NASA korábbi vezetője kólásdoboz méretű űrhajók flottáját képzelte el. Mások gombostűfej nagyságú űrhajókról beszéltek. A Pentagon megvizsgálta az „okos por” kifejlesztésének a lehetőségét; ezek olyan porszem nagyságú részecskék lennének, amelyek belsejében parányi érzékelőket helyeznek el. A részecskéket a hadműveletek helyszíne fölé fújva, azok valós idejű információkkal láthatnák el a parancsnokokat. A jövőben az is elképzelhető, hogy az „okos por” a közeli csillagokig is eljuttatható lesz. A porszem nagyságú nanoűrhajók áramköreit ugyanazzal a bemarásos technológiával lehet elkészíteni, amelyet jelenleg a félvezetőiparban használnak. Ezáltal mindössze 30 nm, vagyis nagyjából 150 atom méretű áramköri alkatrészeket lehet készíteni. A nanoűrhajókat a Holdról sínágyúval lehetne indítani, vagy akár részecskegyorsítókkal, amelyekkel rendszeresen gyorsítanak elemi részecskéket a fényéhez közeli sebességre. Ezeknek az eszközöknek olyan olcsó lenne az előállítása, hogy nyugodtan akár milliószámra is küldhetnénk őket a világűrbe. Ha egyszer a nanoűrhajók elérték a közeli csillag térségét, leszállhatnak egy lakatlan holdon. A hold csekély gravitációja miatt ez nem okozhat különösebb nehézséget. A hold által nyújtott stabil környezet ideális helyszínt biztosíthat a különféle műveletek végrehajtásához. A nanoűrhajó a holdon található nyersanyagok felhasználásával nanogyárat építhet és nagy teljesítményű rádióállomást hozhat létre, amely információkat küldhet a Földre. Olyan nanogyár is tervezhető, amely milliószámra állítja elő a nanoűrhajó másolatait, amelyek szétszélednek a bolygórendszerben és felderítik a tulajdonságait, majd útnak indulnak a további csillagok felé, megismételve az egész folyamatot. Minthogy az űrhajók automaták lennének,

nem lenne szükség hazaútra, mert a gyűjtött információk rádión továbbíthatók a Földre. Az általam leírt nanoűrhajót gyakran von Neumannszondának is nevezik, amely a matematikus Neumann Jánosról kapta a nevét, aki segített kidolgozni az önreprodukáló Turinggépek elméletét. Elvben az ilyen önreprodukáló nanoűrhajók nemcsak a közeli csillagokat, hanem az egész Tejútrendszert felderíthetik. Végül létrejöhet az exponenciális ütemben sokasodó, ilyen robotok billióiból álló, csaknem fénysebességgel növekedő kiterjedésű gömb. Ezen a táguló gömbön belül a nanoűrhajók néhány százezer év leforgása alatt az egész Tejútrendszert gyarmatosíthatják. A nanoűrhajó gondolatát nagyon komolyan vevők egyike Brian Gilchrist, a Michigan Egyetem (University of Michigan) villamosmérnöke. A közelmúltban 500 000 dolláros támogatást nyert el a NASA Fejlett Kutatások Intézetétől (Institute for Advanced Concepts) annak vizsgálatára, hogy lehet-e egy baktériumnál nem nagyobb méretű hajtóművel működő nanoűrhajót építeni. Elképzelése szerint a félvezetőiparban bevált marásos technológia alkalmazásával sok millió nanoűrhajóból álló flottát lehetne létrehozni. Az eszközök parányi, néhányszor tíz nanométer átmérőjű nanorészecskék kidobásával tudnák hajtani magukat. Ezeket a nanorészecskéket egy elektromos erőtéren történő áthaladás látná el energiával, akárcsak az ionhajtómű esetében. Minthogy minden egyes nanorészecske tömege sok ezerszeresen felülmúlja az ionok tömegét, ezért a hajtómű nagyobb tolóerőre lenne képes, mint a tipikus ionhajtóművek. Eszerint tehát a nanoűrhajó hajtóművének ugyanazok lennének az előnyös tulajdonságai, mint az ionhajtóműnek, azzal a különbséggel, hogy tolóereje sokkal nagyobb lenne. Gilchrist már hozzáfogott a nanoűrhajók egyes alkatrészeinek marásához. Mostanra elérte, hogy 10 000 önálló hajtóművet tud bezsúfolni egyetlen, 1 centiméter átmérőjű szilíciumchipre. Úgy gondolja, hogy első lépésként a Naprendszeren lehetne flottáját végigutaztatni, hogy ellenőrizzék a rendszer hatékonyságát. Később azonban ezek a nanoűrhajók az első csillagközi küldetésre induló flotta részét képezhetik.

Gilchrist ötlete egyike annak a számos futurisztikus elképzelésnek, amelyeket a NASA tanulmányoz. Több évtizedes tétlenkedés után a NASA a közelmúltban több, az intersztelláris utazás megvalósításáról szóló elképzelést is kezdett komolyan fontolóra venni – hihetőeket és fantasztikusakat egyaránt. Az 1990-es évek eleje óta a NASA rendszeresen házigazdája volt egy évenként megrendezett, a korszerű világűrbeli hajtóművek kutatásával foglalkozó szakmai konferenciának (Advanced Space Propulsion Research Workshop), amelyen mérnökök és fizikusok komoly csapatai szedték ízekre a felbukkanó új technológiákat. Még ennél is nagyobb szabású a Breakthrough Propulsion Physics program (áttörést jelentő hajtóművek fizikájával foglalkozó program), amely a kvantumfizika titokzatos világába kalandozott el a csillagközi űrutazás kapcsán. Bár egyelőre hiányzik a konszenzus, erőfeszítéseiket jobbára az élenjáró technológiákra koncentrálják: a lézerhajtású vitorlásra és a fúziós rakéták különböző változataira. Figyelembe véve a lassú, de folyamatos haladást az űrhajók tervezése területén, ésszerű feltételezni, hogy egy embereket nem szállító, automata űrszondát még valamikor ebben az évszázadban vagy a jövő század elején útnak lehetne indítani a közeli csillagok felé, ami ezt I. típusú lehetetlenséggé minősíti. Mégis, talán a csillagközi űrhajókban használható legnagyobb teljesítményű hajtóművet az antianyag felhasználása szolgáltathatná. Bár ez egyelőre sci-fiként hangzik, ennek ellenére a Földön már sikerült antianyagot létrehozni, ami ezt a módszert teheti a működőképes, embereket szállító csillagközi űrhajó létrehozásához a legígéretesebb megoldásnak.

10. Antianyag és antiuniverzumok A tudományban hallható legizgalmasabb kijelentés nem az új felfedezéseket hírül adó „Heuréka!” („Megtaláltam!”), hanem az, hogy „Ez nagyon vicces…” ISAAC ASIMOV Ha egy ember nem ugyanazt hiszi, mint mi, akkor hóbortosnak nevezzük, és ezzel lezártnak tekintjük a kérdést. Legalábbis napjainkban, mert ma senkit sem küldhetünk máglyára. MARK TWAIN Az úttörő a hátából kiálló nyilakról ismerszik meg. BEVERLY RUBIK

Dan Brown Angyalok és démonok (Angels and Demons) című könyvében, A da Vinci-kód (The Da Vinci Code) nagyon sikeres előfutárában szélsőségesek kis csoportja, az illuminátusok titokban arra készülnek, hogy egy a Genf melletti nukleáris laboratóriumból, a CERN-ből ellopott antianyagbomba segítségével felrobbantják a Vatikánt. Az összeesküvők tisztában vannak azzal, hogy ha az anyag és az antianyag érintkezésbe lép egymással, akkor monumentális erejű robbanás következik be, sokkal hevesebb, mint egy hidrogénbomba felrobbanásakor. Bár az antianyagbomba csupán kitalált fegyver, maga az antianyag nagyon is valóságos. Borzalmas pusztító hatása ellenére egy atombomba hatásfoka csupán 1 százalék körüli. Az uránnak csupán csekély hányada alakul át energiává. Ha viszont meg lehetne építeni egy

antianyagbombát, akkor ott a tömeg 100 százaléka energiává alakulna, ami a hagyományos nukleáris bombáknál sokkal hatásosabb fegyverré tenné. (Pontosabban az antianyagbombában az anyagnak körülbelül 50 százaléka alakul át a robbanásban hasznosuló energiává, a többi a neutrínóknak nevezett, kimutathatatlan részecskék formájában távozik.) Az antianyag hosszú ideje intenzív vizsgálatok tárgya. Bár az antianyagbomba nem létezik, a fizikusok nagy teljesítményű gyorsító-berendezéseikben, kutatási célra igen kis mennyiségben elő tudnak állítani antianyagot.

Az antianyag előállítása és az antikémia A XX. század elején a fizikusok felismerték, hogy az atom elektromosan töltött elemi részecskékből áll, a negatív töltésű elektronok a parányi, pozitív töltésű atommag körül keringenek. Az atommag viszont pozitív töltést hordozó protonokból és elektromosan semleges neutronokból áll. Ezek után az 1930-as években a fizika világát megrázta a felfedezés, miszerint minden elemi részecskének létezik egy ikertestvére, más szóval antirészecskéje, amelynek ellentétes az elektromos töltése. Az elsőként felfedezett antirészecske az antielektron, vagy más néven pozitron volt, amely pozitív töltést hordoz. A pozitron minden tulajdonságát tekintve azonos az elektronnal, azt az egyet kivéve, hogy ellentétes a töltése. A pozitront a kozmikus sugárzásról ködkamrákkal készített felvételeken fedezték fel. (A pozitronok nyomát nagyon könnyű felismerni a ködkamrás felvételeken. Ha a ködkamrát erős mágneses térbe helyezzük, a pozitronok a mágneses mező hatására a közönséges elektronokkal ellentétes irányba térülnek el. Nekem már középiskolás koromban sikerült ilyen antirészecskenyomokat lefényképeznem.) Az első antiprotont 1955-ben a Berkeley-i Kalifornia Egyetem (University of California in Berkeley) részecskegyorsítójában, a Bevatronban hozták létre. A várakozásoknak megfelelően, ez a részecske teljesen azonos a protonnal, de negatív a töltése. Ez azt jelenti, hogy elvben akár antiatomokat is létrehozhatunk

(amelyben pozitronok keringenek az antiprotonok körül). Valójában az antielemek, az antikémia, az antiemberek és az anti-Föld elméletileg teljes mértékben lehetségesek. Jelenleg a CERN és a Chicago melletti Fermilab óriás részecskegyorsítóiban már sikerült csekély mennyiségű antihidrogént létrehozni. (A kísérletben a gyorsítóban előállított nagy energiájú protonok nyalábját céltárgyba ütköztetik, aminek eredményeképpen szubatomi törmelékek zápora jön létre. Erős mágneses mezővel különválasztják az antiprotonokat, amelyeket nagyon kis sebességre lassítanak, majd nátrium-22 izotóp által természetes körülmények között kibocsátott antielektronok útjába vezetik őket. Amikor az antielektronok az antiprotonok körül keringeni kezdenek, létrejön az antihidrogén, minthogy a hidrogénatomot egy proton és egy elektron építi fel.) Tökéletes vákuumban ezek az antiatomok örökké fennmaradhatnak. Az ott található szennyeződések és a kamra falával történő ütközések miatt azonban az antiatomok előbb-utóbb találkoznak a közönséges atomokkal, és energia kibocsátása közben annihilálódnak. A CERN 1995-ben történelmet írt, amikor bejelentették, hogy sikerült kilenc antihidrogén-atomot előállítaniuk. Hamarosan a Fermilab is ugyanezt tette, de ők száz antihidrogén-atomot hoztak létre. Elvben nincs akadálya annak, hogy magasabb rendszámú elemek antiatomjait is létrehozzuk, törekvéseinknek csak a rohamosan növekvő költségek szabnak gátat. Már néhány gramm antianyag előállítása is csődbe taszítana egy egész országot. Jelenleg évente egymilliárdod és tízmilliárdod gramm közötti mennyiséget sikerül előállítani. Ez a kapacitás 2020-ra a háromszorosára nőhet. Az antianyag termelésének gazdaságossága vészesen rossz: 2004-ben a CERN-nek 20 millió dollárjába került néhány billiomod gramm antianyag előállítása. Ezt alapul véve egyetlen gramm antianyag előállítása 100 trillió dollárba kerülne, de ehhez az antianyag-gyárnak 100 milliárd éven keresztül folyamatosan üzemelnie kellene! Mindezek alapján az antianyagot joggal tekinthetjük a világ legértékesebb anyagának. „Ha a CERN-ben eddig összesen előállított antianyagot maradéktalanul sikerülne összegyűjteni, és az egészet

közönséges anyaggal annihiláltatnánk – áll a CERN sajtóközleményében –, akkor az így felszabaduló energia egy közönséges izzólámpa néhány percig tartó működtetéséhez lenne csak elegendő”. Az antianyag kezelése rendkívüli problémákat vet fel, mert az antianyag érintkezése bármilyen közönséges anyaggal robbanásszerű hevességű annihilációhoz vezet. Öngyilkosság lenne az antianyagot közönséges anyagból készült tartályba helyezni. Mihelyt az antianyag hozzáérne az edény falához, mindenestül felrobbanna. Akkor hát hogyan lehet a roppant tünékeny antianyagot mégis kezelni? Az egyik lehetőség, ha azonnal ionizáljuk, majd biztonságosan egy „mágneses palackba” zárjuk. A mágneses mező megakadályozná, hogy az antianyag hozzáérjen a tartály falához. Antianyaggal működő hajtómű építéséhez az állandó antianyagáramot be kellene vezetni a reakciótérbe, ahol egyesíteni kellene közönséges anyaggal, de úgy hogy az annihiláció szabályozott körülmények között menjen végbe, hasonlóan a kémiai hajtóanyaggal működő rakéták égésterében zajló folyamatokhoz. A robbanás során keletkező ionokat az antianyag-rakéta egyik végén ki kellene ereszteni a külső térbe, ami tolóerőt keltene. Mivel az antianyag-hajtómű igen jó hatásfokkal alakítja a tömeget energiává, ezért elméletileg ez jelenti az egyik legígéretesebb meghajtást a jövő csillagközi űrhajói számára. A Star Trek sorozatban az Enterprise csillaghajó energiaforrása is antianyag; a hajtóműveket az anyag és az antianyag szabályozott körülmények közötti egyesülése látja el energiával.

Antianyag-rakéta Az antianyag-rakéta egyik legfőbb szószólója Gerald Smith, a Pennsylvania Állami Egyetem (Pennsylvania State University) fizikusa. Véleménye szerint 4 milligramm pozitron elegendő lenne ahhoz, hogy egy antianyag-rakéta néhány hét alatt eljusson a Marsig. Felhívja a figyelmet arra, hogy az antianyag

energiatartalma nagyjából egymilliárdszor akkora, mint a közönséges rakéta-hajtóanyagé. Az antiüzemanyag előállítása érdekében első lépésként egy részecskegyorsítóban antiprotonnyalábot kell létrehozni, a részecskéket pedig a Smith által elkészítendő Penning-csapdában kellene tárolni. Ha megépül, a Penning-csapda tömege mintegy 200 kg lenne (amelynek legnagyobb részét folyékony nitrogén és folyékony hélium tenné ki). Az eszköz körülbelül egybillió antiproton mágneses térben való tárolására lenne alkalmas. (Nagyon alacsony hőmérsékleten az antiproton hullámhossza sokszorosa az edény falát alkotó atomok hullámhosszának, ezért az antiporotonok legnagyobb része visszaverődne az edény faláról, anélkül, hogy annihilálódna.) Smith szerint a Penningcsapda körülbelül öt napon keresztül lenne képes tárolni az antiprotonokat (addigra viszont a közönséges atomokkal érintkezve fokozatosan annihilálódnának). A Penning-csapda nagyjából egy milliárdod gramm antiproton tárolására lenne alkalmas. A kutató célja olyan Penning-csapda építése, amelyik akár egy mikrogramm antiproton tárolására is alkalmas. Bár az antianyag a Föld legértékesebb anyaga, ám ára évről évre rohamosan csökken (mai árakon grammonként 62,5 billió dollárba kerül). A Chicago melletti Fermilabban épülő új részecskeinjektor tízszeresére növeli az antianyag termelékenységét, vagyis évente 1,5 és 15 nanogramm közötti mennyiség előállítására lesz képes, ami le kell, hogy törje az árakat. Harold Garrish, a NASA munkatársa úgy gondolja, hogy a további fejlesztések eredményeképpen az ár mikrogrammonként 5000 dollárra csökkenhet. Dr. Steven Howe, a Los Alamos-i (Új-Mexikó, USA) Synergetics Technologies cég munkatársa kijelentette: „Célunk az, hogy az antianyagot a sci-fi távoli birodalmából lehozzuk a Földre, és a szállításban és az orvostudományban hasznosítható kereskedelmi termékké tegyük”.63 Eddig az antiprotonokat előállító részecskegyorsítókat elsődlegesen nem erre a feladatra tervezték, ezért kevéssé hatékony a működésük. A részecskegyorsítók elsősorban kutatóberendezések, nem pedig antianyaggyárak. Ezért tételezi fel Smith, hogy a kifejezetten a nagy mennyiségű antiproton

előállítására épített új részecskegyorsító az árak csökkenését fogja eredményezni. Ha az újabb technikai fejlesztéseknek és a tömegtermelésnek köszönhetően az antianyag ára tovább csökken, akkor Smith szerint eljön az az idő, amikor az antianyag-rakéta válhat a bolygóközi, sőt talán a csillagközi űrrepülések igáslovává. Addig azonban az antianyag-rakéta csak a tervezőasztalokon fog létezni.

Antianyag a természetben Ha a Földön ilyen nehéz antianyagot előállítani, akkor vajon sikerülhet-e valahol a világűrben készen rábukkannunk? Sajnos mindeddig hiába keresték az antianyagot mindenfelé a Világegyetemben, szinte semmit sem találtak, ami nagyon meglepte a fizikusokat. Nehéz megmagyarázni azt a körülményt, hogy Világegyetemünk főként anyagból, nem pedig antianyagból áll. Naivan feltételezhetjük, hogy a Világegyetem történetének kezdetén, szimmetrikus módon, azonos mennyiségben volt jelen az anyag és az antianyag. Ezért rejtélyes az antianyag hiánya. A legvalószínűbb megoldást Andrej Szaharov vetette fel, aki az 1950-es években a szovjetek hidrogénbombáját tervezte. Szaharov elmélete szerint a Világegyetem története kezdetén, az Ősrobbanáskor az anyag és az antianyag mennyiségében enyhe aszimmetria mutatkozott. Ezt a szimmetrikus állapottól való csekély eltérést a fizikusok „CP-sértésnek” nevezik. A jelenség napjainkban is intenzív kutatás tárgyát képezi. Szaharov elmélete szerint a jelenleg a Világegyetemben található összes atom az ősi anyag és antianyag között létrejött, szinte tökéletes annihiláció eredményeképpen maradt vissza; az Ősrobbanást követően a kétféle anyag szinte teljes egészében megsemmisítette egymást. A csekély maradvány alkotja a jelenleg látható Világegyetemet felépítő anyagot. A testünket alkotó összes atom ennek az anyag és antianyag között valaha lejátszódott, titáni összecsapásnak a maradványa.

Az elmélet azonban megválaszolatlanul hagyja azt a kérdést, hogy ennek ellenére mégiscsak előfordulhat-e a természetben csekély mennyiségű antianyag. Ha igen, akkor erre a forrásra rábukkanva jelentősen csökkenthető az antianyag-hajtóművek működtetéséhez szükséges antianyag előállításának a költsége. Elméletileg nagyon könnyen kimutathatók a természetben előforduló antianyag lelőhelyei. Ha egy elektron találkozik egy antielektronnal, az annihilációjuk során felszabaduló energia 1,02 millió elektronvoltos vagy ennél nagyobb energiájú gamma-sugárzás formájában távozik. Ha tehát végigpásztázzuk az égboltot, és az ilyen energiájú gammasugárzást keressük, akkor rátalálhatunk a természetben előforduló antianyag „ujjlenyomatára”. Valójában dr. William Purcell, az Északnyugati Egyetem (Northwestern University) kutatója a Tejútrendszerben, a galaxis középpontja közelében rá is bukkant valamiféle „antianyagszökőkutakra”. Nyilvánvaló, hogy léteznie kell az antianyag valamilyen nyalábjának, amely a közönséges hidrogéngázzal való ütközése során létrehozza a megfigyelt, jellegzetes, 1,02 millió elektronvoltos gamma-sugárzást. Ha ez az antianyagcsóva természetes eredetű, akkor az is előfordulhat, hogy a Világegyetemben másutt is létezhetnek olyan antianyagzárványok, amelyeket nem pusztított el az Ősrobbanás. A természetben esetleg előforduló antianyag utáni kutatás akkor vált rendszeressé, amikor 2006-ban pályára állították a PAMELA (Payload for Antimatter-Matter Exploration and Light Nuclei Astrophysics, az anyag-antianyag létezését és a könnyű atommagok asztrofizikáját kutató műszerek) műholdat. Az Oroszország, Olaszország, Németország és Svédország által közösen épített műhold célja az antianyagzárványok keresése. Korábban nagy magasságba felbocsátott léggömbökön elhelyezett műszerekkel, illetve az űrrepülőgép fedélzetéről keresték az antianyag jelenlétére utaló nyomokat, így ezeket az adatokat soha nem tudták egy hétnél hosszabb időn keresztül gyűjteni. Ezzel szemben a PAMELA legalább három évig a pályáján marad. „Ez a valaha épített legjobb detektor, amelyet hosszú időn keresztül szándékozunk használni”, nyilatkozta a kutatócsoport egyik tagja, Piergiorgio Picozza (Római Egyetem).

A PAMELA műholdat részben a hagyományos, ismert forrásokból, például a szupernóvákból, származó kozmikus sugárzás észlelésére készítették, részben pedig arra, hogy ismerje fel a szokatlan forrásokat, például a teljes egészében antianyagból álló csillagokat. Ezen belül a PAMELA a feltételezett anticsillagok belsejében termelődő antihélium nyomait keresi. Bár napjainkban a legtöbb fizikus osztja Szaharov álláspontját, miszerint az Ősrobbanás eredményeképpen csaknem pontosan azonos mennyiségben keletkezett anyag és antianyag, ezért szinte teljesen megsemmisítették egymást, a PAMELA mégis egy ettől eltérő felfogás alapján dolgozik. Egyesek ugyanis azt gondolják, hogy létezhetnek a Világegyetemben nagyobb, antianyagból álló régiók, ahol az Ősrobbanást követő annihiláció nem történt meg, ezért az anyag ma is anticsillagok formájában lehet jelen. Ha létezik a Világegyetemben legalább csekély mennyiségű antianyag, akkor az is elképzelhető, hogy ezt a csillagközi űrhajóinkban hajtóanyag céljára „betakarítsuk”. A NASA Fejlett Kutatások Intézete (Institute for Adavnced Concepts) elég komolyan vette az antianyag összegyűjtésének lehetőségét, olyannyira, hogy a közelmúltban feltáró projektet indított és finanszírozott az ötlet részletes tanulmányozására. „Alapvetően valamilyen hálót kell létrehoznunk, mintha csak halásznánk”, állítja Gerald Jackson, a projekt végrehajtásában oroszlánrészt vállaló egyik cég, a Hbar Technologies munkatársa. Az antianyag-betakarító lelke három koncentrikus gömb, amelyek mindegyike rácsos szövésű dróthálóhoz hasonlító szerkezetű. A külső gömb 16 kilométer átmérőjű, és pozitív töltésű, miáltal eltaszítja magától a pozitív töltésű protonokat, viszont magához vonzza a negatív töltésű antiprotonokat. A külső gömb által összegyűjtött antiprotonok a középső gömbön áthaladva lelassulnak, majd teljesen megállnak, mire elérik a belső, 100 méter átmérőjű gömböt. Ezután az antiprotonokat mágneses palackban csapdába ejtik, és antielektronokkal egyesítve antihidrogént hoznak létre belőlük. Jackson becslése szerint, ha egy űrhajó hajtóműve a szabályozott anyag-antianyag reakció alapján működik, akkor ez a napvitorlás mindössze 30 milligramm antianyag

felhasználásával el tud jutni a Plútóig. Tizenhét gramm antianyag elegendő ahhoz, hogy a csillagközi űrhajó eljusson az Alfa Centauriig. Jackson szerint a Vénusz és a Mars pályája között összesen 80 gramm antianyag található, amelyet a tervezett űrszondával össze lehetne gyűjteni. Figyelembe véve azonban egy ilyen óriási méretű antianyaggyűjtő bonyolultságát és költségeit, nem valószínű, hogy a szerkezet századunk vége előtt megvalósulna, de még azt követően is kétséges a terv realitása. Egyes tudósok arról ábrándoztak, hogy egy a világűrben lebegő meteorból is lehetne antianyagot gyűjteni. (A Flash Gordon rajzfilmsorozat egyik epizódja egy a világűrben sodródó, kóbor antianyag-meteorról szólt, amelyik hatalmas robbanást okozna, ha bármelyik bolygóval érintkezésbe lépne.) Ha a világűrben nem található természetes eredetű antianyag, akkor évtizedeket, vagy talán évszázadokat kell várnunk, mire a Földön jelentősebb mennyiségű antianyagot elő tudunk állítani. Feltételezve azonban, hogy egyszer majd megoldódnak az antianyag előállításának technikai problémái, nyitva marad annak a lehetősége, hogy egy szép napon majd antianyagmeghajtású rakéták repítenek el bennünket a csillagokig. Tekintetbe véve az antianyagról jelenleg rendelkezésre álló ismereteinket és a technika fejlődésének várható ütemét, az antianyag-meghajtású csillagközi űrhajót az I. típusú lehetetlenségek közé sorolom.

Az antianyag elméleti alapjai Mi tehát az antianyag? Különösnek tűnhet, hogy a természet minden különösebb ok nélkül megkettőzné az elemi részecskék számát. A természet általában meglehetősen takarékos, ám most, amikor már tudunk az antianyag létezéséről, a természet felettébb redundánsnak és tékozlónak tűnik. És ha létezik az antianyag, akkor vajon léteznek antiuniverzumok is? Ahhoz, hogy erre a kérdésre válaszolni tudjunk, meg kell vizsgálnunk magának az antianyagnak az eredetét. Az antianyagot ténylegesen a XX. század egyik legragyogóbb

fizikusa, Paul Dirac úttörő munkássága nyomán, 1928-ban fedezték fel. Dirac a Cambridge-i Egyetemen a Lucas-féle tanszéket vezette, vagyis ugyanazt a professzori állást töltötte be, amelyet valaha Newton, napjainkban pedig Stephen Hawking. (2009 szeptemberében Stephen Hawking – korára való tekintettel – lemondott Lucas-professzori állásáról. – A szerkesztő megjegyzése.) Dirac 1902-ben született, magas, szívós, sovány ember volt, aki a húszas évei elején járt, amikor 1925-ben kitört a kvantummechanika forradalma. Bár abban az időben villamosmérnöknek tanult, érdeklődése hirtelen a kvantumelmélet felé sodorta. A kvantumelmélet azon az elképzelésen alapult, miszerint az elektront és a hozzá hasonló elemi részecskéket nem pontszerű testekként kell elképzelni, hanem valamiféle hullámokként, amelyek matematikai leírását Schrödinger híres hullámegyenlete adja meg. (A hullámfüggvény értéke annak a valószínűségét fejezi ki, hogy a részecske a tér egy adott pontjában található.) Dirac azonban felismerte, hogy Schrödinger egyenletének van egy hiányossága. Az ugyanis csak a kis sebességgel mozgó elektronok viselkedését írta le. Ha az elektron nagy sebességgel mozgott, az egyenlet hibás eredményt adott, mert nem vette figyelembe a nagy sebességgel mozgó testek viselkedésének törvényszerűségeit, vagyis az Albert Einstein által felállított relativitáselmélet törvényeit. A fiatal Dirac át akarta alakítani a Schrödinger-egyenletet oly módon, hogy az a relativisztikus hatásokat is tartalmazza. Dirac 1928-ban állt elő a módosított Schrödinger-egyenlettel, amely immár teljes mértékben összhangban volt Einstein relativitáselméletének kívánalmaival. A fizika világában osztatlan megdöbbenést keltett az eredmény. Dirac az elektron híres, relativisztikus egyenletét pusztán a magasabb matematika spinoroknak nevezett objektumaival végzett műveletek segítségével vezette le. Ez a matematikai érdekesség egy csapásra az egész Világegyetem központi jelentőségű fogalmává vált. (Sok korábbi fizikussal ellentétben, akik úgy gondolták, hogy a fizikában a nagy áttöréseknek mindig szilárdan megalapozott kísérleti eredményeken kell nyugodniuk, Dirac másképpen gondolkodott. Számára a tiszta matematika, azon

belül elsősorban annak szépsége mutatott irányt, mert meg volt róla győződve, hogy a matematikai elegancia vezet el a nagy áttörésekhez. Dirac ezt így fogalmazta meg: „Sokkal fontosabb, hogy az egyenlet szép és elegáns legyen, mint az, hogy a kísérleti eredményekkel összhangban álljon… Úgy tűnik, ha valaki a szépséget keresi az egyenleteiben, és ha valaki valóban a dolgok mélyére lát, akkor jó úton halad.” 64) Az elektron viselkedését leíró új egyenletének kidolgozása közben Dirac felismerte, hogy Einstein híres, E = mc2 formulája nem teljesen pontos. Bár a formula megjelenik a Madison Avenue hirdetésein éppúgy, mint a gyerekek pólóján, a rajzfilmekben és a szuperhősök ruháján, ennek ellenére Einstein egyenlete csak részben helyes. A helyes egyenlet így néz ki: E = ±mc2. (A mínusz előjel azért bukkan fel, mert egy bizonyos fizikai mennyiség értékéből négyzetgyököt kell vonnunk. Márpedig ha valamiből négyzetgyököt vonunk, mindig bejön a képbe a plusz és a mínusz bizonytalansága.) A fizika azonban irtózik a negatív energiától. A fizika egyik axiómája értelmében a testek mindig a legalacsonyabb energiájú állapot felé törekszenek (ez az oka például annak is, hogy a víz mindig lefelé folyik, egészen a tengerszintig). Minthogy az anyag mindig a legalacsonyabb energiájú állapot felé törekszik, a negatív energia lehetősége által felvillantott távlatok katasztrofálisaknak tűntek. Ez azt jelentette ugyanis, hogy végső soron minden egyes elektron a végtelen negatív energiájú állapotig süllyedne, ami Dirac elméletét instabillá tenné. Ennek elkerülése érdekében Dirac megalkotta a „Dirac-tenger” fogalmát. Úgy képzelte, hogy az összes negatív energiájú állapot már be van töltve, ezért az elektronok nem tudnak negatív energiájú állapotba kerülni. Ily módon a Világegyetem stabil lett. Ám alkalomadtán, gamma-sugárzás hatására a negatív energiájú állapotban tartózkodó elektronok közül némelyek többletenergiára tesznek szert, és pozitív energiaállapotba kerülnek. Az ütközés nyomán azt figyelhetjük meg, hogy a gamma-sugárzás helyett immár egy elektront látunk megjelenni, továbbá ezzel egyidőben „lyuk” keletkezik a Dirac-tengerben. Ez a lyuk olyan, mint egy buborék a vákuumban; tömege ugyanakkora lenne, mint az eredeti elektroné, töltése azonban

pozitív. Más szavakkal a buborék úgy viselkedne, mint egy antielektron. E kép szerint tehát az antianyag a Dirac-tenger „buborékaiból” áll. Mindössze néhány évvel Dirac meghökkentő előrejelzését követően Carl Anderson valóban felfedezte az antielektront (ennek köszönhetően Dirac 1933-ban megkapta a fizikai Nobeldíjat). (A felfedezésért három évvel később Anderson is fizikai Nobel-díjat kapott. – A fordító megjegyzése.) Más szavakkal az antianyag azért létezik, mert a Diracegyenletnek két megoldása van, egy a közönséges anyagra, a másik pedig az antianyagra. (Ez viszont a speciális relativitáselméletből következik.) A Dirac-egyenlet nemcsak az antianyag létezését jósolta meg, hanem az elektron „spinjét” is. Az elemi részecskék egyik tulajdonsága matematikailag egy tengely körüli forgást jellemző mennyiségre hasonlít, ezért e tulajdonságukat a forgás angol megfelelője alapján spinnek nevezik a fizikusok. Az elektron spinje viszont döntő fontosságú, ha meg akarjuk érteni az elektronok áramlását a tranzisztorokban és más félvezetőkben, ami viszont a modern elektronika alapjául szolgál. Stephen Hawking sajnálja, hogy Dirac nem szabadalmaztatta egyenletét. Véleményét így indokolja: „Dirac hatalmas vagyonra tehetett volna szert, ha szabadalmi védettséget kér egyenletére. Minden egyes tévékészülék, walkman, videojáték és számítógép után szabadalmi díj illette volna meg.” Dirac híres egyenlete ma már a Westminster-apátságban, Isaac Newton sírjától nem messze elhelyezett emléktáblán is olvasható. Vélhetően ez a fizika történetének egyetlen formulája, amely ezt a megkülönböztetett tiszteletet kiérdemelte.

Dirac és Newton Amikor a tudománytörténészek megpróbálják megérteni, Dirac miként jutott el forradalmi jelentőségű egyenletéhez és hogyan alkotta meg az antianyag fogalmát, gyakran Newtonhoz hasonlítják őt. Különös, de Newton és Dirac között számos hasonlóságot fedezhetünk fel. Mindketten életük húszas éveiben

jártak, amikor a Cambridge-i Egyetemen jelentékeny fejlődést elindító munkájukat végezték, és mindketten briliáns matematikusok voltak. Emellett volt még egy közös tulajdonságuk: a társadalmi kapcsolatokra való alkalmasság szinte betegességig fokozott hiánya. Mindketten híresek voltak arról, hogy képtelenek a legegyszerűbb beszélgetésre és társadalmi érintkezésre is. A kínosan félszeg Dirac magától soha nem szólt egy szót sem, csak ha kérdezték, és válasza akkor is legfeljebb „igen”, „nem” vagy „nem tudom” volt. Dirac emellett roppant szerény volt, és irtózott a nyilvánosságtól. Amikor megkapta a fizikai Nobel-díjat, komolyan gondolkodott azon, hogy visszautasítaná, a vele járó hírnév és egyéb problémák miatt. Amikor azonban felhívták a figyelmét, hogy a Nobel-díj visszautasítása még nagyobb feltűnést keltene, úgy döntött, hogy mégis elfogadja. Newton furcsa személyiségéről már köteteket írtak, amelyekben a higanymérgezéstől az elmebajig a legkülönbözőbb hipotézisek láttak napvilágot. Újabban azonban Simon Baron-Cohen Cambridge-i pszichológus új elméletet hozott nyilvánosságra, amely Newton és Dirac különös személyiségét egyaránt megmagyarázhatja. Baron-Cohen szerint valószínűleg mindketten az úgynevezett Asperger-szindrómában szenvedtek, ami az autizmushoz hasonló betegség, amely például az Esőember (Rain Man) savant-kóros főszereplőjénél megfigyelhető. Az Asperger-szindrómában szenvedők közismerten zárkózottak, társadalmi kapcsolataikban félszegek és néha hihetetlen számolási képességekkel rendelkeznek, de az autistákkal ellentétben, megtalálják a helyüket a társadalomban, és hasznos munkát tudnak végezni. Ha ez az elmélet igaz, akkor talán Newton és Dirac csodálatos matematikai tehetségének az volt az ára, hogy társadalmilag elszigetelődtek az emberiség többi részétől.

Antigravitáció és antiuniverzumok Dirac elmélete segítségével egy sor kérdésre választ kaphatunk. Mi a gravitáció megfelelője az antianyag világában? Léteznek-e antiuniverzumok? Amint arról már szó volt, az antirészecskék elektromos töltése éppen a közönséges részecskékének ellentéte. Az elektromosan semleges elemi részecskék viszont (mint például a foton, azaz a fény részecskéje, vagy a graviton, a gravitáció részecskéje) önmaguk antirészecskéi lehetnek. Látjuk, hogy a gravitáció saját antianyaga, vagyis más szavakkal a gravitáció és az antigravitáció egy és ugyanaz. Ennek következtében gravitáció hatására az antianyag is lefelé esik, nem pedig fölfelé. (Legalábbis minden fizikus így gondolja, jóllehet még soha nem sikerült kísérletileg igazolni.) Dirac elmélete nagyon alapvető kérdésekre is válaszol. Miért engedi meg a természet az antianyag létezését? Azt jelenti-e ez, hogy antiuniverzumok is léteznek? Egyes tudományos fantasztikus történetekben a főszereplő felfedez a világűrben egy Föld-típusú bolygót. A bolygó minden szempontból azonosnak látszik a Földdel, attól az egy körülménytől eltekintve, hogy ott minden antianyagból van. A bolygón ott élnek antianyag ikertestvéreink, akik antigyermekeikkel együtt antivárosokban laknak. Minthogy az antikémia törvényei megegyeznek a kémia törvényeivel, eltekintve attól, hogy a töltések ellentétesek, ezért az ilyen világban élő emberek nem jönnének rá, hogy ők valójában antianyagból vannak. (A fizikusok mindezt töltéstükrözött univerzumnak, vagy C-tükrözött univerzumnak nevezik, mert minden töltés ellentétes, ezen kívül azonban minden ugyanolyan, mint a mi univerzumunkban.) Más tudományos-fantasztikus történetekben a tudósok a tüköruniverzumban fedezik fel a Föld ikertestvérét, ahol minden a térben tükrözött állapotú, azaz a jobb és a bal fel van cserélve. Az ottani emberek szíve a test jobb oldalán helyezkedik el, és a bolygó lakóinak többsége balkezes. Ám életüket úgy élik le, hogy eközben nincs tudomásuk arról, hogy ők a térben tükrözött állapotú tüköruniverzumban élnek. (A fizikusok az ilyen

tüköruniverzumot fordított paritású univerzumnak, avagy Ptükrözött univerzumnak nevezik.) De vajon létezhetnek-e valójában antianyagból álló és fordított paritású, vagyis tükörkép univerzumok? A fizikusok nagyon komolyan fontolóra vették az ilyen ikertestvér-univerzumok kérdését, mivel Newton és Einstein egyenletei változatlan alakúak maradnak, ha a bennük szereplő összes elemi részecske töltését egyszerűen az ellenkezőjére fordítjuk, vagy megfordítjuk a bal-jobb orientációt. Ennek megfelelően a C-tükrözött és a Ptükrözött univerzumok elméletileg létezhetnek. A Nobel-díjas Richard Feynman érdekes kérdést vetett fel ezekkel az univerzumokkal kapcsolatban. Tételezzük fel, hogy egyszer majd rádiókapcsolatba tudunk lépni egy távoli bolygón élő idegenekkel, de anélkül, hogy látnánk őket. Meg tudjuk-e vajon magyarázni nekik rádión keresztül a „jobb” és a „bal” közötti különbséget, kérdezte Feynman. Ha a fizika törvényei megengedik a P-tükrözött univerzum létezését, akkor lehetetlen lenne ezeket a fogalmakat közvetíteni a számukra. Érvelése szerint bizonyos fogalmakat könnyű kommunikálni, így például testünk alakját, ujjaink, karjaink és lábaink számát. Még a kémia és a biológia törvényeit is elmagyarázhatjuk az idegeneknek. Ám minden próbálkozásunk kudarcba fullad, ha el akarjuk magyarázni nekik a „bal” és a „jobb” (vagy az „óramutató járásával egyező” és az „óramutató járásával ellentétes” irányok) fogalmát. Soha nem leszünk képesek elmagyarázni, hogy szívünk a testünk bal oldalán dobog, hogy merre forog a Föld, vagy hogy merre csavarodik a DNSmolekula spirálja. Éppen ezért komoly megrázkódtatást jelentett a fizikusok számára, amikor C. N. Yang és T. D. Lee, akik akkor mindketten a Columbia Egyetemen dolgoztak, megcáfolták ezt a nagy becsben tartott elméletet. Az elemi részecskék világát kutatva kimutatták, hogy nem létezhetnek tükör-, azaz P-tükrözött univerzumok. Egy fizikus, amikor értesült erről a forradalmi eredményről, így szólt: „Isten bizonyára hibát követett el.” A „paritássértés törvényének” vagy a „paritás elvetésének” nevezett világrengető eredményükért Yang és Lee 1957-ben megkapták a fizikai Nobel-díjat.

Feynman számára ez a következtetés azt jelentette, hogy ha csak rádión beszélünk az idegenekkel, akkor is lehetséges olyan kísérletet végezni, amelynek a segítségével el tudjuk mondani a balkezes és a jobbkezes univerzumok közötti különbséget. (Például a radioaktív kobalt-60 által kibocsátott elektronok között nem egyenlő számban fordulnak elő a jobbra, illetve a balra mutató spinűek. A spinek eloszlása kitünteti az egyik irányt, ami megsérti a paritást.) Feynman ezután elképzelte az idegenek és a földiek közötti, történelmi jelentőségű találkozást. Megkérjük az idegeneket, hogy találkozásunkkor nyújtsák ki a jobb kezüket, hogy kezet foghassunk. Ha valóban a jobb kezüket nyújtják, akkor bizonyosak lehetünk abban, hogy sikeresen adtuk tudtukra a „jobb-bal”, illetve az „óramutató járásával egyező és azzal ellentétes” fogalmát. Feynman azonban ezután nyugtalanító kérdést vetett fel. Mi történik, ha kérésünkre az idegenek mégis a bal kezüket nyújtják felénk? Ez azt jelenti, hogy fatális hibát követtünk el, hiszen nem sikerült kommunikálnunk a „bal” és a „jobb” fogalmát. Vagy ami még rosszabb, az is lehetséges, hogy az idegen antianyagból van, ezért a kísérletet visszafelé hajtotta végre, és emiatt keveredett össze a „jobb” és a „bal” fogalma. Ez egyúttal azt is jelenti, hogy ha kezet fogunk, mindketten annihilálódunk! Eddig terjedtek fizikai ismereteink az 1960-as években. Lehetetlen volt megállapítani a különbséget saját Világegyetemünk, és egy olyan univerzum között, amelyikben minden antianyagból áll és minden a miénkben tapasztalhatónak a tükörképe. Ha a paritást és a töltést egyaránt ellentétesre változtatjuk, akkor az így kapott univerzum a fizika ismert törvényeinek engedelmeskedik. A paritás önmagában sérül ugyan, de a töltés és a paritás együttesen az univerzum stabil szimmetriatulajdonságának bizonyult. A CP-szimmetria érvényesnek tűnt, vagyis a CP-tükrözött univerzum lehetségesnek látszott. Ez azt jelenti, hogy ha telefonon beszélgetünk az idegenekkel, akkor nem tudunk különbséget tenni a közönséges univerzum, és egy olyan között, amelyikben a paritás és a töltés egyaránt

tükrözött (vagyis a jobb és a bal fel van cserélve, egyúttal minden anyag helyett antianyag van jelen). Ezután 1964-ben újabb sokk érte a fizikusokat: kiderült, hogy a CP-tükrözött univerzum sem létezhet. Az elemi részecskék tulajdonságait elemezve akkor is el lehet magyarázni a jobb-bal, illetve az óramutató járásával egyező és azzal ellentétes irány közötti különbséget, ha egy CP-tükrözött univerzum lakójával rádión beszélünk. Ezért a felismerésért James Cronin és Val Fitch 1980-ban kapta meg a fizikai Nobel-díjat. (Bár sok fizikus csalódott volt, amikor kiderült, hogy a fizika törvényei nem engedik meg CP-tükrözött univerzum létezését, mai szemmel visszatekintve a helyzetre, ezt jó dolognak kell tartanunk, amint azt korábban már tárgyaltuk. Ha a CP-tükrözött univerzum lehetséges lenne, akkor az Ősrobbanásban pontosan ugyanannyi anyag és antianyag keletkezett volna, ennélfogva az annihiláció maradéktalanul végbement volna, sem anyag, sem antianyag nem maradt volna vissza, így ma nem létezhetnének atomok! Az a tény, hogy az ősi annihiláció maradványain létrejöhettünk, mert nem egyenlő mennyiségben volt jelen az anyag és az antianyag, a CP-sértés bizonyítéka.) Lehetségesek-e a tükrözött antiuniverzumok? A válasz: igen. Bár paritástükrözött és töltéstükrözött univerzum nem létezhet, az antiuniverzum viszont létezhet, bár kétségtelenül furcsa szerzet lenne. Ha a töltést, a paritást és az idő irányát egyaránt tükrözzük, akkor az így kapott univerzum a fizika minden törvényének engedelmeskedik. Eszerint tehát a CPT-tükrözött univerzum megengedett. Az idő irányának megfordítása bizarr szimmetria. A Ttükrözött univerzumban a tojásrántotta a tányérról visszaugrik a serpenyőbe, onnan pedig a tojásba, majd összezárul körülötte a tojáshéj. A holtak feltámadnak, egyre fiatalodnak, csecsemőkké válnak, majd bebújnak anyjuk méhébe. A józan ész azt diktálja, hogy időtükrözött univerzum nem lehetséges. Az elemi részecskék viselkedését leíró matematikai egyenletek azonban mást mondanak. Newton törvényei például az időben előrefelé és visszafelé egyaránt tökéletesen működnek. Képzeljük el, hogy filmre veszünk egy biliárdpartit. A golyók mozgása minden egyes ütközésnél Newton törvényeinek

engedelmeskedik. Ha a filmet visszafelé játsszuk le, a játék képe bizarrnak tűnik ugyan, de a mozgás változatlanul Newton törvényeinek megfelelően játszódik le. A kvantumelméletben a helyzet bonyolultabb. Az időtükrözés önmagában megsérti a kvantummechanika törvényeit, de a teljes CPT-tükrözött univerzum megengedett. Ez azt jelenti, hogy egy olyan univerzum, amelyikben a jobb és a bal fel van cserélve, továbbá az anyag helyett antianyagból áll, valamint az idő visszafelé folyik, teljes mértékben összhangban áll a fizika törvényeivel! (Furcsa, de egy ilyen CPT-tükrözött világgal képtelenek lennénk kommunikálni. Ha az idegenek bolygóján az idő visszafelé múlik, akkor ez azt jelenti, hogy mindaz, amit rádión közlünk velük, a jövőjük részévé válik, ezért mindent azonnal elfelejtenek, amit csak mondunk nekik. Hiába engedik meg tehát a CPT-tükrözött univerzum létezését a fizika törvényei, az azokban élő idegenekkel nem lehetünk képesek rádióüzeneteket váltani.) Összességében, az antianyaggal működő hajtóművek reális lehetőséget teremtenek a csillagközi űrhajók meghajtására, ha elegendő antianyagot tudunk előállítani a Földön, vagy találunk a világűrben. A CP-sértés következményeképpen a Világegyetemben az anyag és az antianyag közötti egyensúly nem tökéletes, ami azt jelenti, hogy előfordulhatnak máig is létező antianyagzárványok, amelyekből az antianyag összegyűjthető. Az antianyag-hajtóművekkel kapcsolatos technikai nehézségek miatt azonban legalább egy évszázadba telhet a technológia kifejlesztése, ami I. típusú lehetetlenséggé minősíti a témát. Térjünk azonban ki még egy kérdésre. Elképzelhető-e, hogy sok ezer év múlva a fénysebességnél gyorsabban közlekedő űrhajók építése is lehetővé válik? Léteznek-e kivételek Einstein híres állítása alól, amely szerint „semmi sem mozoghat gyorsabban a fénynél”? Bármilyen meglepő, a válasz: igen.

II. RÉSZ

II. TÍPUSÚ LEHETETLENEK

11. Gyorsabban a fénynél Teljesen elképzelhető, hogy [az élet] végül szétterjed a Tejútrendszerben és azon túl is. Így az élet nem maradhat örökké az a nyomokban előforduló szennyeződés, mint ami ma. Úgy gondolom, ez a kép meglehetősen vonzó. SIR MARTIN REES, királyi csillagász Lehetetlen a fény sebességénél gyorsabban utazni és természetesen nem is célszerű, mert lerepülhet a kalapunk. WOODY ALLEN

Amikor a Csillagok háborújában (Star Wars) a Millenium Falcon űrhajó felszáll a Tatooine nevű sivatagos bolygóról, fedélzetén hőseinkkel, Luke Skywalkerrel és Han Solóval, az űrhajó szembetalálja magát a bolygó körül keringő birodalmi csatahajók egy századával. A Birodalom csatahajói lézersugarakkal zárótüzet zúdítanak hőseink hajójára, amelyik újra meg újra áttör az erőtereiken. A Millenium Falcon vesztésre áll. A megsemmisítő lézertűztől meggörbül a hajó teste, ezért Han Solo azt ordítja, hogy egyetlen reménytik a menekülésre, ha beleugranak a „hipertérbe”. Egyetlen szempillantásnyi idő alatt életre kelnek a hiperhajtóművek. A körülöttük lévő csillagok hirtelen a látómező közepe felé zuhannak, és a képernyő közepén összetartó, vakító fénysugarat alkotnak. Feltárul egy nyílás, amelyen keresztülszáguldva a Millenium Falcon eléri a hiperteret és a szabadságot. Sci-fi? Kétségtelenül. De vajon lehet valamilyen tudományos alapja? A fény sebességénél gyorsabb utazás mindig fontos szereplő volt a tudományos-fantasztikus művekben, de újabban

a fizikusok is kezdenek komolyan elgondolkodni ezen a lehetőségen. Einstein szerint a fény sebessége határsebesség az univerzumban. Még a legnagyobb teljesítményű gyorsítóberendezéseink sem képesek az elemi részecskéket a fényénél nagyobb sebességre felgyorsítani, jóllehet ezek a berendezések akkora energiát tudnak koncentrálni, amennyi csak az összeomló csillagok belsejében fordul elő. Nyilvánvaló, hogy a fénysebesség valóban a megengedett legnagyobb sebesség az univerzumban. Márpedig ha ez így van, akkor minden reményünk szertefoszlik, hogy egyszer eljuthatunk a távoli galaxisokba. Vagy talán mégsem…

Einstein a sikertelen 1902-ben még korántsem volt nyilvánvaló, hogy a fiatal Albert Einsteint hamarosan Isaac Newton óta a legnagyobb fizikusként fogják üdvözölni. Valójában az az év élete mélypontját jelentette. Friss doktorátusával minden egyetemen elutasították, ahol csak tanári állásért pályázott. (Később rájött, hogy professzora, Heinrich Weber borzalmas ajánlóleveleket írt számára, talán bosszúból, amiért Einstein oly sok előadását elbliccelte.) Továbbá, Einstein édesanyja hevesen ellenezte barátnőjével, Mileva Marić-tyal fenntartott kapcsolatát, jóllehet Mileva akkor már Einstein gyermekét várta. Első lányuk, Lieserl így házasságon kívül született volna. (A kislány valóban házasságon kívül született 1902-ben, Einstein csak egy évvel később vette feleségül Milevát. – A lektor megjegyzése.) A fiatal Albert a különmunkában is kudarcot vallott. Még a szerény házitanítóskodása is véget ért, mert kirúgták. Elkeseredett leveleiben azt latolgatta, hogy kereskedőnek állna, mert úgy legalább a megélhetéséhez szükséges pénzt meg tudná keresni. Családjának még azt is megírta, hogy jobb lett volna, ha meg sem születik, mert csak terhére van a családjának, és semmi reménye sincs arra, hogy valaha is sikeres lesz az életben.

Amikor apja meghalt, szégyellte magát, mert apja úgy halt meg, hogy fiát egy csődtömegnek hitte. Az év hátralévő részében azonban megfordult a szerencséje. Egy barátja elintézte, hogy a Svájci Szabadalmi Hivatalban hivatalnoki munkát kapjon. Ebből a szerény pozícióból indította el Einstein a modern történelem legjelentősebb forradalmát. Gyorsan végzett az asztalán várakozó szabadalmi kérelmekkel, azután pedig órákig tűnődött azokon a fizikai problémákon, amelyek már gyerekkora óta izgatták. Mi volt zsenialitása titka? Talán az vezethet nyomra, hogy Einstein fizikai képekben tudott gondolkozni (például mozgó vonatokat, gyorsuló órákat, a tér megnyúlt szövetét képzelte el), nem tisztán matematikai alapon. Einstein egyszer kijelentette, hogy ha egy elméletet nem lehet egy gyereknek elmagyarázni, akkor az elmélet valószínűleg haszontalan; vagyis az elmélet lényege az, hogy fizikai képekkel meg lehessen ragadni. Rengeteg fizikus tévedt el a matematika dzsungelében, és nem jutott semmire. Akárcsak korábban Newton, Einstein is rögeszmésen ragaszkodott egy alapvető fizikai képhez; a matematika csak azután következett. Newton számára a fizikai képet a leeső alma és a Hold jelentette. Vajon ugyanaz az erő készteti az almát leesésre, mint amelyik pályáján tartja a Holdat? Amikor Newton úgy döntött, hogy erre a kérdésre igen a válasz, akkor megalkotta az univerzum matematikai rendszerét, amely egy csapásra lerántotta a leplet a mennyek legsötétebb titkáról, magáról az égitestek mozgásáról.

Einstein és a relativitáselmélet Albert Einstein 1905-ben adta közre híres speciális relativitáselméletét. Ennek lényege egy olyan kép, amelyet egy gyerek is képes felfogni. Elmélete annak az álomnak a kiteljesedése volt, amely már 16 éves kora óta foglalkoztatta, amikor először tette fel magának a sorsdöntő kérdést: mi történik, ha megelőzzük a fénysugarat? Fiatalemberként tudta, hogy a testek mozgását a Földön és az égen egyaránt a newtoni mechanika írja le, a fény viselkedéséről pedig Maxwell elmélete

ad számot. Ez a két elmélet jelentette akkoriban a fizika két legfontosabb pillérét. Einstein zsenialitásának a lényege az a felismerése volt, miszerint ez a két pillér ellentmondásban áll egymással. A kettő közül az egyiknek hibásnak kell lennie. Newton szerint bármikor, tetszésünk szerint meg tudjuk előzni a fénysugarat, hiszen a fénysebesség semmiféle különleges jelentőséggel sem bír. Ez azt jelentette, hogy a fénynek stacionáriussá kell válnia, amikor vele azonos sebességgel, mellette haladunk. Einstein azonban rájött, hogy még soha, senki sem látott teljes mértékben stacionárius fénysugarat, vagyis befagyott hullámot. Ennélfogva Newton elmélete értelmét vesztette. Végül, zürichi főiskolai hallgatóként Maxwell elméletét tanulmányozva Einstein megtalálta a választ. Felfedezett valamit, amit még Maxwell sem tudott: azt, hogy a fény sebessége mindig ugyanakkora, függetlenül attól, milyen sebességgel mozgunk. Ha egy fénysugárral szemben, vagy azzal azonos irányban haladunk, a fényt mindig ugyanolyan sebességgel haladónak tapasztaljuk, ami ellentmond a józan észnek. Einstein tehát megtalálta a választ a gyerekkorában feltett kérdésre: soha sem tudjuk megelőzni a fénysugarat, mert az mindig azonos sebességgel távolodik tőlünk, függetlenül attól, hogy mi mekkora sebességgel mozgunk. A newtoni mechanika azonban szigorúan zárt rendszer volt, ha feltevéseiben bármilyen csekély változtatást hajtunk végre, az egész építmény összeomlik, mint amikor a szövetből kihúzunk egy laza szálat. Newton elméletében az idő a Világegyetem minden pontjában azonos módon múlik. Ami a Földön egy másodperc, az ugyanennyi idő a Vénuszon vagy a Marson is. Hasonlóképpen, a Föld felszínére fektetett méterrudak ugyanakkora távolságot mutattak itt, mint mondjuk a Plútón. Ha azonban a fény sebessége mindig ugyanakkora, függetlenül attól, mekkora sebességgel mozgunk, akkor ez alapvetően megrengeti a térre és az időre vonatkozó felfogásunkat. A tér és az idő szerkezete alapvetően torzul, ha az elméletben meg akarjuk őrizni a fény sebességének állandóságát.

Einstein szerint, ha egy űrhajóban utazunk, akkor az idő múlása az űrkabin belsejében lelassul a Földön tapasztalthoz képest. Az idő eltérő sebességgel múlik, attól függően, milyen gyorsan mozgunk. Sőt mi több, az űrhajó belsejében a tér is összenyomódik, vagyis a méterrudak hossza is megváltozik, ugyancsak sebességünktől függő mértékben. Végül, az űrhajó tömege is megnő. Ha távcsöveinkkel bekukucskálnánk, azt tapasztalnánk, hogy ott az órák lassabban járnak, az emberek lassított felvételként mozognak, testük pedig laposra összenyomódottnak látszik. Valójában, ha az űrhajó pontosan fénysebességgel száguldana, akkor a belsejében megállna az idő múlása, mérete nullára zsugorodna, miközben tömege végtelenül nagyra nőne. Minthogy ezen megfigyelések egyikének sincs értelme, Einstein kijelentette, hogy semmi sem törheti át a határsebességként működő fénysebességet. (Minthogy a testek annál nehezebbek lesznek, minél gyorsabban mozognak, ami azt jelenti, hogy a mozgás energiája tömeggé alakul. A tömeggé alakuló energia pontos nagyságát könnyű kiszámítani, néhány soros levezetés eredményeképpen a híres, E=mc2 összefüggést kapjuk.) Mióta Einstein felírta a nevezetes képletet, a szó szoros értelmében kísérletek milliói igazolták forradalmian újszerű elgondolásainak helyességét. Így például a pozíciónk néhány méteres pontossággal történő meghatározására alkalmas GPSrendszer hibásan működne, ha nem vennénk figyelembe a relativitáselméletből adódó korrekciókat. (Minthogy az amerikai hadsereg működése a GPS-rendszertől függ, még a Pentagon tábornokainak is meg kellett ismerkedniük Einstein relativitáselméletével.) A GPS-műholdakon működő atomórák járása pontosan az Einstein elmélete által megjósolt mértékben változik. A jelenségek leglátványosabb szemléltetését az elemi részecskéket gyorsító berendezésekben találjuk meg, amelyekben a fizikusok a fényéhez közeli sebességre gyorsítják a részecskéket. A Genf melletti székhelyű CERN Nagy Hadronütköztetőjében a protonokat több billió elektronvolt energiára gyorsítják, így azok valóban közel fénysebességgel repülnek.

A rakétatudósok számára viszont a fénysebesség határsebesség volta nem jelent különösebb problémát, hiszen napjaink űreszközei legfeljebb néhány tízezer kilométert tesznek meg óránként. Egy vagy két évszázadon belül azonban, amikor a rakétaépítő mérnökök már komolyan fontolóra veszik, hogy űreszközöket küldjenek a legközelebbi csillaghoz (amelyik 4 fényévre van a Földtől), a fénysebesség mint határsebesség, egyre nagyobb problémát jelent majd.

Kibúvók Einstein elméletében Az elmúlt évtizedek során a fizikusok megpróbáltak kibúvókat találni Einstein híres kijelentése alól. Találtak is néhányat, azonban legtöbbjük alig használható. Így például, ha valaki egy zseblámpával végigpásztázza az égboltot, akkor elvben a fénysugár képe a fénysebességnél gyorsabban is mozoghat. A fénykéve által létrehozott képpont néhány másodperc alatt a látóhatár egyik pontjától a vele átellenes pontig mozoghat, akkor is, ha a látóhatár több száz fényév távolságra van. Ennek azonban azért nincs jelentősége, mert ezzel a módszerrel nem lehet a fénynél nagyobb sebességgel információt továbbítani. A fénysugár képének sebessége ugyan valóban meghaladta a fénysebességet, azonban a kép nem hordoz sem energiát, sem pedig információt. Hasonlóképpen, egy olló összezárásakor a két él találkozási pontja annál gyorsabban mozog, minél távolabb vagyunk a forgáspontjuktól. Ha elképzelünk egy több fényévnyi hosszúságú ollót, akkor kiszámíthatjuk, hogy az élek találkozási pontja akár a fénysebességnél gyorsabban is távolodhat tőlünk. (Ennek azonban az előző esethez hasonlóan szintén nincs jelentősége, mert a találkozási pont nem hordoz energiát vagy információt.) Hasonlóképpen, amint a 4. fejezetben említettem, az EPRkísérlet lehetővé teszi, hogy a fénynél gyorsabban továbbítsunk információt. (Emlékezzünk csak vissza, ebben a kísérletben két, egymással összhangban rezgő fotont indítunk el ellentétes irányban. Minthogy az elektronok koherensek, közöttük a

fénynél nagyobb sebességgel is továbbítható információ, ez az információ azonban random jellegű, ezért haszontalan. Ennélfogva az EPR-gépek nem használhatók arra, hogy segítségükkel űrszondákat küldjünk a távoli csillagokhoz.) A fizikusok számára a legfontosabb kibúvót az jelenti, amelyre még maga Einstein mutatott rá, aki 1915-ben megalkotta a speciális relativitáselméletnél sokkal nagyobb jelentőségű általános relativitáselméletet. Az általános relativitáselmélet csírája akkor született meg, amikor Einstein egy körhinta mozgását figyelte. Amint korábban láttuk, a tárgyak összenyomódnak, ha a fényéhez közeli sebességgel haladnak. Minél gyorsabban megyünk, annál erőteljesebb az összenyomódás. A forgó korongnak a kerülete azonban gyorsabban mozog, mint a középpontja. (A középpont gyakorlatilag áll.) Ez azt jelenti, hogy a kerületre helyezett vonalzónak össze kell nyomódnia, miközben a középpontba tett vonalzó hossza nem változik, vagyis a forgó körhinta felülete a továbbiakban nem lehet sík, hanem görbültnek kell lennie. Ennélfogva a gyorsulás következtében a körhinta közelében megváltozik a tér és az idő szerkezete. Az általános relativitáselmélet felfogása szerint a téridő olyan szövet, amelyik képes megnyúlni és összenyomódni. Bizonyos körülmények között a szövet megnyúlása fénysebességnél gyorsabban is bekövetkezhet. Gondoljunk például az Ősrobbanásra, a Világegyetem születésének pillanatában, 13,7 milliárd évvel ezelőtt bekövetkezett kozmikus robbanásra. Kiszámíthatjuk, hogy az univerzum eredetileg a fénysebességnél gyorsabban tágult. (Ez nincs ellentmondásban a speciális relativitáselmélettel, mert az üres tér – a csillagok közötti tér – tágult, nem pedig maguk a csillagok. A táguló tér nem hordoz információt.) A lényeg az, hogy a speciális relativitáselmélet csak lokálisan alkalmazható, vagyis a közvetlen közelünkben. Kozmikus szomszédságunkban (például a Naprendszeren belül) érvényes a speciális relativitáselmélet, amint azt űrszondáinkkal igazolni is tudjuk. Globálisan azonban (vagyis például kozmológiai léptékben, az egész Világegyetemre vonatkozóan) ehelyett az általános relativitáselméletet kell használnunk. Az általános

relativitáselméletben a téridő alkotja a mindenség szövetét, és ez a szövet nyúlhat meg a fénysebességnél gyorsabban. Megnyúlása azt is megengedi, hogy „a térben lyukak” keletkezzenek, amelyeken keresztül a téridőben rövidebb utakat is találhatunk. Figyelembe véve ezeket a kikötéseket, az általános relativitáselmélet segítségével talán megvalósítható a fénynél gyorsabb utazás. Ez kétféleképpen érhető el: 1. A tér megnyújtása. Ha magunk mögött megnyújtjuk a teret, magunk előtt pedig összenyomjuk, akkor olyan érzésünk támad, mintha a fénynél gyorsabban haladnánk. Valójában azonban egyáltalán nem mozgunk. Ám, minthogy a tér deformálódott, egyetlen szempillantás alatt el tudjuk érni a távoli csillagokat is. 2. A tér felszakítása. Einstein 1935-ben bevezette a féreglyuk fogalmát. Képzeljük el Alice csodaországbeli tükrét, egy olyan varázserejű szerkezetet, amelyik képes összekötni Oxford környékét Csodaországgal. A féreglyuk olyan eszköz, amelyik két univerzumot kapcsol össze. Az általános iskolában azt tanultuk, hogy két pont között a legrövidebb út az egyenes. Ez azonban nem szükségszerűen van így, mert ha meghajlítunk egy papírlapot, annyira, hogy a két széle összeérjen, akkor beláthatjuk, hogy két pont között a legrövidebb távolságot valójában egy féreglyuk jelenti. Amint Matt Wisser, a Washington Egyetem fizikusa megjegyzi, „A relativitáselmélettel foglalkozók közössége elkezdte azon törni a fejét, miként lehetne a térhajtóművet (warp drive) vagy a féreglyukakat kihozni a sci-fi birodalmából.” 65 Sir Martin Rees, brit Királyi Csillagász még azt is hozzáteszi, hogy „A féreglyukak, az extra dimenziók és a kvantumszámítógépek olyan új, spekulatív eseménysorokat tárnak elénk, amelyek az egész univerzumunkat egy »élő kozmosszá« alakíthatják át.”66

Az Alcubierre-féle térhajtómű és a negatív energia A tér megnyújtására a legjobb példát az Alcubierre-féle térhajtómű jelenti, amelynek az ötletét a fizikus Miguel Alcubierre 1994-ben, Einstein gravitációelmélete alapján vetette fel. Ez a hajtómű pontosan ahhoz hasonlít, mint amilyet a Star Trekben láthatunk. Egy ilyen csillagközi űrhajó pilótája egy buborék belsejében ülne (ez az úgynevezett „görbületi buborék”), amelyben minden normálisnak látszana, mindaddig, amíg az űrhajó át nem törné a fénysebesség határát. Valójában a pilóta azt gondolná, hogy nyugalomban van. Ugyanakkor a görbületi buborékon kívül a téridő rendkívüli torzulásai lépnének fel, amint a görbületi buborék előtt összenyomódik a tér szerkezete. Idődilatáció nem lépne fel, tehát a görbületi buborék belsejében normálisan telne az idő. Alcubierre elismeri, hogy a Star Trek is szerepet játszhatott abban, hogy ezt a megoldást kitalálta. „A Star Trek szereplői mindig a térhajtóműről, meg a tér meggörbítéséről beszélnek” – mondja. „Van már arra vonatkozó elméletünk, hogy miképpen lehet vagy nem lehet meggörbíteni a teret, és ez éppen az általános relativitáselmélet. Úgy gondoltam, kell lennie valamilyen módszernek, amellyel ezeket a fogalmakat felhasználva megmutathatjuk, miként is működne a térhajtómű.”67 Valószínűleg ez volt az első eset, amikor egy tévéfilm segített megtalálni Einstein egyenleteinek egy megoldását. Alcubierre úgy okoskodik, hogy az általa javasolt űrhajóval végrehajtott utazás arra emlékeztetne, ahogyan a Csillagok háborújában a Millenium Falconnal repülnek. „Sejtésem szerint valami ahhoz nagyon hasonlót látnának az űrhajó utasai. Az űrhajó előtt a csillagok hosszú vonalakká, sugarakká húzódnának szét. Mögötte viszont semmit sem lehetne látni – csak a feketeséget –, mert a csillagok fénye nem haladna elég gyorsan ahhoz, hogy utolérje őket”, mondja. 68 Az Alcubierre-féle hajtómű kulcsa az ahhoz szükséges energia, hogy az űrhajó a fénynél gyorsabban haladjon előrefelé. Normális körülmények között a fizikusok valamilyen

pozitív energiamennyiségből indulnak ki a csillagközi űrhajó meghajtásához, amely mindig a fénynél lassabban közlekedik. Ha viszont túl akarunk lépni ezen a stratégián, és fénysebességnél gyorsabban akarunk mozogni, akkor más üzemanyagra lesz szükségünk. Egyszerű számítással levezethető, hogy ehhez „negatív tömegre” vagy „negatív energiára” lenne szükségünk, ami talán az egész univerzum legfurcsább képződménye lenne, ha egyáltalán létezik. Hagyományosan, a fizikusok elvetik a negatív energia és a negatív tömeg fogalmát, mert azt csak a sci-fiben létezőnek tekintik. Ma már látjuk azonban, hogy ezek nélkülözhetetlenek a fénysebességnél gyorsabb űrutazáshoz, ugyanakkor talán tényleg létezhetnek. A tudósok már keresik egy ideje a negatív anyagot a természetben, mindeddig azonban eredménytelenül. (Az antianyag és a negatív anyag két teljesen különböző dolog. Az előbbi létezik, és pozitív energiája van, de töltése a közönséges anyagéval ellentétes. A negatív anyag létezését ezzel szemben még nem sikerült bizonyítani.) A negatív anyag nagyon sajátos valami lenne, hiszen még a semminél is könnyebbnek kellene lennie. Valójában tehát lebegne. Ha az Univerzum korai állapotában létezett volna negatív anyag, akkor az kisodródott volna a világűrbe. A meteorokkal ellentétben, amelyek a világűrből érkezve becsapódnak a bolygók felszínébe, és mozgásukra hatással van a bolygók gravitációs vonzása, a negatív anyag elkerülné a bolygókat. A nagy testek, mint például a csillagok és a bolygók nem vonzanák, hanem taszítanák. Így tehát, bár a negatív anyag talán létezhet, a Földön természetesen nincs esélyünk megtalálni, csakis valahol a világűr távoli mélységeiben. Az egyik arra vonatkozó ötlet, miképpen lehetne a negatív anyag nyomára bukkanni, az úgynevezett „Einstein-lencsék” vagy „gravitációs lencsék” jelenségét használja ki. Amikor a fény elhalad egy csillag vagy egy galaxis mellett, haladásának iránya az általános relativitáselmélet értelmében meghajlik. Einstein már 1912-ben (tehát még az általános relativitáselmélet teljes kidolgozása előtt) megjósolta, hogy egy galaxis képes a távcső lencséjéhez hasonlóan működni. Amikor egy távolabbi

objektum fénye elhalad a közelebb fekvő galaxis mellett, összetartóvá válik, mintha csak gyűjtőlencsén ment volna keresztül. Ennek eredményeképpen a Földet elérő fénysugarak jellegzetes gyűrű alakot rajzolnak az égre. A jelenséget ma „Einstein-lencsének” (gravitációs lencsének) nevezzük. Az első gravitációs lencsét 1979-ben sikerült megfigyelni. Azóta a gravitációs lencsék a csillagászok megkerülhetetlen kutatási eszközeivé váltak. (Korábban például azt gondolták, hogy nem lehetséges megtalálni a világűrben az úgynevezett „sötét anyagot”. [A sötét anyag titokzatos közeg, amely láthatatlan, ám tömege mégis van. A galaxisokat veszi körül, és talán tízszer annyi is lehet belőle az Univerzumban, mint a közönséges, látható anyagból.] A NASA kutatói azonban fel tudták térképezni a sötét anyagot, mert a sötét anyag ugyanúgy meggörbíti a fény haladási útját, mintha üveglencsén haladna keresztül.) Ennek megfelelően, a gravitációs lencsék felhasználhatók negatív anyag és féreglyukak keresésére a világűrben. Sajátos módon görbítik meg a fényt, ami például a Hubble-űrtávcsővel megfigyelhető. Eddig még gravitációs lencsék segítségével sem sikerült kimutatni negatív anyag vagy féreglyukak jelenlétét a világűrben, azonban a kutatás folytatódik. Ha egyszer majd a Hubble-űrtávcső a gravitációs lencsék megfigyelése révén kimutatja negatív anyag vagy féreglyukak jelenlétét a világűrben, az földcsuszamlásszerű változásokat indít el a fizika egészében. A negatív energia abban különbözik a negatív anyagtól, hogy az előbbi ténylegesen létezik, bár csak nagyon parányi mennyiségben. Hendrik Casimir 1933-ban a kvantumelmélet törvényei alapján bizarr előrejelzést tett. Azt állította, hogy két, töltést nem hordozó, egymással párhuzamos fémlemez vonzza egymást, mintha csak valamilyen varázslat szemtanúi lennénk. Közönséges körülmények között a párhuzamos lemezek állnak, mert nincs nettó töltésük. A két párhuzamos lemez között található vákuum azonban nem teljesen üres, hanem telis-tele van úgynevezett „virtuális részecskékkel”, amelyek szakadatlanul felbukkannak, átmenetileg léteznek, majd eltűnnek.

Rövid időszakokra elektron-antielektron párok bukkannak fel a semmiből, de csak azért, hogy szinte azonnal annihilálódjanak és újra eltűnjenek a vákuumban. Furcsa módon a korábban mindentől mentesnek gondolt üres térről kiderült, hogy nyüzsög benne a kvantumaktivitás. Normális körülmények között az anyag és az antianyag hirtelen megjelenése sértené az energiamegmaradás törvényét. A határozatlansági reláció miatt azonban ezek a parányi sértések hihetetlenül rövid élettartamúak, így az energiamegmaradás átlagosan továbbra is igaz. Casimir megállapította, hogy a virtuális részecskék felhője nettó nyomást hoz létre a vákuumban. A két párhuzamos lemez közötti hely korlátozott méretű, ezért a nyomás alacsony. A lemezeken kívül azonban nincs korlátozás, így ott nagyobb a nyomás, ezért a nettó nyomás egymás felé nyomja a két lemezt. Közönséges körülmények közt a nulla energiájú állapot akkor fordul elő, amikor mindkét lemez nyugalomban van, és elég távol vannak egymástól. Ahogy azonban a lemezek közelednek egymáshoz, energiát lehet kivonni belőlük. Így tehát, mivel a lemezektől kinetikus energiát vontunk el, a megmaradó energiájuk negatív lesz. A negatív energiát először 1948-ban sikerült laboratóriumban megmérni, az eredmények igazolták Casimir előrejelzését. Eszerint tehát a negatív energia és a Casimir-effektus a továbbiakban már nem a sci-fi világába tartozik, hanem bizonyított tény. Problémát csak az jelent, hogy a Casimireffektus rendkívül kicsi; nagyon bonyolult, csúcstechnológiájú eszközökre van szükség ennek az energiának a laboratóriumi kimutatásához. (Általánosságban, a Casimir-energia fordítva arányos a lemezek közötti távolság negyedik hatványával. Eszerint minél közelebb vannak egymáshoz a lemezek, annál nagyobb az energia.) A Casimir-effektus nagyságát 1996-ban a Los Alamos Nemzeti Laboratóriumban Steven Lamoreaux mérte meg. A két lemez közötti vonzóerő egy hangya súlyának az 1/50 000 része volt. Mióta Alcubierre először vetette fel az elméletét, a fizikusok számos különös tulajdonságát fedezték fel. A csillagközi űrhajóban ülők oksági szempontból leválnak a külvilágról. Ez

azt jelenti, hogy nem lehet egyszerűen csak megnyomni egy gombot és a fénynél sebesebben száguldani. A buborék falán keresztül ugyanis lehetetlen a kommunikáció. Léteznie kell egy már előre elkészített „autópályának” a téridőben, mint ahogy a vonatok is meghatározott menetrend szerint közlekednek egy adott pályán. Ebben az értelemben a csillagközi űrhajó nem hasonlítható a közönséges űrhajókhoz, mert az előbbi nem tudja tetszés szerinti mértékben megváltoztatni sebessége nagyságát és irányát. A csillaghajó valójában olyan személyszállító jármű lesz, amely az összenyomott tér egy előre elkészített hullámát lovagolja meg, és a meggörbült téridő egy már régebb óta létező folyosójában közlekedik. Alcubierre így gondolkozik: „Az út mentén egzotikus anyagot előállító generátorok sorozatára van szükségünk, autópályaként kiépítve, amelyek egymással összehangoltan manipulálják számunkra a téridőt.” 69 Valójában Einstein egyenleteinek még bizarrabb megoldásai is léteznek. Einstein egyenletei azt állítják, hogy ha adott mennyiségű tömeget vagy energiát közölnek velünk, akkor ki tudjuk számítani, mennyivel görbíti meg ez az energiamennyiség a téridőt (éppúgy, ahogy azt is ki tudjuk számítani, milyen hullámok alakulnak ki a vízfelszínen, ha bedobunk egy követ a tóba). Az egyenletek azonban visszafelé is működnek. Kiindulhatunk valamilyen bizarr szerkezetű téridőből, amilyeneket például a Twilight Zone (Félhomályos zóna) epizódjaiban láthatunk. (Ezekben az univerzumokban például megtehetjük azt, hogy kinyitunk egy ajtót, és ettől máris a Holdon találjuk magunkat. Körbeszaladhatunk egy fát, és ettől visszamegyünk az időben, szívünk pedig átkerül a testünk jobb oldalára.) Ezután kiszámíthatjuk az anyag és az energia eloszlását ezzel a speciális téridővel. (Olyan ez, mintha a vízfelszínen látott, furcsa alakú hullámmintázatból visszafelé számolva kikövetkeztetnénk, hogy milyen eloszlással kellene bedobni a vízbe a köveket, hogy pontosan ez a mintázat jöjjön létre.) Pontosan így vezette le Alcubierre is az egyenleteit. Olyan téridőből indult ki, amelyik összeegyeztethető a fénysebességnél gyorsabb haladással, majd visszafelé számolva megállapította az ehhez szükséges energiát.

Féreglyukak és fekete lyukak A tér megnyújtása mellett a másik lehetőség a fénysebesség átlépésére a tér felszakítása féreglyukakkal, vagyis két különböző univerzumot összekötő átjárókkal. A szépirodalomban Charles Dodgson oxfordi matematikus említette először a féreglyukat, aki Lewis Carroll írói álnevén megírta az Alice Tükörországban (Through the Looking Glass) című könyvet. Alice Tükörországa nem más, mint egy féreglyuk, amelyik közvetlen összeköttetést teremt az Oxford környéki falvak és Csodaország varázslatos világa között. Alice-nak elég volt egyik kezét a tükörre tennie, és máris átkerült az egyik univerzumból a másikba. A matematikusok „sokszorosan összekapcsolt tereknek” nevezik az ilyen jelenséget. A féreglyukak fogalmának felbukkanása a fizikában 1916-ra tehető, vagyis egy évvel későbbre, mint ahogy Einstein megjelentette történelmi jelentőségű általános relativitáselméletét. A fizikus Karl Schwarzschild, aki akkor a császár hadseregében éppen a fronton szolgált, meg tudta oldani Einstein egyenleteit, méghozzá éppen egy magányos, pontszerű csillag esetére. A csillagtól távol annak gravitációs tere nagyon hasonló ahhoz, amilyen egy közönséges csillagé lenne, olyannyira, hogy Einstein Schwarzschild megoldását használva számította ki a fény csillag melletti elhajlásának mértékét. Schwarzschild megoldása azonnal jelentős hatást gyakorolt a csillagászat tudományára, mind a mai napig ez az Einsteinegyenletek egyik legjobb megoldása. Fizikusok generációi használták a pontszerű csillag gravitációs terére kapott megoldást a valós, véges átmérőjű csillag gravitációs terének közelítésére. Ám, ha komolyan vesszük ezt a pontszerű megoldást, akkor kiderül, hogy a középpontban egy hatalmas, pontszerű objektum rejtőzik, amely csaknem egy évszázadon keresztül ámulatba és zavarba ejtette a fizikusokat: ez a fekete lyuk. Schwarzschild megoldása a pontszerű csillag gravitációs terére trójai falónak bizonyult. Kívülről úgy nézett ki, mintha a mennyekből kapott

ajándék lenne, belül azonban a legkülönfélébb démonok és szellemek rejtőztek. Ha ezek közül egyet elfogadunk, akkor a többit is el kell fogadnunk. Schwarzschild megoldása megmutatta, hogy ha megközelítjük ezt a pontszerű csillagot, akkor bizarr dolgok történnek. A csillagot láthatatlan gömb veszi körül (ez az úgynevezett „eseményhorizont”), ahonnan többé már nem lehet visszatérni. Bármi beléphet, de onnan senki és semmi nem léphet ki, akárcsak egy bogárgyűjtő csapdából. Ha egyszer átlépjük az eseményhorizontot, soha többé nem térhetünk vissza. (Ha már az eseményhorizonton belülre kerültünk, akkor a fénysebességnél gyorsabban kellene mozognunk, hogy ismét kilépjünk, ez viszont nem lehetséges.) Ahogy közeledünk az eseményhorizont felé, atomjainkat széttépik az árapályerők. A lábunkra ható gravitáció sokkal erősebb, mint a fejünkre ható, ezért testünk hosszúra nyúlik („spagettizálódik”), majd szétszakad. Hasonlóképpen, a testünket alkotó atomokat is széjjeltépi a gravitáció. Az eseményhorizont felé történő közeledésünket néző külső szemlélő számára úgy tűnik, mintha egyre lassabban mozognánk. Valójában, amikor elérjük az eseményhorizontot, úgy tűnik, mintha megállt volna az idő. Továbbá, amikor átlépjük az eseményhorizontot, azt a fényt látnánk, amelyik a fekete lyukban csapdába esett, és immár évmilliárdok óta körülötte kering. Úgy tűnne, mintha egy mozgófilmet látnánk, amelyik a keletkezésétől kezdve részletesen feleleveníti a fekete lyuk egész történetét. Végül, ha egyenesen bele tudnánk esni a fekete lyukba, akkor a másik oldalon egy másik univerzumot találnánk. Ezt nevezik Einstein-Rosen-hídnak, a fogalmat először Einstein vezette be, 1935-ben; ma ugyanezt egyszerűen féreglyuknak nevezzük. Einstein és más fizikusok úgy gondolták, hogy egy csillag természetes úton soha nem válhat ilyen szörnyszülötté. Valójában Einstein 1939-ben publikált egy cikket, amelyikben kimutatta, hogy egy keringő gáz- és portömeg soha nem képes ilyen fekete lyukká kondenzálódni. Így, bár a fekete lyukak középpontjában ott rejtőzött a féreglyuk, bizonyos volt benne, hogy egy ennyire különös objektum természetes úton soha nem jöhet létre. Az asztrofizikus Arthur Eddington egy ízben

kijelentette, hogy léteznie kell „valamilyen természeti törvénynek, amelyik megakadályozza, hogy egy csillag ily abszurd módon viselkedjék.” Más szavakkal, a fekete lyuk az Einstein-egyenletek teljes értékű megoldása volt, de nem ismertek egyetlen olyan mechanizmust sem, amelyik természetes úton létre tudott volna hozni ilyeneket. Mindez megváltozott J. Robert Oppenheimer és tanítványa, Hartland Snyder egy cikkének köszönhetően. A cikk ugyanabban az évben jelent meg, mint Einsteiné, és a szerzők kimutatták, hogy fekete lyukak mégiscsak létrejöhetnek természetes úton. Feltételezték, hogy egy haldokló csillag már felhasználta minden nukleáris üzemanyagát, és ezért a gravitáció hatására összeomlik, önmagába zuhan. Ha a gravitáció képes a saját eseményhorizontján belülre összepréselni a csillagot, akkor a tudomány által ismert dolgok és jelenségek közül semmi sem képes megállítani a folyamatot, és a csillag anyaga pontszerűvé, azaz fekete lyukká préselődik össze. (Az összeomlásos módszer adhatta talán Oppenheimernek az ötletet a csupán néhány évvel később Nagasakira ledobott atombomba megépítéséhez, hiszen ennek a bombának a működése is egy plutóniumgömb összeomlásán alapul.) A következő áttörés 1963-ban következett be, amikor Roy Kerr új-zélandi matematikus megvizsgálta a fekete lyukak talán legrealisztikusabb példáját. Az összezsugorodó objektumok forgása felgyorsul, hasonlóan ahhoz, ahogyan a piruettező korcsolyázó is egyre gyorsabban forog, ha kinyújtott karjait maga felé húzza. Ennek következtében a fekete lyukaknak hihetetlen sebességgel kellene forogniuk. Kerr megállapította, hogy a forgó fekete lyuk Schwarzschild feltételezésével ellentétben nem omlana össze pontszerű csillaggá, hanem forgó gyűrűvé alakulna. Bárki, aki szerencsétlenségére megérintené a gyűrűt, nyomban eltűnne; aki azonban a gyűrű belsejébe esne, nem halna meg, hanem keresztülesne a gyűrűn. Ám ahelyett, hogy a gyűrű másik oldalán érkezne meg, keresztülhaladna egy Einstein-Rosenhídon, és egy másik univerzumban találná magát. Más

szavakkal, a forgó fekete lyuk úgy működne, mint Alice tükrének kerete. Ha valaki másodszor is áthalad a forgó gyűrűn, akkor megint egy másik univerzumba jut el. A forgó gyűrűbe történő többszöri belépés tehát mindig másik párhuzamos univerzumba juttat el, mintha a liften csak a „fel” gombot nyomnánk meg. Elvben végtelenül sok univerzum rakódhat így egymásra. „Bújj át ezen a varázslatos gyűrűn – és kész! Máris egy teljesen más univerzumban találjuk magunkat, ahol a sugár és a tömeg negatív”, írta Kerr.70 Van itt azonban még egy fontos körülmény. A fekete lyukak az „átjárhatatlan féreglyukak” példái, vagyis az eseményhorizonton történő áthaladás egyirányú utazás. Ha egyszer áthaladtunk az eseményhorizonton és a Kerr-gyűrűn, nem tudunk visszatérni, vagyis nem lehet a gyűrűn keresztül visszajönni és kilépni az eseményhorizonton kívülre. Kip Thorne és munkatársai a Kaliforniai Műszaki Egyetemen (Cal Tech) azonban 1988-ban találtak egy példát az átjárható féreglyukra, vagyis olyan képződményre, amelyiken keresztül tetszésünk szerint ide-oda járhatunk. Az egyik megoldás esetében az áthaladás a féreglyukon semmivel sem tűnik nagyobb megpróbáltatásnak, mint mondjuk repülőgépen utazni. Közönséges körülmények között a gravitáció összeroppantaná a féreglyuk száját, és elpusztítaná az áthaladni szándékozó űrhajósokat. Ez az egyik ok, amiért nem lehetséges a fénysebességnél gyorsabb utazás a féreglyukon keresztül. A negatív energia vagy a negatív tömeg taszítóereje azonban vélhetően elegendő hosszú ideig nyitva tudná tartani a féreglyuk száját ahhoz, hogy az űrhajósok akadálytalanul átjussanak. Más szavakkal, a negatív tömeg vagy energia az Alcubierre-féle hajtóműhöz és a féreglyukas megoldáshoz egyaránt elengedhetetlenül fontos. Az elmúlt néhány évben meghökkentően sok egzakt megoldást találtak Einstein egyenleteire, amelyek mindegyike megengedi a féreglyukak létezését. De vajon tényleg léteznek féreglyukak, vagy csupán matematikai kitalációkról van szó? Nos, a féreglyukaknak számos problémával kell szembenézniük.

Először is, ha a féreglyukon való keresztülutazáshoz létre akarjuk hozni a téridő szükséges mértékű torzulását, akkor elképesztő mennyiségű pozitív és negatív anyagot kell összehordanunk, annyit, amennyiből egy nagyobb csillag vagy egy fekete lyuk kitelik. Matthew Visser, a Washington Egyetem fizikusa becslése szerint egy 1 méteres féreglyuk megnyitásához annyi negatív energiára lenne szükség, amennyi a Jupiter tömegével egyenértékű, azzal a különbséggel, hogy ennek negatív tömegnek kell lennie. Ő ezt így fogalmazta meg: „A feladat végrehajtásához körülbelül mínusz egy Jupiter kell. De már a pozitív Jupiternyi tömeggel egyenértékű energia kezelése is meglehetősen szokatlan dolog, jóval túl van a belátható jövőben elérhető lehetőségeink határán.” 71 Kip Thorne a Kaliforniai Műszaki Egyetemen (Cal Tech) úgy véli: „ki fog derülni, hogy a fizika törvényei elegendő egzotikus anyag létezését engedik meg az ember nagyságú féreglyukakban, ami nyitva tudja tartani azokat. De az is ki fog derülni, hogy a féreglyukak létrehozásához és nyitvatartásához szükséges technológia elképzelhetetlenül messze van az emberi civilizáció mai képességeitől.” Másodszor, nem tudjuk, mennyire lennének stabilak ezek a féreglyukak. Az általuk keltett sugárzás valószínűleg bárkit megölne, aki be akarna lépni. Az is előfordulhat, hogy a féreglyukak egyáltalán nem lennének stabilak, mihelyt valaki belépne, azonnal összezáródnának. Harmadrészt, a fekete lyukba behulló fénysugár kékeltolódást szenved, vagyis egyre nagyobb energiára tesz szert, ahogy közeledik az eseményhorizont felé. Valójában, amikor éppen eléri az eseményhorizontot, akkor a fény technikailag végtelen mértékű kékeltolódást szenved, ezért a lyuk felé hulló energia sugárzása az űrhajó minden utasát elpusztítaná. Vizsgáljuk meg ezeket a problémákat valamivel részletesebben. Az egyik problémát az jelenti, hogy a téridő szövetének felhasításához elegendően sok energiát kell összegyűjtenünk. Ennek a legegyszerűbb módja, ha összenyomunk egy objektumot, mindaddig, amíg saját „eseményhorizontjánál” kisebbé válik. A Nap esetében ez mintegy 3 kilométeres átmérőt jelentene, aminek következtében

fekete lyukká omlana össze. (A Nap gravitációs tere túlságosan gyenge ahhoz, hogy természetes úton 3 kilométernél kisebb átmérőjűre préselje össze a csillagot, ezért Napunk soha nem válik fekete lyukká. Elvben azonban ez azt jelenti, hogy bármi, így például Ön is, fekete lyukká válhat, csak éppen kellő mértékben össze kell nyomni ehhez. Ehhez viszont a testünket felépítő atomok mindegyikét a szubatomi távolságoknál kisebbekké kellene összenyomni – márpedig ennek végrehajtása nagyon távol esik a modern természettudomány lehetőségeitől.) Gyakorlatiasabb megoldás lenne, ha nagy intenzitású lézernyalábok sokaságát irányítanánk egy meghatározott pontba. Vagy pedig építenénk egy hatalmas részecskegyorsítót, két, egymással szemben haladó részecskenyalábbal. A két nyalábot egymással szemben egymásnak ütköztetve fantasztikus mennyiségű energia szabadulna fel, ami elegendő lehetne ahhoz, hogy legalább egy kisebb szakadást ejtsünk a téridő szövetén.

A Planck-energia és a részecskegyorsítók Kiszámíthatjuk, mennyi energiára van szükség a térben és az időben egy instabilitás létrehozásához: ez körülbelül a Planckenergia nagyságrendjébe esik, vagyis 10 19 milliárd elektronvolt. Ez egy valóban elképzelhetetlenül nagy szám, trilliószor akkor, mint ami a világ jelenlegi legnagyobb részecskegyorsítójával, a Genf melletti Nagy Hadronütköztetővel (LHC, Large Hadron Collider) elérhető. Az LHC-ben egy fánk (körgyűrű) alakú csőben addig űzik körbe-körbe a protonokat, amíg több billió elektronvolt energiára tesznek szert. Ekkora energia az Ősrobbanás óta sehol sem fordult elő. De még ez a gépmonstrum is nagyon távol van attól, hogy a Planck-energiát megközelítse. Az LHC után a következő részecskegyorsító a Nemzetközi Lineáris Gyorsító (ILC, International Linear Collider) lesz. Ebben az elemi részecskék nem kör alakúvá görbített pályán, hanem egyenes pályán mozognak. Amíg a részecskék végighaladnak a berendezés hossza mentén, nagy energiára

gyorsítják őket, mire a cső végére érnek, már hatalmas energiára tesznek szert. Ezután az elektronnyalábot antielektronok nyalábjával ütköztetik, ami hatalmas energiakitörést eredményez. Az ILC hossza 30 és 40 km között lesz, vagyis tízszer olyan hosszú, mint a Stanford Lineáris Gyorsító, amelyik jelenleg a világ leghosszabb ilyen berendezése. Ha minden jól megy, az ILC valamikor a következő évtizedben fog elkészülni. Az ILC-vel létrehozott energia 0,5 és 1,0 billió elektronvolt között lesz, ami jóval kisebb az LHC 14 billió elektronvoltos teljesítményénél, azonban ezek a számok félrevezetőek. (Az LHC-ben a protonok közötti ütközések során valójában a protonokat felépítő kvarkok ütköznek egymással. Ennélfogva a kvarkok közötti ütközések energiája kisebb 14 billió elektronvoltnál. Ezért az ILC valójában az LHC-ben elérhetőnél nagyobb ütközési energiákkal fog dolgozni.) Minthogy az elektronnak nincs ismert alkotórésze, ezért az elektronok és pozitronok közötti ütközések sokkal egyszerűbbek és tisztábbak. Reálisan szemlélve a helyzetet, még az ILC teljesítménye is nagyon messze lesz attól, hogy a berendezés rést üssön a téridő szövetén. Ehhez trilliószor nagyobb teljesítményű gyorsítóra lenne szükség. A mi 0. típusú civilizációnk számára, amelyik elpusztult növények maradványait (például kőolajat és szenet) használja energiaforrásként, ez messze túl van lehetőségeink határán. Ám ugyanez egy III. típusú civilizáció számára elérhetővé válhat. Emlékezzünk vissza arra, hogy a III. típusú civilizációk galaktikus léptékűek, így 10 milliárdszor annyi energiát használnak fel, mint a II. típusú civilizációk, amelyeknek az energiafelhasználása egyetlen csillag teljes energiatermelésének nagyságrendjébe esik. A II. típusú civilizáció viszont 10 milliárdszor több energiát használhat, mint az I. típusú civilizáció, amelynek az erőforrásai egyetlen bolygóra korlátozódnak. Száz vagy kétszáz éven belül a mi egyelőre gyengécske 0. típusú civilizációnk elérheti az I. osztályt. Elfogadva ezt az előrevetítést, még nagyon hosszú utat kell megtennünk addig, mire képesek leszünk elérni a Planckenergiát. Sok fizikus úgy gondolja, hogy szélsőségesen kicsiny távolságokon, a 10-33 centiméteres Planck-hossz

nagyságrendjében a tér nem üres és sima, hanem „habos” szerkezetű. Tajtékzanak benne az apró buborékok, amelyek szakadatlanul létrejönnek, összeütköznek más buborékokkal, majd újra eltűnnek a vákuumban. Ezek a vákuumból kiszökkenő buborékok valójában „virtuális univerzumok”, nagyon hasonlóak azokhoz a virtuális elektronokhoz és pozitronokhoz, amelyek ugyancsak folytonosan felbukkannak, és eltűnnek. Általában ez a kvantumos „téridőhab” teljességgel láthatatlan a számunkra. A buborékok egymástól olyan parányi távolságokra keletkeznek, hogy nem tudjuk megfigyelni őket. Ám a kvantumfizika szerint, ha energiát koncentrálunk egyetlen pontba egészen addig, amíg el nem érjük a Planck-energiát, akkor a buborékok nagyok lehetnek. Ekkor már észrevehetnénk a téridő habzását a kicsiny buborékokkal, ahol minden egyes buborék egy „csecsemőuniverzumhoz” kapcsolódó féreglyuknak felel meg. A múltban ezeket a csecsemőuniverzumokat intellektuális különcségnek, a tiszta matematika furcsa következményének tartották. Ma viszont a fizikusok már komolyan elgondolkoznak azon, hogy a mi Világegyetemünk története is eredetileg ezen csecsemő-univerzumok egyikeként kezdődhetett. Ma egyelőre mindez persze még csak puszta spekuláció, mindamellett a fizika törvényei megengedik annak a lehetőségét, hogy egyetlen pontba elegendő energiát koncentrálva rést üssünk a tér szerkezetén, míg végül elérjük a téridőhabot, és létrejönnek a mi Univerzumunkat egy csecsemőuniverzummal összekötő féreglyukak. Ahhoz, hogy a tér szerkezetén lyukat üssünk, mai technológiai szintünkhöz képest jelentős fejlődésre van szükség, de egy III. típusú civilizáció számára ez is elérhető lehet. Máris léteznek figyelemreméltó eredmények, például az úgynevezett „ékhullám (wakefield) asztali gyorsító”. Ez a részecskegyorsító olyan kicsi, hogy egy asztalon is elfér, ugyanakkor sok milliárd elektronvolt energiájú. Az ékhullám asztali gyorsítóban lézersugarat irányítanak a töltött részecskékre, amelyek így a lézersugár energiáján lovagolva gyorsulnak. A Stanford Lineáris Gyorsító Központban (Stanford Linear Accelerator Center), az angliai Rutherford Appleton Laboratóriumban és a párizsi École

Polytechnique-on végzett kísérletek tanúsága szerint az energia lézersugárral és plazmával történő átadásának eredményeképpen kis távolságon is rendkívül nagy gyorsítás érhető el. 2007-ben egy másik áttörés is született, amikor a Stanford Lineáris Gyorsító Központ, a Los Angeles-i Kalifornia Egyetem (UCLA) és a Dél-Kalifornia Egyetem (University of Southern California, USC) fizikusai és mérnökei kimutatták, hogy alig 1 méter távolságon meg lehet kétszerezni egy óriás részecskegyorsító energiáját. A Stanfordon egy 2 mérföld hosszú alagútba elektronnyalábot lőttek be, amelyet 42 milliárd elektronvolt energiára tudtak gyorsítani. Ezután ezeket a nagy energiájú elektronokat egy „utánégetőbe” küldték, amely egy mindössze 88 centiméter hosszú plazmakamra volt, ahol az elektronok további 42 milliárd elektronvolt energiára tettek szert, azaz megkétszereződött az energiájuk. (A plazmakamrát lítiumgőzzel töltötték meg. Amikor az elektronok áthaladnak a gőzön, plazmát hoznak létre, amely viszont, a hajók mögötti farhullámhoz hasonló, ék alakú hullámot kelt. Az ék alakú hullám az elektronnyaláb mögött halad, és további gyorsítóerőt fejt ki.) Ebben az elképesztő kísérletben a fizikusoknak sikerült az elektronnyalábot gyorsító energia egy méterre eső korábbi rekordját a háromezerszeresére növelni. Ha a jelenleg létező gyorsítókhoz egy ilyen „utánégetőt” adunk hozzá, akkor szinte teljesen ingyen, elvben megkétszerezhető a bevitt energia mennyisége. Napjainkban az ékhullám asztali gyorsítóval elért világrekord 200 milliárd elektronvolt méterenként. Számos problémával kell szembenézni, ha ezt az eredményt nagyobb távolságokra szeretnénk extrapolálni (például fenn kell tartani az elektronnyaláb stabilitását, miközben a lézersugárral energiát pumpálnak bele). De feltételezve, hogy fenn tudjuk tartani a méterenként 200 milliárd elektronvoltos gyorsítóteljesítményt, ez azt jelentené, hogy a Planck-energia eléréséhez szükséges gyorsítóberendezésnek nem kevesebb mint 10 fényév hosszúnak kellene lennie. Ez egy II. típusú civilizáció számára könnyen kivitelezhetőnek tűnik.

A féreglyukak és a tér megnyújtása jelentheti számunkra a legreálisabb lehetőséget a fénysebesség áttörésére. Nem tudjuk azonban, hogy ezek a technológiák stabilak-e, emellett mesés mennyiségű – pozitív vagy negatív – energiára van szükség, hogy működjenek. Talán egy fejlett, III. típusú civilizáció rendelkezhet az ehhez szükséges technológiával. Számunkra még évezredekbe telhet, mire mi is képesek lehetünk arra, hogy ekkora energiamennyiséget uraljunk. Minthogy egyelőre még a téridő szerkezetét kvantumos szinten irányító alapvető törvények mibenlétéről sincs tudományos közmegegyezés, mindezt nyugodtan a II. típusú lehetetlenek közé sorolhatjuk.

12. Időutazás Ha lehetséges az időutazás, akkor talán mi magunk is a jövőből érkezett turisták vagyunk? STEPHEN HAWKING „[Az időutazás] ellentmond a józan észnek”, mondta Filby. „Milyen józan észnek?”, vetette közbe az Időutazó. H. G. WELLS

Janus Equation (Janus egyenlet) című regényében G. Spruill az időutazás gyötrő problémáját boncolgatta. 72 A történetben egy az időutazás titkainak megfejtésén fáradozó zseniális matematikus találkozik egy gyönyörű nővel, akivel egymásba szeretnek, bár szinte semmit sem tud a nő múltjáról. A férfi azonban kíváncsi lesz arra, ki is valójában ez a nő. Kiderül, hogy korábban a nő plasztikai műtétet végeztetett magán, hogy megváltoztassa a külsejét. Sőt az is kiderül, hogy eredetileg férfi volt, de nővé operáltatta magát. Végül a matematikus rájön, hogy a „nő” a jövőből érkezett időutazó, aki nem más, mint ő maga, csak éppen a jövőből. Ez tehát azt jelenti, hogy a főszereplő önmagába lett szerelmes. Nyitva marad azonban a kérdés, mi lett volna, ha gyermekük születik. És ha ez a gyermek visszamenne a múltba, és felnőve éppen a történet kezdetén megismert matematikus váljék belőle, akkor az is lehetséges lenne, hogy valaki egy személyben saját apja, anyja, fia és lánya legyen?

A múlt megváltoztatása Az idő az univerzum egyik legnagyobb rejtélye. Akaratunk ellenére mindannyiunkat magával sodor az idő folyama. Kr. u. 400 körül Szent Ágoston részletesen írt az idő paradox természetéről: „Miként létezhet a múlt és a jövő, hiszen a múlt már nem létezik, a jövő pedig még nem? Ami a jelent illeti, ha az örökké velünk maradna, és soha nem válna múlttá, akkor nem létezne az idő, csak az örökkévalóság.” 73 Ha folytatjuk Szent Ágoston logikus gondolatmenetét, akkor azt látjuk, hogy az idő nem lehetséges, mivel a múlt már elmúlt, a jövő még nem létezik, a jelen pedig csak egy múló pillanat. (Szent Ágoston ezután arról a mély teológiai értelmű kérdésről értekezett, hogy milyen hatással kell lennie az időnek Istenre, amely kérdés mind a mai napig releváns. Ha Isten mindentudó és mindenható, írta, akkor személye kapcsolatban áll-e az idő múlásával? Más szavakkal, kell-e Istennek, hozzánk, földi halandókhoz hasonlóan, sietnie, hogy ne késsen le egy találkozóról? Szent Ágoston végül arra a következtetésre jut, hogy Isten mindenható, ezért nem befolyásolhatják létezését az idő szabta korlátok, vagyis Ő az „időn kívül” létezik. Bár az időn kívül létezés fogalma képtelenségnek tűnhet, amint látni fogjuk, a gondolat a modern fizikában ismét felbukkan.) Szent Ágostonhoz hasonlóan mindannyian elcsodálkoztunk már az idő különös természetén és azon, mennyiben különbözik a tértől. Ha a térben tudunk előre és hátra mozogni, akkor miért nem tudjuk ugyanezt az időben is megtenni? Mindannyian kíváncsiak vagyunk, mit tartogat a jövő számunkra, és mit hoz a ránk kiszabott évek elteltével. Az ember élettartama véges, mégis felettébb kíváncsiak vagyunk arra, mi történik majd hosszú idővel saját elmúlásunk után. Noha az időutazás iránti vágyakozásunk talán egyidős magával az emberiséggel, az első erről szóló történetet 1733ban Samuel Madden írta, Memoirs of the Twentieth Century (Emlékiratok a XX. századból) címmel. A történetben szereplő angyal 1997-ből több mint 250 évet utazik vissza a múltba, hogy a jövő világát leíró dokumentumokat adjon át egy brit nagykövetnek.

Rengeteg hasonló történet született már. Az 1838-ban ismeretlen szerző tollából született Missing One’s Coach: An Anacronism főszereplője egy kocsira vár, de hirtelen az ezer évvel korábbi múltban találja magát. Találkozik egy ősi kolostor szerzetesével, és megpróbálja elmagyarázni neki, merre halad a világ a következő ezer évben. Végül hirtelen, legalább olyan titokzatos körülmények között visszakerül a jelenbe, csupán közben lekéste a kocsit, amelyre várt. Az időutazás Charles Dickens 1843-ban írott, Karácsonyi ének (A Christmas Carol) című regényében is megjelenik. Ebenezer Scrooge-ot elviszik a múltba és a jövőbe is, hogy lássa, milyen volt egykor a világ, és milyen lesz a halála után. Az amerikai irodalomban az időutazás először 1889-ben Mark Twain Egy jenki Arthur király udvarában (A Connecticut Yankee in King Arthur’s Court) című regényében jelenik meg. A XIX. századi jenki hirtelen visszaugrik az időben, és Kr. u. 528-ban, Arthur király udvarában találja magát. Börtönbe vetik, és kis híján máglyán megégetik, mire kijelenti, hogy hatalmában áll kioltani a Napot, mert tudja, hogy aznap éppen napfogyatkozás várható. Amikor a fogyatkozás elkezdődik, a tömeg megrémül, és beleegyeznek, hogy bocsássák szabadon, sőt cserébe azért, hogy visszaadja a Napot, különböző kiváltságokat is biztosítanak számára. Az első komoly kísérlet a szépirodalomban az időutazás problémáinak körüljárására H. G. Wells klasszikusa, Az időgép (The Time Machine) volt. A regény hősét több ezer évvel előre, a jövőbe küldik. Ebben a távoli jövőben az emberiség már genetikailag két fajra szakadt, a gonosz Moorlockokra, akik mocskos, föld alatti gépeiket működtetik, és a mihaszna, gyermeteg Eloikra, akik a fenti világ napsütésében táncolnak, és nem ismerik fel borzalmas jövőjüket (azt, hogy a Moorlockok felfalják őket). Azóta az időutazás rendszeres vendég lett a tudományosfantasztikus irodalom lapjain, a Star Trektől a Vissza jövőbe (Back to the Future) című filmekig. Amikor a Superman I-ben Superman értesül Lois Lane halálhíréről, elkeseredésében elhatározza, hogy visszaforgatja az idő kerekét, ezért űrhajójában elkezd a fénysebességnél gyorsabban körözni a

Föld körül, így maga az idő is visszafelé múlik. 1 A Föld forgása lelassul, megáll, majd az ellenkező irányban kezd forogni, így a Föld összes órája visszafelé kezd járni. Az árvizek visszahúzódnak, az átszakadt gátak csodával határos módon egybeforrnak, és Lois Lane visszatér a halálból. A tudomány nézőpontjából Newton univerzumában lehetetlen volt az időutazás, mert ott az időnek egyértelmű iránya van. Ha egyszer már elindult az idő folyása, attól kezdve a múlt már soha nem változhat meg. A Földön eltelt egy másodperc szerte az univerzumban mindenütt ugyanennyi időnek felelt meg. Ezt a szemléletet vetette el Einstein, aki bebizonyította, hogy az idő sokkal inkább az univerzumban kanyargó folyóhoz hasonlítható, amely néha felgyorsul, máskor meg lelassul, ezért az egy földi másodperc időtartam nem abszolút érvényű; az idő múlásának ritmusa függ attól, hol vagyunk a Világegyetemben. Amint korábban már tárgyaltuk, Einstein speciális relativitáselmélete szerint a mozgó űrhajókban az idő annál lassabban múlik, minél gyorsabban mozog az űrhajó. A tudományos-fantasztikus regények írói gyakran spekulálnak azon, hogy ha átléphetnénk a fénysebességet, akkor visszafelé haladhatnánk az időben. Ez azonban nem lehetséges, mert tömegűnk végtelenül nagyra nőne, amikor el akarnánk érni a fénysebességet. A fény sebessége a végső határ bármely rakéta és űrhajó számára. Az Enterprise legénysége a Star Trek IV: A hazatérés című filmben elrabol egy klingon űrhajót, amelyet a Napot megkerülve kilőtt parittyaként egy hintamanőverrel a fénynél nagyobb sebességre gyorsítanak fel, és így az 1960-as évek San Franciscójában érnek célba. Ez azonban megsérti a fizika törvényeit. Mindamellett, a jövőbe történő időutazás viszont lehetséges, amint azt kísérletekkel már számtalanszor igazolták. Az időgép hősének utazása a távoli jövőbe fizikailag megengedett. Ha egy űrhajós a fénysebességhez közeli sebességgel utazik, akkor mondjuk egyetlen perc alatt elérheti a közeli csillagokat. A Földön ezalatt négy esztendő telik el, mert az űrhajó belsejében lelassult az idő múlása. Ennélfogva négy éven keresztül utazott 1

Nem űrhajóban. Superman saját maga repüli körbe a Földet fénysebességnél gyorsabban. (E)

volna a jövőbe, legalábbis a Földi megfigyelő szemszögéből. (Napjaink űrhajósai mindannyiszor, amikor a világűrben járnak, csak nagyon rövid kiruccanást tesznek a jövőbe. Minthogy űrhajójuk csak mintegy 28 000 km/ó sebességgel kering a Föld felszíne fölött, saját óráik csak hajszálnyival járnak lassabban a földi óráknál. Ha valaki egy teljes évet tölt el a Föld körül keringő űrállomás fedélzetén, űrutazása végére akkor is csak a másodperc törtrészével került közelebb a jövőhöz. A jövőutazás világrekordját Szergej Avgyejev orosz űrhajós tartja, aki összesen 784 napot töltött űrrepüléssel, és ezalatt 0,02 másodperccel került közelebb a jövőhöz.) A jövőbe tett űrutazás tehát összhangban áll Einstein speciális relativitáselméletével. De mi a helyzet, ha az időben visszafelé szeretnénk utazni? Ha vissza tudnánk utazni a múltba, akkor lehetetlenné válna a történetírás. Mihelyt egy történész feljegyezné a múlt eseményeit, valaki visszamehetne a múltba, és átrendezhetné a történéseket. Az időgépeknek köszönhetően azonban nemcsak a történészek válnának munkanélküliekké, hanem számunkra is lehetségessé válna a múlt tetszésünk szerinti megváltoztatása. Ha például visszamennénk a dinoszauruszok korába, és véletlenül agyontaposnánk egy emlősállatot, amelyik történetesen a mi ősünk lett volna, akkor talán véletlenül az egész emberi fajt eltöröltük volna a Föld színéről. A történelem soha véget nem érő, féktelen Monthy Python-epizóddá válna, ahol a jövőből érkező turisták gátlástalanul beletipornának a történelmi eseményekbe, csak hogy a legjobb nézőpontból készíthessék fényképeiket.

Időutazás: a fizikusok játszótere Talán a kozmológus Stephen Hawking az, aki a legnagyobb érdemeket szerezte a fekete lyukak és az időgépek súlyos matematikai egyenleteinek a megoldásában. Ellentétben más, a relativitáselmélettel foglalkozó diákokkal, akik már fiatalon kitűnnek matematikai és fizikai érdeklődésükkel, Hawking fiatal korában nem volt kiemelkedően jó tanuló. Nyilvánvalóan

ragyogóan tehetséges volt, de tanárai gyakran megjegyezték, hogy gyakran nem a tanulással törődött, és távolról sem használta ki a tehetségében rejlő lehetőségeket. Élete fordulópontja 1962-ben következett be, miután megszerezte az Oxfordi Egyetemen a diplomáját. Ekkor mutatkoztak meg rajta először a mozgató idegpályák sorvadásának (ALS, amyotropic lateral sclerosis, vagy más néven Lou Gehrig-kór) tünetei. Lesújtotta a hír, amikor megtudta, hogy gyógyíthatatlan idegrendszeri betegségben szenved, és a kór meg fogja fosztani a mozgásképességtől, majd hamarosan a halálát okozza. Először rendkívül kiábrándítóak volta ezek a hírek. Mi értelme lenne megszerezni a doktori címet, ha valaki hamarosan úgyis meghal? Ő azonban legyőzte az első megrázkódtatást, és először életében a feladatára koncentrált. Miután rádöbbent, hogy nincs sok ideje hátra, vadul belevetette magát az általános relativitáselmélet legnehezebb problémáinak vizsgálatába. Az 1970-es évek elején több, a fizika történetében mérföldkőnek számító cikket publikált, amelyekben kimutatta, hogy az Einstein elméletében előforduló „szingularitások” (ahol a gravitációs tér végtelenné válik, mint a fekete lyukak középpontjában vagy az Ősrobbanáskor) a relativitáselmélet lényegi sajátosságai, ezért nem szabad félvállról venni vagy figyelmen kívül hagyni őket (amint azt Einstein tette). Hawking 1974-ben azt is bebizonyította, hogy a fekete lyukak nem teljesen feketék, hanem fokozatosan sugároznak, ez a ma Hawking-sugárzás néven ismert jelenség. Ez azért lehetséges, mert a sugárzás az alagúteffektus révén még a fekete lyuk gravitációs teréből is ki tud szabadulni. Ez a cikk volt a kvantumelmélet első jelentős alkalmazása a relativitáselméletre, egyben ez Hawking legismertebb felfedezése. Az előrejelzéseknek megfelelően az ALS következtében lassanként megbénultak a kezei, a lábai, sőt végül a hangszálai is, bár a betegség kifejlődése sokkal lassúbbnak bizonyult, mint ahogy arra eleinte az orvosok számítottak. Ennek eredményeképpen sok tekintetben az egészséges emberekhez hasonló életet élhetett, három gyermek apja lett (és ma már nagyapa). Első feleségétől 1991-ben elvált, majd négy évvel

később feleségül vette annak az embernek a volt feleségét, aki számára a beszédszintetizátort készítette. 2006-ban a második feleségétől is elvált. 2007-ben azzal került az újságok címoldalára, hogy egy repülőgép fedélzetén súlytalansági repülést hajtott végre, ami élete nagy álma volt. Legközelebbi célja az, hogy egy űrrepülésen is részt vehessen. Jelenleg már szinte teljesen béna, tolókocsiban ül, és a külvilággal csak szemmozgásával tud kapcsolatot tartani. A testét pusztító betegség ellenére megőrizte jó kedélyét, vicceket mesél, cikkeket ír, előadásokat tart és vitákba bocsátkozik. Két szeme mozgatásával sokkal aktívabb, mint egynémely tudóscsoportok tagjai, akik testi képességeik teljes birtokában vannak. (Kollégája a Cambridge-i Egyetemen, a királynő által Királyi Csillagásszá kinevezett Sir Martin Rees egyszer megsúgta nekem, hogy Hawkingot betegsége megakadályozza abban, hogy elvégezze azokat az unalmas számításokat, amelyek a csúcson maradáshoz szükségesek a szakmájában. Ehelyett az új ötletekre tud koncentrálni, nem kell a nehéz számításokkal bajlódnia, mert azokat elvégzik a tanítványai.) Hawking kihívta a fizika világát. Kell lennie egy törvénynek, jelentette ki, ami lehetetlenné teszi az időutazást. A „kronológia védelmének sejtését” javasolta, amely a fizika törvényei alapján megtiltaná az időutazást, hogy ezáltal „a történelmet biztonságos tereppé tegye a történészek számára”. Az egészben csak az volt a zavaró, hogy bármilyen keményen dolgoztak is a fizikusok, nem tudtak az időutazást megakadályozó törvényt találni. Az időutazás tehát nyilvánvalóan összeegyeztethető a fizika ma ismert törvényeivel. Miután képtelen volt az időutazás lehetetlenségét kimondó fizikai törtvényt találni, Hawking a közelmúltban megváltoztatta véleményét. A londoni lapok címoldalára került, amikor kijelentette: „Az időutazás talán lehetséges, de nem célszerű.” Az egykor a tudomány peremvidékének tartott időutazás hirtelen az elméleti fizikusok kedvelt játszóterévé vált. Kip Thorne, a Cal Tech fizikusa így ír erről: „Valaha az időutazás a sci-fi írók kizárólagos birodalma volt. A komoly tudósok kerülték, mint a pestist – még akkor is, amikor álnéven maguk is

sci-fit írtak, vagy szabadidejükben azt olvastak. Hogy megváltoztak azóta az idők! Ma az időutazás tudományos elemzéséről a komoly szaklapokban olvashatjuk a legtekintélyesebb elméleti fizikusok cikkeit… Mi, fizikusok ráébredtünk, hogy az idő természete túlságosan fontos kérdés, így nem hagyhatjuk, hogy kizárólag a sci-fi írók foglalkozzanak vele.”74 Ennek a nagy zűrzavarnak és izgalomnak az az oka, hogy Einstein egyenletei az időgépek sok fajtáját engedik meg. (Az viszont egyelőre még kétséges, hogy ezek a képzelt szerkezetek a kvantumelmélet próbáját is kiállják-e.) Einstein elméletében valójában gyakran találkozhatunk az úgynevezett „zárt időszerű görbékkel”, ami a múltba vivő időutazást lehetővé tevő útvonalak megnevezésére használatos szakkifejezés. Ha egy zárt időszerű görbét követve utazunk, akkor korábban érkezünk meg, mint ahogy elindultunk. Az első időgép egy féreglyukat használ. Az Einsteinegyenleteknek sok olyan megoldása van, amelyek a tér két egymástól távoli pontját kötik össze. Minthogy azonban Einstein elméletében a tér és az idő szoros kapcsolatban áll egymással, ugyanez a féreglyuk egyúttal két időbeli pontot is összeköt egymással. Ha végigzuhanunk a féreglyukban, akkor (legalábbis matematikailag) elutazhatunk a múltba. Következésképpen, elutazhatunk utunk eredeti kiindulópontjához, ahol találkozhatunk önmagunkkal, még mielőtt elindultunk volna. Ám amint az előző fejezetben említettem, a fekete lyuk középpontjában található féreglyukban az utazás egyirányú. A fizikus Richard Gott ezt így fogalmazta meg: „Nem hiszem, hogy felmerülhetne a kérdés, hogy valaki utazhat-e visszafelé az időben, ha bejut egy fekete lyuk belsejébe. Inkább az a kérdés, hogy valaha is eldicsekedhet-e élményeivel.”75 Egy másik fajta időgép forgó univerzumot használ. A matematikus Kurt Gödel 1949-ben találta meg az Einsteinegyenletek első olyan megoldását, amelyik tartalmazza az időutazás lehetőségét. Ha az univerzum forog, és elég nagy sebességgel utazzuk körbe az univerzumot, akkor a múltban találhatjuk magunkat, és megérkezhetünk, még mielőtt

elindultunk volna. Az univerzumban tett utazás eszerint tehát egyúttal a múltba tett utazást is jelenti. Amikor csillagászok látogattak el az Institute for Advanced Studyba, akkor Gödel gyakran kérte meg őket, szolgáltatnának bizonyítékot az univerzum forgására. Legnagyobb bánatára a csillagászok kifejtették, hogy a Világegyetem tágulására vonatkozóan egyértelmű bizonyítékaik vannak, azonban az univerzum nettó forgása valószínűleg nulla. (Máskülönben az időutazás teljesen hétköznapi dolog lenne, és a történelem az általunk ismert formájában összeomlana.) Harmadsorban, ha egy végtelenül hosszú, forgó henger körül haladunk, akkor ugyancsak megérkezhetünk indulásunk előtt. (Ezt a megoldást W. J. van Stockum 1936-ban, tehát még Gödel időutazásról szóló megoldása előtt találta meg, azonban van Stockum nyilvánvalóan nem jött rá, hogy ez a megoldás is lehetővé teszi az időutazást.) Ebben az esetben, ha május elsején körbetáncolunk egy forgó májusfát, akkor könnyen áprilisban találhatjuk magunkat. (A kivitelezés problémája, hogy a hengernek végtelenül hosszúnak kell lennie, és olyan gyorsan kellene forognia, hogy anyaga szétszakadna.) Az időutazásra a legújabb példát Richard Gott találta 1991ben Princetonon. Az ő megoldása a gigantikus kozmikus húrokon alapul (amely húrok az Ősrobbanás maradványai lehetnek.) Feltételezte, hogy két kozmikus húr csaknem összeütközik. Ha gyorsan körbeutazzuk ezeket az összeütköző húrokat, akkor visszafelé utaznánk az időben. Az időgép ezen típusának előnye, hogy nincs szükség végtelen, forgó hengerre, forgó univerzumokra vagy fekete lyukakra. (A megvalósítás problémája viszont az, hogy előbb meg kell találni ezeket a valahol a világűrben lebegő, óriás kozmikus húrokat, majd valahogy rá kell venni őket, hogy a nekünk megfelelő koreográfia szerint ütközzenek össze. Ugyanakkor az időben visszafelé történő utazás lehetősége csak rövid ideig áll fenn.) Gott szerint: „Ha azt akarjuk, hogy a húr egy összeomló hurokját egyszer megkerülve egy évvel visszamenjünk az időben, akkor a húr energiájának nagyobbnak kellene lennie, mint egy egész galaxis tömeg-energiájának a fele.” 76

Az időgép legígéretesebb terve az előző fejezetben már említett „átjárható féreglyuk”, vagyis egy olyan lyuk a téridőben, amelyen keresztül egy személy nyugodtan ide-oda, azaz az időben előre-hátra közlekedhet. Elméletileg az átjárható féreglyukak nemcsak a fénysebességnél gyorsabb utazást tennék lehetővé, hanem az időben történő utazást is. Az átjárható féreglyukak kulcsa a negatív energia. Az átjárható féreglyukon alapuló időgép két kamrából állna. Mindkét kamra két, koncentrikus gömbből állna, amelyeket nagyon kis távolság választana el egymástól. A külső gömb implóziója révén a két gömb között fellépne a Casimir-effektus, és negatív energia keletkezne. Tételezzük fel, hogy egy III. típusú civilizáció képes a két kamra között kifeszíteni egy féreglyukat (talán a téridőhabból kiemelve). Ezután vegyük az első kamrát, és küldjük ki a világűrbe, közel fénysebességgel. A kamrában lelassul az idő, így a két kamrában elhelyezett órák nem maradnak szinkronban. Az idő különböző ütemben múlik a két, egymással féreglyukkal összekötött kamrában. Ha a második kamrában tartózkodunk, akkor a féreglyukon keresztül egy szempillantás alatt átjuthatunk az első kamrába, amelyikben az órák korábbi időt mutatnak. Ezáltal visszamentünk az időben. A terv kivitelezése során azonban elképesztő kihívásokkal kellene szembenéznünk. A féreglyuk meglehetősen kicsiny lehet, sokkal kisebb, mint egy atom. A lemezeket pedig a Planck-hosszúságnak megfelelő távolságig közel kellene nyomni egymáshoz, hogy elég negatív energia keletkezzék. Végül, csak addig az időpontig tudnánk visszamenni az időben, amikor az időgép megépült. Az ennél korábbi időpontokban a két kamrában mért idő megegyezne egymással.

Paradoxonok és az idő rejtélyei Az időutazás a legkülönbözőbb problémákat veti fel, technikai és társadalmi természetűeket egyaránt. Larry Drawyer lelki, jogi és erkölcsi kérdéseket boncolgat, és megjegyzi: „Ha egy időutazó megüti saját fiatalkori önmagát (vagy fordítva), akkor

megvádolható-e testi erőszakkal? Bíróság elé állítható-e a jövőben elkövetett tettéért az az időutazó, aki megölt valakit, majd a felelősségre vonás elől a múltba menekült? Ha valaki a múltban megházasodik, elítélhető-e bigámia miatt, jóllehet másik felesége csak 5000 év múlva fog megszületni?” 77 Talán a legbonyolultabbak azonban az időutazás által felvetett logikai paradoxonok. Mi történik például abban az esetben, ha megöljük saját szüleinket, még mielőtt mi magunk a világra jönnénk? Ez logikai lehetetlenség, amelyet gyakran a „nagymama paradoxonának” neveznek. A felsorolt paradoxonok háromféleképpen oldhatók fel. Egyrészt, talán egyszerűen végigjátsszuk a múltban történt eseményeket, amikor visszamegyünk az időben, és így a múlt változatlan formában megvalósul. Ebben az esetben nincs szabad akaratunk. Arra kényszerülünk, hogy a múltat úgy hajtsuk végre, ahogyan az a történelemkönyvekben szerepel. Ha tehát azért megyünk vissza a múltba, hogy átadjuk az időutazás titkát fiatalkori önmagunknak, akkor ez eleve így rendeltetett. Az időutazás titka valahonnan a jövőből jött. Ez volt a sorsunk. (Ebből azonban nem tudjuk meg, honnan származott az eredeti ötlet.) A második esetben van szabad akaratunk, tehát bizonyos korlátok között meg tudjuk változtatni a múlt menetét. Szabad akaratunk azonban nem teszi lehetővé időbeli paradoxon létrehozását. Amikor megpróbáljuk megölni saját szüleinket még saját magunk világrajötte előtt, akkor valamilyen titokzatos erő visszatart a ravasz meghúzásától. Ennek az álláspontnak a szószólója Igor Novikov orosz fizikus. (Azzal érvel, hogy olyan törvény is van, amelyik megakadályozza, hogy a plafonon sétáljunk, noha kedvünk lenne hozzá. Ennélfogva olyan törvény is létezhet, amelyik megakadályozza, hogy megszületésünk előtt megöljük saját szüleinket. Valamilyen különös törvényszerűségek visszatartanak attól, hogy meghúzzuk a ravaszt.) A harmadik felfogás szerint az univerzum két részre szakad. Az egyik történetben azok az emberek, akiket megölünk, pontosan úgy néznek ki, mint a szüleink, de mégsem azok, mert mi egy párhuzamos univerzumban tartózkodunk. Az utóbbi

lehetőség összeegyeztethetőnek tűnik a kvantumelmélettel, amint azt később, a multiverzumról szóló fejezetben tárgyalni fogom. A második lehetőséget tárja elénk a Terminator 3: A gépek lázadása (Terminator 3) című film, amelyben Arnold Schwarzenegger egy a jövőből érkező robotot játszik, aki gyilkos fegyvereket zsákmányolt. A gépek, mint az állatokra, úgy vadásznak a megmaradt néhány emberre, akiknek karizmatikus vezetőjét a gépek nem tudják megölni. A csalódott gépek gyilkos robotok sorát küldik vissza a múltba, amikor ez a nagy vezető még meg sem született, azzal a céllal, hogy gyilkolják le az anyját. Ám a sorsdöntő csatákat követően a film végén az emberi civilizáció végérvényesen megsemmisül, ahogyan annak történnie kellett. A Vissza a jövőbe (Back to the Future) a harmadik lehetőséget mutatja be. Dr. Brown feltalál egy plutóniummal hajtott DeLorean autót, amelyik valójában a múltba történő utazásra alkalmas időgép. Michael J. Fox (Marty McFly) beül a kocsiba, visszamegy a múltba, és találkozik tizenéves anyjával, aki éppen akkor beleszeret. A történet kínos problémát vet fel. Ha Marty McFly tizenéves anyja kikosarazza gyermeke leendő apját, akkor soha nem házasodtak volna össze, és a Michael J. Fox által alakított szereplő soha nem született volna meg. A problémát doktor Brownnak sikerül valamennyire tisztáznia. A táblához lép, és húz egy vízszintes vonalat, ez jelképezi a mi univerzumunkban múló időt. Ezután rajzol egy másik, az előzőből kiágazó vonalat is, ez egy párhuzamos univerzumot jelöl, amelyik akkor indul útjára, amikor megváltoztattuk a múltat. Eszerint tehát bárhová is megyünk vissza az idő folyama mentén, ott ez a folyam két ágra szakad, és az egy idővonalból két idővonal lesz, vagyis elérkeztünk a „sokvilág”-megközelítéshez, amelyet a következő fejezetben tárgyalunk részletesen. Ez azt jelenti, hogy az időutazás paradoxonai megoldhatóak. Ha valaki megölte a szüleit, még mielőtt ő maga megszületett volna, akkor ez csupán annyit jelent, hogy megölt két embert, akik genetikailag azonosak voltak a szüleivel, azonos volt a

személyiségük és azonosak az emlékeik, de azok mégsem az illető tényleges szülei. A „sokvilág”-elképzelés legalább egy fontos problémát megold az időutazással kapcsolatban. Egy fizikus számára az időutazással kapcsolatos legfőbb kifogás (a negatív energia megtalálásnak szükségessége mellett) a sugárhatás olyan mértékű felerősödése, hogy a sugárzás abban a pillanatban elpusztítja az időutazót, amikor belép a féreglyukba, vagy az egész féreglyuk összeomlik. A sugárzás azért erősödik fel, mert az időkapun belépő minden sugárzás visszakerül a múltba, ahol végső soron mindaddig vándorol az univerzumban, amíg el nem érkezik a jelenig, amikor viszont ismét belehull a féreglyukba. Minthogy a sugárzás akár végtelen sokszor is beléphet a féreglyuk nyílásán, ezért a féreglyuk belsejében a sugárzás hihetetlenül erős lehet – elegendően erős ahhoz, hogy elpusztítsa az időutazót. A „sokvilág”-értelmezés azonban megoldja ezt a problémát. Ha a sugárzás belép az időgépbe, és visszaküldjük a múltba, akkor az egy új univerzumba lép be; eszerint nem tud újra meg újra belépni az időgépbe. Ez egyszerűen azt jelenti, hogy végtelenül sok univerzum létezik, minden egyes ciklusra egy, és minden ciklus csak a sugárzás egyetlen fotonját tartalmazza, nem pedig végtelen mennyiségű sugárzást. A vitában 1997-ben valamicskét tisztult a helyzet, amikor három fizikus végérvényesen bebizonyította, hogy Hawking célkitűzése az időutazás korlátozására eredendően elhibázott. Bernard Kay, Marek Radzikowski és Robert Wald kimutatta, hogy az időutazás összeegyeztethető a fizika összes ismert törvényével, egyetlen helyet kivéve. Az időutazás során ugyanis minden potenciális probléma egyetlen helyre koncentrálódik, éspedig az eseményhorizontra (amely a féreglyuk bejárata közelében helyezkedik el). De az eseményhorizont pontosan az a hely, ahol várakozásunk szerint Einstein elmélete érvényét veszti, mert helyette a kvantumos hatások dominálnak. A probléma az, hogy ha az időgépbe belépve ki akarjuk számítani a sugárzás hatását, akkor egy olyan elméletet kell használnunk, amely kombinálja Einstein általános relativitáselméletét a sugárzás kvantumelméletével. Amikor azonban naivan össze

akarjuk házasítani ezt a két elméletet, akkor az eredményül kapott elmélet értelmetlen lesz: egy sor kérdésre végtelen eredményt ad válaszul, ami értelmezhetetlen. Itt jut szerephez a mindenség elmélete. A féreglyukon keresztül történő utazással kapcsolatos összes, a fizikusokat megbabonázó probléma (például a féreglyuk stabilitása, a sugárzás, amely megölheti az utazót, a féreglyuk bezáródása abban a pillanatban, amint belépünk) az eseményhorizontra koncentrálódik, vagyis pontosan oda, ahol Einstein elmélete értelmét veszíti. E szerint tehát az időutazás megértésének kulcsát az eseményhorizont fizikájának a megértése jelenti, márpedig erre csak a mindenség elmélete alkalmas. Ezért napjainkban a legtöbb fizikus egyetért azzal, hogy az időutazás kérdését akkor lehetne megnyugtatóan és végérvényesen rendezni, ha sikerülne megalkotni a gravitáció és a téridő teljes elméletét. A mindenség elmélete egyesítené a természet négy kölcsönhatását, és lehetővé tenné annak kiszámítását, mi történik, amikor beszállunk az időgépbe. Csak a mindenség elmélete képes kiszámítani a féreglyuknál fellépő sugárzási hatásokat, és választ adni arra a kérdésre, mennyire stabilak a féreglyukak, ha belépünk az időgépbe. És ha sikerül is megalkotni a megfelelő, átfogó elméletet, akkor is talán még évszázadokig, vagy még tovább kell várnunk, hogy elméletünk ellenőrzése céljából ténylegesen meg tudjunk építeni egy időgépet. Minthogy az időutazás törvényei szoros összefüggésben állnak a féreglyukak fizikájával, az időutazás minden bizonnyal II. típusú lehetetlennek minősül.

13. Párhuzamos univerzumok „Komolyan úgy gondolja, uram”, kérdezte Péter, „hogy létezhetnek ehhez hasonló idegen világok – mindenfelé szétszórva, akár itt a szomszédban is?” „Misem valószínűbb ennél”, felelte a Professzor … miközben maga elé mormogta: „Csak arra lennék kíváncsi, mit tanítanak ezeknek az iskolában.” C. S. LEWIS, Az oroszlán, a boszorkány és a ruhásszekrény Figyelj: van itt a szomszédban egy pokoli jó univerzum, menjünk már át oda! E. E. CUMMINGS

Valóban lehetségesek az alternatív univerzumok? A hollywoodi forgatókönyvírók mindenesetre kedvelik őket, mint ahogyan azt a Star Trek „Tükör, tükör” című epizódjában láthattuk. Kirk kapitány véletlenül egy párhuzamos univerzumba transzportálódik, ahol a Bolygók Szövetségének nevezett gonosz birodalom uralkodik, amelyet a brutális hódítás, a kapzsiság és a fosztogatás tart össze. Ebben az univerzumban Spocknak fenyegető kinézetű szakálla van, Kirk kapitány pedig egy vad kalózcsapat vezére, akik azért fejlődnek, mert riválisaikat rabszolgasorba hajtják, feljebbvalóikat pedig lemészárolják. Az alternatív univerzumok megengedik számunkra a „mi lett volna, ha” típusú kérdések vizsgálatát, miáltal elragadóan izgalmas lehetőségeket vehetünk szemügyre. A Superman

rajzfilm változatában például számos alternatív univerzum létezik, amelyekben Superman hazája, a Krypton bolygó soha nem robban fel, vagy amelyben Superman végül a visszafogott modorú Clark Kentként megtalálja valódi énjét, vagy feleségül veszi Louis Lane-t és szupergyerekeik születnek. De vajon a párhuzamos univerzumok csak a Twilight Zone újabb változataiban léteznek, vagy a modern fizika szerint is van alapjuk? A történelemben, egészen az ókori társadalmakig visszamenőleg, az emberek mindig hittek más létező bolygókban, az istenek vagy a szellemek lakhelyében. Az egyház tanítása szerint létezik a menny, a pokol és a tisztítótűz. A buddhisták szerint létezik a nirvána és a tudatosság különböző állapotai. A hinduk viszont a létezés sok ezer síkjában hisznek. Bár a keresztény teológusoknak nem sikerült választ adniuk arra a kérdésre, hogy pontosan hol is helyezkedhet el a mennyország, mindamellett gyakran bukkan fel spekulációikban annak a lehetősége, hogy Isten egy magasabb dimenzióban létezik. Meglepő, de ha valóban léteznek magasabb dimenziók, akkor számos, az isteneknek tulajdonított képesség lehetségessé válik. A magasabb dimenzióban élő lények tetszésük szerint felbukkanhatnak valahol, vagy eltűnhetnek, keresztülsétálhatnak a falakon, és így tovább – holott ezekkel a tulajdonságokkal általában csak az istenségeket ruházták fel. Újabban a párhuzamos univerzumok kérdése az elméleti fizika egyik legintenzívebben tárgyalt témájává vált. A párhuzamos univerzumoknak több típusa van, ami annak végiggondolására kényszerít, mit is tekinthetünk „valóságosnak”. A különféle párhuzamos univerzumokról folyó viták gyökere ugyanis semmi egyéb, mint az, hogy mit tekintünk magának a valóságnak. A párhuzamos univerzumoknak legalább három típusa létezik, amelyekről a legtöbbet lehet olvasni a szakirodalomban: a. hipertér, vagy magasabb dimenziók, b. a multiverzum, és c. kvantumos párhuzamos univerzumok.

Hipertér Történelmileg a magasabb dimenziók a párhuzamos univerzumok legrégebben felbukkant változatai. Közismert tény, hogy mi háromdimenziós világban élünk (szélesség, hosszúság, magasság). Függetlenül attól, hogyan mozog valamely test a térben, helyzete bármely pillanatban megadható ezzel a három koordinátával. Valójában ezzel a három számmal az univerzumban található bármely objektum helyét megadhatjuk, az orrunk hegyétől a legtávolabbi galaxisokig. Egy negyedik térbeli dimenzió létezése azonban ellentmondani látszik a józan észnek. Ha például egy szobát betölt a füst, akkor soha nem tapasztaljuk, hogy a füst egy másik dimenzióban eltűnne. Sehol a Világegyetemben nem látunk olyan objektumokat, amelyek hirtelen eltűnnének vagy belezuhannának egy másik univerzumba. Ez azt jelenti, hogy bármely magasabb dimenziónak, ha egyáltalán létezik, kisebbnek kell lennie egy atomnál. A három térbeli dimenzió alkotta az ókori görög geometria alapját is. Arisztotelész például híres, De Caelo (A csillagászatról, másutt Az égboltról) című művében így ír: „A vonalnak egyfelé van kiterjedése, a síknak kétfelé, a testeknek pedig háromfelé, egyéb kiterjedésük nincs, mert összesen csak három van.” Alexandriai Ptolemaiosz Kr. u. 150-ben szolgáltatott először „bizonyítékot” arra nézve, hogy a magasabb dimenziók „lehetetlenek”. A távolságról című értekezésében a következőképpen érvelt. Húzzunk három vonalat, amelyek kölcsönösen merőlegesek egymásra (ilyen például a szoba sarkában összefutó három él). Nyilvánvaló, állította Ptolemaiosz, hogy nem húzhatunk olyan egyenest, amely az előbbi három mindegyikére merőleges lenne, ennélfogva a negyedik dimenziónak lehetetlennek kell lennie. (Ezzel valójában csak azt bizonyította, hogy agyunk képtelen láttatni a negyedik dimenziót. Az asztalunkon működő számítógép bármikor kiszámítja a hipertér tulajdonságait.) Kétezer éven keresztül könnyen nevetségessé tette magát az a matematikus, aki a negyedik dimenzióról mert beszélni. Egy

John Wallis nevű matematikus még 1865-ben is a negyedik dimenzió ellen foglalt állást, és azt a „Természet Szörnyszüleményének” nevezte, amelyik kevésbé valószínű, mint „a Kiméra vagy a Kentaur”. A XIX. században Karl Friedrich Gauss, a „matematika fejedelme” jórészt kidolgozta a negyedik dimenzió matematikai alapjait, azonban a várható következmények miatt nem merte publikálni. Titokban azonban Gauss kísérleteket hajtott végre annak eldöntése érdekében, hogy az ókori görögök sík, háromdimenziós geometriája valóban helyesen írja-e le a Világegyetemet. Egyik kísérletében három segítőjét egy-egy hegycsúcsra állította. Mindegyik lámpást tartott a kezében, amelyek így hatalmas háromszöget alkottak. Gauss ezután megmérte a háromszög mindhárom csúcsánál a szögek nagyságát. Legnagyobb csalódására megállapította, hogy a belső szögek összege 180 fok. Ezért arra a következtetésre jutott, hogy ha fenn is áll valamilyen eltérés a hagyományos görög geometriától, az olyan csekély hogy ezzel a módszerrel kimutathatatlan. Gauss egyik tanítványát, Georg Bernhard Riemannt bízta meg a magasabb dimenziók matematikájának kidolgozásával (ami azután évtizedekkel később teljes egészében belekerült Einstein általános relativitáselméletébe). Riemann egy erőteljes csapással, egy 1854-ben tartott, ünnepelt előadásában félresöpörte a kétezer éves görög geometriát, és lefektette a ma is használt görbült terek és magasabb dimenziók matematikai alapjait. Miután Riemann figyelemreméltó felfedezése az 1800-as évek végén széles körben népszerűvé vált egész Európában, a „negyedik dimenzió” közkedvelt téma lett a művészek, zenészek, írók, filozófusok és festők körében. Részben a negyedik dimenzió ihlette Picasso kubizmusát, legalábbis Lynda Dalrymple Henderson művészettörténész szerint. (Picasso olyan nőket ábrázoló festményei, akiknek a szeme előrenézett, orruk viszont oldalra, a művész próbálkozásait jelentették a négydimenziós perspektíva szemléltetésére, ha ugyanis a negyedik dimenzióból néznénk a háromdimenziós alakokat, akkor egyszerre láthatnánk az arcukat, az orrukat és a tarkójukat.) Henderson szerint: „Akárcsak egy fekete lyukat, a

negyedik dimenziót is titokzatos tulajdonságokkal ruházták fel, amelyek még a tudósok számára sem teljesen érthetőek. Mindamellett, a »negyedik dimenzió« hatása sokkal nagyobb volt, mint a fekete lyukaké, vagy mint bármely más újabb tudományos hipotézisé, eltekintve a speciális relativitáselmélet 1919 utáni hatásától.”78 Más festőművészek ugyancsak merítettek ihletet a negyedik dimenzióból. Salvador Dali Corpus Hypercubus című festményén a keresztre feszített Krisztus egy különös, háromdimenziós kereszt előtt lebeg, amely kereszt tulajdonképpen egy négydimenziós kocka megfelelője (ún. tesseract). Híres, Az emlékezet tartóssága című festményén megpróbálta az időt a negyedik dimenzióként ábrázolni, amit a megolvadt órák jelképeznek. Lépcsőn lemenő akt című képén Marcel Duchamp ugyancsak megpróbálta az időt a negyedik dimenzióként ábrázolni, mintegy egymásra helyezve a mozgás különböző fázisait ábrázoló képeket. A negyedik dimenzió Oscar Wilde A canterville-i kísértet című történetében is felbukkan, ahol a kastélyt gyakran felkereső kísértet valójában a negyedik dimenzióban lakozik. A negyedik dimenzió H. G. Wells számos írásában is megjelenik, többek közt A láthatatlan ember, a The Plattner Story és a The Wonderful Visit címűekben. (Az utóbbiban, amelyik azóta rengeteg hollywoodi film és tudományos fantasztikus regény alapjául szolgált, Világegyetemünk valamiképpen összeütközik egy párhuzamos univerzummal. Egy szerencsétlen flótás a másik univerzumból átesik a mi világunkba, miután ott egy vadász véletlenül lelőtte. A mi világunkban viszont elborzad a látott kapzsiságtól, kicsinyességtől és önzéstől, ezért végül öngyilkos lesz.) A párhuzamos univerzumok problémáját gúnyos hangvétellel járja körül Robert Heinlein The Number of the Beast című írásában. Heinlein négy bátor embert mutat be, akik egy őrült professzor interdimenzionális sportautójának segítségével keresztül-kasul száguldoznak a párhuzamos univerzumokban. A Sliders című tévésorozatban szereplő fiatal fiú elolvas egy könyvet, amitől olyan szerkezet megépítéséhez kap kedvet, amelyikkel saját kénye-kedve szerint csúszkálhat a párhuzamos

univerzumok között. (A történetben a fiúra ilyen nagy hatást gyakorló olvasmány véletlenül éppen az én Hyperspace [Hipertér] című könyvem volt.) A fizika történetében azonban a negyedik dimenziót hosszú időn keresztül csupán különcségnek tartották a fizikusok. Soha nem találtak ugyanis bizonyítékot a magasabb dimenziók létezésére. A helyzet akkor kezdett megváltozni, amikor 1919ben a fizikus Theodor Kaluza roppant vitatott cikket publikált, amelynek megállapításai a magasabb dimenziók létezésére utaltak. Einstein általános relativitáselméletéből indult ki, de azt öt dimenzióban vizsgálta (egy időbeli és négy térbeli dimenziót vizsgált; minthogy az idő a téridő negyedik dimenziója, a fizikusok a negyedik térbeli dimenzióra általában a téridő ötödik dimenziójaként hivatkoznak). Ha az ötödik dimenzió méretét egyre csökkentette, határesetben az egyenletek két csoportra estek szét. Az egyik csoport Einstein relativitáselméletét adta vissza, a másik csoportból viszont Maxwell fényelmélete adódott! Ez meghökkentő felismerés volt. Talán az ötödik dimenzió rejti a fény titkát! Maga Einstein is megdöbbent ezen az eredményen, hiszen az a fény- és a gravitációelmélet elegáns egyesítésének látszott. (Einsteint annyira megrázta Kaluza eredménye, hogy két évig rágódott rajta, mire végül beleegyezését adta a cikk publikálásához.) Einstein ezt írta Kaluzának: „Az a gondolat, miszerint egy ötdimenziós, henger alakú világgal lehetne elérni, sohasem jutott az eszembe. … Első pillantásra rendkívül mértékben szimpatikusnak találom az Ön elgondolását. … Az Ön elméletének formális egysége elképesztő.” 79 A fizikusok éveken keresztül a következő kérdést tették fel maguknak: „Ha a fény hullám, akkor mi az, ami hullámzik?” A fény évmilliárdokon keresztül képes az üres térben haladni, de az üres tér valójában vákuum, ahol semmiféle anyag sem található. Akkor hát mi az, ami a vákuumban hullámzik? Kaluza elmélete alapján konkrét választ lehetett adni erre a kérdésre: a fény az ötödik dimenzióban létrejövő fodrozódás. A fény összes tulajdonságát pontosan leíró Maxwell-egyenletek most

egyszerűen az ötödik dimenzióban tovahaladó hullámokat leíró egyenletekként kerülnek elő. Képzeljünk el egy sekély tóban úszó halakat. Ezek a halak talán soha nem sejtik meg a harmadik dimenzió létezését, hiszen szemeik oldalra néznek, és csak előre-hátra, illetve jobbra-balra tudnak úszni. Számukra a harmadik dimenzió lehetetlennek tűnik. Képzeljük el ezután, hogy elkezd esni az eső. Bár a halak nem érzékelik a harmadik dimenziót, egyértelműen felismerik a tó felszínén létrejövő fodrozódás árnyékát. Hasonlóképpen, Kaluza elmélete a fényt az ötödik dimenzióban haladó hullámokként magyarázta. Kaluza arra is választ adott, hol van az ötödik dimenzió. Minthogy semmilyen bizonyítékot sem tapasztalunk a létezése mellett, ezért azt észrevehetetlenül kicsire „felcsavarodottnak” képzelhetjük el. (Képzeljünk el egy sík, tehát kétdimenziós papírlapot, amelyet szorosan, vékony hengerré csavarunk össze. Távolról ez a henger egydimenziós vonalnak látszik. Ily módon tehát a kétdimenziós tárgyat összecsavarva egydimenziósat kaptunk.) Kaluza cikke kezdetben szenzációt keltett. A későbbiekben azonban egyre több ellenvetést találtak elméletével szemben. Mekkora lehet ennek az ötödik dimenziónak a mérete? Hogyan tekeredett össze? Egyik kérdésre sem találtak választ. Einstein évtizedeken keresztül néha dolgozgatott egy kicsit az elméleten, néha félretette azt. Miután 1955-ben meghalt, az elméletet hamar elfelejtették, így az csupán egy különleges lábjegyzetté vált a fizika történetében.

Húrelmélet A helyzet gyökeresen megváltozott, amikor színre lépett egy új elmélet, az úgynevezett szuperhúrelmélet. Az 1980-as évekre a fizikusok már szinte belefulladtak az elemi részek tengerébe. Amikor a nagy energiájú részecskegyorsítókban különféle atomokat romboltak szét, a szétszóródó törmelékben minden alkalommal tucatszámra találták az új részecskéket. A helyzet olyan kétségbeejtő volt, hogy J. Robert Oppenheimer még azt a

kijelentést is megkockáztatta, hogy a fizikai Nobel-díjat annak a tudósnak kellene adni, aki abban az évben nem fedez fel egyetlen új elemi részecskét sem! (Enrico Fermit ugyancsak megrémítette a görögös hangzású nevekre keresztelt részecskék sokasága, és csak annyit jegyzett meg: „Ha fejben tudnám tartani az összes részecske nevét, akkor akár botanikusnak is mehettem volna.”80) Több évtizedes kemény munkával a részecskéknek ezt az állatkertjét a Standard Modellnek nevezett rendszerbe sikerült foglalni. A Standard Modellt több milliárd dolláros költséggel, mérnökök és fizikusok ezrei munkájának köszönhetően sikerült létrehozni, miközben a részleteket apró lépésenként összeillesztő kutatók munkáját menet közben húsz Nobel-díjjal ismerték el. Az elmélet valóban figyelmet érdemlő, mert úgy tűnik, hogy az elemi részecskékre vonatkozó összes mérési eredmény értelmezését megadja. A Standard Modellnek azonban minden kísérleti sikere ellenére volt egy súlyos hiányossága. Stephen Hawking megfogalmazása szerint „csúnya és esetleges”. Az elmélet legalább 19 szabad paramétert tartalmaz (többek között a részecskék tömegét és más részecskékkel való kölcsönhatásaik erősségét), emellett találunk benne 36 kvarkot és antikvarkot, az alrészecskék három pontos és redundáns másolatát, és egy sor különösen hangzó nevű további elemi részecskét, mint például a tau-neutrínót, a Yang-Mills-gluonokat, a Higgs-bozonokat, a Wbozonokat és a Z-részecskéket. Ami még ennél is rosszabb, a Standard Modell egy szóval sem említi a gravitációt. Aligha tűnt hihetőnek, hogy a természet a legalapvetőbb szintjén ennyire ötletszerű, és ilyen kevéssé elegáns lenne. Adva volt tehát egy elmélet, amelyet legfeljebb a szülőanyja volt képes szeretni. Az elegancia teljes hiánya arra késztette a fizikusokat, hogy vegyék még egyszer szemügyre a természetre vonatkozó feltételezéseiket. Valamit ugyanis alaposan elrontottak. Ha elemezzük a fizika utóbbi néhány évszázados történetét, akkor a múlt században az egyik legfontosabb fejleménynek azt tekinthetjük, hogy a fizika alapjait sikerült maradéktalanul két nagy elméletbe begyömöszölni: a kvantumelméletbe (amelyet a Standard Modell képvisel), és Einstein általános relativitáselméletébe (amelyik a gravitációt írja le).

Figyelemreméltó, hogy a két elmélet együttesen a fizika alapjaira vonatkozó minden ismeretünket tartalmazza. Az előbbi elmélet a nagyon kicsiny méretek világát írja le, a szubatomi kvantumvilágot, ahol a részecskék fantasztikus táncot járnak, egyik pillanatról a másikra létezni kezdenek, majd ugyanilyen gyorsan eltűnnek, miközben egyidejűleg két helyen is lehetnek. A másik elmélet a nagyon nagy méretek világával foglalkozik, többek között a fekete lyukakkal és az Ősrobbanással, az általa használt fogalmak között pedig a sík felületek éppúgy előfordulnak, mint a téridő megnyúlt szövete vagy a meggörbült felületek. A két elmélet minden szempontból ellentéte egymásnak, különböző matematikai apparátust használnak, különböző feltevésekből indulnak ki, és eltérő fizikai képekkel dolgoznak. Olyan ez az egész, mintha a természetnek két keze lenne, de egyik kéz sem tudná, mit csinál a másik. Sőt mi több, eddig minden, a két elmélet összekapcsolására irányuló próbálkozás során csak semmitmondó válaszok születtek. A kvantumelmélet és az általános relativitáselmélet kényszerházasságát tető alá hozni kívánó fizikusok fél évszázadon keresztül azt látták, hogy elméleteik a szemük láttára omlanak össze, miközben értelmezhetetlen, végtelen válaszokat adnak. Ez a helyzet a szuperhúrelméletnek köszönhetően azonban megváltozott. Ezen elmélet szerint az elektron és a többi elemi részecske nem más, mint egy húr különféle rezgései, ahol a húrt kicsiny gumiszalagként képzelhetjük el. Ha megpendítjük a gumiszalagot, azon különböző módusú rezgések alakulnak ki, ahol minden egyes hang egy-egy elemi részecskének felel meg. Ily módon a szuperhúrelmélet magyarázatot tud adni a részecskegyorsítókban eddig felfedezett elemi részecskék százaira. Einstein elmélete pedig a húr legalacsonyabb módusú rezgései egyikeként jelenik meg. A húrelméletet hamarosan a „mindenség elméletének” kiáltották ki, vagyis úgy vélték, ez lehet az a mesés elmélet, amelyik élete utolsó három évtizedében számtalan próbálkozása ellenére mindannyiszor kicsúszott Einstein kezei közül. Einstein egyetlen, átfogó elméletet szeretett volna alkotni, amelyik minden fizikai törvényt összegezett volna, és amelyik lehetővé

tette volna számunkra, hogy „olvassunk Isten gondolataiban”. Ha a húrelmélet helytállóan egyesíti a gravitációt a kvantumelmélettel, akkor ez lehet a fizika kétezer éves fejlődésének megkoronázása, mert választ ad arra a már az ókori görögök által feltett kérdésre, hogy miből áll az anyag. A szuperhúrelmélet bizarr sajátossága azonban az, hogy a húrok csak a téridő meghatározott dimenzióiban képesek rezegni; nevezetesen, a dolog csak tíz dimenzióban működik. Ha megpróbálunk más számú dimenzióban megalkotni egy húrelméletet, akkor az nem sikerül, mert az elmélet matematikailag összeomlik. A mi univerzumunk természetesen négydimenziós (a tér három dimenziója mellé negyedikként az idő csatlakozik). Ez azt jelenti, hogy a hat további dimenziónak valamiképpen össze kellett omlania, vagy fel kellett tekerednie, amint az Kaluza ötödik dimenziója esetében láttuk. Újabban a fizikusok több komoly próbálkozást is tettek e magasabb dimenziók létezésének bizonyítása vagy cáfolata érdekében. Talán a legegyszerűbb módon úgy lehetne bebizonyítani a magasabb dimenziók létezését, ha sikerülne valamilyen eltérést találni Newton gravitációs törvényétől. A középiskolában azt tanultuk, hogy ha a világűrben távolodunk a Földtől, akkor bolygónk gravitációs vonzása egyre csökken. Pontosabban fogalmazva, a gravitáció a testek közötti távolság négyzetével fordítva arányos. Ám ez csak azért van így, mert háromdimenziós világban élünk. (Képzeljünk el egy, a Földet körülfogó gömböt. A Föld gravitációja egyenletesen szétoszlik ennek a gömbnek a felületén, vagyis minél nagyobb a gömb, annál gyengébb a gravitáció. Minthogy azonban a gömb felülete a sugár négyzetével arányos, ezért a gravitáció gömb felületén eloszló erősségének a sugár négyzetével arányosan kell csökkennie.) Ha viszont az univerzumnak négy térbeli dimenziója lenne, akkor a gravitációnak a távolság köbével arányosan kellene csökkennie. Ha az univerzum n-dimenziós lenne, akkor a gravitációnak az (n-1)-edik hatvánnyal arányosan kellene csökkennie. Newton híres fordított négyzetes erőtörvényét csillagászati távolságokon már számtalanszor, és nagy

pontossággal ellenőrizték; ennek köszönhetően tudjuk a Szaturnusz gyűrűi mögött elhaladó űrszondáinkat lélegzetelállító pontossággal navigálni. Egészen a közelmúltig azonban Newton törvényét soha nem ellenőrizték kis távolságokon, vagyis laboratóriumi körülmények között. A fordított négyzetes erőtörvény kis távolságon történő ellenőrzésére 2003-ban a Colorado Egyetemen hajtották végre az első kísérletet – negatív eredménnyel. Úgy tűnik tehát, nem létezik a párhuzamos univerzum, legalábbis Coloradóban nem. A negatív eredmény azonban más fizikusok kísérletező kedvét is meghozta, akik abban reménykedtek, hogy nagyobb pontossággal meg tudják ismételni a kísérletet. Továbbá, a 2008-ban Genf mellett üzembe állított Nagy Hadronütköztetőben (LHC) a fizikusok új típusú részecskéket, úgynevezett szuperrészecskéket (vagy s-részecskéket) fognak keresni. Ezek a szuperhúrok magasabb módusú rezgései (ezzel szemben minden, amit magunk körül látunk, a szuperhúr legalacsonyabb módusú rezgéseinek felel meg). Ha az LHC-ben sikerül megtalálni az s-részecskéket, akkor az forradalmasíthatja az univerzumról alkotott képünket. Az univerzumról alkotott ezen kép értelmében a Standard Modell egyszerűen csak a szuperhúr legalacsonyabb módusú rezgéseinek felel meg. Kip Thorne szerint „2020-ra a fizikusok meg fogják érteni a kvantumgravitáció törvényeit, és meg fogják állapítani, hogy az a húrelmélet egy változata.” A magasabb dimenziók mellett azonban a húrelmélet egy másik párhuzamos univerzum létezését is megjósolja, nevezetesen a „multiverzumét”.

A multiverzum Maradt azonban egy megválaszolatlan, gyötrő kérdés a húrelmélettel kapcsolatban: miért kell a húrelmélet öt különböző változatának léteznie? A húrelmélet sikeresen egyesíteni tudja a kvantumelméletet a gravitációval, de ezt öt különböző módon tudja megtenni. Ez meglehetősen zavarba ejtő helyzet, hiszen a fizikusok szívesebben láttak volna egyetlen „mindenség

elméletét”. Einstein például arra volt kíváncsi, hogy „Istennek volt-e választási lehetősége az univerzum megalkotásakor”. Ő úgy gondolta, hogy a mindenség egyesített térelméletének egyedinek kell lennie. Akkor hát miért kellene öt különböző húrelméletnek lennie? 1994-ben egy másik bomba robbant. Edward Witten (Institute for Advanced Study Princeton) és Paul Townsend (Cambridge-i Egyetem) azon törték a fejüket, hogy talán az öt különböző húrelmélet valójában egy és ugyanaz az elmélet – feltéve, hogy egy tizenegyedik dimenzióval is kibővítjük a leírását. A tizenegyedik dimenzióból szemlélve a világot, az öt különböző húrelmélet egyetleneggyé omlik össze. Az elmélet tehát végső soron tényleg egyedi volt, de csak akkor, ha a tizenegyedik dimenzió hegycsúcsáról tekintünk le rá. A tizenegyedik dimenzióban egy új matematikai objektum létezhet, az úgynevezett membrán (amely például egy gömb felszínéhez hasonlítható). Ezzel kapcsolatban meghökkentő dolgot veszünk észre: ha a tizenegy dimenzióból visszatérünk a tíz dimenzióra, akkor mind az öt húrelmélet felbukkan, egyetlen membránból kiindulva. Ennek megfelelően, az öt húrelmélet csak abban különbözik egymástól, hogy a membrán mindegyikben másképpen jut el a tizenegy dimenzióból a tíz dimenzióba. (Hogy ezt szemléletessé tegyük, képzeljünk el egy strandlabdát, az egyenlítője mentén ráfeszített gumiszalaggal. Ezután gondolatban vágjuk el egy ollóval kétszer a labdát, egyszer a gumiszalag alatt, egyszer pedig fölötte, így a labda alsó és felső részét egyaránt eltávolítjuk. Ami ezek után megmarad, az csupán a gumiszalag, vagyis egy húr. Hasonlóképpen, ha felcsavarjuk a tizenegyedik dimenziót, akkor a membránból semmi más nem marad, csak az egyenlítője, vagyis a húr. Valójában matematikailag ezt a szeletelést öt különböző módon hajthatjuk végre, ezért marad meg a tíz dimenzióban az öt különböző húrelmélet.) A tizenegyedik dimenzió új látásmóddal ruház fel bennünket. Ez azt is jelenti, hogy talán az univerzum is egy membrán lehetett, amelyik a tizenegy dimenziós téridőben lebegett. Sőt ezen dimenziók nem mindegyikének kellett szükségszerűen

kicsiknek lenniük. Valójában egyes dimenziók akár végtelenek is lehettek. Ez felveti annak a lehetőségét, hogy talán a mi Világegyetemünk a más univerzumok multiverzumában létezik. Képzeljünk el hatalmas számú szappanbuborékot vagy szappanhártyát. Minden egyes buborék egy teljes univerzumnak felel meg, amely a tizenegy dimenziós hipertér színpadán lebeg. Ezek a buborékok egyesülhetnek más buborékokkal, vagy éppen széjjelszakadhatnak, sőt felbukkanhatnak a létezők világában, de el is tűnhetnek onnan. Mi talán az egyik ilyen buborékuniverzum határát alkotó szappanhártyán élünk. Max Tegmark (MIT) szerint ötven éven belül „ezeknek a »párhuzamos univerzumoknak« a létezése semmivel sem számít majd ellentmondásosabbnak, mint 100 évvel ezelőtt – az akkor »szigetuniverzumoknak« nevezett – más galaxisok létezése.” 81 Hány univerzum létezését jósolja meg a húrelmélet? A húrelmélet egyik zavarbaejtő sajátossága, hogy univerzumok billióinak és billióinak a létezését engedi meg, amelyek mindegyike a relativitáselmélettel és a kvantumelmélettel egyaránt kompatibilis. Egyes becslések szerint akár egy googolnyi univerzum is létezhet. (A googol számban az 1-est 100 darab nulla követi.) Közönséges körülmények között lehetetlen a kommunikáció ezen univerzumok között. A testünket alkotó atomok a légyfogóra ragadt legyekhez hasonlíthatók. Membránuniverzumunkban három dimenzióban szabadon mozoghatunk, azonban nem ugorhatunk ki az univerzumunkból a hipertérbe, mert hozzá vagyunk ragadva a saját univerzumunkhoz. A téridő torzulásának megfelelő gravitáció azonban szabadon lebeghet a térben az egyes univerzumok között. Valójában létezik egy elmélet, amelyik azt állítja, hogy a sötét anyag, az anyagnak ez a – galaxisokat körülvevő – láthatatlan formája, tulajdonképpen a párhuzamos univerzumokban lebegő, közönséges anyag lehet. Ahogy H. G. Wells A láthatatlan ember című regényében egy ember azért válik láthatatlanná, mert a negyedik dimenzióban, fölöttünk

lebeg. Képzeljünk el két, egymással párhuzamos papírlapot, ahol valaki az egyik lapon, éppen a másik fölött lebeg. Hasonlóképpen, olyan feltevések is napvilágot láttak, hogy a sötét anyag talán nem más, mint egy közönséges galaxis, amely egy másik membránuniverzumban éppen fölöttünk lebeg. Érezzük ennek a galaxisnak a gravitációját, mert a gravitáció áthatol az univerzumok között, ám az a galaxis láthatatlan lenne számunkra, mert a fény alatta marad. Ily módon a galaxisnak érezhető a gravitációja, mégis láthatatlan marad, ami pontosan ráillik a sötét anyag leírására. (Egy másik lehetőség szerint a sötét anyag a szuperhúr következő rezgési módja. Minden, amit magunk körül látunk, például az atomok és a fény, nem egyéb, mint a szuperhúr legalacsonyabb módusú rezgése. A sötét anyag lehet a rezgések eggyel magasabb szintű csoportja.) Le kell szögeznünk, hogy ezeknek a párhuzamos univerzumoknak a legtöbbje valószínűleg halott, csupán elemi részecskék, például elektronok és neutrínók rendezetlen gázát tartalmazza. Ezekben az univerzumokban a proton talán instabil, ezért minden általunk ismert anyagfajta fokozatosan lebomlik, és semmivé foszlik. A bonyolult szerkezetű, atomokból és molekulákból álló anyag nagyon sok ilyen univerzumban valószínűleg egyáltalán nem is lehetséges. Más párhuzamos univerzumok viszont éppen ellenkező képet mutatnak, olyan bonyolult szerveződésű anyagfajtákkal, amilyeneket még csak elképzelni sem tudunk. Ezekben nemcsak egyfajta, vagyis protonokból, neutronokból és elektronokból felépülő atomos anyag képzelhető el, hanem a stabil anyag más fajtáinak elképesztő sokasága is megvalósulhat. Ezek a membránuniverzumok szintén összeütközhetnek egymással, ami látványos kozmikus tűzijátékot eredményez. Egyes princetoni fizikusok szerint talán a mi Világegyetemünk is két, gigantikus méretű membrán 13,7 milliárd évvel ezelőtti összeütközéséből született. Ennek a kataklizmikus ütközésnek a lökéshullámai hozták létre szerintük a Világegyetemet. Figyelemreméltó, hogy amikor számba vették ennek a merészen furcsa elméletnek a megfigyelhető következményeit, akkor azok jó egyezést mutattak a jelenleg is a Nap körül keringő WMAP

űrszonda mérési eredményeivel. (Ez az úgynevezett „Nagy Loccs” elmélet.) Egy körülmény mindenképpen a multiverzum elmélete mellett szól. Amikor a természeti állandókat elemezzük, meglepve tapasztaljuk, hogy azok nagyon pontosan az élet létrejöttének megfelelő értékekre vannak „finomhangolva”. Ha erősebb lenne a magerő, akkor a csillagok túl gyorsan kiégnének, így nem lenne idő az élet kialakulására. Ha viszont gyengébb lenne a magerő, akkor soha nem tudna beindulni a csillagok működése, vagyis ugyancsak nem létezhetne az élet. Ha a gravitáció erősebb lenne, akkor a Világegyetem története rövid időn belül a Nagy Reccsel érne véget. Ha viszont gyengébb lenne a gravitáció, akkor a Világegyetem gyorsan a Nagy Fagy állapotáig tágulna. Valójában több tucat olyan „szerencsés egybeesést” lehet találni a természeti állandók világában, amelyek együttesen megengedik az élet létezését. Nyilvánvalóan a mi Világegyetemünk a számos paraméter által meghatározott „finomhangolt-zónában” fekszik, ahol a „finomhangolt” állandók értéke éppen megfelelő az élet számára. Mindebből két következtetést vonhatunk le. Vagy létezik valamilyen Isten, aki Világegyetemünk paramétereit pontosan olyanoknak választotta meg, hogy azok „éppen megfelelőek” legyenek az élet számára, vagy pedig párhuzamos univerzumok milliárdjai léteznek, amelyek között azonban nagyon sok a halott. Amint Freeman Dyson megfogalmazta; „Úgy tűnik, mintha az univerzum tudott volna arról, hogy jövünk.” Sir Martin Rees (Cambridge Egyetem) arról ír, hogy ez a finomhangolás a multiverzum mellett szóló, meggyőző bizonyíték. Öt olyan fizikai állandó van (például a különböző kölcsönhatások erőssége), amelyek úgy vannak összehangolva egymással, hogy lehetővé tegyék az életet. Ugyanakkor, meg van győződve arról, hogy végtelenül sok olyan univerzum létezik, amelyekben a természeti állandók értéke nem egyeztethető össze az élet létezésével. Ez az úgynevezett antropikus elv. Gyenge változata csupán azt állítja, hogy a Világegyetemünk az élet számára „finomhangolt” (egyszerűen azért, mert mi itt vagyunk, és ezt

kijelenthetjük). Az elv erős változata viszont azt állítja, hogy talán létezésünk valamilyen tervezés vagy szándék eredménye. Az antropikus elv gyenge változatát a legtöbb kozmológus elfogadja, érdemi vita zajlik azonban közöttük arról, hogy vajon az antropikus elv egy új tudományos elv, amelyik új tudományos felfedezéseket és eredményeket gerjeszthet, vagy pedig nem több egy nyilvánvaló állításnál.

Kvantumelmélet A magasabb dimenziók és a multiverzum mellett van a párhuzamos univerzumoknak egy további típusa, amelyik már Einsteinnek is oly sok fejfájást okozott, de még ma is őrületbe kergeti a fizikusokat. Ez a közönséges kvantumelmélet által megjósolt kvantumuniverzum. A kvantummechanikán belüli paradoxonok annyira kezelhetetlennek tűnnek, hogy a Nobeldíjas Richard Feynman kedvelt szavajárása szerint valójában egyetlen ember sem érti a kvantumelméletet. Furcsa módon egyrészt a kvantumelmélet az emberi elme által alkotott legsikeresebb elmélet (egyes állításait egy a tízmilliárdhoz pontossággal igazolták), másrészt viszont az elmélet az esélyek, a szerencse és a valószínűségek homokjára épül. A testek mozgására vonatkozó bármely kérdésre határozott és biztos választ adó newtoni elmélettel ellentétben a kvantumelmélet csak valószínűségeket ad meg. Modern korunk technikai csodái, mint például a lézerek, az internet, a számítógépek, a mobiltelefon, a radar, a mikrohullámú sütő és számos hasonló eszköz működése a valószínűségek futóhomokján alapul. Az ezzel kapcsolatos talányok közül a legnevezetesebb „Schrödinger macskájának” híres problémája (amelyet a kvantumelmélet egyik megalkotója fogalmazott meg, aki paradox módon azért találta ki a gondolatkísérletet, hogy kiirtsa a valószínűségi értelmezést). Schrödinger kikelt az elmélete valószínűségi értelmezése ellen, mondván: „Ha az embernek ragaszkodnia kell ezekhez az átkozott kvantumugrásokhoz,

akkor már azt is sajnálom, hogy egyáltalán belekeveredtem ebbe az egészbe”.82 Schrödinger macskájának paradoxona a következőképpen hangzik: helyezzünk egy macskát egy lezárt dobozba. A doboz belsejében egy puskacső mered az állatra, a fegyver elsütőszerkezetét pedig egy uránatom mellé helyezett GeigerMüller-számlálóval kötötték össze. Amikor az uránatom elbomlik, jelet vált ki a számlálócsőben, a fegyver elsül, a macska elpusztul. Az uránatom azonban vagy elbomlik, vagy nem. A macska tehát vagy életben van, vagy elpusztult. Legalábbis ezt diktálja a józan eszünk. A kvantummechanika szerint azonban nem lehetünk bizonyosak abban, hogy az uránatom elbomlott-e. Két valószínűség összegével kell tehát dolgoznunk, figyelembe kell vennünk egyrészt az elbomlott, másrészt az el nem bomlott atom hullámfüggvényét. Ez viszont azt jelenti, hogy a macska állapotának leírásakor a macska két lehetséges állapotának összegét kell megadnunk. A macska tehát sem nem élő, sem nem holt. A kvantumelmélet szerint egy döglött és egy élő macska összegeként jelenik meg! Feynman egyszeri megfogalmazása szerint a kvantummechanika „a józan ésszel nézve abszurdnak írja le a természetet. Ez a leírás azonban teljes összhangban áll a kísérletekkel. Ezért remélem, el tudják fogadni a Természetet olyannak, amilyen: abszurdnak.”83 Einstein és Schrödinger számára mindez oktalanságnak tűnt. Einstein az „objektív valóságban” hitt, a józan észben és a newtoni felfogásban, ahol a dolgoknak meghatározott állapotuk van, nem pedig többféle lehetséges állapot összegeként léteznek. Mindamellett, ez a bizarr értelmezés a modern civilizáció lételeme. Enélkül a modern elektronikus eszközök (akárcsak a testünket alkotó atomok) megszűnnének létezni. (A hétköznapi világunkban viccesen hat, ha valakire azt mondjuk, hogy „kissé várandós”. A kvantummechanikában azonban még ennél is rosszabb a helyzet. Mindannyian az összes lehetséges testi állapot összegeként létezünk: egyidejűleg vagyunk várandósak és nem, gyermekek, tinédzserek, dolgozó nők és öregasszonyok.)

A kínos paradoxont többféleképpen is feloldhatjuk. A kvantumelmélet alapítói a Koppenhágai Iskola hívei voltak, amely szerint ha kinyitjuk a dobozt és elvégzünk egy mérést, akkor meg tudjuk állapítani, hogy a macska él-e még, vagy már elpusztult. A hullámfüggvény egyetlen állapottá „omlik össze”, a józan ész pedig diadalmaskodik. A hullámok eltűntek, és csak részecskék maradtak a helyükön. Ez azt jelenti, hogy a macska valamelyik határozott állapotba kerül (élő vagy holt), így a továbbiakban már nem hullámfüggvénnyel kell leírnunk az állapotát. Az atomok bizarr világát tehát valamilyen láthatatlan fal választja el az ember makroszkopikus világától. Az atomi világban mindent a valószínűségi hullámok írnak le, ennek megfelelően az atomok egyidejűleg több helyen is lehetnek. Minél nagyobb a hullám amplitúdója egy adott pontban, annál nagyobb valószínűséggel találjuk meg az illető pontban a részecskét. A nagyméretű tárgyak esetében azonban ezek a hullámfüggvények összeomlottak, ezért a tárgyak határozott állapotban léteznek, így a józan ész uralkodik a világban. (Amikor látogatók érkeztek Einsteinhez, akkor rámutatott a Holdra és megkérdezte a vendégeket: „Vajon a Hold csak azért létezik, mert valahol egy kisegér ránéz?” Nos, bizonyos értelemben a Koppenhágai Iskola igennel felel erre a kérdésre.) A doktori iskolák legtöbb fizikatankönyve vallásos buzgalommal ragaszkodik az eredeti koppenhágai értelmezéshez, miközben sok kutató fizikus elveti azt. Ma már rendelkezésünkre áll a nanotechnológía, és egyenként tudjuk manipulálni az atomokat, tehát pásztázó alagútelektronmikroszkópjaink segítségével a létezésben hirtelen felbukkanó és onnan eltűnő atomok is tetszésünk szerint manipulálhatók. Nincs tehát láthatatlan „fal” a mikrovilág és a makrovilág között. A világ folytonos. Mind a mai napig nem sikerült konszenzust kialakítani ebben a modern fizika kulcsát jelentő kérdésben. A tudományos konferenciákon heves vita folyik a rivális elméletek között. Az egyik kisebbségi álláspont szerint az egész univerzumot áthatja valamilyen „kozmikus tudatosság”. Az objektumok akkor válnak hirtelen létezővé, amikor valamilyen mérést hajtunk

végre rajtuk, márpedig a méréseket tudatos lények végzik. Ennélfogva léteznie kell az univerzumot átható kozmikus tudatosságnak, amelyik megszabja, milyen állapotban vagyunk mi magunk. Mások, például a Nobel-díjas Wigner Jenő, azzal érveltek, hogy ez a felfogás Isten vagy valamilyen más, kozmikus tudat létezését bizonyítja. (Wigner így fogalmazott: „Nem volt lehetséges a [kvantummechanikai] törvényeket teljes egészében összefüggő módon megfogalmazni anélkül, hogy ne hivatkoznánk a tudatosságra”. Valójában még a hindu védikus filozófia iránt is érdeklődni kezdett, mert aszerint az univerzumot áthatja a mindent magába ölelő tudatosság.) A paradoxon másik szemléletmódját a Hugh Everett által 1957-ben felvetett „sokvilág elképzelés” jelenti, amely szerint a macskakísérlet esetében a világ egyszerűen két részre válik szét, az egyikben a macska életben marad, a másikban viszont elpusztul. Ez azt jelenti, hogy a kvantumesemények bekövetkeztekor a világok burjánozva szaporodnak. Minden univerzum, amelyik csak létezhet, az létezik is. Minél bizarrabb az univerzum, annál kisebb a létezésének a valószínűsége, de mindamellett, ezek a kis valószínűségű univerzumok is léteznek. Ez azt jelenti, hogy létezik olyan párhuzamos világ, amelyikben a nácik megnyerik a II. világháborút, vagy egy olyan, ahol a spanyol Armada soha nem szenvedett vereséget, ezért a világon mindenki spanyolul beszél. Más szavakkal a hullámfüggvény soha nem omlik össze. Egyszerűen csak tovább létezik, miközben az univerzum számtalan ágra szakad szét. 84 Az MIT fizikusa, Alan Guth erről így nyilatkozott: „Létezik egy olyan világ, ahol Elvis még ma is él, és Al Gore az elnök”. A Nobel-díjas Frank Wilczek megállapítja: „Felzaklat az a tudat, hogy végtelenül sok, egymástól csak csekély mértékben különböző változatunk éli a miénkkel párhuzamos életét, miközben pillanatonként újabb másolataink jönnek létre, hogy benépesítsék alternatív jövőink sokaságát.” 85 A fizikusok körében az utóbbi időben a „dekoherenciának” nevezett nézet kezd népszerűvé válni. Ezen elmélet szerint a párhuzamos univerzumok mind csak lehetőségek, a mi hullámfüggvényünk azonban szétcsatolódik azoktól (vagyis a továbbiakban már nem marad koherens azokkal), ennélfogva

kapcsolatban sem marad velük. Ez azt jelenti, hogy a lakásunk nappalijában egymás mellett élünk dinoszauruszok, földönkívüliek, kalózok, egyszarvúak hullámfüggvényeivel, amelyek mindegyike szentül meg van győződve arról, hogy csak az ő univerzuma a „valóságos”, mi azonban már nem vagyunk „rájuk hangolva”. A Nobel-díjas Steve Weinberg szerint olyan ez, mint amikor a rádiókészülékünket valamelyik állomásra hangoljuk. A szobánkban jelen van az ország, sőt az egész világ számos többi állomása által kisugárzott adás. Rádiónkat azonban csak egyetlen adásra hangoljuk rá. Készülékünk „dekoherens” lett a többi adótól, vagyis szétcsatolódott azoktól. (Összességében Weinbergnek az a véleménye, hogy a „sokvilág elképzelés” „nyomorúságos ötlet, legalábbis ha figyelmen kívül hagyjuk az összes többi elképzelést”.) Akkor tehát létezik az ördögi, a gyengébb bolygókat kifosztó és ellenségeit lemészároló Bolygók Szövetségének a hullámfüggvénye? Talán igen, de ha így is van, akkor mi már lecsatolódtunk arról az univerzumról.

Kvantumuniverzumok Amikor Hugh Everett más fizikusokkal is megbeszélte „sokvilág elméletét”, tanácstalan vagy közömbös visszajelzéseket kapott. A Texasi Egyetem egyik fizikusa, Bryce DeWitt azzal érvelt az elmélet ellen, hogy „nem érzem úgy, mintha két részre szakadnék”. Ez azonban Everett szerint ahhoz hasonló, mint amikor Galilei bírálói azzal érveltek a Föld forgása ellen, hogy ők nem érzik a forgását. (Végül DeWitt átállt Everett pártjára, és az elmélet legfőbb szószólójává vált.) A sokvilág-elmélet azonban évtizedeken keresztül a feledés homályában rejtőzködött. Egyszerűen túl fantasztikusnak tűnt ahhoz, hogy igaz legyen. John Wheeler, aki Princetonban Everett tanácsadója volt, végül arra a következtetésre jutott, hogy túlságosan sok „többletteher” rakódott az elméletre. Az egyik ok, ami miatt Everett elmélete újabban hirtelen népszerűvé vált, az, hogy a fizikusok megpróbálták a

kvantummechanikát a világnak arra az utolsó tartományára alkalmazni, amelyik eddig minden ilyesféle próbálkozásnak ellenállt: éspedig magára a Világegyetemre. Ha a határozatlansági elvet az univerzum egészére alkalmazzuk, akkor magától értetődően adódik a multiverzum. A „kvantumkozmológia” fogalma első pillanatban eredendően ellentmondásosnak tűnik: a kvantumelmélet az atomok végtelenül parányi világára vonatkozik, míg a kozmológia a Világegyetem egészére. Gondoljunk azonban arra, hogy az Ősrobbanás pillanatában az egész univerzum kisebb volt egyetlen elektronnál. Minden fizikus egyetért abban, hogy az elektronnak kvantáltnak kell lennie; vagyis viselkedését valószínűségi hullámegyenlet (a Dirac-egyenlet) írja le, tehát párhuzamos állapotokban is létezhet. Ennélfogva, ha az elektronnak kvantáltnak kell lennie, és ha az univerzum valaha kisebb volt egy elektronnál, akkor az univerzumnak is párhuzamos állapotban kellett léteznie – ez az elmélet viszont természetes módon vezet el a „sokvilág” megközelítésmódhoz. A Niels Bohr-féle koppenhágai értelmezés azonban problematikusnak tűnik, ha az univerzum egészére alkalmazzuk. A doktori szintű kvantummechanikai kurzusok a világon mindenütt a koppenhágai értelmezést tanítják, amelynek lényeges eleme a „megfigyelő”, aki elvégez valamilyen megfigyelést, ami viszont a hullámfüggvény összeomlását eredményezi. A megfigyelés folyamata a makroszkopikus világ definiálásának abszolút lényeges eleme. De miként figyelheti meg valaki „kívülről” az Univerzum egészét? Ha az Univerzum viselkedését egy hullámfüggvény írja le, akkor hogyan tudja egy „külső” megfigyelő előidézni az Univerzum hullámfüggvényének összeomlását? Valójában egyesek éppen azt tartják a koppenhágai értelmezés végzetes hibájának, hogy nem alkalmas az Univerzum „Univerzumon kívülről” történő megfigyelésére. A „sokvilág megközelítés” esetén egyszerű a probléma megoldása: az univerzum egyszerűen sok állapotban létezik egyidejűleg, amelyek mindegyikét egy alap hullámfüggvény, az úgynevezett „univerzum hullámfüggvénye” határoz meg. A kvantumkozmológia szerint az univerzum a vákuum

kvantumfluktuációjaként vette kezdetét, vagyis a téridőhab kicsiny buborékjaként. A téridőhab legtöbb csecsemőuniverzumában közvetlenül az Ősrobbanás után bekövetkezik a Nagy Reccs. Ezért soha nem láthatjuk ezeket, hiszen rendkívül kicsik és rövid életűek, és csak pillanatokra táncolnak elő a vákuumból. Ez azt jelenti, hogy bár a „semmi” fortyogásából felbukkannak a csecsemő-univerzumok, hogy tünékeny életük múltával azonnal meg is semmisüljenek, de mindez olyan parányi skálán történik, hogy műszereinkkel képtelenek vagyunk felbukkanásukat és eltűnésüket észlelni. Ám valamilyen eddig ismeretlen okból kifolyólag a téridőhabból előbukkanó buborékok egyike nem omlott össze a maga Nagy Reccsében, hanem folytatódott a tágulása. Ez lett a mi Világegyetemünk. Alan Guth szerint ez azt jelenti, hogy egész Univerzumunk csak egy potyavacsora. A kvantumkozmológiában a fizikusok a Schrödingeregyenlettel analóg, az elektronok és az atomok hullámfüggvényét leíró egyenletből indulnak ki. Ehhez a DeWitt-Wheeler-egyenletet használják, amelyik az „univerzum hullámegyenleteként” működik. A Schrödinger-féle hullámfüggvényt rendszerint a téridő minden egyes pontjában definiáljuk, így segítségével ki tudjuk számítani a tér és az idő tetszőleges pontjában az elektron megtalálásának valószínűségét. Az „univerzum hullámfüggvényét” ezzel szemben az összes lehetséges univerzumon definiáljuk. Ha az univerzum hullámfüggvénye egy adott univerzumra definiálva történetesen éppen nagynak adódik, akkor az azt jelenti, hogy az illető univerzum jó eséllyel éppen az adott állapotban található. Hawking ezt a szemléletet támogatja. Szerinte a mi Világegyetemünk különleges helyet foglal el az univerzumok sorában. Az univerzum hullámfüggvénye a mi Univerzumunk esetében nagy értéket vesz fel, a legtöbb további univerzum esetében viszont nullához közeli értékű. Ezért kicsiny, de véges valószínűséggel más univerzumok is létezhetnek a multiverzumban, azonban a mi Világegyetemünknek a legnagyobb a valószínűsége. Hawking valójában a Világegyetem felfúvódását is ilyen módon próbálja meg levezetni. Felfogása szerint egyszerűen nagyobb a

valószínűsége a felfúvódó univerzumoknak, mint azoknak, amelyek nem fúvódnak fel, következésképpen a mi Világegyetemünk történetében is be kellett következnie az inflációnak. Az elmélet, miszerint a Világegyetemünk a téridőhab „semmijéből” keletkezett, teljességgel ellenőrizhetetlennek tűnhet, mindamellett, számos egyszerű megfigyeléssel összhangban áll. Először is, sok fizikus rámutatott, mennyire meghökkentő a pozitív és a negatív elektromos töltések pontos – legalábbis a mérési hibán belül tökéletes – kiegyenlítettsége a Világegyetemben. Adottnak tételezzük fel, hogy a világűrben a gravitáció az uralkodó kölcsönhatás, ám ez csak azért van így, mert a pozitív és a negatív töltések pontosan kiegyenlítik egymást. Ha a Földön a töltések aránya akár a legcsekélyebb mértékben eltérne a tökéletes egyensúlytól, akkor ez elegendő lenne a Földet összetartó gravitáció legyőzéséhez, így a Föld anyaga széjjelrepülne a térben. A pozitív és a negatív töltések pontos egyensúlyának egyik egyszerű magyarázata annak feltételezése, hogy Világegyetemünk a „semmiből” keletkezett, a „semminek” pedig nulla volt a töltése. Másodszor, a Világegyetem teljes impulzusmomentuma nulla. Bár Kurt Gödel éveken keresztül próbálkozott a különböző galaxisok impulzusmomentumának összeadásával, a csillagászok manapság azon a véleményen vannak, hogy a Világegyetem teljes impulzusmomentuma nulla. Ez a körülmény ugyancsak egyszerűen magyarázható, ha a Világegyetem a „semmiből” keletkezett, mert a „semmi” nem foroghat. Harmadsorban, ha Világegyetemünk a semmiből jött létre, akkor ez azt is segít megmagyarázni, miért olyan kicsi (talán éppen nulla) az Univerzum teljes anyag-energia-tartalma. Ha összeadjuk az anyag pozitív energiáját és a gravitációval összefüggő negatív energiát, akkor úgy tűnik, a kettő kiegyenlíti egymást. Az általános relativitáselmélet szerint ha a Világegyetem zárt és véges, akkor a benne található tömegenergia teljes mennyiségének pontosan nullának kell lennie. (Ha a Világegyetemünk nyitott és végtelen, akkor ennek nem kell

így lennie, de az inflációs elmélet arra látszik utalni, hogy a tömeg-energia teljes mennyisége figyelemreméltóan kicsi.)

Kapcsolat az univerzumok között? Mindez azonban nyitva hagy néhány kínos kérdést. Ha a fizikusok nem tudják kizárni annak a lehetőségét, hogy a párhuzamos univerzumok számos típusa létezik, akkor esetleg kapcsolatba is léphetnénk ezekkel? Meglátogathatjuk őket? Vagy lehetséges talán, hogy más univerzumok lakói felkerestek bennünket? A miénktől elcsatolódott kvantumuniverzumokkal való kapcsolat felettébb valószínűtlennek tűnik. Márpedig ezektől az univerzumoktól elcsatolódtunk, mert atomjaink a környezetükben lévő számtalan atommal ütköznek. Minden alkalommal, amikor egy ilyen ütközés bekövetkezik, az illető atom hullámfüggvénye egy kicsit „összeomlik”, vagyis a párhuzamos univerzumok száma csökken. Minden egyes ütközés szűkíti a lehetőségeket. Ezeknek az atomi „miniösszeomlásoknak” a billiói összegződnek, ami azt az illúziót kelti, mintha a testünket alkotó atomok egy meghatározott állapotba omlottak volna össze. Einstein „objektív valósága” tehát csupán illúzió, melyet az a körülmény ébreszt, hogy testünket rengeteg atom építi fel, ezek mindegyike rendszeresen ütközik az összes többivel, márpedig minden egyes ütközés következtében csökken a lehetséges univerzumok száma. Olyan ez, mintha a fényképezőgépünkben keletkező életlen képet néznénk. Ez a mikrovilágnak felel meg, ahol minden elmosódottnak és határozatlannak tűnik. Ha azonban állítunk a fényképezőgép optikáján, a kép fokozatosan egyre élesebbé válik. Ez felel meg a szomszédos atomok között létrejövő parányi ütközések billióinak, amelyek mindegyike csökkenti a lehetséges univerzumok számát. Ilyen módon folytonos átmenetet tudunk létrehozni az elmosódott mikrovilág és a makrovilág között.

A miénkhez hasonló, másik kvantumuniverzummal való kölcsönhatás valószínűsége tehát nem nulla ugyan, de a testünket alkotó atomok számával arányosan rohamosan csökken. Minthogy testünk atomok billióiból és billióiból áll, ezért annak az esélye, hogy kölcsönhatásba léphetünk egy másik, dinoszauruszokból vagy földönkívüliekből álló univerzummal, végtelenül csekély. Kiszámítható, hogy egy ilyen esemény bekövetkeztére a Világegyetem koránál hosszabb ideig kellene várnunk. A kvantumos párhuzamos univerzummal való kapcsolat tehát nem zárható ki teljesen, de mivel az univerzumok szétcsatolódtak, rendkívül ritka eseménynek tekinthető. A kozmológiában azonban a párhuzamos univerzumok másik típusával találkozunk: a fürdőkád vizének tetején úszó fürdőhab buborékjaihoz hasonlóan egymás mellett létező univerzumok multiverzumával. A multiverzum másik univerzumával való kapcsolatfelvétel más kérdés. Kétségtelenül nehéz lenne végrehajtani, de egy III. típusú civilizáció számára talán nem okozhat problémát. Amint korábban már beszéltünk róla, ha rést akarunk ütni a tér szerkezetén vagy ha fel akarjuk nagyítani a téridőhabot, akkor ehhez a Planck-energia nagyságrendjébe eső mennyiségű energiára lenne szükségünk, ahol a fizika minden ismert törvénye érvényét veszti. Ekkora energián a tér és az idő instabillá válik, ami megnyitja az Univerzumunk elhagyásának a lehetőségét (feltételezve persze, hogy ténylegesen léteznek más univerzumok, mert különben belepusztulunk a folyamatba). A kérdés nem teljesen elvont, mert az Univerzum minden intelligens élőlényének egyszer majd szembe kell néznie az Univerzum esetleges végével. Végső soron a multiverzum elmélete jelentheti a megváltást az itt élő intelligens lények számára. A jelenleg is a Nap körül keringő WMAP űrszonda legújabb adatai megerősítették, hogy a Világegyetem gyorsuló ütemben tágul. Egyszer majd mindannyian elpusztulunk a fizikusok által Nagy Fagynak nevezett folyamatban. Végül az egész Univerzum koromfeketévé sötétül, az égbolton ma látható csillagok mind kihunynak, és a Világegyetem semmi mást sem fog tartalmazni, mint halott csillagokat, neutroncsillagokat és

fekete lyukakat. Még az ezeket az objektumokat alkotó atomok is lassanként kezdhetnek elbomlani. A hőmérséklet az abszolút nulla fok közelébe csökken, ami lehetetlenné tesz bármiféle életet. Amint az Univerzum közelít ezen pont felé, a végső pusztulásával szembenézni kénytelen, fejlett civilizációknak el kell gondolkozniuk azon, hogy rászánják magukat egy másik univerzumba vezető, végső utazásra. Ezek a lények csak a halálra fagyás és az utazás között választhatnak. A fizika törvényei minden intelligens élet számára a halálos ítéletet jelentik, a törvények azonban tartalmaznak egy menekülési útvonalat biztosító záradékot. Egy ilyen civilizációnak rendelkeznie kellene az óriási gyorsítóberendezésekkel, a Naprendszerrel vetekedő méretű lézerekkel, vagy egy csillaghalmaz segítségével elképzelhetetlen mennyiségű energiát kell tudniuk koncentrálni, hogy elérjék a mesés Planck-energiát. Lehetséges, hogy mindez elegendő lenne ahhoz, hogy megnyissanak egy féreglyukat vagy egy másik univerzumba vezető valamilyen más átjárót. Egy III. típusú civilizáció talán fel tudja használni a rendelkezésére álló, kolosszális mennyiségű energiát, és meg tudnak nyitni egy féreglyukat, amelyiken keresztül a mi haldokló Világegyetemünket magára hagyva, el tudnak utazni egy másik univerzumba, ahol új életet kezdhetnek.

Csecsemőuniverzum a laboratóriumban? Bármilyen távolinak tűnik is némelyik ezen ötletek közül, a fizikusok azért komolyan foglalkoznak velük. Amikor például megpróbáljuk megérteni, miként kezdődhetett az Ősrobbanás, akkor elemeznünk kell azokat a feltételeket, amelyek elvezethettek az eredeti robbanáshoz. Más szavakkal, fel kell tennünk a kérdést, hogyan lehetne előállítani laboratóriumi körülmények közt egy csecsemőuniverzumot? Andrei Linde (Stanford Egyetem), a felfúvódó Világegyetem elméletének egyik kidolgozója szerint, ha létre tudunk hozni csecsemőuniverzumokat, akkor „esetleg itt az ideje

újradefiniálni Istent, aki talán sokkal bonyolultabb jelenség, mint egyszerűen csak az Univerzum teremtője”. Ez az elgondolás nem új. Évekkel ezelőtt, amikor a fizikusok kiszámították az Ősrobbanás kiváltásához szükséges energiát, „azonnal elkezdték azon törni a fejüket, mi történne, ha a laboratóriumban rengeteg energiát koncentrálnánk egy helyre – számtalan ágyúlövést összpontosítanánk egyetlen pontba. Sikerülne-e elegendő energiát koncentrálnunk egy miniŐsrobbanás megindításához?”, kérdezte Linde. Ha elég energiát sikerül egyetlen pontba koncentrálnunk, akkor semmi egyéb nem történne, csak a téridő fekete lyukká omlana össze. 1981-ben azonban Alan Guth (MIT) és Linde kidolgozták a „felfúvódó Világegyetem” elméletét, amely azóta rendkívüli mértékben felkeltette a kozmológusok érdeklődését. Az elmélet szerint az Ősrobbanás egy felturbózott sebességű, a korábban feltételezettnél sokkal gyorsabb tágulással kezdődött. (A felfúvódó Világegyetem elmélete megoldotta a kozmológia számos makacs problémáját, például választ adott arra, miért kell az Univerzumnak rendkívül homogénnek lennie. Akármerre nézünk az éjszakai égbolton, minden irányban ugyanolyannak látjuk, jóllehet az Ősrobbanás óta nem telt még el elég idő ahhoz, hogy ezek az egymástól rendkívül nagy távolságban lévő tartományok egymással kapcsolatba lépjenek. A felfúvódó Világegyetem elmélete úgy oldja meg ezt a rejtélyt, hogy szerinte a téridő egy kicsiny, viszonylag homogén tartománya felfúvódásának eredményeképpen keletkezett az egész látható Világegyetem.) A felfúvódás (infláció) beindításához Guth azt tételezte fel, hogy az idő kezdetén a téridő parányi buborékokból áll, és ezek egyike fúvódott fel óriási méretűre, létrehozva a ma létező Világegyetemet. A felfúvódó Világegyetem elmélete egy csapásra a kozmológia egy sor megoldatlan kérdésére is választ adott. Sőt mi több, az elképzelés összhangban van mindazon mérési eredményekkel, amelyekkel az utóbbi években a COBE és a WMAP műholdak elárasztották a kutatókat. Ma már vitathatatlanul ez az Ősrobbanás magyarázatának leginkább elfogadott elmélete.

Azonban a felfúvódó Világegyetem elmélete egy sor zavarba ejtő kérdést is felvet. Miért kezdett el ez a buborék felfúvódni? Mi állította meg a tágulást, hogy létrejöjjön a Világegyetem mai állapota? Ha egyszer bekövetkezett a felfúvódás, akkor bekövetkezhet ugyanúgy máskor is? Furcsa módon, bár manapság az inflációs forgatókönyv a vezető kozmológiai hipotézis, arról szinte semmit sem tudunk, mi hozta mozgásba ezt a viharos sebességű tágulást, és azután mi állította meg a folyamatot. Annak érdekében, hogy megpróbáljanak ezekre a kényelmetlen kérdésekre válaszolni, Alan Guth és Edward Fahri az MIT-n 1987-ben egy másik hipotetikus kérdést fogalmazott meg: miként tudná egy fejlett civilizáció felfújni saját univerzumát? Úgy gondolták, ha ez utóbbi kérdésre választ tudnak adni, akkor megtalálhatják a választ a sokkal mélyebb kérdésre is, nevezetesen arra, miért fúvódott fel a kezdet kezdetén a mi univerzumunk. Megállapították, hogy ha elegendő energiát koncentrálunk egyetlen pontba, akkor spontán módon létrejönnek a téridő parányi buborékjai. Ha azonban ezek a buborékok nagyon kicsik, akkor visszasüppednek a téridőhabba. Csak az elegendően nagy buborékok tudnak teljes univerzummá tágulni. Kívülről nézve egy új univerzum születése a legkevésbé sem lenne látványos folyamat, talán nem durranna nagyobbat, mint egy 500 kilotonnás nukleáris bomba. Úgy tűnne, mintha egy kis buborék eltűnt volna az univerzumból, és a helyén csak egy kis nukleáris robbanás maradt volna vissza. A buborék belsejében azonban megindul egy teljesen új univerzum tágulása. Képzeljünk el egy szappanbuborékot, amelyik kisebb buborékokra szakad, vagy amelyikből kis buborékok sarjadnak, és így csecsemő-szappanbuborékok jönnek létre. A parányi szappanbuborék hirtelen egy teljesen új buborékká tágul. Hasonlóképpen, az univerzum belsejében a téridő hatalmas robbanása keretében egy teljesen új univerzum megteremtődését tapasztalhatjuk. 1987 óta számos elmélet látott napvilágot annak eldöntése érdekében, hogy a nagyobb buborékok energiabevitel hatására valóban képesek-e teljes univerzummá fejlődni. A legszélesebb

körben elfogadott elmélet szerint egy új, „inflatonnak” nevezett elemi részecske destabilizálja a téridőt, és ennek hatására kezdődik meg a buborék kialakulása és tágulása. A legújabb ellentmondás 2006-ban robbant be a köztudatba, amikor a fizikusok elkezdtek komolyan tanulmányozni egy új elgondolást, amely szerint a csecsemőuniverzum keletkezésének kiváltása egy monopólussal történhet. Bár eddig még soha, sehol nem sikerült megfigyelni mágneses monopólusokat, vagyis olyan részecskéket, amelyeknek csak egy – vagy északi, vagy déli – mágneses pólusuk van, a fizikusok mégis úgy gondolják, hogy az univerzum korai történelme során éppen a monopólusok lehettek az uralkodó elemi részecskék. Ezek viszont olyan nagy tömegűek, hogy nagyon nehéz lenne laboratóriumban létrehozni őket, de éppen nagy tömegük következtében, ha egyszer még több energiát tudnánk egy monopólusba betáplálni, akkor képesek lehetnénk megindítani egy csecsemőuniverzum megszületését és valóságos univerzummá fejlődését. De vajon miért akarnának a fizikusok létrehozni egy univerzumot? Linde szerint „ez olyan perspektívát ad, amely szerint mindannyian istenekké válhatunk.” Van azonban az új univerzumok létrehozásának egy ennél gyakorlatiasabb vonatkozása is, nevezetesen az, hogy ily módon el tudjuk-e kerülni saját univerzumunk végső pusztulását.

Az univerzumok evolúciója Egyes fizikusok még tovább fejlesztették ezt a gondolatot, egészen a tudományos-fantasztikum határáig, amikor azt kezdték firtatni, hogy vajon az intelligencia szerepet kaphatott-e a mi Univerzumunk megtervezésében. A Guth-Fahri-kép értelmében egy fejlett civilizáció képes csecsemőuniverzumokat létrehozni, de abban a fizikai állandók (például az elektron és a proton tömege, valamint a négy kölcsönhatás erőssége) ugyanakkorák lesznek, mint az ő saját univerzumukban. De mi a helyzet akkor, ha egy fejlett civilizáció képes olyan csecsemőuniverzumokat is létrehozni,

amelyekben sajátjaiktól kissé eltérő értékűek az alapvető állandók? Ebben az esetben a csecsemőuniverzumok az idő múlásával „evolúcióra” lennének képesek, hiszen a csecsemőuniverzumok minden egyes generációja csekély mértékben különbözne az előző generációktól. Ha az alapvető állandókat egy univerzum „DNS-ének” tekintjük, akkor ez azt jelenti, hogy az intelligens élet képes létrehozni kissé eltérő DNS-készlettel rendelkező utóduniverzumokat. Végső soron az univerzumok evolúciós fejlődésen mennének keresztül, és azok az univerzumok szaporodnának el legjobban, amelyek az intelligens élet kifejlődése szempontjából a legjobb „DNS-t” tartalmazzák. A fizikus Edward Harrison Lee Smolin egy korábbi ötletére építve kidolgozta az univerzumok „természetes kiválasztódásának” elméletét. A multiverzumban pontosan azok az univerzumok jutnak domináns szerephez, amelyek a legjobb DNS-sel rendelkeznek, ami egyúttal azt jelenti, hogy ezek az univerzumok a fejlett civilizációk legalkalmasabb lakhelyei, amelyek viszont ennek megfelelően több csecsemőuniverzumot hoznak létre. „A legalkalmasabb túlélése” ebben az esetben tehát egyszerűen azt jelenti, hogy azoknak az univerzumoknak van a legnagyobb esélyük a túlélésre, amelyek a legkedvezőbb feltételeket biztosítják a fejlett civilizációk számára. Ha ez a kép helytálló, akkor ez arra is magyarázatot adna, miért tűnnek a mi Világegyetemünk alapvető állandói az élet kialakulása szempontjából éppen a legmegfelelőbb módon „finomhangoltnak”. Ez egyszerűen azt jelenti, hogy a multiverzumban azok az univerzumok bizonyulnak a legtermékenyebbeknek, amelyekben az alapvető állandók értéke az élet szempontjából kívánatos. (Bár az „univerzumok evolúciója” vonzó ötletnek tűnik, mert megmagyarázza az antropikus elv problémáját, mindamellett az ötlet legfőbb nehézsége, hogy ellenőrizhetetlen és cáfolhatatlan. Meg kell várnunk, hogy rendelkezésünkre álljon a teljes mindenség elmélete, mielőtt véleményt formálhatnánk erről az elképzelésről.)

Jelenlegi technikánk túlságosan primitív ahhoz, hogy ezen párhuzamos univerzumok létezésének a nyomára bukkanhatnánk. Ezért mindez manapság II. típusú lehetetlennek minősül, jóllehet nem mond ellent a fizika törvényeinek. Ezer vagy millió éves időskálán ezek a gondolatok egy III. típusú civilizáció számára egy új technológia alapjait jelenthetik.

III. RÉSZ

III. TÍPUSÚ LEHETETLENEK

14. Örökmozgó gépek Az elméletek elfogadásának négy lépcsőfoka van: i. ez egy haszontalan képtelenség; ii. érdekes, bár perverz gondolat; iii. igaz, de teljesen lényegtelen; iv. én mindig is így gondoltam. J. B. S. HALDANE, 1963

Isaac Asimov klasszikus regényében, Az istenek is… (The Gods Themselves) egy jelentéktelen vegyész 2070-ben véletlenül rábukkan minden idők legnagyobb felfedezésére, az „Elektronszivattyúra”, amely befektetés nélkül korlátlan mennyiségű energiát szolgáltat. A felfedezés hatása azonnali és mélyreható. A vegyészt minden idők legnagyobb tudósaként ünneplik, aki ki tudta elégíteni a civilizáció csillapíthatatlan energiaigényét. „Ő volt a Mikulás és Aladdin csodalámpája egy személyben, az egész világ számára”, írja Asimov. 86 Az általa hamarosan megalapított cég bolygónk egyik leggazdagabb vállalkozásává válik, amely egy csapásra tönkreteszi az olaj- és a gázipar, a szénbányászat és a nukleáris ipar cégeit. A világot elárasztja az ingyen energia, a civilizáció megrészegül az újonnan talált lehetőségtől. Miközben mindenki a nagyszerű felfedezést ünnepli, egy magányos fizikust aggodalommal töltenek el az események. „Vajon honnan jön ez a rengeteg ingyen energia?”, kérdezi magától. Végül rájön a titok nyitjára. Az ingyen energiáért hatalmas árat kell fizetni. Az energia a mi Világegyetemünket egy párhuzamos univerzummal összekötő lyukon keresztül ömlik be hozzánk, ám a hirtelen energiabeáramlás a mi univerzumunkban láncreakciót vált ki, amelyik elpusztítja a csillagokat és a galaxisokat, a Napot szupernóvává változtatja, és vele együtt a Földet is elpusztítja.

Az írott történelem kezdete óta a feltalálók, a tudósok, a sarlatánok és a csalók Szent Grálja a mesebeli „örökmozgó”, az eszköz, amelyik bármiféle energiaveszteség nélkül örökké képes működni. Az eszköz még jobb változata az, amelyik több energiát képes előállítani, mint amennyit felhasznál, mint például a korlátlan mennyiségű ingyen energia előállítására képes Elektronszivattyú. Az elkövetkező években, amikor az ipari világunkban fokozatosan elfogy az olcsó kőolaj, egyre fokozódó nyomás nehezedik majd a tudományra, hogy találjon valamilyen, bőven rendelkezésre álló, tiszta energiaforrást. A magasba szökő gázárak, a csökkenő termelés, a fokozódó szennyezés, a légkör állapotának változása mind ösztönzőleg hat az energia iránti élénk érdeklődés fenntartására. Napjainkban egyes feltalálók megragadják ezt a lehetőséget, és megpróbálják százmilliókért eladni azt az ígéretet, hogy korlátlan mennyiségű ingyen energiát szállítanak. Időről időre befektetők tucatjai sorakoznak fel, akiket megigéznek a pénzügyi szaklapok szenzációs állításai, amelyek gyakran a következő Edisonként üdvözlik ezeket a saját maguk útján járó feltalálókat. Az örökmozgó széles körben népszerű eszköz. A Simpson család „Az iskolaszék feloszlatása” (The PTA Disbands) című epizódjában Lisa a tanárok sztrájkja alatt megépíti saját örökmozgóját. Homer viszont szigorúan kijelenti: „Lisa, azonnal hagyd abba!… ebben a házban mi a termodinamika törvényeinek engedelmeskedünk!” Ugyancsak fontos szereplők az örökmozgók a különféle számítógépes játékokban (The Sims, Xenosaga I. és II. epizódja, Ultima VI: The False Prophet), valamint a Nickelodeon kábeltévés csatornán sugárzott Invader Zim sorozat. De ha az energia ilyen értékes, akkor mi a valószínűsége annak, hogy egyszer majd sikerül megalkotnunk az örökmozgót? Tényleg lehetetlenek az efféle eszközök, vagy a létrehozásukhoz csupán újra kellene gondolnunk a fizika törvényeit?

A történelem az energia szemszögéből Az energia létfontosságú a civilizáció számára. Tulajdonképpen az emberiség egész történelmét áttekinthetjük az energia szemszögéből. Az emberi létezés 99,9 százalékában a primitív társadalmak nomád körülmények között éltek, gyűjtögetve és táplálékra vadászva tengették nyomorúságos életüket. Az élet kíméletlen és rövid volt. A rendelkezésre álló energia egyötöd lóerő volt – saját izmaink teljesítménye. Őseink csontjainak elemzése során bizonyítékokat találtunk a mindennapi túlélés terhei által okozott rengeteg verejtékre és könnyre. A várható átlagos élettartam húsz évnél rövidebb volt. Az utolsó jégkorszak végét követően, mintegy tízezer évvel ezelőtt azonban az ember felfedezte a mezőgazdasági művelést, háziasította az állatokat, mindenekelőtt a lovat, így a rendelkezésére álló teljesítmény fokozatosan egy vagy két lóerőre nőtt. Ezzel elkezdődött az emberiség történelmének első nagy forradalma. A ló vagy az ökör segítségével az ember fel tudta szántani a földjét, több tíz kilométert tudott naponta utazni, vagy több száz kilogramm követ vagy terményt tudott egyik helyről a másikra szállítani. Először az emberiség történelmében a családoknak többletenergia állt a rendelkezésére, aminek eredményeképpen megalapították az első városokat. A fölös mennyiségben rendelkezésre álló energiának köszönhetően a társadalom megengedhette magának, hogy kézműveseket, építészeket, építőmunkásokat és írnokokat tartson, aminek köszönhetően az ókori civilizáció felvirágzott. Hamarosan hatalmas piramisok és birodalmak nőttek ki az őserdőkből és a sivatagokból. Az ember átlagos élettartama elérte a körülbelül harminc évet. Azután mintegy háromszáz évvel ezelőtt bekövetkezett az emberiség történelmének második nagy forradalma. A gépek feltalálását követően, és a gőz erejének köszönhetően már többször tíz lóerő teljesítmény állt az egyes emberek rendelkezésére. Miután a gőzgép erejét a közlekedésben is munkába fogták, néhány nap alatt egy egész kontinenst keresztül tudtak utazni. A gépek hatalmas földterületeket szántottak fel, utasok százait szállították kilométerek ezreire, és

lehetővé vált a hatalmas, magasba törő városok építése. Az Egyesült Államokban 1900-ra a várható élettartam már csaknem elérte az ötven évet. Napjainkban zajlik az emberiség történelmének harmadik nagy forradalma, az információs forradalom. A rohamosan növekvő népesség, valamint az elektromosság és a mindenféle energia iránti csillapíthatatlan igényünk miatt, energiaigényünk az egekbe tört, az igények kielégítésében elérkeztünk lehetőségeink határáig. Az egyes ember rendelkezésére álló energia mennyisége ma már ezer lóerőkben mérhető. Adottnak tekintjük, hogy egyetlen autó több száz lóerő teljesítményt szolgáltat. Nem meglepő, hogy ez az egyre fokozódó energiaigény kiváltotta a bőségesebb energiaforrások, így az örökmozgó iránti érdeklődést is.

Örökmozgók a történelemben Az örökmozgó keresése hosszú múltra tekinthet vissza. Örökmozgó építésére az első feljegyzett próbálkozást a VIII. században, Bajorországban tették. A prototípusnak tekinthető berendezést az elkövetkező ezer év során sok száz különféle változat követte. Alapját egy függőleges síkban álló kerék kerületére erősített mágnesek sorozata jelentette, mint egy óriáskeréken a kabinok. A kereket egy a földön álló, sokkal nagyobb mágnes fölé helyezték. Ahogy az egyes mágnesek elhaladtak az álló mágnes fölött, feltételezték, hogy az álló mágnes előbb vonzza, majd taszítja a mozgókat, így állandó forgásban tartja a kereket. Egy másik agyafúrt tervet 1150-ben Bhaskara hindu filozófus készített, aki úgy vélte, hogy ha egy kerék peremére súlyt akasztanánk, akkor ettől a kerék örökké forogna, mert kiegyensúlyozatlan lenne. Mialatt a kerék körbefordulna, és visszatérne eredeti pozíciójába, a ráakasztott súly munkát végezne. A lépéseket egymás után ismételgetve Bhaskara állítása szerint energiabefektetés nélkül korlátlan mennyiségű munkát lehetne a szerkezetből kivonni.

A bajorok és Bhaskara által feltalált örökmozgók, valamint azok számtalan utóda ugyanazon alkotórészekből épült fel: valamiféle kerékből, amelyik bárminemű energia befektetése nélkül képes egyszer körülfordulni, így a folyamat során hasznos munkát végez. (Ezen csodás találmányok tüzetes vizsgálata során rendszerint kiderül, hogy minden egyes ciklus során fellép valamilyen energiaveszteség, vagy az, hogy nem lehet az eszközből hasznos munkát kivonni.) A reneszánsz korában egyre több örökmozgó ötlete bukkant fel. Az első szabadalmat 1635-ben adták ki egy örökmozgóra. 1712-ig Jonathan Besser mintegy háromszáz különféle modellt elemzett, majd saját maga is javasolt egy megoldást. (A legenda szerint később szobalánya leplezte le a szerkezetet mint csalást.) Még a nagy reneszánsz festőművész és természettudós Leonardo da Vinci érdeklődését is felkeltették az örökmozgók. Bár a nyilvánosság előtt leleplezte őket, és a bölcsek kövének hiábavaló kereséséhez hasonlította tervezésüket, titokban azért a jegyzetfüzetében ő is bonyolult vázlatokat készített önmagukat meghajtó, örökmozgó gépekről, többek között egy centrifugális szivattyúról és egy kéménykakasról, amely utóbbit a tűz fölé helyezett nyárs forgatására akarta használni. 1775-re már kezelhetetlenül sok terv készült, ezért a párizsi Királyi Tudományos Akadémia határozatban mondta ki, hogy „a továbbiakban nem fogad be és nem vizsgál örökmozgókra vonatkozó javaslatokat”. Arthur Ord-Hume, az örökmozgókkal foglalkozó történész a feltalálók fáradhatatlan eltökéltségéről ír, akik a hihetetlenül csekély remény ellenére sem adták fel, ezért buzgalmuk csak az alkimistákéhoz hasonlítható. Megjegyezte azonban, hogy „még az alkimista is tisztában volt vele, mikor vallott kudarcot”.

Szélhámosságok és csalások Az örökmozgó létrehozására való törekvés olyan erős volt, hogy mindennapossá váltak a szélhámosságok. Charles Redheffer 1813-ban New Yorkban kiállított egy gépet, amelyik azzal kápráztatta el a közönséget, hogy energiabefektetés nélkül

korlátlan mennyiségű energiát tudott előállítani. (Amikor azonban Robert Fulton tüzetesen megvizsgálta a gépet, rájött, hogy azt egy elrejtett, bélhúrból készített gépszíj hajtotta. A szíj egy padlásszobába vezetett, ahol egy elbújtatott ember titokban egy kurblit tekert.) A tudósokat és a mérnököket is magával ragadta az örökmozgó iránti lelkesedés. A Scientific American szerkesztőit 1870-ben E. P. Willisnek sikerült a saját maga által épített szerkezetével átejteni. A folyóirat a szenzációt sejtető, „Minden idők legnagyobb felfedezése” címmel közölte a történetet. Csak a későbbi, alapos vizsgálat során derült fény arra, hogy Willis titkos energiaforrást rejtett el a készülékében. 1872-ben John Ernst Worrell Kelly követte el kora legszenzációsabb és legjövedelmezőbb csalását, amellyel a befektetőket csaknem 5 millió dollárral sikerült megrövidítenie, ami a XIX. század végén még igazán csinos összegnek számított. Az ő örökmozgója rezonáló hangvillákon alapult, amelyek a feltaláló állítása szerint az „étert” csapolták meg. A semmiféle tudományos előképzettséggel sem rendelkező Kelly gazdag befektetőket hívott meg a házába, ahol elkápráztatta őket a hidropneumatikus pulzációs üreggépével, amely bármilyen külső energiaforrás igénybevétele nélkül képes volt körbeforogni. Az önjáró géptől lenyűgözött befektetők csapatostul siettek pénzüket átadni a feltalálónak. Később egyes kiábrándult befektetők feldühödtek, és csalásért beperelték, ezért Kelly élete egy részét ténylegesen börtönben töltötte, mindamellett, gazdag emberként halt meg. A nyomozók csak halála után találták meg az ügyes trükköt a szerkezetében. Amikor házát lebontották, elrejtett csöveket találtak a pince padlójában és falaiban, amelyek titokban sűrített levegőt vezettek a szerkezethez. A csövekbe juttatott sűrített levegőt viszont egy lendkerék forgásával állította elő. Egy hasonló szerkezettel még az Egyesült Államok Haditengerészetét, sőt magát az USA elnökét is rászedték. John Gamgee 1881-ben feltalált egy folyékony ammóniával működő szerkezetet. A hideg ammónia párolgásával kiterjedő ammóniagőz keletkezett, amellyel egy dugattyút mozgatott. Így csupán magának az óceánnak a hőjét felhasználva tudott

gépeket hajtani. Az Egyesült Államok Haditengerészetét olyannyira lenyűgözte az ötlet, mely szerint az óceánokból korlátlan mennyiségű energiát lehet kinyerni, hogy megvásárolta a szerkezetet, sőt még James Garfield elnöknek is bemutatták. Problémát csak az okozott, hogy az ammóniagőz nem volt hajlandó megfelelő módon lecsapódni, ezért a körfolyamatot nem lehetett teljesen végrehajtani. Az Egyesült Államok Szabadalmi és Védjegy Hivatalához (USPTO) is olyan sok örökmozgót nyújtottak be, hogy a Hivatal megtagadta szabadalom kiadását minden olyan esetben, amikor a feltalálónak nem sikerült a berendezés működő modelljét bemutatnia a Hivatalnak. Azon ritka és kivételes esetekben, amikor szabadalmi vizsgálók semmilyen nyilvánvaló hibát sem találnak a modellben, a szabadalmi oltalmat megadják. A Szabadalmi Hivatal kijelentette: „Az örökmozgók esetének kivételével a Hivatal általában nem igényli az eszköz működőképességét bizonyító modell benyújtását.” (Ez a kibúvó tette lehetővé, hogy a gátlástalan feltalálók meggyőzzék a naiv befektetőket találmányaik finanszírozásáról, azt állítva, hogy a Szabadalmi Hivatal hivatalosan elismerte készüléküket.) Az örökmozgó hajszolása azonban tudományos szempontból nem bizonyult teljesen haszontalannak. Éppen ellenkezőleg, bár a feltalálók egyike sem tudott tényleges örökmozgót előállítani, a mesés szerkezet kifejlesztésére fordított rengeteg idő és energia azt eredményezte, hogy a fizikusok nagyon gondosan tanulmányozták a hőerőgépek természetét. (Hasonlóképpen, az alkimisták ugyan hiába keresték a bölcsek kövét, amely segített volna az ólmot arannyá alakítani, azért munkájuk során sikerült feltárniuk a kémia számos alapvető törvényszerűségét.) Így például az 1760-as években John Cox kifejlesztett egy olyan órát, amelyik ténylegesen örökké működött, mert a légnyomás változása szolgáltatta számára az energiát. A légnyomás változása egy barométert működtetett, amelyik viszont az óra mutatóit mozgatta. Az óra valóban működött, és még ma is működik. Az óra azért tudott örökké működni, mert a levegőből ki tudta vonni a légnyomás változásai formájában jelen lévő energiát.

A Coxéhoz hasonló örökmozgók vizsgálatának eredményeképpen jutottak el a tudósok arra a feltevésre, hogy az ilyen eszközök csak akkor tudnak örökké működőképesek maradni, ha kívülről valamilyen módon energiát táplálunk a rendszerbe, vagyis a rendszer teljes energiája állandó marad. Ez az elmélet vezetett el végső soron a termodinamika első főtételéhez, amelynek értelmében az anyag és az energia teljes mennyisége nem változhat meg. Végül sikerült felállítani a termodinamika három alaptörvényét. A második főtétel szerint az entrópia (a rendezetlenség) teljes mennyisége mindig növekszik. (Lényegében ez a törvény azt állítja, hogy a hő mindig a melegebb helyről a hidegebb felé áramlik, soha nem fordítva.) A harmadik főtétel értelmében soha nem lehet elérni az abszolút nulla fokos hőmérsékletet. Ha az Univerzumot egy játékhoz hasonlítjuk, ahol a játék célja energia nyerése, akkor a három főtételt az alábbi formában fogalmazhatjuk át: „Nem kaphatsz valamit a semmiért.” (első főtétel) „Mindig ráfizetsz.” (második főtétel) „Nem szállhatsz ki a játékból.” (harmadik főtétel) (A fizikusok óvakodnak kijelenteni, hogy ezek a törvények szükségszerűen mindenkor abszolút igazak. Mindamellett, eddig egyetlen kivételt sem sikerült találni. Bárki, aki megpróbálná cáfolni ezeket a főtételeket, évszázadok kísérleti eredményeivel találná szembe magát. Rövidesen azonban meg fogjuk vizsgálni a lehetséges eltéréseket ezektől a törvényektől.) A XIX. századi természettudomány egyik megkoronázását jelentő törvények azonban nemcsak diadalt jelentettek, hanem tragédia is övezte a létrejöttüket. A főtételek megfogalmazásában kulcsfontosságú szerepet játszó egyik fizikus, a német Ludwig Boltzmann öngyilkos lett, részben azért, mert a törvények megfogalmazásával ellentmondásos helyzetet teremtett.

Ludwig Boltzmann és az entrópia Boltzmann alacsony, domború mellkasú, medveszerű ember volt, hatalmas, bozontos szakállal. Félelmetes és bősz külseje azonban csak csalóka látszat volt, elmélete védelmében súlyos sebeket kellett elszenvednie. Bár a newtoni fizika a XIX. századra már szilárdan megalapozott volt, Boltzmann tudta, hogy ezeket a törvényeket soha nem alkalmazták szigorúan az atomok ellentmondásos fogalmára, arra a fogalomra, amelyet még a kor vezető tudósai közül sem mindenki fogadott el. (Hajlamosak vagyunk elfeledkezni arról, hogy alig egy évszázaddal ezelőtt még bőven akadtak olyan tudósok, akik szerint az atomok csupán okos trükkök, nem valóságosan létező dolgok. Az atomok olyan lehetetlenül parányiak, állították, hogy valószínűleg egyáltalán nem is léteznek.) Newton kimutatta, hogy a testek mozgatásához nem szellemekre vagy vágyakra, hanem mechanikai erőkre van szükség. Boltzmann ezután elegáns levezetést adott a gázok viselkedésének számos törvényszerűségére, abból az egyszerű feltevésből kiindulva, hogy a gázok parányi, biliárdgolyószerű atomokból állnak, amelyek a Newton által lefektetett erőtörvényeknek engedelmeskednek. Boltzmann számára a gázt tartalmazó edény olyan volt, mint egy parányi acélgolyók billióit tartalmazó doboz, amely golyók mindegyike a Newtonféle mozgástörvényeknek engedelmeskedve verődik vissza a doboz falairól és a többi golyóról. A fizika egyik legzseniálisabb alkotásaként Boltzmann (és tőle függetlenül James Clerk Maxwell) matematikailag kimutatta, miként lehet ebből az egyszerű feltevésből káprázatos, új törvényeket származtatni, amelyek a fizika merőben új, statisztikus mechanikának nevezett ágát nyitották meg. A lefektetett alapelvekből az anyag számos tulajdonsága hirtelen levezethetővé vált. Minthogy Newton törvényei kimondják, hogy az energiamegmaradás akkor is igaz, ha atomokra alkalmazzuk, ezért az atomok közötti minden egyes ütközés során meg kell maradnia az energiának. Ez egyúttal azt is jelenti, hogy az atomok billióit tartalmazó tartályra is szükségszerűen igaz az energiamegmaradás törvénye. Az

energia megmaradását korábban már kísérleti úton bizonyították, most viszont azt az alapelvekből, nevezetesen az atomokra alkalmazott newtoni mozgástörvényekből is le lehetett vezetni. A XIX. században azonban az atomok létezése még élénk viták tárgyát képezte, és azt néhány jeles tudós, például a filozófus Ernst Mach nevetségesnek tartotta. Az érzékeny és gyakran depressziós Boltzmann kényelmetlenül érezte magát, amikor villámhárítóként az antiatomisták gyakran rosszindulatú támadásainak kereszttüzében találta magát. Az antiatomisták számára amit nem lehetett megmérni, az nem is létezett, beleértve az atomokat is. Boltzmann megaláztatásait csak tetézte, hogy az egyik tekintélyes német fizikai folyóirat számos cikkét visszautasította, mert a lap főszerkesztője kitartott azon nézete mellett, hogy az atomok és a molekulák kizárólag kényelmes elméleti segédeszköznek tekinthetők, nem pedig a természetben ténylegesen létező objektumoknak. A személyét érő támadásoktól kimerülten és elkeseredetten Boltzmann 1906-ban felakasztotta magát, mialatt felesége és gyermekei a strandon voltak. Sajnálatos módon nem szerzett tudomást arról, hogy éppen egy évvel korábban, egy Albert Einstein nevű fiatal fizikus végrehajtotta a lehetetlent: közölte az első cikket, amelyben bebizonyította az atomok létezését.

A teljes entrópia mindig növekszik Boltzmann és más fizikusok munkássága segített tisztázni az örökmozgók természetét, így azokat két csoportba lehetett sorolni. Az első fajú örökmozgók azok, amelyek a termodinamika első főtételét sértik, vagyis ténylegesen több energiát állítanak elő, mint amennyit felhasználnak. A fizikusok minden egyes esetben megállapították, hogy az ilyen típusú szerkezetek működésének hátterében mindig valamilyen rejtett, külső energiaforrás áll, amelyet a feltaláló vagy csalási szándékkal helyezett el, vagy azért, mert nem ismerte fel az energia tényleges forrását.

A másodfajú örökmozgók sokkal kifinomultabbak. Ezek engedelmeskednek ugyan a termodinamika első főtételének – az energiamegmaradás törvényének –, a második főtételt azonban megsértik. Elméletileg a másodfajú örökmozgó nem termel hulladékhőt, vagyis 100%-os hatásfokkal működik. Mindamellett, a termodinamika második főtétele értelmében az ilyen szerkezet is lehetetlen – vagyis mindig kell hulladékhőnek termelődnie – és ennélfogva az Univerzumban a rendezetlenségnek vagy káosznak, azaz az entrópiának mindig növekednie kell. Teljesen mindegy, milyen hatékony egy berendezés, mindig termel valamennyi fölösleges hőt, tehát hozzájárul az Univerzum entrópiájának növekedéséhez. 87 A teljes entrópia állandó növekedésének törvénye nemcsak a természetben, hanem az emberi civilizációban is alapvető fontosságú. A második főtétel értelmében könnyebb rombolni, mint építeni. Aminek a létrehozása évezredekbe telt, mint például a mai Mexikó területén a nagy Azték Birodalom, az néhány hónap alatt lerombolható, amint az megtörtént, amikor a spanyol hódítók lovakkal és lőfegyverekkel felszerelt hordái porig lerombolták ezt a birodalmat. Valahányszor a tükörbe nézve egy újabb szarkalábat vagy egy új ősz hajszálat fedezünk fel, a második főtétel működését figyelhetjük meg. A biológusok a megmondhatói, hogy az öregedés folyamata nem más, mint a genetikai hibák fokozatos felhalmozódása a sejtjeinkben és a génjeinkben, aminek következtében a sejtek működőképessége folyamatosan csökken. Az öregedés, a rozsdásodás, a rothadás, a bomlás, a szétesés és az összeomlás mind a második főtétel működésének megnyilvánulásai. A csillagász Arthur Eddington egyszer a termodinamika második főtételének alapvető természetére vonatkozóan az alábbi megjegyzést tette: „A törvény, miszerint az entrópia mindig nő, szerintem a legfontosabb a Természet törvényei közül, …ha felállítasz egy törvényt, és az ellentmond a termodinamika második főtételének, akkor azt mondom, nincs remény, a törvényed megalázó módon megsemmisül.”

Vállalkozó szellemű mérnökök (és élelmes sarlatánok) mind a mai napig időről időre bejelentik, hogy újabb örökmozgókat találtak fel. A közelmúltban a Wall Street Journal arra kért, fűzzek megjegyzéseket egy feltaláló tevékenységéhez, aki meggyőzte a befektetőket, hogy legjobb, ha dollármillióikat az ő gépe nyeli el. A jelentős pénzügyi lapok lélegzetelállító cikkeket közöltek, amelyeket természettudományos képzettség nélküli újságírók jegyeztek, akik arról áradoztak, hogy a találmány a benne rejlő lehetőségek révén megváltoztathatja a világ menetét (nem is beszélve arról, milyen mesés összegű profit keletkezik az eredményeképpen). „Zseni vagy őrült?”, harsogták a szalagcímek. A befektetők elképesztő vastagságú bankjegykötegeket öltek bele ebbe a készülékbe, amelyik a fizika és a kémia legalapvetőbb, a középiskolában is tanított törvényeit is megsértette. (Számomra nem az volt a megdöbbentő, hogy valaki megpróbálta rászedni az elővigyázatlan embereket – ez az idők kezdete óta nem egyszer megesett már. Sokkal inkább az volt a meglepő, hogy milyen egyszerűen be tudta csapni a feltaláló a gazdag befektetőket, minthogy azoknak a legelemibb fizikai ismereteik is hiányoztak.) A Journalnak az ismert közmondást idéztem, miszerint „Az ostoba embert könnyű megszabadítani a pénzétől”, valamint megismételtem P. T. Barnum híres kijelentését: „Minden percben születik egy balek”. Talán nem meglepő, hogy a Financial Times, az Economist és a Wall Street Journal egyaránt nagy terjedelmű riportokat közöltek a különböző feltalálókról, akik örökmozgóikat reklámozták.

A három főtétel és a szimmetriák Mindez azonban egy sokkal alapvetőbb kérdést vet fel: miért ennyire alapvetőek és kőbe vésettek a termodinamika törvényei? Ez a rejtélyes sajátosságuk a főtételek első megfogalmazása óta foglalkoztatja a tudósokat. Ha választ tudnánk adni erre a kérdésre, akkor talán megtalálhatnánk a kibúvókat a törvények

érvényessége alól, aminek világrengető következményei lennének. Az egyetemi továbbképzőben szóhoz sem tudtam jutni, amikor megtanultuk az energiamegmaradás igazi eredetét. A fizika egyik alapvető (és a matematikus Emmy Noether által 1918-ban felfedezett) elve értelmében amikor egy rendszernek van valamilyen szimmetriája, akkor ennek következményeképpen fennáll egy megmaradási törvény. Ha az Univerzum törvényei időben változatlanok maradnak, akkor ennek az a meghökkentő következménye, hogy a rendszerben érvényes az energia megmaradása. (Továbbá, ha a fizika törvényei változatlanok maradnak bármerre is mozdulunk el, akkor bármely irányban igaz az impulzus megmaradása. Ha a fizika összes törvénye változatlan marad a rendszer elforgatása esetén, akkor ebből az impulzusmomentum megmaradása következik.) Ez meghökkentő volt a számomra. Rájöttem, hogy amikor a távoli, több milliárd fényévre lévő, a belátható Világegyetem legtávolabbi peremén fekvő galaxisokat alkotó csillagok fényét elemezzük, akkor azt tapasztaljuk, hogy a fény spektruma megegyezik a földi laboratóriumokban előállítható színképekkel. A sok milliárd évvel a Nap és a Föld keletkezése előtt kibocsátott, ősi fényhullámokban a hidrogén, a hélium, a szén, a neon és a többi kémiai elem ugyanazon félreismerhetetlen „ujjlenyomatait” látjuk, mint amelyeket ma, itt a Földön megfigyelhetünk. Más szavakkal, a fizika alapvető törvényei az elmúlt évmilliárdok alatt mitsem változtak, ezért a ma látható Univerzum peremén ugyanolyanok, mint itt, nálunk. Rájöttem, hogy Noether tétele legalábbis azt jelenti, hogy az energiamegmaradás törvénye legalább évmilliárdokon keresztül, ha nem örökké érvényes. Legjobb tudomásunk szerint a fizika egyetlen törvénye sem változott meg az idő múlásával: ennek következménye az energia megmaradása. Noether tétele mélyenszántó hatást gyakorol a modern fizikára. Amikor a fizikusok új elméletet alkotnak, szóljon az a Világegyetem eredetéről, a kvarkok és más elemi részecskék kölcsönhatásairól vagy az antianyagról, először mindig azt vizsgálják meg, milyen szimmetriáknak engedelmeskedik a

vizsgált rendszer. Valójában ma az új elméletek létrehozása során a szimmetriákat tekintjük a legalapvetőbb vezérlő elvnek. A múltban a szimmetriákat az elméletek melléktermékének, ravasz, de végső soron haszontalan, és szép, de lényegtelen kísérőjelenségeinek tekintették. Ma már tudjuk, hogy a szimmetriák bármely elmélet meghatározó sajátosságai. Ha új elméleteket hozunk létre, akkor mi, fizikusok a szimmetriákból indulunk ki, és ezek köré építjük fel az elméletet. (Sajnos Emmy Noethernek, akárcsak korábban Boltzmannnak, foggal-körömmel kellett harcolnia az elismertségért. A vezető intézetek sorra visszautasították őt, amikor kinevezéssel járó állást keresett, csak azért, mert nő volt. Noether témavezetője, a nagy matematikus David Hilbert roppant csalódott volt, amiért nem tudta tanári kinevezéshez juttatni Noethert, ezért így fakadt ki: „Mi vagyunk mi, egyetem vagy aquapark?”) Mindez egy zavarba ejtő kérdést vet fel. Ha az energia megmarad, mert a fizika törvényei időben változatlanok, akkor nagyritkán, különleges körülmények közt mégiscsak megsérülhet-e ez a szimmetria? Fennáll-e a lehetősége annak, hogy az energiamegmaradás kozmikus léptékben sérül, ha a törvényeink szimmetriája valamilyen egzotikus és váratlan helyen elromlik? Ennek egyik lehetősége az, ha a fizika törvényei időben vagy térben változnak. (Asimov Az Istenek is… című regényében a szimmetria azért sérül, mert egy lyuk keletkezett a térben, ahol a mi Univerzumunk összeköttetésben áll egy párhuzamos univerzummal. A térben található lyuk közelében a fizika törvényei megváltoznak, és ez megengedi, hogy a termodinamika főtételei érvényüket veszítsék. Ennélfogva, ha a térben lyukak vannak, például féreglyukak, akkor az energiamegmaradás is érvényét veszítheti.) Egy másik kibúvót az a napjainkban hevesen vitatott lehetőség jelent, mely szerint energia bukkanhat elő a semmiből.

Energia a vákuumból? Kellemetlen kérdés: lehetséges-e energiát kivonni a semmiből? A fizikusok csak a közelmúltban jöttek rá, hogy a vákuum „semmije” egyáltalán nem üres, hanem nyüzsögnek benne a különböző folyamatok. Az elképzelés egyik szószólója a XX. század különc zsenije, Thomas Edison méltó vetélytársa, Nikola Tesla volt. 88 Ő volt a nullponti energia fogalmának egyik szószólója, amely elgondolás szerint a vákuumnak mérhetetlen mennyiségű energiája lehet. Ha ez igaz, akkor a vákuum lehet a legvégső „potyavacsora”, amely képes lehet szó szerint a puszta levegőből korlátlan mennyiségű energiát nyerni. Ahelyett, hogy üresnek és minden anyagtól mentesnek tekintenénk, a vákuum lehet az energia végső tárháza. Tesla egy, a mai Horvátországhoz tartozó kisvárosban született (a születésekor, 1856-ban a Habsburg Birodalomhoz tartozó Smiljanban – A fordító megjegyzése), majd 1884-ben egyetlen fillér nélkül érkezett az Egyesült Államokba. Hamarosan Thomas Edison asszisztense, de ragyogó tehetségének köszönhetően egyben riválisa is lett. A történészek által nemes egyszerűséggel „az áramok háborújának” nevezett, híressé vált versengésben felvette a kesztyűt és harcba szállt Edisonnal szemben. Edison úgy gondolta, hogy a világ az ő egyenáramú motorjaival elektrifikálható, míg Teslától származott a váltóáram gondolata. Tesla be tudta bizonyítani, hogy módszere felülmúlja Edisonét, mert az áram nagy távolságra továbbításakor lényegesen kisebbek a fellépő veszteségek. Napjainkban az elektromos hálózatok az egész világon Tesla szabadalmán alapulnak, nem pedig Edison elképzelésén. Tesla találmányainak és szabadalmainak száma meghaladta a hétszázat, közülük nem egy az elektromosság modern történetében mérföldkőnek tekinthető. A történészek hitelt érdemlően bizonyították, hogy Tesla előbb találta fel a rádiót, mint Guglielmo Marconi (jóllehet széles körben az utóbbit ismerik a rádió feltalálójaként), valamint Wilhelm Röntgen hivatalos találmányát megelőzően is dolgozott már

röntgensugarakkal. (Találmányaikért Marconi és Röntgen később egyaránt Nobel-díjat kaptak, jóllehet Tesla mindkét felfedezést valószínűleg már évekkel korábban megtette.) Tesla abban is szilárdan hitt, hogy a vákuumból korlátlan mennyiségű energiát lehet kivonni, noha sajnálatos módon a feljegyzéseiben nem találunk erre vonatkozó bizonyítékot. Először is úgy tűnik, mintha a „nullponti energia” (vagyis a vákuum által tartalmazott energia) megsértené a termodinamika első főtételét. Bár a nullponti energia valóban ellentmond a newtoni mechanika törvényeinek, a téma a közelmúltban egészen más irányból megközelítve bukkant fel újra. Amikor a kutatók a világűrben keringő műholdak, többek között a WMAP űrszonda mérési eredményeit elemezték, arra a megdöbbentő következtetésre jutottak, hogy a Világegyetem tömegének 73%-át az úgynevezett „sötét energia”, vagyis a tiszta vákuum energiája teszi ki. Ez azt jelenti, hogy az egész Univerzum legjelentősebb energiatárolója nem más, mint a Világegyetemet alkotó galaxisokat egymástól elválasztó vákuum. (Ez a sötét energia olyan irdatlan mennyiségben van jelen, hogy a galaxisokat egymástól távolabbra löki, ezért végső soron széjjelszakítja, és a Nagy Fagy állapotába taszítja az Univerzumot.) A sötét energia mindenütt jelen van az Univerzumban, a nappalinkban éppúgy, mint a saját testünkben. A világűrben a szó szoros értelmében csillagászati mennyiségű sötét energia van jelen, több, mint a csillagokat és galaxisokat alkotó energia összesen. Kiszámolhatjuk azt is, mennyi sötét energia van jelen a Földön. Nos, meglehetősen kevés, túlságosan kevés ahhoz, hogy egy örökmozgót hajtani lehessen vele. Teslának tehát igaza volt a sötét energia létezését illetően, viszont a Földön jelen lévő sötét energia mennyiségére vonatkozóan tévedett. Vagy nem? A modern fizika egyik leginkább zavarba ejtő hiányossága, hogy nem tudjuk kiszámítani a sötét energia mennyiségét, noha azt űreszközeinkkel meg tudjuk mérni. Ha a legújabb atomfizikai elméletek felhasználásával kiszámítjuk az Univerzumban található sötét energia mennyiségét, akkor a kapott eredmény 10120-szorosan tér el az űreszközökkel mérttől!

Ebben a számban az egyest nem kevesebb mint 120 nulla követi. Ez minden idők legnagyobb eltérése az elmélet és a mérési eredmény között. A hibát az okozza, hogy senki sem tudja, hogyan kell kiszámítani „a semmi energiáját”. Ez a fizika egyik legfontosabb kérdése (mert végső soron ez határozza meg a Világegyetem sorsát), ám jelenleg fogalmunk sincs, hogyan kellene a számítást elvégezni. Egyetlen elméletünk sem ad magyarázatot a sötét energiára, noha a kísérleti eredmények itt vannak az orrunk előtt. A vákuumnak tehát van energiája, amint azt Tesla megsejtette. Az energia mennyisége azonban valószínűleg túlságosan csekély ahhoz, hogy használható energiaforrásként számba vegyük. A galaxisok között óriási mennyiségű sötét energia rejtőzik, a Földre azonban csak meglehetősen kevés jut belőle. A legzavaróbb azonban mégis az, hogy senki sem tudja, miként lehetne kiszámítani ennek az energiának a mennyiségét, mint ahogy az eredetére vonatkozóan sincs elképzelésünk. Véleményem szerint az energiamegmaradásnak valamilyen nagyon mély, kozmológiai oka van. E törvény bármely sérülése szükségszerűen alapvető változást idézne elő az Univerzum fejlődésére vonatkozó felfogásunkban. A sötét energia rejtélye arra készteti a fizikusokat, hogy őszintén szembenézzenek ezzel a problémával. Minthogy egy valódi örökmozgó létrehozásához kozmológiai léptékben újra kellene gondolnunk a fizika alapvető törvényeit, ezért a magam részéről az örökmozgót III. típusú lehetetlennek tartom. Eszerint vagy teljességgel lehetetlen, vagy pedig kozmológiai léptékben alapvetően meg kell változtatnunk a fizika alapjairól kialakított képünket, hogy lehetségessé váljon egy ilyen szerkezet. A sötét energia viszont egyelőre a modern természettudomány egyik legfontosabb befejezetlen fejezete marad.

15. Jövőbelátás A paradoxon a figyelem felkeltése érdekében fejtetőre állított igazság. NICHOLAS FALLETTA

Létezhet-e vajon a jövőbelátás? Az ősi fogalom az ókori görögök és rómaiak jósdáitól és az Ószövetség prófétáitól kezdve minden vallásban jelen van. Ezekben a történetekben azonban a jövő megismerésének adománya egyúttal átok is. A görög mitológiából ismerjük Kasszandra trójai királylány történetét. Szépségének köszönhetően magára vonta a napisten Apollo figyelmét. Hogy megszerezze magának, Apollo felruházta őt a jövőbelátás képességével. Kasszandra azonban durván visszautasította Apollo közeledését. Apollo emiatt nagy haragra gerjedt, és csavart egyet az adományon: Kasszandra továbbra is látta ugyan a jövőt, de senki sem hitt neki. Amikor Kasszandra figyelmeztette Trója népét a város küszöbönálló pusztulására, senki sem hallgatott rá. Megjósolta a trójai falóval végrehajtott árulást, Agamemnón halálát, sőt saját halálát is. Ahelyett azonban, hogy figyelembe vették volna, amit mond, a trójaiak őrültnek tartották és börtönbe vetették. A XVI. században élt Nostradamus és újabban Edgar Cayce azt állították, hogy le tudják rántani a jövőt takaró fátylat. Bár sokan mások is váltig állították, hogy jóslataik beváltak (például helyesen jósolták meg a II. világháború kitörésének időpontját, a John F. Kennedy elleni merényletet és a kommunizmus bukását), ezen látnokok közül sokan zavaros, allegorikus, verses formában jegyezték le állításaikat, ami azután azok egymásnak ellentmondó értelmezéseit tette lehetővé. Nostradamus négysorosai például olyan általánosságokat tartalmaznak, hogy abból szinte bármi kiolvasható (ahogy ezt meg is tették). Az egyik négysoros például így szól:

A világ közepéből Földet rengető tűz tör elő: Az „Új Város” körül a Föld megremeg Két nemes háborúja hosszú és meddő, A források nimfájától új, vörös folyó ered. Egyesek szerint ez a négysoros azt bizonyítja, hogy Nostradamus előre látta a New York-i ikertornyok 2001. szeptember 11-i pusztulását. Mindamellett, a korábbi évszázadok során többtucatnyi, eltérő értelmezést tulajdonítottak ugyanennek a négy verssornak. A leírt kép olyan határozatlan, hogy számos értelmezés lehetséges. A jövőbelátás a színpadi szerzők kedvelt eszköze, akik királyok és birodalmak küszöbönálló bukásáról írnak. Shakespeare Macbethjében központi szerepet játszik a jövőbelátás. Macbeth ambíciói annak tudhatók be, hogy találkozott három boszorkánnyal, akik előre látták, hogy ő lesz Skócia királya. A boszorkányok jövendölése fellobbantja benne a gyilkos szenvedélyt, véres és rettenetes kampányba kezd ellenségei megsemmisítése érdekében, többek között megöli riválisa, Macduff ártatlan feleségét és gyermekeit. Miután a korona megszerzése érdekében egy sor ocsmány cselekedetet hajt végre, megtudja a boszorkányoktól, hogy csatában nem lehet őt legyőzni: „Míg a birnami erdő Dunsinanhoz / Nem jő: ne félj!”, és hogy „Macbeth, – ne félj: / Kit anya szült, nem árthat az neked!”. Macbeth a jóslat hatására elkényelmesedik, mert az erdő nem tud elmenni a helyéről, és mindenkit anya szült. A Nagy Birnami Erdő azonban mégiscsak megmozdul, amikor Macduff Macbeth ellen felvonuló csapatai elrejtőznek az erdő fáinak ágai között, magáról Macduffról pedig kiderül, hogy császármetszéssel jött a világra: „Macduffot kivágták / Idő előtt az anyja méhiből!” [az idézetek Szász Károly fordításai]. Bár a múltból származó jóslatoknak számos, alternatív értelmezése lehetséges, és ennélfogva ellenőrizhetetlenek, mindamellett a jóslatok egyik csoportját könnyű ellenőrizni, nevezetesen a világvége pontos időpontjára vonatkozókat. A fundamentalisták számtalanszor megpróbálták megjósolni a

Végítélet pontos dátumát, amióta csak a Szentírás utolsó könyvében, a Jelenések könyvében részletesen és szemléletesen leírták a Föld végnapjait, amikor káosz és rombolás kíséretében megérkezik az Antikrisztus és bekövetkezik Krisztus második eljövetele (Az Úr Második Eljövetele, Második Eljövetel, Második Advent, Megjelenés, Jézus Visszatérése). A világvégére vonatkozó leghíresebb jóslatot asztrológusok készítették, akik az összes ismert bolygó, a Merkúr, a Vénusz, a Mars, a Jupiter és a Szaturnusz együttállása alapján hatalmas vízözönt jósoltak, amely 1524. február 20-án véget vetett volna a világnak. Európán tömegpánik söpört végig. Angliában végső kétségbeesésében húszezer ember menekült el az otthonából. A Szent Bertalan-templom köré erődítményt építettek, amelyben két hónapra elegendő élelmet és vizet halmoztak fel. Szerte Németországban és Franciaországban az emberek őrült tempóban hatalmas bárkákat építettek, hogy átvészeljék a vízözönt. Von Iggleheim gróf a nevezetes eseményre készülve egy óriási, háromemeletes bárkát épített. A nevezetes napon azonban csak gyenge eső esett. A tömeg hangulata félelemből hirtelen dühbe csapott át. Azok, akik mindenüket eladták, és fenekestül felforgatták egész életüket, becsapva érezték magukat. A feldühödött csőcselék ámokfutásba kezdett. A grófot halálra kövezték, és több száz ember vesztette életét, amikor a csőcselék fejvesztett menekülésbe kezdett. Nem csak a keresztényeket csábították a próféciák. 1648-ban Sabbatai Zevi egy gazdag, szmirnai zsidó fia kijelentette, hogy ő a Messiás, és 1666-ra megjósolta a világ végét. A jóképű, karizmatikus és a kabbala misztikus szövegeiben járatos ember könnyen maga köré gyűjtött egy sor hűséges követőt, akik szerte Európában elterjesztették nézeteinek hírét. 1666 tavaszán a zsidók még a távoli országokban is, így Franciaországban, Hollandiában, Németországban és Magyarországon elkezdtek összecsomagolni, és figyelték a Messiás hívó szavát. Még ugyanabban az évben azonban Zevit Konstantinápoly nagyvezírje elfogatta, és vasra verve börtönbe csukatta. Minthogy a halálos ítélet veszélyével is szembe kellett néznie, viharos gyorsasággal ledobta zsidó ruházatát, török módra

turbánt kötött, és áttért az iszlám hitre. Lelkes hívei mély csalódottságukban tízezerszámra fordítottak hátat neki. A látnokok jóslatai ma is kedvező fogadtatásra találnak, és világszerte tízmilliók életére vannak hatással. Az Egyesült Államokban William Miller kijelentette, hogy a világvége 1843. április 3-án fog bekövetkezni. Ahogy jóslatának híre elterjedt az Egyesült Államokban, véletlenül egy látványos, a maga nemében a legintenzívebb meteorzápor világította meg az eget 1833 egyik éjszakáján, tovább növelve Miller jóslatának hatását. Milleritáknak nevezett hívei több tízezren várták az Armageddon eljövetelét. Amikor elérkezett 1843, majd el is telt a végítélet napja nélkül, a mozgalom több nagy csoportra szakadt. A milleriták tábora olyan óriási volt, hogy ezen csoportok mindegyike mind a mai napig befolyást gyakorol a vallási életre. A millerita mozgalom egy nagyobb csoportja 1863-ban újjászervezte magát, és azóta Hetednapi Adventista Egyháznak nevezik magukat, ma mintegy 14 millió megkeresztelkedett hívük van. Hitük központi tétele Krisztus küszöbönálló második eljövetele. A milleriták másik csoportja később Charles Taze Russell munkássága irányába sodródott, aki a végítélet várható napját 1874-re tolta ki. Amikor ez az időpont is elmúlt, az egyiptomi nagy piramisok elemzése alapján módosította előrejelzését, ezúttal 1914-re. Ezt a csoportot keresztelték át később Jehova Tanúira, amelynek tagsága ma meghaladja a 6 milliót. A millerita mozgalom más csoportjai azonban újabb és újabb előrejelzéseket készítettek, mindannyiszor, amikor csak az előző jóslat szerinti világvége mégsem következett be. A milleriták egyik, Dávid sarja nevű kis csoportja (davidiánus ág, davidiánus szekta) az 1930-as években vált ki a Hetednapi Adventistákból. A texasi Wacóban volt egy kis közösségük, amelyik egy fiatal hitszónok, David Koresh karizmatikus hatása alá került, aki hipnotizáló szónoklatokat tartott a világ végéről. Ez a csoport 1993-ban az FBI beavatkozása nyomán, tragikus körülmények között szűnt meg. A táborukat tomboló tűzvész pusztította el, a tűzben a szekta 76 tagja veszett oda, köztük 27 gyermek, és maga Koresh is.

Láthatjuk-e a jövőt? Bebizonyítható-e szigorú, tudományos vizsgálatokkal, hogy bizonyos személyek valóban képesek a jövőbe látni? A 12. fejezetben láttuk, hogy az időutazás összhangban állhat a fizika törvényeivel, bár csak egy fejlett, III. típusú civilizáció számára lehet elérhető. De vajon a jövőbelátás lehetséges-e ma, itt a Földön? A Rhine Központban végrehajtott, bonyolult kísérletek azt látszanak alátámasztani, hogy egyes emberek valóban képesek látni a jövőt; vagyis képesek kártyalapokat azonosítani, még mielőtt megfordítanák őket. A sorozatokban elvégzett kísérletek azonban azt mutatták, hogy a hatás felettébb csekély, sőt gyakran eltűnik, ha mások akarják megismételni a kísérletet. Valójában a jövőbelátást nehéz összeegyeztetni a modern fizikával, mert sérti az okságot, vagyis az ok és okozat közötti kapcsolat törvényszerűségét. Az okozatnak mindig az ok után kell bekövetkeznie, sohasem fordítva. A fizika eddig megismert törvényeinek mindegyikébe valahogyan beépül az okság. Az okság sérülése a fizika alapjainak drámai súlyú összeomlását jelentené. A newtoni mechanika sziklaszilárdan az okságra épül. Newton törvényei olyannyira általános érvényűek és mindenre kiterjedőek, hogy ha a Világegyetem összes atomjának és molekulájának a helyét és a sebességét ismerjük, akkor ebből ki tudjuk számítani a jövőbeli mozgásukat. A jövő tehát kiszámítható. Elvben a newtoni mechanika azt állítja, hogy ha van egy elegendően nagy teljesítményű számítógépünk, akkor a jövő összes eseményét ki tudjuk számítani. Newton szerint a Világegyetem olyan, mint egy gigantikus óramű, amelyet Isten az idő kezdetén felhúzott, és amely azóta is az általa alkotott törvényeknek megfelelően ketyeg. Newton elméletében nincs helye a jövőbelátásnak.

Vissza az időben Amikor azonban Maxwell elméletét tárgyaljuk, a helyzet sokkal bonyolultabbá válik. Ha a fényre megoldjuk a Maxwellegyenleteket, nem egy, hanem két megoldást kapunk: egy „retardált” hullámot, amelyik a fény jól ismert, egyik pontból a másikba tartó mozgását írja le; a másik megoldás viszont az úgynevezett „avanzsált” (kiáramló, kisugárzott, időben visszafelé haladó) hullám, az ennek megfelelő fénynyaláb visszafelé halad az időben. Ez az avanzsált megoldás a jövőből indul, és múltba érkezik! A mérnökök száz éven keresztül, amikor csak találkoztak ezzel az időben visszafelé haladó, avanzsált megoldással, egyszerűen figyelmen kívül hagyták, és puszta matematikai érdekességnek tekintették. Minthogy a retardált hullámok tökéletes pontossággal írják le a rádióhullámok, a mikrohullámok, a tévé, a radar és a röntgensugarak viselkedését, ezért az avanzsált megoldást egyszerűen kidobták az ablakon. A retardált hullámok olyan látványosan szépek és sikeresek voltak, hogy a mérnökök tudomást sem vettek csúf ikertestvérükről. Miért kellene változtatni azon, ami sikeres? A fizikusok számára azonban az avanzsált hullámok kínzó problémát jelentettek a múlt században. Minthogy Maxwell egyenletei a modern kor legfontosabb tudományos alappillérei közé tartoznak, az egyenletek összes megoldását nagyon komolyan kell venni, még akkor is, ha az a jövőből érkező hullámokról szól. Úgy tűnt, lehetetlen teljes mértékben figyelmen kívül hagyni a jövőből érkező, avanzsált hullámokat. De vajon miért adna nekünk a természet ezen a nagyon alapvető szinten egy ilyen bizarr megoldást? Mindez csupán durva vicc, vagy van valamilyen mélyebb értelme? A misztikusok érdeklődni kezdtek ezen avanzsált hullámok iránt, és úgy vélték, hogy ezek a jövőből érkező üzeneteknek tűnnek. Talán ha valahogyan hasznosítani tudnánk őket, akkor a segítségükkel üzeneteket küldhetnénk a múltba, és értesíthetnénk a korábbi generációkat a számukra eljövendő eseményekről. Küldhetnénk például egy üzenetet nagyszüleinknek, 1929-be, amelyben arra figyelmeztethetnénk

őket, hogy még a nagy világválság kirobbanása előtt szabaduljanak meg összes részvényüktől. Az avanzsált hullámok nem tennék ugyan lehetővé számunkra, hogy személyesen tegyünk látogatást a múltban, mint az időutazás esetében, ám segítségükkel leveleket és más üzeneteket küldhetnénk a múltba, hogy figyelmeztessük az embereket a még be nem következett, kulcsfontosságú eseményekre. Az avanzsált hullámok mindaddig rejtélyt jelentettek, amíg Richard Feynman nem kezdte őket tanulmányozni, akit kíváncsivá tett az időbe visszafelé történő haladás gondolata. Miután befejezte közreműködését az első atombomba létrehozását célzó Manhattan-projektben, Feynman elhagyta Los Alamost, és a Princeton Egyetemre került, ahol John Wheeler irányításával dolgozott. Dirac eredeti, az elektronra vonatkozó munkáját elemezve Feynman valami nagyon különleges dolgot vett észre. Ha egyszerűen megfordította az idő irányát Dirac egyenletében, akkor az egyenlet ugyanolyan alakú maradt, mintha az elektron töltését változtatta volna benne az ellenkezőjére. Más szavakkal, az időben visszafelé haladó elektron viselkedése matematikailag pontosan megegyezik az időben előrefelé haladó antielektron viselkedésével. Normális körülmények közt egy tapasztalt fizikus elvetheti ezt a megoldást, mert azt trükknek, vagy jelentést nem hordozó, matematikai bűvészmutatványnak tartja. Az időben visszafelé haladásnak látszólag semmi értelme, mindamellett Dirac egyenlete ebben a vonatkozásban teljesen egyértelmű. Más szavakkal, Feynman megtalálta az okot, amiért a természet megengedi ezeket az időben visszafelé haladó megoldásokat: ezek felelnek meg ugyanis az antianyag mozgásának. Ha ő is egy idősebb fizikus lett volna, talán ő is kidobta volna az ablakon ezt a megoldást. Minthogy azonban ő még csak egy fiatal, frissen végzett fizikus volt, elhatározta, hogy folytatja kíváncsisága kielégítését. Amint egyre mélyebben elmerült a problémába, a fiatal Feynman valami még érdekesebbet vett észre. Közönséges körülmények között, ha egy elektron és egy antielektron összeütközik, kölcsönösen annihilálódnak, és gamma-sugárzás formájában szétsugárzódnak. Mindezt egy papírlapra is

lerajzolta: két test összeütközik, miáltal energiavillanássá alakulnak át. Ha ezután megváltoztatjuk az antielektron töltését, akkor az egy időben visszafelé haladó közönséges elektronnak fog megfelelni. Ezután újra felrajzolhatjuk az előbbi diagramot, azzal a különbséggel, hogy megfordítjuk az idő irányát. Ez most olyan, mintha az elektron előrefelé haladna az időben, majd egyszerre csak gondolna egyet, és visszafordulna. Az elektron 180 fokos fordulatot tett az időben, és most az időben visszafelé halad, a forduló közben pedig hirtelen energiavillanást sugárzott ki. Más szavakkal ez az elektron ugyanaz az elektron. Az elektron és az antielektron annihilációjának folyamata pontosan ugyanúgy néz ki, mintha egy elektron egy ideig előrefelé haladna az időben, majd hirtelen megfordulna, és attól kezdve az időben visszafelé mozogna! Feynman tehát rájött az antianyag titkára: az nem más, mint közönséges anyag, amelyik azonban visszafelé halad az időben. Ez az egyszerű megfigyelés azonnal magyarázatot adott arra a rejtélyre, miért van minden részecskének antirészecske párja: nos, azért, mert bármely részecske képes az időben visszafelé haladni, és ezáltal antianyagnak álcázni magát. (Ez az értelmezés ekvivalens a korábban említett „Dirac-tengerrel”, de egyszerűbb, ezért ma a Feynman-féle értelmezést fogadják el a fizikusok.) Tételezzük most fel, hogy van egy darab antianyagunk, amelyik összeütközik a közönséges anyaggal, ami óriási robbanást eredményez. Elektronok és antielektronok billiói annihilálódnak. Ha viszont az antielektron számára megfordítjuk az idő irányát, és az időben visszafelé haladó elektronná változtatjuk, akkor ez azt jelentené, hogy ugyanaz az elektron mozog billiószor ide-oda az időben előre és vissza. Mindennek volt még egy különös eredménye: az anyagcsomóban csupán egyetlen elektronnak kell lennie. Ugyanaz az elektron ment előre-hátra, ide-oda az időben. Minden alkalommal, amikor csak visszafordult az időben, antianyaggá vált. A következő fordulónál pedig visszaalakult egy másik elektronná.

(Témavezetőjével, John Wheelerrel együtt Feynmanben felmerült, hogy talán az egész Univerzum egyetlen elektronból áll, amelyik az időben előre-hátra mozog. Képzeljük el, hogy az eredeti Ősrobbanás káoszában csak egyetlenegy elektron keletkezett. Évbilliókkal később ez az elektron eljut a végítélet napjának kataklizmájáig, ahol végrehajt egy 180 fokos fordulatot, miközben gamma-sugárzást bocsát ki, majd visszafelé kezd haladni az időben. Visszamegy az eredeti Ősrobbanásig, majd újabb forduló következik. Az elektron ezután egymás után járja be a különböző cikcakkos utakat az Ősrobbanástól az ítéletnapig és vissza. A mi, XXI. századi univerzumunk csak vékony szelete az elektron utazásának, amelyet mi elektronok és antielektronok billióiként, vagyis a megfigyelhető Világegyetemként észlelünk. Bármilyen különösnek is tűnik ez az elmélet, feltétlenül magyarázatot ad a kvantumelmélet egy furcsa tényére: nevezetesen arra, miért ugyanolyan minden elektron. A fizikában nem tudjuk felcímkézni az elektronokat. Nem léteznek zöld elektronok vagy Johnny elektronok. Az elektronoknak nincs egyéniségük. Nem lehet „meggyűrűzni” az elektronokat, mint ahogyan a kutatók néha meggyűrűzik a vadon élő állatokat, hogy viselkedésüket tanulmányozhassák. Talán azért nem, mert az egész Univerzum ugyanabból az elektronból áll, amelyik ide-oda pattog az időben.) De ha az antianyag nem más, mint az időben visszafelé haladó anyag, akkor lehetséges üzenetet küldeni a múltba? El lehet-e küldeni a Wall Street Journal mai számát saját magunknak a múltba, és így lehetővé tenni, hogy robbantsunk a tőzsdén? A válasz: nem. Ha az antianyagot pusztán az anyag egyik egzotikus formájának tekintjük, és végrehajtunk egy kísérletet az antianyaggal, akkor az okság nem sérül. Az ok és az okozat ugyanaz marad. Ha most az antielektron számára megfordítjuk az idő irányát, és elküldjük visszafelé az időben, akkor ezzel valójában csak egy matematikai műveletet hajtottunk végre. A fizika változatlan marad. Fizikai értelemben semmi sem változott. Minden kísérleti eredmény ugyanaz marad. Ezért

teljes mértékben helytálló az elektronra mint az időben előrefelé, illetve visszafelé mozgó objektumra tekinteni. Azonban minden alkalommal, amikor az elektron az időben visszafelé halad, egyszerűen csak beteljesíti a múltat. Ezért úgy tűnik, mintha a jövőből érkező avanzsált megoldások valóban szükségesek lennének ahhoz, hogy a kvantumelmélet konzisztens legyen, de ezek végső soron nem sértik az okságot. (Valójában ezen bizarr avanzsált hullámok nélkül sérülne meg az okság a kvantumelméletben. Feynman megmutatta, hogy ha a retardált és az avanzsált hullámok hatását összeadjuk, akkor az okságot esetleg megsérteni képes tényezők pontosan kiejtik egymást. Eszerint tehát az antianyagra az okság megőrzése érdekében szükség van. Antianyag nélkül összeomlana az okság.) Feynman tovább hajszolta ennek az őrült ötletnek a csíráját, míg végül kibontakozott belőle az elektron teljes kvantumelmélete. Alkotását, a kvantum-elektrodinamikát (QED) kísérleti úton 1:10 milliárdhoz pontossággal igazolták, így ez lett minden idők legpontosabb elmélete. Ennek köszönhetően Feynman és két munkatársa, Julian Schwinger és Sin-Itiro Tomonaga 1965-ben megosztott fizikai Nobel-díjat kaptak. (A Nobel-díj átvételekor beszédében Feynman azt mondta, hogy fiatal korában halálosan beleszeretett ezekbe a jövőből érkező avanzsált hullámokba, annyira, amennyire egy gyönyörű lányba bele lehet szerelmesedni. Mára ez a gyönyörű lány asszonnyá érett, és számos gyermek édesanyja lett. Ezen gyermekek egyike az ő elmélete, a kvantum-elektrodinamika.)

Tachyonok a jövőből A jövőből érkező avanzsált hullámok mellett (amelyek újra meg újra bebizonyították hasznosságukat a kvantumelméletben) létezik egy másik bizarr fogalom is a kvantumelméletben, amelyik legalább olyan őrülten hangzik, de talán nem olyan hasznos. Ez a „tachyonok” fogalma, ami rendszeresen felbukkan a Star Trekben. Amikor a Star Trek szerzőinek

valamilyen varázslatos művelet végrehajtásához szükségük van egy új energiaformára, akkor a tachyonokat hívják segítségül. A tachyonok egy különös világban élnek, ahol minden a fényénél nagyobb sebességgel mozog. Amikor a tachyonok energiát veszítenek, gyorsabban mozognak, ami ellentmond a józan észnek. Sőt amikor minden energiájukat elveszítik, végtelenül nagy sebességre gyorsulnak fel. Amikor viszont a tachyonok energiára tesznek szert, akkor lelassulnak, egészen a fény sebességéig. A tachyonokat az teszi ilyen különlegessé, hogy tömegük képzetes (imaginárius). [Képzetesen azt értjük, hogy tömegükben szorzótényezőként szerepel a mínusz 1 négyzetgyöke, amelyet a matematikában i-vel jelölünk.] Ha Einstein híres formulájában az m tömeget im-mel helyettesítjük, akkor valami csodálatos dolog történik. A részecskék hirtelen a fénynél gyorsabban kezdenek száguldozni. Ennek következtében különös helyzetek állnak elő. Ha egy tachyon anyagon halad keresztül, akkor az atomokkal való ütközések következtében energiát veszít. Amikor viszont energiát veszít, akkor felgyorsul, ami csak növeli az atomokkal való ütközései gyakoriságát. Ennek következtében még több energiát veszít, így tovább gyorsul. Minthogy ebből az ördögi körből nem tud kilépni, a tachyon lényegében teljesen magától, természetes úton végtelen sebességre gyorsul fel. (A tachyonok különböznek az antianyagtól és a negatív anyagtól. Az antianyagnak pozitív az energiája, a fénynél lassabban mozog, és részecskegyorsítóinkban létrehozható. A gravitáció hatására az elméletnek megfelelően lefelé esik. Az antianyag megfelel az időben visszafelé haladó közönséges anyagnak. A negatív anyagnak negatív energiája van, és ugyancsak a fénynél lassabban mozog, azonban a gravitáció hatására felfelé esik. Negatív anyagot még sohasem sikerült laboratóriumban előállítani. Elméletileg, nagy mennyiségben előállítva, időgép üzemanyagául szolgálhat. A tachyonok a fénynél gyorsabban mozognak, és képzetes tömegük van, az viszont nem világos, hogy a gravitáció hatására lefelé vagy felfelé esnének. Ezeket sem sikerült laboratóriumban előállítani.)

Bármennyire bizarr képződmények is a tachyonok, mégis több fizikus komolyan tanulmányozta őket, köztük a néhai Gerald Feinberg, a Columbia Egyetem egykori munkatársa, és George Sudarshan az austini Texasi Egyetemen. A problémát az okozza, hogy még soha, senki sem tudott laboratóriumban tachyonokat megfigyelni. A tachyonok létezése mellett szóló perdöntő bizonyíték az okság sérülése lenne. Feinberg még azt is felvetette, hogy a fizikusok megfigyelhetnének egy lézersugarat az azt kibocsátó berendezés bekapcsolása előtt. Ha a tachyonok léteznek, akkor a lézernyalábot talán még az eszköz bekapcsolását megelőzően meg lehetne figyelni. A tudományos-fantasztikus történetekben a tachyonokat rendszeresen felhasználják arra, hogy segítségükkel üzeneteket küldjenek a múltba a látnokok számára. A fizikát tanulmányozva azonban nem egyértelmű, hogy ez lehetséges-e. Feinberg például úgy gondolta, hogy egy az időben előrefelé haladó tachyon kibocsátása egyenértékű egy negatív energiájú, az időben visszafelé haladó tachyon elnyelésével (hasonlóan az antianyag kapcsán tárgyalt helyzethez), és ennélfogva nem sérül az okság. A sci-fit félretéve, a tudomány ma elfogadott álláspontja a tachyonokkal kapcsolatban az, hogy azok az Ősrobbanás pillanatában talán létezhettek, megsértve az okságot, a továbbiakban azonban nem léteztek. Tulajdonképpen kulcsfontosságú szerepet játszhattak abban, hogy maga az Ősrobbanás bekövetkezett. Ebben az értelemben a tachyonok lényegesek az Ősrobbanás bármely elmélete szempontjából. A tachyonoknak van egy sajátos tulajdonsága. Ha bármely elméletbe beépítjük őket, akkor destabilizálják a „vákuumot”, vagyis a rendszer legalacsonyabb energiájú állapotát. Ha egy rendszerben tachyonok vannak jelen, akkor ez az állapot „hamis vákuumnak” tekinthető, ennélfogva a rendszer lebomolhat az igazi vákuum állapotába, vagyis a ténylegesen legalacsonyabb energiájú állapotba. Hasonlatképpen képzeljünk el egy völgyzáró gátat, amelyik mögött mesterséges tó alakult ki. Ez a tó felel meg a „hamis vákuumnak”. Bár a gát tökéletesen stabilnak tűnik, mégis létezik egy alacsonyabb energiaállapot, mint amit a gát

megenged, Ha a gát megreped, és a résen át kiömlik a víz, akkor a rendszer eléri az igazi vákuum állapotát, mivel a víz a tengerszint felé folyik. Ugyanez történhetett az Univerzummal is, amely az Ősrobbanást megelőzően vélhetően a hamis vákuum állapotában lehetett, ahol tachyonok is jelen voltak. A tachyonok jelenléte azonban azt jelentette, hogy a rendszernek nem ez a legalacsonyabb energiájú állapota, emiatt a rendszer instabil volt. A téridő szövetében apró „hasadás” jelent meg, ami a valódi vákuumnak felelt meg. Amint a hasadék növekedett, egy buborék jelent meg. A buborékon kívül a tachyonok továbbra is léteznek, a buborékon belül viszont maradéktalanul eltűntek. A buborék tágulását követően felismerjük benne az Univerzumot, olyan állapotában, amilyennek ma megfigyelhetjük, tachyonok nélkül. Így játszódhatott le az Ősrobbanás. Az egyik, a kozmológusok által nagyon komolyan vett elmélet szerint egy „inflatonnak” nevezett tachyon válthatta ki a felfúvódás eredeti folyamatát. Amint korábban említettük, a felfúvódó Világegyetem elméletének álltása szerint az Univerzum története a téridő kicsiny buborékaként kezdődött, amelyben ezután viharos sebességű felfúvódás következett be. A fizikusok véleménye szerint az Univerzum eredetileg a hamis vákuum állapotából indult ki, ahol az inflációs tér egy tachyon volt. A tachyon jelenléte azonban destabilizálta a vákuumot, ezért apró buborékok alakultak ki. Ezen buborékok egyikének a belsejében az inflációs tér elérte a valódi vákuum állapotát. Ez a buborék gyorsan tágulni kezdett, mindaddig, amíg végül a mi Világegyetemünkké vált. A mi buborékuniverzumunk belsejében az inflaton eltűnt, ezért azt (és az ennek megfelelő felfúvódást) a továbbiakban már nem lehet kimutatni a Világegyetemben. A tachyonok tehát egy bizarr kvantumállapotnak felelnek meg, amely állapotban az objektumok a fénysebességnél gyorsabban mozognak, és talán még az okság elvét is megsértik. Ezek a tachyonok azonban nagyon hosszú idővel ezelőtt eltűntek, és talán megszülték magát a Világegyetemet.

Mindez puszta spekulációnak, és így ellenőrizhetetlennek tűnhet. A hamis vákuum elmélete azonban 2008-tól kezdve kísérletileg is ellenőrizhetővé válik, amikor beindul a CERNben a Nagy Hadronütköztető (LHC). Az LHC-val végzendő kutatások egyik fő célja a „Higgs-bozon” felfedezése, ez a Standard Modellben szereplő legutolsó olyan részecske, amelyiket eddig még nem sikerült megtalálni. Ez lenne a részecskefizikai puzzle utolsó darabja. (A Higgs-részecske olyan fontos, de ugyanakkor olyannyira tünékeny, hogy a Nobel-díjas Leon Lederman „az isteni részecskének” nevezte.) A fizikusok feltételezése szerint a Higgs-bozon eredetileg tachyonként létezett. A hamis vákuumban egyik szubatomi részecskének sem volt tömege. Jelenlétük azonban destabilizálta a vákuumot, és az univerzum átalakult egy új vákuumállapotba, amelyben a Higgs-bozon tachyonból közönséges részecskévé vált. Ezen átalakulás során tettek szert a szubatomi részecskék arra a tömegre, amelyet ma a laboratóriumban meg tudunk mérni. Ezért a Higgs-bozon felfedezése nemcsak a Standard Modellt teszi teljessé az utolsó hiányzó részecske megtalálásával, hanem igazolhatja azt is, hogy a tachyonállapot egykor valóban létezhetett, és ez alakult át közönséges részecskévé. Összefoglalva tehát, a jövőbelátást a newtoni fizika kizárja. Az ok és okozat viszonyának kőbe vésett szabálya ugyanis sohasem sérülhet meg. A kvantumelméletben az anyag új állapotai is lehetségesek, mint például az antianyag, amelyik az időben visszafelé haladó közönséges anyagnak felel meg, ám nem sérti az okság elvét. Valójában az antianyag lényeges szerepet játszik a kvantumelméletben, mert ez biztosítja az okság helyreállítását. A tachyonok első pillanatban megsérteni látszanak az okságot, ám a fizikusok úgy gondolják, hogy valódi céljuk az Ősrobbanás megindítása volt, ennélfogva a továbbiakban észlelhetetlenek. Mindezek alapján a jövőbelátás kizárhatónak tűnik, legalábbis a belátható jövőn belül, ami a jelenséget III. típusú lehetetlenné minősíti. Alapjaiban rengetné meg a modern fizikát, ha valahol, valakinek mégiscsak sikerülne reprodukálható kísérletekkel bizonyítani a jövőbelátás létezését.

Epilógus: A lehetetlen jövője Semmi sem olyan nagy feladat, vagy olyan őrültség, hogy a technikai civilizációk milliói közül legalább egy ne érezhetné elérhetőnek, feltéve, hogy a dolog fizikailag lehetséges. FREEMAN DYSON A sors nem esély, hanem választás kérdése. Nem az, amire várni kell, hanem az, amit el kell érni. WILLIAM JENNINGS BRYAN

Léteznek-e vajon olyan igazságok, amelyek számunkra örökre elérhetetlenek maradnak? Van-e a tudásnak olyan birodalma, amelyik még a fejlett civilizációk képességeivel sem érhető el? Az eddig elemzett technológiák közül csupán az örökmozgó és a jövőbelátás tartozik a III. típusú lehetetlenek közé. Vannak-e más technológiák is, amelyek hasonlóan lehetetlenek? A tiszta matematika bővelkedik az olyan tételekben, amelyek azt bizonyítják, hogy bizonyos dolgok valóban lehetetlenek. Az egyik egyszerű példa szerint általánosságban lehetetlen egy szöget csupán körző és vonalzó használatával három egyenlő részre osztani: ezt a tételt már 1837-ben sikerült bizonyítani. Még az olyan egyszerű rendszerekben is előfordulnak lehetetlenek, mint amilyen az aritmetika. Amint korábban már említettem, lehetetlen az aritmetika posztulátumain belül maradva bebizonyítani az aritmetika összes igaz állítását. Az aritmetika tehát nem teljes. Mindig lesznek az aritmetikán belül olyan állítások, amelyeket csak akkor tudunk bebizonyítani, ha

áttérünk egy magasabb szintű rendszerre, amely részeként tartalmazza az aritmetikát. Bár a matematikában bizonyos dolgok lehetetlenek, mégis veszélyes lenne valamiről kijelenteni, hogy az a fizikai tudományokban abszolút lehetetlen. Emlékeztetnék a Nobeldíjas Albert A. Michelson egy 1894-ben, a Chicagói Egyetemen a Ryerson Fizikai Laboratórium felavatása alkalmából mondott beszédére, amelyben kijelentette, hogy lehetetlen bármilyen új fizikát felfedezni: „A fizikai tudományok minden fontosabb törvényét és tényét felfedeztük már, és ezek oly szilárd alapokon nyugszanak, hogy rendkívül csekélynek látszik annak az esélye, hogy valamilyen új felfedezések következményeképpen ezeket valaha is át kellene írni. … Jövőbeli felfedezéseinket csak valahol a hatodik tizedesjegy környékén kell keresnünk.” Megjegyzését a tudomány történetének legnagyobb felfordulást kiváltó eseménye előestéjén, nem sokkal a kvantumelmélet 1900-ban és a relativitáselmélet 1905-ben történt megszületése előtt tette. Arról van szó, hogy a dolgok azért látszanak lehetetlennek, mert megsértik a fizika ma ismert törvényeit, azonban, amint láttuk, a fizika törvényeinek általunk ismert formája változhat. A nagy francia filozófus, Auguste Comte 1825-ben Cours de Philosophie című munkájában kijelentette, hogy a tudomány számára lehetetlen megállapítani, miből állnak a csillagok. Akkoriban ezt teljes biztonsággal ki lehetett mondani, hiszen semmit sem tudtak a csillagok természetéről. Olyan távoliak, hogy lehetetlennek tűnt felkeresni őket. Mégis, alig néhány évvel a fenti kijelentés elhangzása után a fizikusok (a spektroszkópia módszerével) meg tudták állapítani, hogy a Nap hidrogénből áll. Valójában ma már tudjuk, hogy a csillagok által évmilliárdokkal ezelőtt kibocsátott fény színképvonalainak elemzésével megállapítható a Világegyetem legnagyobb részének a kémiai összetétele. Comte azzal is provokálta a tudomány világát, hogy összeállított egy további „lehetetleneket” tartalmazó listát:

Azt állította, hogy „a testek végső szerkezete mindig meg fogja haladni tudásunk határait”. Más szavakkal, lehetetlen megismerni az anyag valódi szerkezetét. Úgy gondolta, hogy a matematikát sohasem lehet felhasználni a biológia és a kémia magyarázatára. Állítása szerint ezeket a tudományokat lehetetlen visszavezetni a matematikára. Lehetetlennek tartotta, hogy az égitestek tanulmányozása bármilyen hatást gyakoroljon az ember földi ügyeire.

A XIX. században ésszerűnek látszott ezen „lehetetlenek” felsorolása, mert olyan keveset tudtak az alapvető természettudományokról. Szinte semmit sem tudtak az anyag és az élet titkairól. Napjainkban azonban rendelkezésünkre áll az atomelmélet, a tudományos kutatás merőben új birodalmát megnyitva bepillantást enged az anyag szerkezetébe. Ismerjük a DNS-t és a kvantumelméletet, amelyek feltárják az élet és a kémia titkait. Tudomásunk van a Földet a világűrből ért meteorbecsapódásokról, amelyek nemcsak a földi élet menetét befolyásolták, hanem létrejöttét is elősegítették. A csillagász John Barrow megjegyzi: „A történészek még ma is vitatkoznak azon, hogy Comte nézetei hozzájárulhattak-e a francia természettudomány későbbi hanyatlásához.” 89 A matematikus David Hilbert így utasítja el Comte állításait: „A valódi ok, amiért véleményem szerint Comte nem talált megoldhatatlan problémát, nem más, mint az a körülmény, hogy megoldhatatlan probléma, mint olyan, nem létezik.” 90 Napjainkban azonban a természettudósok másfajta „lehetetleneket” sorolnak fel: sohasem fogjuk megtudni, mi történt az Ősrobbanás előtt (és egyáltalán miért következett be ez az esemény), és soha nem fogjuk tudni megalkotni a „mindenség elméletét”. A fizikus John Wheeler az első „lehetetlen” kérdéséhez fűzött megjegyzést, amikor így írt: „Kétszáz évvel ezelőtt bárkitől megkérdezhetted: »Meg fogjuk-e valaha érteni, miként jött létre az élet?«, és egészen bizonyosan azt a választ kaptuk volna, hogy »Ostobaság! Lehetetlen!« Ugyanez az érzésem azzal a

kérdéssel kapcsolatban is, hogy »Megértjük-e valaha, miként jött létre az Univerzum?«”91 A csillagász John Barrow hozzáteszi: „A fénysebesség véges, ezért a Világegyetem szerkezetére vonatkozó ismereteink is korlátozottak. Nem tudhatjuk meg, hogy véges-e vagy végtelen, volt-e kezdete vagy lesz-e vége, ugyanolyan-e benne mindenütt a fizika szerkezete vagy hogy a Világegyetem végső soron rendezett vagy rendetlen hely-e. …A Világegyetem természetére vonatkozó összes fontos kérdés – a kezdetétől a végéig – megválaszolhatatlannak bizonyul.” 92 Barrownak igaza van, amikor azt állítja, hogy sohasem fogjuk teljes bizonyossággal megismerni az Univerzum valódi természetét, a maga teljes pompájában. Lépésről lépésre közelebb juthatunk azonban ezeknek az örök talányoknak a megfejtéséhez. Talán ezeket a „lehetetlenségeket” nem is tudásunk abszolút határainak kellene tekinteni, hanem a természettudósok következő generációira váró kihívásoknak. Így ezek a határok apró lépésenként mégiscsak áttörhetőek lesznek.

Az Ősrobbanás előtti kor feltárása Ami az Ősrobbanást illeti, több olyan új eszköz is épül napjainkban, amelyek választ adhatnak ezekre az örök kérdésekre. Napjainkban a detektorainkkal már fel tudjuk fogni azt a mikrohullámú sugárzást, amelyik 300 000 évvel az Ősrobbanás után indult útjára, akkor, amikor az első atomok létrejöttek. Ám a mikrohullámú sugárzás segítségével lehetetlen az Ősrobbanás utáni 300 000 évnél régebbi múltba visszapillantani, mert az eredeti tűzgömb sugárzása túlságosan forró és random volt ahhoz, hogy hasznos információt hordozzon. Ha viszont más típusú sugárzásokat elemzünk, akkor még közelebb juthatunk az Ősrobbanáshoz. A neutrínók vizsgálata például közelebb vihet az Ősrobbanás pillanatához (a neutrínók olyan gyengén kölcsönható részecskék, hogy akár a Naprendszer méretével megegyező vastagságú ólomfalon is

akadálytalanul áthatolhatnak). A neutrínósugárzás vizsgálatával néhány másodpercre megközelíthetjük az Ősrobbanást. De talán az Ősrobbanás végső titkát a téridő szövete mentén mozgó „gravitációs hullámok” tanulmányozása fogja feltárni. Rocky Kolb, az Chicagói Egyetem fizikusa szerint „ha megmérjük a neutrínóháttér tulajdonságait, akkor egy másodpercre megközelíthetjük az Ősrobbanás pillanatát. Ha viszont a felfúvódás korából származó gravitációs hullámokat sikerülne megfigyelnünk, akkor az Univerzum 10 -35 másodperccel az Ősrobbanás utáni állapotának maradványáról szerezhetnénk információt.”93 A gravitációs hullámok létezését először Einstein jósolta meg 1916-ban; végső soron ezek válhatnak a csillagászat legnagyobb teljesítményű műszereivé. A csillagászat történetét tekintve azt látjuk, hogy valahányszor a tudomány a sugárzás egy újabb formáját tudta a maga javára kamatoztatni, akkor új korszak tárult fel a csillagászatban. A sugárzás elsőként megfigyelhető formája a látható fény volt, amelynek segítségével Galilei a Naprendszert tanulmányozta. A történetileg másodikként megfigyelhető sugárzás a rádiósugárzás volt, amelynek köszönhetően végső soron fel tudtuk deríteni a galaxisok középpontjának jelenségeit és megtaláltuk az ott rejtőző fekete lyukakat. A gravitációs hullámok felfogására alkalmas detektorok fellebbenthetik a fátylat a teremtés titkairól. Bizonyos értelemben a gravitációs hullámoknak létezniük kell. Ennek belátásához vegyük fontolóra az ősrégi kérdést: „Mi történne, ha a Nap egy szempillantás alatt eltűnne?” Newton fizikája szerint a hatást abban a pillanatban éreznénk. A Föld azonnal elhagyná a pályáját, és elmerülne az űr sötétségében. Ez azért van így, mert Newton gravitációs törvénye nem veszi figyelembe a hatás terjedési sebességét, ezért az erők az egész Világegyetemben azonnal kifejtik hatásukat. Einstein szerint azonban semmi sem mozoghat a fénynél gyorsabban, ezért nyolc percbe telne, mire a Nap eltűnését hírül adó információ elérné a Földet. Más szavakkal, egy gömbszimmetrikus, gravitációs „lökéshullám” indulna ki a Napból, amely egy idő után elérné a Földet. A gravitációs hullámok ezen gömbjén kívül úgy látszana, mintha a Nap továbbra is normálisan

működne, mert a Nap eltűnéséről szóló hír még nem érte volna el a Földet. A fény sebességével kifelé haladó gravitációs hullámok gömbjén belülre került megfigyelő számára viszont a Nap már eltűnt volna. Másként is beláthatjuk, miért kell létezniük a gravitációs hullámoknak, ha elképzelünk egy nagy lepedőt. Einstein szerint a téridő olyan szövet, amelyik feltekerhető, vagy megnyújtható, akárcsak egy görbült lepedő. Ha megragadjuk egy lepedő szélét, és gyorsan megrázzuk, akkor a felületén hullámok alakulnak ki, és meghatározott sebességgel tovaterjednek. Hasonlóképpen, a gravitációs hullámokat a téridő szövete mentén tovaterjedő hullámokként lehetne megfigyelni. A gravitációs hullámok fizikája napjaink fizikájának leggyorsabban fejlődő területe. Az első nagyméretű gravitációshullám-detektorokat 2003-ban helyezték üzembe. A LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory, lézerinterferencia alapján működő gravitációshullámobszervatórium) detektorai 2,5 mérföld (4 km) hosszúak, az egyik Hanfordban (Washington állam), a másik pedig Livingston Parish-ban (Louisiana) üzemel. Remélik, hogy a 365 millió dolláros költséggel épített LIGO segítségével majd ki tudják mutatni az egymással összeütköző neutroncsillagokból és fekete lyukakból kiinduló gravitációs hullámokat. A következő jelentős előrelépésre 2015-ig kell várnunk, amikor az űreszközök teljesen új generációját szándékoznak pályára állítani, amelyek a teremtés pillanatából származó gravitációs sugárzást akarják majd a világűrben elemezni. A három űrszondából álló LISA (Laser Interferometer Space Antenna, lézer-interferometrikus űrantenna) rendszer a NASA és az Európai Űrügynökség (ESA) közös vállalkozása lesz, és a mesterséges égitestek a Nap körül fognak keringeni. Együttesen azoknak a gravitációs hullámoknak a megfigyelésére lesznek alkalmasak, amelyek az Ősrobbanás után kevesebb mint egy billiomod másodperccel sugárzódtak ki. Ha egy az Ősrobbanás óta még mindig a térben terjedő gravitációs hullám eltalálja az egyik műholdat, akkor megzavarja a lézernyalábot, amely zavar nagyon pontosan kimérhető, ezért élethű „csecsemőkori” képet rajzolhatunk magáról a teremtés pillanatáról.

A LISA három műholdból fog állni, amelyek egymástól 4,8 millió kilométer (3 millió mérföld) távolságban, egy szabályos háromszög csúcspontjaiban fognak keringeni, így ez lesz minden idők legnagyobb kiterjedésű tudományos berendezése. A műholdakat folyamatosan lézersugarak kötik össze egymással. A három űreszközből álló rendszer mesterséges égitestjei a Földtől mintegy 50 millió kilométerre (30 millió mérföldre) fognak keringeni a Nap körül. Mindhárom műhold csupán fél watt teljesítménnyel fogja kisugározni a lézersugarakat. A másik két műholdról érkező lézernyalábokat összehasonlítva, mindhárom műhold meg fogja tudni alkotni a fény interferenciamintázatát. Ha egy gravitációs hullám eltorzítja a lézernyalábot, az interferenciakép megváltozik, és a műhold észleli a csekély zavart. (A gravitációs hullám nem a műholdat hozza rezgésbe, hanem ténylegesen a tér szerkezetét torzítja el a három műhold között.) Bár a lézernyalábok nagyon gyengék lesznek, a mérés pontossága lélegzetelállító. A rezgéseket egy milliárdodbilliomod rész pontossággal lesznek képesek észlelni, ami egy atom átmérője 1/100 részének megfelelő elmozdulást jelent. Minden egyes lézernyaláb a 9 milliárd fényév távolságon belülről érkező gravitációs hullámok kimutatására alkalmas, ami lényegében a látható Világegyetem legnagyobb részét magába foglalja. A LISA érzékenysége lehetővé fogja tenni az „Ősrobbanás előtti események” néhány forgatókönyve közötti különbségtételt. Napjaink elméleti fizikájának egyik legizgalmasabb kérdése az Ősrobbanás előtti univerzum jellemzőinek kiszámítása. Jelenleg a felfúvódó modell meglehetősen jól leírja a Világegyetem fejlődését attól a pillanattól kezdve, amikor ténylegesen bekövetkezett az Ősrobbanás. A felfúvódó modell azonban nem tud választ adni arra a kérdésre, mi indította meg magát az Ősrobbanást. Az Ősrobbanás előtti eseményeket több spekulatív modell is leírja. A cél az, hogy ezekkel a spekulatív modellekkel kiszámítsuk, milyen gravitációs sugárzást bocsátott ki az Ősrobbanás. Az Ősrobbanás előtti állapotot leíró modellek erre vonatkozóan különböző eredményt adnak. Az Ősrobbanás „Nagy Loccs”

(Big Splat) elmélete által megjósolt gravitációs sugárzás például különbözik a felfúvódó elméletek némelyike által megjósolt sugárzástól, ezért a LISA képes lehet kizárni néhányat a rivális elméletek közül. Nyilvánvaló módon az Ősrobbanás előtti kor eseményei nem ellenőrizhetők közvetlen módon, hiszen ehhez ismeretekkel kellene rendelkeznünk magáról az Ősrobbanás előtti állapotról. Közvetve azonban ellenőrizni tudjuk a hipotéziseket, mert minden egyes elmélet megjósolja az Ősrobbanást követően előálló sugárzás spektrumát. A fizikus Kip Thorne ezt írja erről: „Valamikor 2008 és 2030 között fel fogjuk fedezni az Ősrobbanás szingularitásából származó gravitációs hullámokat. Ezután egy legalább 2050-ig tartó korszak következik… Erőfeszítéseink feltárják az Ősrobbanás szingularitásának intim részleteit, és ezáltal igazolni fogjuk, hogy a húrelmélet valamelyik változata adja a gravitáció kvantumelméletének megfelelő leírását.” Ha a LISA nem lenne képes különbséget tenni az Ősrobbanás előtti állapotot leíró különböző forgatókönyvek között, akkor utóda, a Big Bang Observer (BBO, Ősrobbanás-megfigyelő) majd megteszi. Indítását egyelőre 2025-re tervezik. A BBO képes lesz az egész Világegyetemet átkutatni, és megtalálni az összes olyan kettős rendszert, ahol az egyik komponens neutroncsillag vagy fekete lyuk, még akkor is, ha tömegük kisebb a Nap tömege ezerszeresénél. A küldetés fő célja azonban az Ősrobbanás utáni felfúvódás időszakából származó gravitációs hullámok kimutatása. Ebben az értelemben a BBO-t kifejezetten olyanra tervezik, hogy a felfúvódó Ősrobbanáselmélet előrejelzéseinek ellenőrzésére legyen alkalmas. Felépítését tekintve, a BBO bizonyos mértékig hasonló lesz a LISA-hoz. A rendszer három műholdból fog állni, amelyek állandó alakzatban keringenek a Nap körül, egymástól 50 000 kilométerre (vagyis jóval közelebb egymáshoz, mint a LISA rendszert alkotó műholdak). Mindhárom műhold 500 watt teljesítményű lézernyaláb kibocsátására lesz képes. A BBO azokat a gravitációs hullámokat fogja tudni kimutatni, amelyek frekvenciája a LIGO-val és a LISA-val észlelhető hullámok frekvenciája közé esik, vagyis fontos hiányt pótol. (A LISA a 10 és 3000 hertz közötti gravitációs hullámok észlelésére lesz

alkalmas, míg a LIGO a 10 mikrohertz és a 10 millihertz közötti frekvenciákra érzékeny. A BBO észlelési tartománya mindkét fenti tartományt magába foglalja.) „2040-re már széles körben alkalmazni fogjuk a kvantumgravitáció megismert törvényeit, és így megbízható választ tudunk majd adni a legmélyebb rejtélyt jelentő kérdések többségére” – írja Kip Thorne. „Például ilyenekre: … Mi történt az Ősrobbanás szingularitása előtt, illetve létezett-e egyáltalán az »előtt« fogalma? Léteznek-e más univerzumok? És ha igen, milyen viszonyban vagy kapcsolatban állnak a mi Világegyetemünkkel? … Megengedik-e a fizika törvényei, hogy a magasan fejlett civilizációk féreglyukakat hozzanak létre és tartsanak fenn a csillagközi utazás céljaira, és hogy időgépet építsenek, amellyel vissza tudnak utazni a múltba?” 94 A lényeg az, hogy az elkövetkező évtizedekben a világűrben működő gravitációshullám-detektoroknak rengeteg adatot kell szolgáltatniuk, amelyek segítségével különbséget lehet tenni az Ősrobbanás előtti időszakra vonatkozó, különböző elméletek között.

Az univerzum végzete A költő T. S. Eliot úgy tette fel a kérdést, hogy vajon az Univerzum egy durranással, vagy szűkölve fog-e kimúlni. Robert Frost viszont azt kérdezte, hogy tűzben vagy fagyban fogunk-e elpusztulni. A legújabb bizonyítékok arra engednek következtetni, hogy az Univerzum a Nagy Fagyban leli a halálát, amikor a hőmérséklet megközelíti az abszolút nulla fokot, és mindennemű intelligens élet kipusztul. De vajon bizonyosak lehetünk ebben? Egyesek egy másik „lehetetlen” kérdést vetettek fel. Hogyan fogjuk valaha is megtudni az Univerzum végső sorsát, minthogy ez az esemény csak billió és billió év múlva esedékes? A tudósok véleménye szerint a „sötét energia”, vagyis a vákuum energiája egyre gyorsuló ütemben taszítja el egymástól a galaxisokat, azt jelezve, hogy az Univerzum látszólag fejlődésének „megszaladó” szakaszában van. Egy ilyen tágulás

folyamatosan csökkentené az Univerzum hőmérsékletét, és végső soron elvezetne a Nagy Fagyhoz. De lehetséges-e, hogy ez a tágulás csak átmeneti? Lehet-e, hogy valamikor a jövőben megfordul a folyamatok menete? Például a „Nagy Loccs” forgatókönyve szerint, ahol két membrán összeütközése hozza létre az univerzumot, úgy tűnik, mintha a membránok periodikusan összeütköznének egymással. Ha ez így van, akkor a Nagy Fagyhoz vezető tágulás csupán átmeneti állapot, amely valamikor meg fog fordulni. A Világegyetem jelenlegi gyorsuló tágulásának a hajtóereje a sötét energia, amelyet viszont valószínűleg a „kozmológiai állandó” okoz. Kulcsfontosságú tehát, hogy megértsük ennek a titokzatos állandónak, vagyis a vákuum energiájának a mibenlétét. Változik-e esetleg a kozmológiai konstans az időben, vagy valóban állandó? Jelenleg ezt senki sem tudja biztosan. A jelenleg is a Nap körül keringő WMAP űrszonda mérési eredményei szerint úgy tűnik, hogy most ez a kozmológiai állandó felelős a Világegyetem gyorsuló tágulásáért, de nem tudjuk, hogy ez állandóan így van-e, vagy csak átmeneti jelenség. Ez a probléma valójában hosszú múltra tekinthet vissza, története 1916-ban kezdődött, amikor Einstein először vezette be a kozmológiai állandó fogalmát. Az előző évben tette közzé általános relativitáselméletét, majd rövid időn belül kidolgozta elmélete kozmológiai következményeit. Legnagyobb meglepetésére számításai eredményeképpen az Univerzum dinamikusnak adódott, azaz vagy tágulnia, vagy összehúzódnia kellett. Ez az elképzelés azonban ellentmondani látszott az adatoknak. Einstein is szembetalálkozott a Bentley-paradoxonnal, amely már Newtont is megőrjítette. Richard Bentley tiszteletes még 1692-ben ártatlan levelet írt Newtonnak, amelyben pusztító hatású kérdést vetett fel. Ha a Newton-féle gravitáció mindig vonzó értelmű, fogalmazta meg kérdését Bentley, akkor miért nem omlik össze a Világegyetem? Ha a Világegyetem véges számú csillagból áll, amelyek kölcsönösen vonzzák egymást, akkor a csillagoknak össze kellene ütközniük egymással, és az Univerzum története hatalmas tűzgömbben érne véget! Newtont

rendkívül módon nyugtalanította a levél tartalma, hiszen Bentley a gravitációelméletének kulcsfontosságú hibájára mutatott rá: bármely csak vonzó értelmű gravitációelmélet eredendően instabil. A csillagok bármely véges halmazai elkerülhetetlenül összeomlanak a gravitáció hatására. Newton válaszlevelében kifejtette, hogy csak egyféleképpen lehet stabil univerzumot kapni, ha a csillagok végtelen és homogén eloszlását tételezzük fel, mert így minden csillagot minden irányban ugyanakkora erő vonz, így az erők kiejtik egymást. Ügyes megoldás volt, ám Newton elég okos volt ahhoz, hogy átlássa, ez a stabilitás félrevezető. A legcsekélyebb vibráció hatására ugyanis az egész építmény kártyavárként omlana össze. Az ilyen univerzum „metastabil” állapotban található, vagyis átmenetileg stabil ugyan, de a legcsekélyebb perturbáció következtében összeroppan. Newton arra a következtetésre jutott, hogy Isten szükségszerűen időnként kissé meglökdösi a csillagokat, hogy az Univerzum mégse omoljon össze. Más szavakkal, Newton a Világegyetemet gigantikus óraműnek képzelte el, amelyet Isten az idők kezdetén felhúzott, azóta pedig Newton törvényeinek engedelmeskedve működik, nem igényli a továbbiakban Isten komolyabb közbeavatkozását. Newton szerint azonban arra azért szükség van, hogy Isten időről időre megpöckölje a csillagokat, nehogy az Univerzum tűzgömbként omoljon össze. Amikor 1916-ban Einstein is belebotlott a Bentleyparadoxonba, egyenleteiből – helyesen – azt a következtetést vonta le, hogy az Univerzum dinamikus, tehát vagy tágul, vagy összehúzódik, mert a statikus univerzum instabil lenne, és a gravitáció következtében összeomlana. Abban az időben azonban a csillagászok kitartottak amellett, hogy a Világegyetem statikus és változatlan. Ezért Einstein fejet hajtott a csillagászok megfigyelései előtt, és bevezette egyenleteibe a kozmológiai állandót, egy olyan antigravitációs erőt, amelyik a gravitáció ellensúlyozása és az összeomlás elkerülése érdekében taszítja egymástól a csillagokat. (Ez az antigravitációs erő a vákuum által tartalmazott energiának felel meg. E kép értelmében még a tér hatalmas, üres tartományai is nagy

mennyiségű, láthatatlan energiát tartalmaznak.) Az állandó értékét nagyon pontosan kellett megválasztani, hogy az éppen kiegyenlítse a gravitációs vonzást. Később, amikor Edwin Hubble 1929-ben kimutatta, hogy a Világegyetem valóban tágul, Einstein állítólag kijelentette, hogy a kozmológiai állandó volt „élete legnagyobb tévedése”. Most, nyolcvan évvel később mégiscsak úgy tűnik, mintha Einstein „tévedése”, a kozmológiai állandó valójában az Univerzum legjelentősebb energiaforrása lenne, hiszen a Világegyetem teljes anyag-energia-tartalmának 73%-át ez teszi ki. (Ezzel szemben a testünket felépítő, magasabb rendszámú elemek mindössze a Világegyetem 0,03%-át teszik ki.) Valószínűleg Einstein „tévedése” határozza meg a Világegyetem végső sorsát. De vajon honnan ered ez a kozmológiai állandó? Nos, ezt jelenleg senki sem tudja. Az idő kezdetén az antigravitációs erő feltételezhetően elég erős volt ahhoz, hogy a Világegyetem felfúvódjék, és létrejöjjön az Ősrobbanás. Ezt követően viszont hirtelen eltűnt, aminek az okát úgyszintén nem ismerjük. (A Világegyetem ebben az időszakban tovább tágult ugyan, de lassabb ütemben.) Azután, mintegy nyolcmilliárd évvel az Ősrobbanás után az antigravitációs erő ismét színre lépett, azóta távolítja egymástól a galaxisokat, és így a Világegyetem ismét gyorsulva tágul. Akkor tehát „lehetetlen” meghatározni a Világegyetem végső sorsát? Talán nem. A legtöbb fizikus úgy gondolja, hogy a kozmológiai állandó értékét végül is a kvantummechanikai hatások határozzák meg. A kvantumelmélet egy primitív változatán alapuló, egyszerű számítás azt mutatja, hogy a kozmológiai állandó értékét a ténylegestől 10 120-szoros eltéréssel kapjuk meg. Ez a tudomány történetének legnagyobb arányú mérési eltérése. A fizikusok között azonban egyetértés uralkodik abban a tekintetben, hogy ez az anomália csupán annyit jelent, hogy valóban szükségünk van a kvantumgravitáció elméletére. Minthogy a kozmológiai állandó kvantummechanikai korrekciók eredményeképpen lép fel, ezért szükségünk van a mindenség elméletére – vagyis arra az elméletre, amelyik lehetővé teszi, hogy ne csak a Standard Modellt tudjuk

kiszámítani, hanem a Világegyetem végső sorsát meghatározó kozmológiai állandó értékét is. A mindenség elméletére tehát szükségünk van, ha meg akarjuk állapítani, mi lesz a Világegyetem sorsa. A sors fintora, hogy egyes fizikusok meggyőződése szerint lehetetlen megalkotni a mindenség elméletét.

A mindenség elmélete? Amint korábban már említettem, a „mindenség elméletére” a húrelmélet az egyik legesélyesebb jelölt, bár az ellentábor egyelőre kétségbe vonja, hogy a húrelmélet valóban képes megfelelni ezeknek a várakozásoknak. Egyrészt, egyesek, köztük Max Tegmark, az MIT professzora így gondolkodnak: „Úgy hiszem, 2056-ban már vehetsz olyan pólót, amelyikre rá lesznek nyomtatva a Világegyetemünk egyesített fizikai törvényeit leíró egyenletek.”95 Másrészt egyre gyarapszik az eltökélt bírálók száma, akik szerint a húrelméletnek előbb még valami eredményt kell produkálnia. Mindegy, hány lélegzetelállító cikket írnak, és hány tévés dokumentumfilmet forgatnak a húrelméletről, az még adósunk legalább egy ellenőrizhető ténnyel, mondják egyesek. Ez nem a mindenség elmélete, hanem a semmi elmélete, állítják a bírálók. A vita 2002-ben sokkal hevesebbé vált, amikor Stephen Hawking átpártolt a másik oldalra, a nemteljességi tételre hivatkozott, és kijelentette, hogy a mindenség elmélete talán matematikailag lehetetlen. Nem meglepő, hogy a vita hevében a fizikusok egymásnak estek, hiszen a cél olyan magasröptű, hogy szinte már meghatározhatatlan. A természeti törvények egyesítésének vágya ellenállhatatlan varázsával évezredeken keresztül kellemetlenkedett a filozófusoknak és a fizikusoknak. Egy alkalommal maga Szókratész is megjegyezte: „Számomra nagyszerű dolognak tűnt, hogy megismerhetjük mindennek a magyarázatát, miért jelenik meg, miért tűnik el, és miért létezik.”

A mindenség elméletének megalkotására az első komoly próbálkozás Kr. e. 500 körül történt, amikor a görög pitagoreusok meg akarták fejteni a zene matematikai törvényszerűségeit. A zenei hangokat és a lant húrjának rezgéseit elemezve kimutatták, hogy a zenei hangok rendkívül egyszerű matematikai szabályoknak engedelmeskednek. Ezután már felmerült bennük, hogy talán az egész természet megmagyarázható a lant húrjainak rezgései közötti harmóniákkal. (Bizonyos értelemben a húrelmélet feleleveníti a pitagoreusok álmát.) Modern korunkban a XX. századi fizika csaknem minden óriása szerencsét próbált az egyesített térelmélettel. Ám Freeman Dyson óvatosságra intett: „A fizika terepén szanaszét hevernek a különféle egyesített elméletek tetemei.” A New York Times 1928-ban szenzációs szalagcímmel jelent meg: „Einstein óriási felfedezés küszöbén: de távol tartja a sajtót”. Az újságcikk felkorbácsolta a média érdeklődését a mindenség elmélete iránt, a várakozás a tetőfokára hágott. Harsány szalagcímek jelentek meg: „Einsteint megdöbbentette az elmélete iránti érdeklődés. Egy héten át száz újságíró állt készenlétben.” Újságírók tucatjai gyűltek össze a tudós berlini háza körül, éjjel-nappal ott virrasztottak, és arra vártak, hogy egy pillantást vethessenek a zsenire, és ezzel a címlapra kerüljön a cikkük. Einstein bujkálni kényszerült. A csillagász Arthur Eddington így írt Einsteinnek: „Bizonyára szórakoztatja Önt a hír, miszerint az egyik nagy londoni áruházunk (a Selfridges) kitette a kirakatába az Ön cikkét (mind a hat oldalt, egymás mellé felkasírozva), így a járókelők elolvashatják. Rendszerint nagy tömeg verődik össze a kirakat előtt.” (1923-ban Eddington is előrukkolt a saját egyesített térelméletével, amelyen azután élete hátralévő részében, 1944-ben bekövetkezett haláláig fáradhatatlanul dolgozott.) Erwin Schrödinger, a kvantummechanika egyik alapítója 1946-ban sajtókonferencián mutatta be saját egyesített térelméletét. Az eseményen még Írország miniszterelnöke, Eamon De Valera is felbukkant. Amikor egy újságíró megkérdezte Schrödingertől, mit tenne, ha kiderülne, hogy

elmélete hibás, a fizikus így válaszolt: „Azt hiszem, igazam van. Ha viszont tévedek, úgy fogok kinézni, mint egy rémisztő őrült.” (Schrödinger megszégyenült, amikor Einstein udvariasan felhívta a figyelmét az elméletében található hibákra.) Az egyesítés leghangosabb bírálója a fizikus Wolfgang Pauli volt. Einsteint is megdorgálta, mondván: „Amit Isten szétválasztott, azt az ember ne akarja összeilleszteni.” Könyörtelenül lesöpört az asztalról minden félkész elméletet, és csipkelődve hozzátette: „Még nem elég rossz!” A sors iróniája, hogy végül a legcinikusabb Pauli is lépre ment: az 1950-es években Werner Heisenberggel közösen ők is megjelentek saját egyesített térelméletükkel. Pauli 1958-ban bemutatta a Heisenberg-Pauli-féle egyesített térelméletet a Columbia Egyetemen. A hallgatóság soraiban ott ült Niels Bohr is, akit nem nyűgöztek le a hallottak. Bohr felállt és így szólt: „Mi, itt a hátsó sorokban mindannyian meg vagyunk győződve arról, hogy az Ön elmélete őrültség. Csak abban nem értünk egyet, hogy elég őrült-e az Ön elmélete.” A bírálat megsemmisítő erejű volt. Minthogy addigra már az összes nyilvánvalóan szóba jövő elméletet számba vették, és az összeset elvetették, azt már sejteni lehetett, hogy az igazi egyesített térelméletnek valamilyen módon látványos szakítást kell mutatnia a múlttal. A Heisenberg-Pauli-elmélet viszont egyszerűen túlságosan hagyománytisztelő, túlságosan rendezett és túlságosan ésszerű volt ahhoz, hogy ez lehessen az igazi elmélet. (Abban az évben Paulit nagyon felizgatta, amikor Heisenberg egy rádióadásban azt nyilatkozta, hogy elméletüket már csak néhány technikai részlettel kell kiegészíteni. Pauli levelet küldött barátjának. Az üres papírlapra csupán egyetlen háromszöget rajzolt, a következő aláírással: „Ilyennek ábrázolom a világot Tiziano stílusában. Már csak néhány technikai részlet hiányzik.”)

A húrelmélet bírálata Napjainkban a mindenség elméletére a legesélyesebb (és egyetlen) jelölt a húrelmélet.96 Ezúttal is akad azonban egy

bökkenő. Bírálói szerint aki valamelyik vezető egyetemen kinevezéssel járó állást akar kapni, annak a húrelméleten illik dolgoznia. Ha nem állsz be a sorba, munka nélkül maradsz. Most ez a divat, ami nem tesz jót a fizikának. Én csak mosolygok, amikor ezeket a bírálatokat hallgatom, mert a fizika, akárcsak minden más emberi tevékenység, természetszerűleg divatok és hóbortok tárgya. A nagy elméleteknek – különösen az emberi tudás végső határai közelében – ugyanaz a sorsa, mint a ruháknak: a divat hol felkapja őket, hol elejti. Évekkel ezelőtt azonban még fordított volt a helyzet, akkor a húrelméletet tekintették történelmileg számkivetettnek, renegát elméletnek, a konjunktúra áldozatának. A húrelmélet 1968-ban született, amikor két frissen doktorált fizikus, Gabriel Veneziano és Mahiko Suzuki rábukkant egy olyan formulára, amelyik, úgy tűnt, leírja a szubatomi részecskék közötti ütközéseket. Hamarosan felfedezték, hogy a csodás formula a rezgő húrok ütközéseinek leírásából vezethető le. Ám az elmélet 1974-re ennek ellenére holtan esett össze. Egy új elmélet bukkant fel, a kvantum-színdinamika (QCD), a kvarkok és az erős kölcsönhatás elmélete, amely minden más elméletet könyörtelenül eltiport. Az emberek fejvesztve hagyták ott a húrelméletet, és csapatostul rohantak, hogy a QCD-n dolgozhassanak. Az anyagi támogatást, az állásokat és az elismerést is azok a fizikusok kapták, akik a kvarkmodellen dolgoztak. Jól emlékszem azokra a sötét esztendőkre. Csak a legmerészebbek és a legmakacsabbak tartottak ki a húrelmélet mellett. Amikor még az is kiderült, hogy a húrok csak tíz dimenzióban képesek rezegni, az elmélet köznevetség tárgya lett. A húrelmélet úttörője, John Schwarz a CalTechen néha a liftben összefutott Richard Feynmannal. Az örök viccelődő Feynman gyakran megkérdezte: „Mi újság, John, hány dimenzióban jártok ma?” Gyakran viccelődtünk azon is, hogy a húrelmélet szakértőit legnagyobb valószínűséggel a munkanélkülisegélyért sorakozók között lehet megtalálni. (A Nobel-díjas Murray Gell-Mann, a kvarkmodell megalapítója egyszer megsúgta nekem, hogy annyira együtt érez a húrelmélet képviselőivel, hogy szeretne létrehozni a CalTechen egy

„természetvédelmi területet veszélyeztetett húrelméletesek számára”, nehogy John és a hozzá hasonlóak elveszítsék az állásukat.) Tudomásul véve, hogy ma viszont rengeteg fiatal fizikus töri magát, hogy a húrelméleten dolgozhasson, Steve Weinberg megjegyezte: „Ma a húrelmélet az egyetlen jelölt arra, hogy a végső elméletté fejlődjék – miért gondolhatja bárki is, hogy a legtehetségesebb fiatal elméleti fizikusok nem ezen a területen akarnak dolgozni?”

Ellenőrizhető-e a húrelmélet? Napjainkban a húrelmélettel szemben felhozott legfőbb kifogás az, hogy az elmélet ellenőrizhetetlen. Bírálói szerint egy egész galaxis méretével vetekedő részecskegyorsítót kellene építeni, hogy ellenőrizni lehessen az elméletet. Ez a kritika azonban figyelmen kívül hagyja azt a körülményt, hogy a természettudományt legnagyobb részben nem közvetlenül, hanem közvetve művelik. Soha senki nem kereste még fel személyesen a Napot, hogy közvetlen vizsgálatokat végezzen rajta, ennek ellenére tudjuk, hogy főként hidrogénből áll, hiszen elemezni tudjuk a színképvonalait. Vagy vegyük például a fekete lyukakat. A fekete lyukak elmélete egészen 1783-ig nyúlik vissza, amikor John Michell publikált egy cikket a Philosophical Transactions of the Royal Society című folyóiratban. Azt állította, hogy egy csillag olyan nagy tömegű is lehet, hogy „a csillag által kibocsátott összes fényt saját gravitációja visszatérésre kényszeríti”. Michell „sötét csillag” elmélete évszázadokra a feledés homályába merült, mert nem volt lehetőség a közvetlen ellenőrzésére. Mindamellett Einstein 1939-ben írt egy cikket, amelyikben kimutatta, hogy egy ilyen sötét csillag nem jöhet létre természetes úton. A bírálat lényege az volt, hogy ezek a sötét csillagok eredendően ellenőrizhetetlenek, hiszen definíciójuk értelmében láthatatlanok. Ennek ellenére napjainkban a Hubble-űrtávcső ragyogó bizonyítékot szolgáltatott számunkra a fekete lyukak létezésére. Ma úgy gondoljuk, hogy milliárdszámra rejtőznek a

galaxisok belsejében, emellett csak saját galaxisunkban tucatszámra létezhetnek a vándorló fekete lyukak. A lényeg azonban az, hogy a fekete lyukakra vonatkozó bizonyítékaink mind közvetettek; a fekete lyukakra vonatkozó információkat a körülöttük örvénylő tömegbefogási (akkréciós) korong megfigyeléséből szerezzük. Továbbá, számos „ellenőrizhetetlen” elmélet később mégiscsak ellenőrizhetőnek bizonyult. Kétezer évbe telt, mire sikerült bebizonyítani, hogy a Démokritosz által feltételezett atomok valóban léteznek. A XIX. században még Ludwig Boltzmannt a halálba kergették, mert hitt az elméletben, ma viszont már káprázatos felvételeket tudunk készíteni az atomokról. Maga Pauli vezette be 1930-ban a neutrínó fogalmát, amely olyan nehezen megfogható, hogy akár egy teljes bolygórendszer átmérőjének megfelelő vastagságú, tömör ólomfalon is képes áthatolni elnyelődés nélkül. Pauli bevallotta: „Elkövettem a legfőbb bűnt: bevezettem egy olyan részecskét, amelyet sohasem lehet megfigyelni.” „Lehetetlen” volt a neutrínót detektálni, ezért évtizedeken keresztül alig becsülték többre a tudományos-fantasztikus irodalom más szereplőinél. Ehhez képest ma már neutrínónyalábokat tudunk előállítani. Számos olyan kísérlet képzelhető el, amelyek a fizikusok reményei szerint közvetett bizonyítékot szolgáltathatnak a húrelmélet mellett: A Nagy Hadronütköztető (LHC) teljesítménye elég nagy lehet a szuperrészecskék (s-részecskék) előállításához, amelyek a szuperhúrelmélet (és más szuperszimmetrikus elméletek) által előre jelzett magasabb módusú vibrációknak felelnek meg. Amint már említettem, 2015-ben űrbeli pályájára állítják a LISA (lézerinterferométeres űrbeli antenna) rendszert. A LISA, és követője, az Ősrobbanás-megfigyelő műhold (BBO) elég érzékeny lehet ahhoz, hogy ellenőrizni lehessen vele több, az Ősrobbanás előtti állapotot leíró elméletet, többek között a húrelmélet különböző változatait. Számos laboratóriumban vizsgálják a magasabb dimenziók jelenlétét oly módon, hogy a milliméteres mérettartományban keresik az eltéréseket Newton híres, fordított négyzetes

gravitációs erőtörvényétől. (Ha létezik egy negyedik dimenzió, akkor a gravitációnak nem a távolság négyzetével, hanem a köbével kell csökkennie. A húrelmélet legutóbbi változata (az M-elmélet) tizenegy dimenzió létezését jósolja meg. Sok laboratóriumban próbálkoznak a sötét anyag kimutatásával, minthogy a Föld a kozmikus sötét anyag szelében mozog. A húrelmélet meghatározott, pontosan ellenőrizhető előrejelzéseket tesz a sötét anyag fizikai természetére vonatkozóan, minthogy a sötét anyag valószínűleg a húr egy magasabb módusú vibrációja (pl. a fotínó). Remélik, hogy egy sor további kísérletben (pl. a neutrínók polarizációjának megfigyelése a Déli-sarkon) a kozmikus sugárzás anomáliáinak elemzése révén ki tudják majd mutatni a mini fekete lyukak és más különös objektumok létezését, mert a kozmikus sugárzásban könnyűszerrel előfordulhatnak az LHCben elérhetőnél nagyobb energiák is. A kozmikus sugárzással végzett kísérletek és az LHC üzembe állítása együttesen izgalmas, új távlatokat nyit meg, amelyek túlmutatnak a Standard Modellen. Végül, akadnak olyan fizikusok, akik abban a lehetőségben bíznak, hogy az Ősrobbanás olyan erejű volt, hogy talán egy kicsiny szuperhúr csillagászati méretűre tudott felfújódni. Alexander Vilenkin, a Tufts Egyetem fizikusa ezt így fogalmazta meg: „Nagyon izgalmas lehetőség, hogy a szuperhúroknak … csillagászati kiterjedése lehet. … Ebben az esetben megfigyelhetnénk őket az égbolton, és így közvetlenül ellenőrizhetnénk a szuperhúrelméletet.” 97 (Meglehetősen kicsi azonban annak a valószínűsége, hogy találunk egy hatalmas, szuperhúr-ősmaradványt, amelyik az Ősrobbanás idején robbant fel.)

Teljes-e a fizika? Stephen Hawking 1980-ban Látótávolságban van-e a Vég az elméleti fizika számára? című előadásával segített felkelteni az érdeklődést a mindenség elmélete iránt. Előadásában így fogalmazott: „Talán még egyes jelenlévők életében elkészülhet

egy teljes elmélet.” Azt állította, hogy 50% az esélye annak, hogy a végső elméletet az elkövetkező húsz évben megtaláljuk. Amikor azonban elérkezett a 2000. év, és még mindig nem alakult ki konszenzus a mindenség elméletét illetően, akkor megváltoztatta a véleményét, és kijelentette, hogy 50% az esélye annak, hogy az elméletet az attól számított húsz éven belül meg fogják találni. Azután 2002-ben Hawking ismét módosított az álláspontján, azt állítva, hogy Gödel nemteljességi tétele értelmében talán végzetes hibát követett el eredeti gondolatmenetében. Erről így írt: „Egyesek nagyon csalódottnak érzik magukat, ha nem sikerül a végső elméletet véges számú alapelv formájában megfogalmazni. Korábban én magam is ehhez a táborhoz tartoztam, nemrégiben azonban megváltoztattam az álláspontomat. … Gödel tétele gondoskodik arról, hogy a matematikusoknak mindig legyen munkájuk. Úgy gondolom, az M-elmélet ugyanezt a szerepet fogja betölteni a fizikában.” Érvelése nem új keletű: minthogy a matematika nem teljes, és a fizika nyelve a matematika, ezért mindig lesznek olyan igaz fizikai állítások, amelyek számunkra elérhetetlenek maradnak, és így a mindenség elméletét sem lehetséges megalkotni. Mivel a nemteljességi tétel értelmében szertefoszlottak az ókori görög filozófusok álmai, hogy a matematika minden igaz állítását posztulátumok alapján bizonyítani lehessen, ezért ugyanennek a következtében a mindenség elmélete is egyszer és mindenkorra kikerült az általunk elérhető dolgok köréből. Freeman Dyson sokatmondóan fogalmazta ezt meg, amikor így írt: „Gödel bebizonyította, hogy a tiszta matematika világa kimeríthetetlen; nem létezik az axiómák és következtetési szabályok olyan véges rendszere, amely magába foglalná a matematika egészét. … Remélem, hasonló a helyzet a fizika világában is. Ha helyesen látom a jövőt, akkor ez azt jelenti, hogy a fizika és a csillagászat világa ugyancsak kimeríthetetlen; teljesen mindegy, milyen messzire megyünk a jövőbe, mindig történnek újabb események, érkeznek újabb információk, lesznek felfedezésre váró világok, az élet, a tudat és az emlékezet folyamatosan bővülő tartománya.”

Az asztrofizikus John Barrow ezt logikusan így összegezi: „A természettudomány a matematikán alapul; a matematika nem képes minden igazságot felfedezni; éppen ezért a természettudomány sem képes minden igazságot felfedezni.” 98 Ez az érvelés talán igaz, talán nem, mindenesetre vannak benne potenciális hibalehetőségek. A hivatásos matematikusok munkájuk során jobbára figyelmen kívül hagyják a nemteljességi tételt. Azért tesznek így, mert a nemteljességi tétel önmagukra vonatkozó állítások elemzéséből indul ki; vagyis ezek az állítások önmagukra hivatkoznak. Az alábbiakhoz hasonló állítások tehát például mindig paradox jellegűek: Ez az állítás nem igaz. Hazug vagyok. Ezt az állítást nem lehet bizonyítani.

Az első esetben, ha az állítás igaz, akkor az azt jelenti, hogy hamis. Ha az állítás hamis, akkor azt jelenti, hogy igaz. Hasonlóképpen a második esetben, ha igazat mondok, akkor hazudok; ha pedig hazudok, akkor igazat mondok. A harmadik esetben pedig, ha az állítás igaz, akkor nem lehet bebizonyítani róla, hogy igaz. (A második mondat a hazugok híres paradoxona. Epimenidész krétai filozófus ezt a paradoxont a következőképpen illusztrálta: „Minden krétai hazug.” Szent Pál azonban teljesen félreértette a kijelentést, és Titushoz írt levelében így adja ezt vissza: „Azt mondta valaki közülök, az ő saját prófétájok: A krétaiak mindig hazugok, gonosz vadak, rest hasak.” [Tit. 1.12, Károli Gáspár fordítása] Bizonyára igazat mondott.) A nemteljességi tétel az efféle kijelentéseken alapul: „Ez az állítás nem bizonyítható az aritmetika axiómáinak felhasználásával”. Ezekből kiindulva az önmagukra hivatkozó paradoxonok bonyolult hálózatát hozza létre. Hawking azonban annak kimutatására használja a nemteljességi tételt, hogy a mindenség elmélete nem létezhet. Az állítja, hogy Gödel nemteljességi tételének a kulcsa az, hogy a matematika önmagára hivatkozik, a fizika pedig ugyanebben a

betegségben szenved. Minthogy a megfigyelő nem választható el a megfigyelés folyamatától, ez azt jelenti, hogy a fizika mindig önmagára hivatkozik, hiszen nem vagyunk képesek elhagyni az Univerzumot. A végső elemzés szerint a megfigyelő ugyancsak atomokból és molekulákból épül fel, ezért elválaszthatatlan része annak a kísérletnek, amelyet éppen végrehajt. Van azonban egy lehetőség Hawking kritikájának kivédésére. A Gödel tételében eredendően benne rejlő paradoxon elkerülése érdekében napjaink hivatásos matematikusai egyszerűen kijelentik, hogy munkájuk kizár minden önmagára hivatkozó állítást. Ezek után meg tudják kerülni a nemteljességi tételt. A matematika Gödel kora óta mutatott robbanásszerű fejlődése nagymértékben annak tudható be, hogy figyelmen kívül hagyták a nemteljességi tételt, vagyis kijelentették, hogy az adott munka nem tartalmaz önmagukra vonatkozó állításokat. Hasonlóképpen, meg lehet alkotni a mindenség elméletét, amely minden ismert kísérletet a megfigyelő és a megfigyelt kettősségétől függetlenül értelmezni tud. Ha egy ilyen „mindenség elmélete” az Ősrobbanás eredetétől kezdve a körülöttünk és általunk megfigyelt Világegyetemig mindenre magyarázatot tudna adni, akkor utána felvethető a megfigyelő és a megfigyelt objektum közötti viszony leírásának a problémája. Valójában a mindenség elméletével szemben támasztott egyik követelmény éppen az, hogy következtetéseinek teljes mértékben függetlennek kell lennie attól, miként különítjük el egymástól a megfigyelőt és a megfigyeltet. Ráadásul, a természet kimeríthetetlen és korlátlan lehet még akkor is, ha működése csak néhány alapelven nyugszik. Gondoljunk például egy sakkjátszmára. Kérjünk meg egy idegen bolygóról érkezett lényt, hogy próbálja megfejteni a sakkjáték szabályait pusztán a játék megfigyelése alapján. Egy idő után a földönkívüli pontosan tudni fogja, milyen szabályok szerint kell lépni a gyaloggal, a futóval vagy a királlyal. A játék szabályai végesek és egyszerűek. A lehetséges játszmák száma azonban tényleg csillagászati. Hasonlóképpen, a természet játékszabályai ugyancsak véges számúak és egyszerűek

lehetnek, de a szabályok alkalmazása kimeríthetetlen lehet. Célunk a fizika szabályainak megtalálása. Bizonyos értelemben már ismerjük is számos jelenség teljes elméletét. Senki sem talált például hibát Maxwell fényre vonatkozó egyenleteiben. A Standard Modellt ugyancsak szokták a „csaknem mindenség elméletének” nevezni. Tételezzük fel egy pillanatra, hogy kikapcsoljuk a gravitációt. Ebben a pillanatban a Standard Modell a gravitáció kivételével az összes jelenség szilárd és megbízható elméletévé válik. Az elmélet kétségtelenül ronda, de működik. Még a nemteljességi tétel érvényessége esetén is van egy tökéletesen ésszerű mindenségelméletünk (kivéve a gravitációt). Számomra valóban figyelemreméltó, hogy egyetlen papírlapra leírhatjuk az összes, negyvenhárom nagyságrendet átfogó fizikai jelenséget irányító törvényt, a Világegyetem 10 milliárd fényévnél is távolabbi zugaitól a kvarkok és a neutrínók mikrovilágáig. A papírlapon csak két egyenlet állna, Einstein gravitációelmélete és a Standard Modell. Számomra ez adja meg a legalapvetőbb szinten a természet végső egyszerűségét és harmóniáját. Talán a Világegyetem perverz, véletlenszerű vagy szeszélyes. És mégis számunkra teljesnek, összefüggőnek és szépnek tűnik. A Nobel-díjas Steve Weinberg a mindenség elméletének keresését az Északi-sark felfedezését célzó próbálkozásokhoz hasonlította. A tengerészek évszázadokon keresztül olyan térképeket használtak, amelyekről hiányzott az Északi-sark. Az iránytűk mind a térkép hiányzó darabja, a fehér folt felé mutattak, jóllehet azt még soha, senki sem látogatta meg. Hasonlóképpen, a mi összes adatunk és elméletünk a mindenség elmélete felé mutat. Ez a mi egyenleteinkben a fehér folt. Mindig lesznek olyan dolgok, amelyek felfoghatatlanok maradnak számunkra, és amelyeket lehetetlen kikutatni (például egy elektron pontos pozíciója, vagy a fény sebességével elérhetőn túl létező világ). Az alapvető törvények azonban hitem szerint megismerhetőek és véges számúak. A fizika elkövetkező évei pedig a legizgalmasabbak lehetnek a tudomány egész történetében, mert a részecskegyorsítók új generációjával, a gravitációs hullámokat kereső, a világűrbe

telepített detektorokkal és más módszerekkel igyekszünk feltárni az Univerzum újabb titkait. Nem jutottunk a történet végére, sőt az új fizikának még csak a kapujában állunk. De akármit is találunk, folytonosan új látóhatárok nyílnak meg a számunkra.

Jegyzetek

Előszó 1

16. oldal: Ez számos alkalommal megtörtént… Az állítás a kvantummechanikának köszönhetően igaz. Amikor egy elméletben figyelembe vesszük az összes lehetséges kvantumos korrekciót (vagyis elvégezzük a „renormálásnak” nevezett műveletet), akkor azt tapasztaljuk, hogy a korábban, a klasszikus fizika szintjén tiltott jelenségek újra megjelennek a számításban. Ez azt jelenti, hogy ha valami nem kifejezetten tiltott (például egy megmaradási törvény következtében), akkor az újra megjelenik a számításokban, amikor a kvantumos korrekciókat is figyelembe vesszük.

2. Láthatatlanság 2

42. oldal: A láthatatlanság központi szerepet játszott Platón erkölcsről… Platón erről így írt: „Egyetlen ember sem tudná távol tartani a kezét attól, ami nem az övé, ha nyugodtan elvehetné a piacon, amit csak megkíván, ha bemehetne a házakba, és ott azzal hálhatna, akivel csak ebben örömét leli, vagy gyilkolhatna, vagy kiengedhetné a börtönből, akit csak akar, és minden tekintetben Istennek tűnne az emberek között. …Ha elképzelsz valakit, aki rendelkezik a láthatatlanná válás hatalmával, mégsem cselekszik soha semmi rosszat, vagy soha nem érinti meg azt, ami a másé, akkor őt a szemlélők szerencsétlen, ütődött alaknak vélnék…” 3 46. oldal: A Microsoft korábbi technológiai főnöke, Nathan Myhrvold szerint…

Nathan Myhrvold, New Scientist Magazine, 2006. november 18., 69. old. 4 49. oldal: Ezért aztán nem szívesen állít fel… Josie Glausiusz, Discover Magazine, 2006. november. 5 52. oldal: Egy ilyen lencsével… „Metamaterials found for visible light” (Látható fényben működő metaanyagokat találtak), Eurekalert, www.eurekalert.org/pub_releases/2007-01, 2007. Lásd még: New Scientist Magazine, 2006. december 18.

3. Fézerek és halálcsillagok 6

64. oldal: A 11. világháborúban a nácik… A nácik is kiküldtek egy csoportot Indiába, azzal a feladattal, hogy vizsgálják meg az ősi hindu mitológia egyes állításait (amelyek hasonlóak Az elveszett frigyláda fosztogatói [Raiders of the Lost Ark, más címén Indiana Jones és az elveszett frigyláda fosztogatói] című filmben szereplő tervrajzhoz). A nácikat Mahabharata írásai érdekelték, amelyekben különleges, nagy erejű fegyverek szerepelnek, többek között repülő járművek. 7 64. oldal: A fókuszált fénynyalábok segítségével működő fegyverek… Az ilyen és ehhez hasonló filmek miatt terjedt el számos tévképzet a lézerekkel kapcsolatban. A lézersugár valójában láthatatlan, kivéve, ha a levegőben lebegő részecskéken szóródik. Amikor tehát Tom Cruise-nak a Mission Impossible című filmben lézernyalábok labirintusán kell keresztülnavigálnia, akkor a lézersugarak rácsozatának láthatatlannak kellene lennie, nem pedig vörösnek. A filmekben számos, sugárfegyverrel vívott csatában látjuk a lézersugarat átsüvíteni a szobán, holott ez lehetetlen, hiszen a lézersugár fénysebességgel halad, vagyis másodpercenként 300 000 kilométert tesz meg. 8 65. oldal: Planck így írt Einsteinről: „Néha azonban még ő is túllőtt a célon…” Asimov és Shulman, 124. old.

4. Teleportáció 9

84. oldal: A teleportáció első említését vallásos írásokban, például a Bibliában találjuk… A teleportáció legpontosabban feljegyzett példája 1593. október 24-én történt, amikor Gil Perez, a manilai (Fülöp-szigetek) kormányzói palota

katonai őrségének tagja hirtelen felbukkant Mexico Cityben a Plaza Mayoron. Megjelenése elképedést és zavart keltett, ezért a mexikói hatóságok letartóztatták, ugyanis azt hitték róla, hogy a Sátánnal cimborál. Amikor az inkvizíció legszentebb ítélőszéke elé állították, csupán annyit tudott saját mentségére felhozni, hogy rövidebb idő alatt jutott Manilából Mexikóba, „mint amennyi ideig a kakas egyet kukorékol”. (Bármily hihetetlenek is a történelmi feljegyzések az esetről, azért a történész Mike Dash megjegyzi, hogy a Perez eltűnéséről szóló első feljegyzések száz évvel az eset után születtek, így nem lehet teljes mértékben hitelt adni nekik.) 10 85. oldal: Sir Arthur Conan Doyle, akit elsősorban Sherlock Holmes történeteinek köszönhetően ismerünk… Doyle korai munkáit az orvosi hivatásra jellemző, módszeres és logikus gondolkodásmódja tette híressé, amint annak tanúi lehetünk Sherlock Holmes éles elméjű következtetéseiben. Akkor hát miért döntött úgy Doyle, hogy hátat fordít Mr. Holmes hideg és racionális gondolkodásmódjának, és helyette az ösztöneire bízva magát, Challenger professzor szívszaggató kalandjait mutatja be, aki elmerült a misztikum, az okkult tudományok és a természettudományok peremvidékének tiltott világában. A szerző viselkedését gyökeresen megváltoztatta néhány közeli rokonának hirtelen és váratlan halála az I. világháborúban. Elveszítette szeretett fiát, Kingsley-t, fivérét, két sógorát és két unokaöccsét. Ezek a veszteségek mély és tartós érzelmi sérülést okoztak a lelkében. Tragikus haláluk miatti búskomorságában Doyle élete hátralévő részére eljegyezte magát az okkult tudományokkal, abban bízva, hogy a spiritualizmus segítségével képes lehet érintkezésbe lépni elhunyt hozzátartozóival. A racionális, törvényszéki orvostani tudományt egyik pillanatról a másikra a misztikumra cserélte, és szerte a világban számtalan előadást tartott a különféle, megmagyarázatlan pszichikai jelenségekről. 11 89. oldal: Ezt a bizonytalanságot végül Heisenberg öntötte matematikai formába… Pontosabban, Heisenberg határozatlansági relációja azt állítja, hogy a részecske pozíciójában észlelhető bizonytalanság és ugyanazon részecske impulzusa bizonytalanságának a szorzata nagyobb vagy egyenlő kell, hogy legyen a Planck-állandó 2π-ed részénél. Vagy pedig a részecske energiája bizonytalanságának és az idő megadása bizonytalanságának szorzata ugyancsak nagyobb vagy egyenlő kell, hogy legyen a Planckállandó 2π-ed részénél. Ha a Planck-állandó értékét a nullához közelítjük, akkor visszakapjuk a jól ismert newtoni elméletet, ahol az összes bizonytalanság nullára redukálódik.

Az a tény. hogy nem ismerhetjük egyidejűleg teljes pontossággal egy elektron helyét és impulzusát, illetve energiáját és az időt, az alábbi szellemes élcelődésre késztette Tryggvi Emilssont: „A történészek arra a következtetésre jutottak, hogy Heisenberg minden bizonnyal a saját szerelmi életén töprengett, amikor felismerte a határozatlansági relációt: – Amikor volt ideje, akkor nem volt energiája, és – amikor az időpont megfelelő lett volna –, akkor nem találta a megfelelő helyet.” Barrow: Between Inner Space and Outer Space, 187. old. 12 92. oldal: A kvantumelmélet vitathatatlan kísérleti sikerei fölött keseregve Einstein így írt… Asimov és Shulman, 211. old. 13 94. oldal: Minden megváltozott azonban 1993-ban, amikor az IBM kutatói… Tételezzük fel egy pillanatra, hogy makroszkopikus objektumokat, köztük embereket tudunk teleportálni. Ez bonyolult filozófiai és teológiai kérdéseket vet fel a „lélek” létezésével kapcsolatban, ha az illető testét teleportálják. Ha valakit máshová teleportálunk, akkor vajon a lélek is a testtel együtt megy? Ezen etikai kérdések némelyikét járta körül James Patrick Kelley a Dinoszaurusz-logika (Think Like a Dinosaur) című regényében. A történetben egy fiatal nőt egy idegen bolygóra teleportálnak, de az átvitel közben valamilyen hiba lép fel. Emiatt az eredeti test nem semmisül meg, hanem minden érzelmével együtt érintetlen marad. A nőből tehát ettől a pillanattól kezdve két példány létezik. Természetesen, amikor a másolatot arra kérik, hogy szálljon be a teleportációs gépbe, hogy az megsemmisíthesse, ő ezt visszautasítja. Ez válságot robbant ki, hiszen a technológiát átadó, hidegvérű földönkívüliek számára csupán gyakorlati problémáról van szó, amelyet „az egyensúly helyreállítása érdekében” meg kell oldani. Ugyanakkor az érzelmekkel rendelkező emberek a nővel szimpatizálnak. A legtöbb történetben a teleportáció isteni adományként jelenik meg. Stephen King viszont The Jaunt (A kiruccanás) című novellájában azt vizsgálja meg, mi történne, ha a teleportációnak veszélyes mellékhatásai lennének. A jövőben a teleportáció mindennapos gyakorlat, amelyet kedélyeskedve csak „kiruccanásnak” neveznek. Mielőtt a Marsra teleportálnák őket, egy apa elmeséli gyermekeinek a kiruccanások különös történetét. Eszerint a módszert elsőként felfedező tudós csak egereket teleportált, és megfigyelte, hogy a távolba továbbítást csak az elaltatott állatok élték túl. Az ébren teleportált állatok borzalmas halállal pusztultak el. Ezért az embereket is mindig elaltatják teleportálás előtt. Egyetlen embert teleportáltak csak ébren, egy elítélt bűnözőt, akinek büntetése teljes elengedését ígérték, amennyiben aláveti magát a

kísérletnek. Miután teleportálták, súlyos szívroham érte, és utolsó szavai ezek voltak: „Idebent az örökkévalóság vár.” Sajnálatos módon a lebilincselő történetet végighallgató fiú elhatározza, hogy visszatartja a lélegzetét, és így nem engedi, hogy elaltassák. A következmények tragikusak. Miután teleportálják, hirtelen megőrül. Haja megőszült, szeme besárgult az öregedéstől, és megpróbálta kivájni saját szemét. Ekkor fény derült a titok nyitjára. A fizikai anyag azonnal teleportálódik, az elme számára azonban az utazás egy örökkévalóságig tart, az idő végtelennek tűnik, a továbbított személy pedig teljesen megőrül. 14 96. oldal: A kutatók egyike, Eugene Polzik kiemelte, hogy „most első ízben sikerült…” Curt Suplee: „Top 100 Science Stories of 2006”, Discover Magazine, 2006. december, 35. old. 15 96. oldal: „Egy körülbelül 5000 részecskét tartalmazó nyalábról beszélünk…” Zeeya Merali, New Scientist Magazine, 2007. június 13. 16 101. oldal: Némi szerencsével és a jelenlegi elméleti fejlődés segítségével… David Deutsch, New Scientist Magazine, 2006. november 18., 69. old.

5. Telepátia 17

104. oldal: Számos varázsló és gondolatolvasó sikere azon a híres „kalaptrükkön” alapul… Társasági összejöveteleken bámulatba ejtő telepatikus mutatványokkal szokták szórakoztatni a jelenlévőket. Kérjünk meg mindenkit, hogy írjon fel egy nevet egy cédulára, majd a cédulákat gyűjtsük össze egy kalapban. Az összehajtogatott cédulákat egyenként vegyük ki a kalapból, majd mielőtt kinyitjuk, olvassuk fel hangosan a rajta álló nevet. A közönség meg fog döbbenni. A szemük láttára mutattuk be a telepátia működését. Egyes bűvészek éppen ennek a trükknek köszönhetően váltak ismertekké és gazdagodtak meg. (A megdöbbentő gondolatolvasási mutatvány a következő trükkön alapul. Húzzuk ki az első cédulát, majd gyorsan olvassuk el a rajta álló nevet, de ne mondjuk meg, hivatkozzunk arra, hogy a „pszichikai éter” elhomályosult, ezért nehézségünk támadt a név elolvasásával. Húzzuk ki a következő cédulát, de ne nyissuk ki, hanem mondjuk be hangosan az előző cédulán olvasott nevet. Ezután nyissuk ki a cédulát, és olvassuk el magunknak az azon álló nevet. Húzzuk ki a harmadik cédulát, és annak kinyitása nélkül mondjuk be a második cédulán olvasott nevet, és így tovább. Minden egyes alkalommal, amikor hangosan bemondjuk a

papíron álló nevet, valójában az előző papírszeleten álló nevet olvassuk fel.) 18 106. oldal: A szerencsejátékosok bizonyos mértékig ugyancsak képesek az emberek gondolataiban olvasni… Az ember lelkiállapota hozzávetőlegesen felmérhető, ha pontosan megfigyeljük, miként mozognak a szemgolyói, amikor letapogat egy képet. Ha vékony fénysugarat ejtünk a szemgolyójára, akkor a sugár visszaverődő képe a falra vetíthető. A visszavert fénysugár által a falra vetített fényfolt mozgását követve visszakövetkeztethetünk a szem mozgására a kép letapogatása közben. (Ha például egy arcot tapogatunk le a szemünkkel, akkor a tekintet először rendszerint ide-oda ugrál a képen látható személy két szeme között, majd áttér a szájára, onnan vissza a szemekre, és csak ezután tapogatja le az arc többi részét.) A kép letapogatása közben megfigyelhetjük pupillája tágasságát, amiből viszont arra következtethetünk, hogy a kép különböző részleteinek látványa kellemes vagy kellemetlen gondolatokat ébreszt a szemlélőben. Ily módon feltérképezhetjük a vizsgált személy érzelmi állapotát. (Egy gyilkos például erőteljes érzelmeket mutat, amikor a gyilkosság helyszínét ábrázoló képet lát, miközben alaposan megnézi a holttest tényleges helyét. Márpedig ezt a helyet a rendőrségen kívül csak a gyilkos ismerheti.) 19 106. oldal: A telepátia és más paranormális jelenségek első tudományos vizsgálatát… A Pszichikai Kutatások Társasága tagjai sorába tartozott többek között Lord Rayleigh (Nobel-díjas), Sir William Crookes (az elektronikában használt Crookes-cső feltalálója), Charles Richet (Nobel-díjas), William James amerikai pszichológus és Arthur Balfour miniszterelnök. A Társaság támogatói között olyan hírességeket találunk, mint Mark Twain, Arthur Conan Doyle, Alfred Lord Tennyson, Lewis Carroll és Carl Jung. 20 106. oldal: Egy a társasággal kapcsolatba került kutató… Rhine-t eredetileg a papi pálya vonzotta, később azonban a Chicagói Egyetem hallgatójaként botanikával kezdett foglalkozni. Miután 1922-ben meghallgatta Sir Arthur Conan Doyle egyik előadását, aki akkoriban szerte az országban a halottakkal való kommunikációról beszélt hallgatóságának, Rhine érdeklődése a pszichikai jelenségek felé fordult. Később elolvasta Sir Oliver Lodge The Survival of Man című könyvét arról, miként lehet a szeánszokon előre megfontolt szándékkal kapcsolatba lépni az elhunytakkal, ami tovább fokozta Rhine lelkesedését. Nem volt azonban megelégedve a spiritualizmus akkori helyzetével, mert az általános vélekedést kedvezőtlenül befolyásolták a csalásokról és trükkökről szóló történetek. Rhine saját vizsgálataival csalóként leleplezett egy Margery Crandon nevű ismert médiumot, amivel kivívta számos spiritualiszta, többek között Conan Doyle megvetését.

21

107. oldal: „Egyetlen magyarázat maradt tehát, a telepátia…” Randi, 51. old. 22 108. oldal: A további kísérletek bebizonyították, hogy az egereknek nincs semmiféle telepatikus képességük… Randi, 143. old. 23 114. oldal: Szokatlanul erős aktivitást tapasztalt… San Francisco Chronicle, 2001. november 26. 24 115. oldal: Egyes bírálók véleménye szerint… Végül, jogi és erkölcsi kérdések is felmerülnek arra az esetre vonatkozóan, ha a jövőben a telepátia bizonyos korlátozott formái mindennaposakká válnának. Egyes országokban tilos az érintett hozzájárulása nélkül a vele folytatott telefonbeszélgetést rögzíteni, ehhez hasonlóan a jövőben ugyanígy illegálisnak számíthat valakinek a gondolatait a hozzájárulása nélkül feljegyezni. Ugyanakkor a teljes gondolat- és cselekvésszabadság hívei célul tűzhetik ki, hogy olvashassanak bárkinek a gondolataiban, az érintett engedélye nélkül. Figyelembe véve az egyén gondolatainak bizonytalan természetét, minden valószínűség szerint soha nem fogják legalizálni, hogy bírósági eljárás során behatoljanak valakinek a gondolatvilágába. A Tom Cruise főszereplésével készült Különvélemény (Minority Report) című filmben felmerül az az etikai kérdés, hogy letartóztatatható-e valaki azért a bűncselekményért, amelyet még nem követett el? A jövőben felmerülhete, hogy vonhat-e maga után büntetőjogi eljárást, ha valakinek a gondolataiba betekintve bizonyítékot találunk arra nézve, hogy az illetőnek szándékában állt valamilyen bűncselekmény elkövetése? Vajon a gondolatban elkövetett fenyegetést ugyanolyan súllyal kell figyelembe venni, mint a ténylegesen szavakba öntött, és kimondott fenyegetést? Megkérdőjelezhető lesz azoknak a kormányoknak és biztonsági szerveknek a tevékenysége, amelyek a jogra fittyet hányva, erőszakkal alávetnek bizonyos személyeket az agyuk átvizsgálásának. Lehet-e ezt bármilyen formában is jogszerűnek tekinteni? Jogos lehet-e belekukucskálni a terroristák gondolataiba, és ily módon kifürkészni a terveiket? Jogszerű lehet-e hamis emlékképeket elhelyezni valakinek a tudatában, és ezáltal félrevezetni őt? Az Arnold Schwarzenegger főszereplésével forgatott Az emlékmás (Total Recall) című filmben folyton előkerül a kérdés, hogy az adott személy emlékképei valóságosak, vagy csak az agyába beültetettek-e, ami jelentős mértékben befolyásolja a személyiséget. Mindezek a kérdések valószínűleg még évtizedeken keresztül csak hipotetikus felvetések maradnak, ám a technológia lassú, de biztos fejlődése nyomán előbb-utóbb óhatatlanul fel kell merülniük a hasonló, jogi, erkölcsi és társadalmi problémáknak. Szerencsére még bőven van időnk a megoldásukra.

25

116. oldal: De ha meg akarjuk építeni az ehhez szükséges berendezést… Douglas Fox, New Scientist Magazine, 2006. május 4. 26 118. oldal: Ez az eszköz még távolról sem lenne olyan kifinomult… Science Daily, www.sciencedaily.com 2005. április 9. 27 119. oldal: A folyamat nehéz és hosszadalmas, mert figyelmesen ki kell szűrni a hibás jeleket… Cavelos, 184. old.

6. Pszichokinézis 28

127. oldal: Geller színre lépése előtt Carson konzultált Randival.. A Bámulatos Randi felháborodott azon, hogy egyes hivatásos bűvészek, akiket a becsapható nézők megtévesztésére képeztek ki, pszichikus erőt tulajdonítanak saját maguknak, és így csalással szedik rá áldozataikat. Randi a csalók leleplezésére új karriert kezdett. Gyönyörűségét lelte abban, hogy bűvészként meg tudta ismételni a magukat pszichikusoknak nevező csalók minden egyes trükkjét. A Bámulatos Randi ezzel a Nagy Houdini nyomdokaiba lépett, aki bűvészként ugyancsak második karriert kezdett, hogy leleplezze azokat a csalókat és sarlatánokat, akik egyéni haszonszerzés érdekében mások becsapására használták fel bűvészi képességeiket. Randi azzal dicsekszik, hogy trükkjeivel még a tudósokat is orruknál fogva tudja vezetni. „Nincs a tudósoknak az a csoportja, akiket ne tudnék az őrületbe kergetni, ha beteszem a lábamat a laborjukba”, tartja képességeiről Randi. Cavelos, 220. old. 29 129. oldal: A Nemzeti Kutatási Tanács jelentése megvizsgálta annak a lehetőségét, hogy felállítanának egy „harcos szerzetesekből” álló, hipotetikus csapatot, a „Föld Első Zászlóalját”… Cavelos, 240. old. 30 130. oldal: A jelentés arra a következtetésre jutott, hogy „… egyikének sem sikerült tudományosan igazolnia…” Cavelos, 240. old. 31 132. oldal: Megtanította nekik, hogyan tudják agyi hullámaikat változtatni… Philip Ross, Scientific American, 2003. szeptember. 32 132. oldal: Az így kiképzett majmok végül képesek voltak… Miguel Nicolelis és John Chapin, Scientific American, 2002. október. 33 134. oldal: Akkor már tudtam, hogy jó irányban haladok… Kyla Dunn, Discover Magazine, 2006. december, 39. old.

34

140. oldal: A szerző azonban elismeri, hogy „egyelőre még a világ legjobb kutatócsoportjainak is…” Aristides A. G. Requicha, „Nanorobots”, http://www.lmr.usc.edu/ ~lmr/publications/nanorobotics

7. Robotok 35

142. oldal: akárcsak a világszerte jól ismert oxfordi fizikus, Roger Penrose… Penrose professzor érvelése szerint a kvantumos hatásoknak jelen kell lenniük az agyban, és ezek teszik lehetővé a gondolkozást. A legtöbb informatikus azt mondaná, hogy az agy minden egyes neuronja lemásolható tranzisztorok bonyolult sorozata formájában; ennélfogva az agy egy klasszikus fizikai alapon működő eszközzé redukálható. Az agy rendkívül bonyolult, de lényegében egy köteg neuronból áll, amelyek működése tranzisztorokkal utánozható. Penrose azonban nem ért egyet ezzel. Ő azt állítja, hogy a sejtekben olyan, mikrocsövecskéknek (mikrotubuláknak, mikrotubulusoknak) nevezett szerkezetek is jelen vannak, amelyek kvantumos viselkedést mutatnak, ezért az agy soha nem lesz elektronikus alkatrészek összességére redukálható. 36 142. oldal: Colin McGinn a Rutgers Egyetemen azt állítja, hogy a mesterséges intelligencia… Kaku, Visions, 95. old. 37 150. oldal: Steve Grand, a Cyberlife Intézet igazgatója szerint… Cavelos, 90. old. 38 150. oldal: „Nem sikerült neki, mint ahogy nekem sem sikerült 1981ben írott doktori értekezésemben megoldani ugyanezt a problémát.” Rodney Brooks, New Scientist Magazine, 2006. november 18., 60. old. 39 152. oldal: „Veresége nem azt jelenti, hogy Kaszparov nem gondolkozik elég mélyen…” Kaku, Visions, 61. old. 40 153. oldal: A legkevésbé sem meglepő módon Lenat mottója így szólt: „Az intelligencia 10 millió szabály.” Kaku, Visions, 65. old. 41 154. oldal: „Magunk alatt vágjuk a fát, amikor megpróbáljuk létrehozni a halvány árnyékát annak, amit ígértünk.” Bill Gates, Sceptic Magazine, vol. 12., no. 12., 2006, 35. old. 42 154. oldal: „A robot számára még az olyan, egyszerűnek látszó feladat is pokolian bonyolult, hogy megkülönböztessen egy nyitott ajtót egy ablaktól.” Bill Gates, Scientific American, 2007. január, 63. old.

43

155. oldal: „Senki sem tudja teljes bizonyossággal megmondani, hogy mikor éri el ez az iparág a kritikus tömeget – ha egyáltalán eléri…” Scientific American, 2007. január, 58. old. 44 158. oldal: „Ma nem létezik olyan gép, amelyik erre képes lenne.” Susan Kruglinski: „The 100 Top Science Stories of 2006”, Discover Magazine, 18. old. 45 158. oldal: Hans Moravec szerint „a teljes mértékben intelligens gépek akkor jönnek majd létre…” Kaku, Visions, 76. old. 46 160. oldal: „Kérem! Kérem! Szükségem van egy kis áramra! Nagyon fontos lenne…” Kaku, Visions, 92. old. 47 160. oldal: Dr. Antonio Damasio, az Iowa Egyetem Orvosi Karának neurológusa… Cavelos, 98. old. 48 162. oldal: „A számítógépeknek egyszerűen nincsenek megérzéseik.” Cavelos, 101. old. 49 162. oldal: Fjodor Dosztojevszkij orosz író ezt így fogalmazta meg… Barrow, Theories of Everything, 149. old. 50 162. oldal: „Utódaink elképednek majd azon, mennyi tudományos szemetet hordtunk össze…” Sydney Brenner, New Scientist Magazine, 2006. november 18., 35. old. 51 165. oldal: „Előfordulhat, hogy egyszer majd a számítógépek háziállataivá válunk…” Kaku, Visions, 135. old. 52 166. oldal: „Amikor ez bekövetkezik, DNS-eink fölöslegessé válnak…” Kaku, Visions, 188. old. 53 166. oldal: Ezért a távoli jövőben talán valaki majd kiáll amellett, hogy érdemesebb egyesíteni a szén- és a szilíciumalapú technológiát… Eszerint tehát mechanikai teremtményeink jelenthetik hosszú távú túlélésünkhöz a kulcsot. Mirvin Minsky ezt így fogalmazza meg: „Mi, emberi lények nem jelentjük az evolúció végállomását, ezért ha képesek vagyunk olyan okos gépet készíteni, mint egy ember, akkor készíthetünk sokkal okosabbat is. Semmi akadálya, hogy egy másik embert készítsünk. Akár olyant is készíthetünk, amelyik elvégzi mindazt, amire mi magunk képtelenek vagyunk.” Kruglinski: „The 100 Top Science Stories of 2006”, 18. old. 54 166. oldal: A távoli jövőben a robotok vagy az emberhez hasonló kiborgok…

A halhatatlanság természetesen olyasvalami, amire az emberek azóta vágynak, amióta csak az elmélkedés képességével megkülönböztették magukat az állatoktól, és egyedül az állatvilágban elgondolkoztak saját halandóságukon. A halhatatlanságról egy alkalommal Woody Allen azt mondta: „Nem akarok műveimen keresztül halhatatlanná válni. Úgy akarom elérni, hogy nem halok meg. Nem honfitársaim szívében akarok tovább élni. Szívesebben élnék a saját lakásomban.” Moravec viszont úgy gondolja, hogy a jövőben egyesülni fogunk saját teremtményeinkkel, hogy az intelligencia magasabb szintjét hozzuk létre. Ehhez le kell majd másolnunk az agy 100 milliárd neuronját, amelyek mindegyike neuronok ezreivel áll kapcsolatban. Miközben a műtőasztalon ülünk, egy gépfej fekszik mellettünk. A sebészi beavatkozást úgy hajtják végre, hogy a gépfejben minden egyes eltávolított neuronnak szilíciumból létrehozzák a pontos mását. Ahogy telik az idő, lassan testünk minden egyes neuronja helyett megjelenik a robotban egy szilíciumneuron, így a műtét alatt végig öntudatunknál maradunk. A beavatkozás végére egész agyunk áttevődött a robotfejbe, miközben mindvégig az eseménysor tanúi voltunk. Egy napon elaggott, elerőtlenedő testünk meghal, de abban a pillanatban máris egy halhatatlan testen belül találjuk magunkat, változatlan emlékeinkkel és személyiségünkkel, anélkül, hogy öntudatunkat elveszítettük volna.

8. Földönkívüliek és ufók 55

174. oldal: Ennek ellenére Seth Shostak, a SETI vezető csillagásza optimista, és abban bízik, hogy… Jason Stahl, Discover Magazine, „The 100 Top Sciences Stories of 2006”, 2006. december, 80. old. 56 178. oldal: „Nehéz elképzelni, miként tudná az élővilág átvészelni ezeket a heves támadásokat”, mondja. Cavelos, 13. old. 57 178. oldal: Dr. Jacques Lasker francia csillagász becslése szerint… Cavelos, 12. old. 58 179. oldal: „Úgy véljük, hogy a mikrobák és az ezeknek megfelelő életformák…” Ward és Brownlee, xiv. old. 59 181. oldal: „Mi vagyunk az első generáció, amelyiknek reális esélye van felfedezni az életet egy idegen bolygón.” Cavelos, 26. old. 60 191. oldal: Amint azt korábbi könyveimben már tárgyaltam… Bár a helyi nyelvek és kultúrák a Föld különböző részein fennmaradnak, emellett azonban kialakul egy planetáris nyelv és kultúra,

amelyik összeköti a kontinenseket. A globális és a lokális kultúra egymás mellett fog létezni. A társadalmak elitjei körében ez a helyzet már meg is valósult. Vannak azonban olyan erők, amelyek ellenzik ezt a planetáris rendszer irányába történő fejlődést. Ezek azok a terroristák, akik öntudatlanul és ösztönösen felismerik, hogy a planetáris civilizáció felé való haladás a kifejlődő kultúrájuk központi elemévé teszi a toleranciát és a hagyományos pluralizmust. Márpedig ez a kilátás fenyegetést jelent azok számára, akik jobban éreznék magukat, ha az elmúlt évezredben élnének.

9. Csillagközi űrhajók 61

200. oldal: A matematikus és filozófus Bertrand Russell így gondolkodott erről… Kaku, Hipertér, (Akkord, 2006) 309. old. 62 224. oldal: Nordley szerint „gombostűfej méretű, kötelékben repülő és egymással kommunikáló űrhajók…” Gilster, 242. old.

10. Antianyag és antiuniverzumok 63

232. oldal: Dr. Steven Howe, a Los Alamos-i (Új-Mexikó, USA) Synergetics Technologies cég munkatársa… NASA, http://science.nasa.gov, 1999. április 12. 64 237. oldal: Dirac ezt így fogalmazta meg: „Sokkal fontosabb, hogy az egyenlet szép és elegáns legyen, mint az, hogy a kísérleti eredményekkel összhangban álljon…” Cole, 225. old.

11. Gyorsabban a fénynél 65

256. oldal: Amint Matt Wisser, a Washington Egyetem fizikusa megjegyzi… Cavelos, 137. old. 66 256. oldal: Sir Martin Rees, brit Királyi Csillagász még azt is hozzáteszi, hogy… Kaku, Parallel Worlds, 307. old.

67

257. oldal: „Úgy gondoltam, kell lennie valamilyen módszernek, amellyel ezeket a fogalmakat felhasználva…” Cavelos, 151. old. 68 257. oldal: „Mögötte viszont semmit sem lehetne látni – csak a feketeséget – mert a csillagok fénye…” Cavelos, 154. old. 69 260. oldal: „Az út mentén egzotikus anyagot előállító generátorok sorozatára van szükségünk…” Cavelos, 154. old. 70 264. oldal: „Bújj át ezen a varázslatos gyűrűn – és kész!…” Kaku, Parallel Worlds, 307. old. 71 265. oldal: Ő ezt így fogalmazta meg: „A feladat végrehajtásához körülbelül mínusz egy Jupiter kell…” Cavelos, 145. old.

12. Időutazás 72

271. oldal: Janus Equation (Janus egyenlet) című regényében G. Spruill… Nahin, 322. old. 73 271. oldal: „Ami a jelent illeti, ha az örökké velünk maradna, és soha nem válna múlttá…” Pickover, 10. old. 74 277. oldal: „…Mi, fizikusok ráébredtünk, hogy az idő természete túlságosan fontos kérdés…” Nahin, ix. old. 75 278. oldal: A fizikus Richard Gott ezt így fogalmazta meg: „Nem hiszem, hogy felmerülhetne a kérdés…” Pickover, 130. old. 76 279. oldal: Gott szerint: „Ha azt akarjuk, hogy a húr egy összeomló hurokját egyszer megkerülve…” Kaku, Parallel Worlds, 142. old. 77 280. oldal: „Ha valaki a múltban megházasodik, elítélhető-e bigámia miatt…” Nahin, 248. old.

13. Párhuzamos univerzumok 78

288. oldal: Henderson szerint: „Akárcsak egy fekete lyukat…”

Kaku, Hyperspace, 22. old. 79 290. oldal: „Első pillantásra rendkívül mértékben szimpatikusnak találom az Ön elgondolását…” Pais, 330. old. 80 291. oldal: Enrico Fermit ugyancsak megrémítette a görögös hangzású nevekre keresztelt részecskék sokasága… Kaku, Hipertér (uo.), 131. old. 81 296. oldal: Max Tegmark (MIT) szerint ötven éven belül… Max Tegmark, New Scientist Magazine, 2006. november 18., 37. old. 82 300. oldal: Schrödinger kikelt az elmélete valószínűségi értelmezése ellen… Cole 222. old. 83 300. oldal: „Ezért remélem, el tudják fogadni a Természetet olyannak, amilyen: abszurdnak.” Greene, 111. old. 84 302. oldal: A paradoxon másik szemléletmódját a Hugh Everett által 1957-ben felvetett „sokvilág elképzelés” jelenti… A „sokvilág értelmezés” másik szimpatikus tulajdonsága, hogy az eredeti hullámegyenleten kívül nem igényel semmilyen további feltevést. E kép szerint soha nem kell előidéznünk a hullámfüggvény összeomlását, azaz soha nem kell megfigyelést végeznünk. A hullámfüggvény egyszerűen – automatikusan – két részre osztódik anélkül, hogy a külvilágnak bármilyen módon be kellene avatkoznia, vagy bármilyen feltevéssel kellene élnie. Ebben az értelemben a „sokvilág elmélet” fogalmilag egyszerűbb bármely más elméletnél, amelyekben külső megfigyelőkre, mérésekre, a hullámfüggvények összeomlására és más, ehhez hasonló fogalmakra van szükség. Igaz, hogy súlyos teherként nehezedik ránk az univerzumok végtelen sokasága, azonban a hullámfüggvény szemmel tartja őket, anélkül, hogy kívülről bármilyen feltevéssel kellene élnünk. Kérdés, miért tűnik a mi fizikai Világegyetemünk kifejezetten stabilnak és biztonságosnak. Nos, ennek az egyik értelmezési lehetősége szerint mindez a dekoherenciának köszönhető, vagyis annak a körülménynek, hogy a mi Világegyetemünk lecsatolódott az összes többi, párhuzamos univerzumtól. Ám a lecsatolódás nem szünteti meg a párhuzamos univerzumokat. A dekoherencia csupán megmagyarázza, miért tűnik a mi Világegyetemünk az univerzumok végtelen sokaságán belül határozottan stabilnak. A dekoherencia azon az elképzelésen alapul, hogy minden egyes univerzum számtalan univerzumra tud szakadni, de a mi Világegyetemünk a környezetével való kölcsönhatások révén teljes mértékben szeparálódik ezektől az univerzumoktól. 85 303. oldal: A Nobel-díjas Frank Wilczek megállapítja: „Felzaklat az a tudat…”

Kaku, Parallel Worlds, 169. old.

14. Örökmozgó gépek 86

317. oldal: „Ő volt a Mikulás és Aladdin csodalámpája egy személyben, az egész világ számára” Asimov, 12. old. 87 326. oldal: Elméletileg a másodfajú örökmozgó nem termel… Egyesek ellenvetése szerint az emberi agy, amelyik talán a legbonyolultabb objektum, amelyet a természet az egész Naprendszerben létrehozott, megsérti a termodinamika második főtételét. Az emberi agy több mint 100 milliárd neuronból áll, és a Föld 40 billió kilométeres környezetében, azaz a legközelebbi csillagok távolságán belül nem találunk a Világegyetemben ehhez fogható komplexitást. De vajon hogy lehet az entrópiának ezt a hatalmas mértékű csökkentését összeegyeztetni a második főtétellel, kérdezik a kételkedők. Maga az evolúció is megsérteni látszik a termodinamika második főtételét. Nos, a kérdésre az a válasz, hogy a magasabbrendű szervezetek, közöttük az ember megjelenésével együtt járó entrópiacsökkenést a teljes entrópia valahol másutt bekövetkező növekedése kompenzálja. Az entrópia evolúció által létrehozott csökkenését bőséggel ellensúlyozza az entrópia növekedése a környezetben, azaz a Földet érő napsugárzás entrópiája. Az emberi agy kifejlődése az evolúció során valóban csökkenti az entrópiát, azonban ezt bőven ellensúlyozza az a káosz, amelyet mi magunk hozunk létre (például a környezetszennyezés, a hulladékhő, a globális felmelegedés stb.). 88 330. oldal: Az elképzelés egyik szószólója… Tesla azonban a tudomány- és technikatörténet tragikus figurája volt. Minden bizonnyal kisemmizték számos szabadalma és találmánya jogdíjából, amely találmányok előkészítették a rádiót, a tévét és az egész telekommunikációs forradalmat. (Mi, fizikusok azonban gondoskodtunk arról, hogy Tesla neve ne merüljön feledésbe. Róla neveztük el ugyanis a mágneses térerősség mértékegységét. Egy tesla 10 000 gausszal egyenlő, ami nagyjából a Föld mágneses tere erősségének a húszezerszerese.) Teslát szinte teljesen elfelejtette az utókor, kivéve azt, hogy néhány hóbortos kijelentését az összeesküvés-elméletek hívei a városi legendák részeként számon tartják. Tesla hitt abban, hogy képes kommunikálni a marslakókkal, meg tudja oldani Einstein befejezetlen egyesített térelméletét, ketté tudja vágni a Földet, mint egy almát, és olyan halálsugarat tud kifejleszteni, amelyikkel 250 mérföld (400 km) távolságból tízezer repülőgépet tud megsemmisíteni. (Az FBI a halálsugárra vonatkozó kijelentését olyan komolyan vette, hogy halála

után megszerezték legtöbb feljegyzését és laboratóriumi eszközét, amelyek közül némelyeket még ma is a legnagyobb titokban őriznek.) Tesla hírneve teljében volt, amikor 1931-ben a Time magazin címlapjára került. Rendszeresen elkápráztatta a nagyközönséget azzal, hogy sok millió voltos elektromos szikrákat gerjesztett az elkábult nézők szeme láttára. Tesla vesztét azonban az okozta, hogy notóriusan hanyag volt a pénzügyeit és jogi ügyeit illetően. Hiába vette fel a harcot az akkor születő, mára óriásokká vált villamosipari cégeket képviselő ügyvédek seregével, Tesla elvesztette az ellenőrzést legfontosabb szabadalmai fölött. Ugyanakkor kezdtek megmutatkozni rajta a ma obszesszívkompulzív megbetegedésnek (OCD) nevezett betegség tünetei, rögeszméjévé vált a hármas szám. Később paranoiássá vált, és szűkös körülmények között a New Yorker Hotelben lakott. Mindvégig attól félt, hogy ellenségei megmérgezik, és mindig csak egy lépéssel járt hitelezői előtt. 1943-ban, 86 éves korában, teljes szegénységben halt meg.

Epilógus: A lehetetlen jövője 89

350. oldal: A csillagász John Barrow megjegyzi: „A történészek még ma is vitatkoznak…” Barrow, Impossibility, 47. old. 90 350. oldal: A matematikus David Hilbert így utasítja el Comte állításait… Barrow, Impossibility, 209. old. 91 350. oldal: „Kétszáz évvel ezelőtt bárkitől megkérdezhetted…” Pickover, 192. old. 92 351. oldal: „A Világegyetem természetére vonatkozó összes fontos kérdés – a kezdetétől a végéig – megválaszolhatatlannak bizonyul.” Barrow, Impossibility, 250. old. 93 351. oldal: „Ha viszont a felfúvódás korából származó gravitációs hullámokat sikerülne megfigyelnünk, akkor az univerzum 10-35 másodperccel az Ősrobbanás utáni állapotának maradványáról szerezhetnénk információt…” Rocky Kolb, New Scientist Magazine, 2006. november 18., 44. old. 94 356. oldal: „Megengedik-e a fizika törvényei, hogy a magasan fejlett civilizációk…” Barrow, Impossibility, 143. old. 95 360. oldal: „Úgy hiszem, 2056-ban már vehetsz olyan pólót…” Max Regmark, New Scientist Magazine, 2006. november 18., 37. old. 96 362. oldal: Napjainkban a mindenség elméletére a legesélyesebb (és egyetlen) jelölt…

Ennek az az oka, hogy ha vesszük Einstein gravitációelméletét, és hozzáadjuk a kvantummechanikai korrekciókat, akkor ezek a korrekciók – ahelyett, hogy kicsik lennének – végtelenül naggyá válnak. Az évek során a fizikusok számos trükköt vezettek be ezeknek a végtelen tagoknak a kiküszöbölése érdekében, de egyiküknek sem sikerült megalkotni a gravitáció kvantumelméletét. A húrelméletben viszont ezek a korrekciók számos okból kifolyólag teljesen eltűnnek. Először is, a húrelméletben fennáll a szuperszimmetriának nevezett szimmetriatulajdonság, ami sokat kiküszöböl a divergens tagok közül. Emellett a húrelméletben van egy határpont, a húr hossza, amely segít kordában tartani ezeket a végteleneket. Ezeknek a végteleneknek az eredete valójában a klasszikus elméletig nyúlik vissza. Newton fordított négyzetes erőtörvénye értelmében bármely két részecske között végtelenül nagy erő hat, ha a távolságuk nullára csökken. Ez a végtelen, amelynek megjelenése már Newton elméletében is nyilvánvaló, változatlanul jelen van a kvantumelméletben is. A húrelméletben viszont létezik egy határpont, azaz a húr hossza, vagyis a Planck-hosszúság, ami lehetővé teszi ezeknek a divergenciáknak a kezelését. 97 366. oldal: „Ebben az esetben megfigyelhetnénk őket az égbolton…” Alexander Vilenkin, New Scientist Magazine, 2006. november 18., 51. old. 98 367. oldal: Az asztrofizikus John Barrow ezt logikusan így összegezi… Barrow, Impossibility, 219. old.

Forrás: Internet