Táguló univerzum

Egy perc tudomány 13.

415

„Az Univerzumot újra fel kellett találni, az ehhez vezető utat Einstein alapelvei apró lámpásként világították meg. Olyan gravitációelméletet volt képes létrehozni, amelyben minden tömeg, minden részecske és minden energia hozzájárul a Világegyetem szerkezetének kialakításához.”
Jean Eisenstaedt

Az emberi intellektusnak a 20. században elért egyik legnagyobb eredménye az a felfedezés, miszerint az általunk ismert Világegyetem egy végtelenül forró és szupersűrű állapotból ered, és a „tegnap nélküli nap” óta az Univerzum tágul és fejlődik.
Ez a kozmológia ún. Standard Modellje, az Ősrobbanás elmélete, a telhetetlen kíváncsiság, a képzelőerő, az alapos megfigyelés és a könyörtelen logika terméke; az elmúlt száz évben dolgozták ki, de természetesen a megelőző századok tudósai által összegyűjtött alapok tették ezt lehetővé.


A jelentős művészeti és tudományos alkotások időnként önálló életet élnek, és különös hatásuk lehet – talán olyan is, amilyenre az alkotók nem is gondoltak. Beethoven soha nem gondolt mindarra, amit mások megláttak a szimfóniáiban, és Shakespeare is nagyon csodálkozna, ha látná, hányféle értelmezést adtak a darabjainak. Ez a jelenség, amit a megteremtett művek teremtő erejének is nevezhetnénk, részben azért alakult ki, mert a tudomány és a művészet forradalmi újításai nemcsak a gondolkodásunk tárgyát, hanem mikéntjét is befolyásolják. Nemcsak a gondolatok tartalmát változtatják meg, hanem azt az intellektuális környezetet is, amelyben a gondolatok megszületnek. Ugyanez volt a helyzet azzal a különös mesével is, ami arról szól, hogy Albert Einstein általános relativitáselmélete megjósolta az univerzum tágulását, amit nem sokkal később a csillagászok az égboltra írva is viszontláttak.
Amikor Einstein megalkotta híres elméletét, azzal olyan gravitációs elméletet akart létrehozni, amely megoldja a newtoni elmélet által fölvetett problémákat. Tisztában volt azzal, hogy az új elmélet fontos lesz a kozmológiában, hiszen a Világegyetemben a gravitáció az uralkodó erő. De fogalma sem volt arról, hogy elmélete meg fogja jósolni a Világegyetem tágulását. Amikor kimutatták, hogy az egyenleteinek a következménye az Univerzum tágulása, akkor azt mondta, hogy ez matematikailag helyes ugyan, de semmiféle fizikai jelentősége nincs. Ugyanis – akárcsak korának valamennyi tudósa – Einstein is egy állandó és örök Univerzumban hitt. Hogy elkerülje ezt a számára hamisnak és nem túlzottan elegánsnak tűnő következményt, egy új matematikai tényezőt iktatott be az egyenleteibe, annak érdekében, hogy az elméleti Világegyeteme újra statikussá váljon. Később ezt a lépést élete nagy tévedésének minősítette. Tudniillik éppen abban az időben, amikor az európai egyetemek elméleti fizikai karain virágba szökkent a kozmosz relativisztikus modellje, az amerikai csillagászok hatalmas léptekkel haladtak a távoli világűr megfigyelésében. Sajnos, a korra jellemző módon az európai tudósok semmit sem tudtak az amerikai csillagászok eredményeiről, és azok sem ismerték a relativitáselméletet, és pláne nem annak kozmológiai következményeit. Mégis, a tudomány egyik legkísértetiesebb véletlen egybeeséseként a csillagászok hamarosan bizonyítékot találtak a Világegyetem tágulására.
A történet újabb érdekes csavarja, hogy az a tudós, aki az Ősrobbanás elméletéről megbízható és kellően részletes leírást adott, egy belga pap volt. Georges Lemaitre ösztönösen megérezte, hogy az általános relativitáselméletben benne rejlik a teremtés pillanata. Komoly hatással lehetett ez a felismerés egy papra, de ő egyszer így nyilatkozott: „Két út vezet az igazsághoz. Én úgy döntöttem, hogy mindkettőt követem.” A Leuveni Egyetemen fizikából szerzett diplomát 1919-ben, és a következő évben belépett egy papi szemináriumba. 1923-ban szentelték pappá, és élete hátralevő részében párhuzamos karriert futott be: egyszerre volt fizikus és katolikus pap. A Leuveni Egyetemen kezdett el tanítani, és Einstein elméletének egyenletei alapján hozzákezdett saját kozmológiai modelljének a kidolgozásához. Makacsul igyekezett az Univerzum tágulásából fakadó következményeket feltárni és megérteni. Született kozmológusként az egyenletek mögött megbúvó valóságot akarta megérteni, és különösen izgatta a kozmosz fizikai története. Ha a világmindenség valóban tágulóban van, akkor tegnap kisebbnek kellett lennie, mint ma, és tavaly kisebb volt, mint az idén. Az pedig már igazán logikus, hogy ha elég hosszan forgatjuk visszafelé az idő kerekét, eljuthatunk egy olyan pillanathoz, amikor az egész Univerzum egy igazán kicsi térrészben volt összezsúfolva. Lemaitre eldöntötte, hogy nem áll meg időutazásban addig, amíg el nem ér a teremtés pillanatáig. Arra a következtetésre jutott, hogy a világmindenség egy parányi, tömör régióból ered, amelyből egy robbanás révén szabadult ki, és azóta fejlődik. Ez volt az Ősrobbanás-elmélet első változata. Ha valakinek elképzelhetetlennek vagy furcsának tűnik, ne ijedjen meg, nincs ezzel egyedül. A kor legnagyobb koponyái sem nagyon tudták elfogadni, és a legnagyobb ellenzője eleinte maga Einstein volt. Sir Arthur Eddington, a kor legnagyobb csillagásza pedig azt mondta: „Tudósként egyszerűen nem hiszem, hogy a Világegyetem története egy robbanással kezdődhetett”.
A második világháború alatt sok fiatal tudós dolgozott különböző katonai projekteken. Az angol Admiralitásnak volt Witley-ben egy szupertitkos bázisa, ahol Fred Hoyle vezetésével egy kis csapat radarokat fejlesztett. A csoport másik két tagja Hermann Bondi és Tommy Gold volt. Szoros barátság alakult ki köztük, és a háború után, amikor visszatérhettek Cambridge-be, közös kutatási terveket agyaltak ki. Különösebben egyiket sem érdekelte addig a kozmológia: Hoyle és Bondi leginkább asztrofizikai kutatásokban vett részt, Gold pedig az emberi hallás biofizikájával foglalkozott. De Bondit felkérték, hogy tartson egy előadássorozatot a relativitáselméletről, és amikor beleásta magát, megismerte Lemaitre munkáját is. Mesélt két barátjának is az Ősrobbanás modellről, és fokozatosan kialakult bennük valamiféle elégedetlenség a táguló és fejlődő Univerzumnak azzal az elméletével szemben, amelyet a belga pap hozott be a csillagászat világába. Kiábrándította őket az a kép, amely szerint a Világegyetem egy véges idővel ezelőtt keletkezett, és hogy folyamatosan változik. Einstein kozmológiai elve azt mondta ki, hogy nagy átlagban a Világegyetem mindenhol ugyanolyan. Hoyle ezt az elvet még tovább „szigorította” és tökéletes kozmológiai elvnek nevezte el: eszerint az Univerzum időben is mindenkor ugyanolyan volt és lesz. Elégedetlenségük végül egy merőben más kozmológiai forgatókönyvben öltött testet: olyan Univerzumot képzeltek el, amelyik nemcsak térben, hanem időben is mindenütt ugyanolyan. Örök és változatlan.
A paradoxon az, hogy Fred Hoyle – tulajdonképpen a csapat agya – alapvetően hibás képet alakított ki a Világegyetemünkről, mégis ő volt az a tudós, aki talán a legtöbbet tett a kozmológia fejlődéséért. Ő volt a 20. század legnagyobb olyan gondolkodója, aki soha nem nyert Nobel-díjat. Ő lesz a következő hősünk…

Nagy Péter

Akár ez is tetszhet

Hozzászólások lezárva, de 1 | trackbacks és Pingbacks vannak nyitva.