Mi a végtelen?

 "Ezredvégi bölcsesség ide vagy oda, nem sokan vannak, akiket nem fog el az áhítat érzése, midőn egy csillagfényes éjszakán az égre pillantanak. Tudjuk ugyan, a pislákoló fény a természet nukleáris kohóiból ered, s hogy minden csillag egy-egy nap, éppolyan, mint a mienk, mindez mégsem csökkenti a látvány gyönyörűségét. A csillagok fénye, míg hozzánk elért, évmilliókat utazott a hideg űrön keresztül, s hogy ezzel is tisztában vagyunk, még hatalmasabbnak érezzük a mindenséget, melybe belecsöppentünk."

Keith Devlin

 

Laikusként mindig is érdekelt a világűr, szerettem és szeretem nézni a csillagos eget, a holdat, és eltűnődni ezeken a dolgokon. És nagyon szeretem a tudományos témájú könyveket, folyóiratokat is, legyen az a tudomány bármi, biológia, fizika, matematika, geológia, pszichológia... de egyik kedvencem talán mégis a kozmológia ezek közül. Nagyjából egy időben került a kezembe a témában elsők között Stephen Hawkingtól Az idő rövid története, és a kevésbé ismert, de nagyon jó tollú Timothy Ferris könyve, amely magyarul A világmindenség - Mai kozmológiai elméletek címet viseli. Mindkettő tovább mélyítette az érdeklődésem. Néhány éve be is szereztem egy teljesen alap teleszkópot, a Holdat gyönyörűen mutatja, a Jupitert is megtaláltam, igaz, egy picit homályos foltnak látszik, bár egyértelműen felismerhető volt, és a Szaturnuszt is sikerült kiszúrni, meg persze kedvenc csillagaimat is megkerestem már. Úgy veszem észre, hogy amióta megvan, a felhős esték és éjszakák száma megnövekedett ahhoz képest, mint amikor nem volt még meg :) Nagyon sok kérdés merül fel az egyszerű emberben, amikor felnéz a csillagos égre, vagy épp szemben találja magát a természet erőivel. Valószínűleg éppen emiatt a sok rejtélyes, számunkra felfoghatatlan dolog miatt teremtettük meg az isteneinket.

Stephen Hawking

Mik vagyunk? Hol vagyunk? Miért vagyunk?

Olyan kérdések ezek, amelyekre objektív válasz nem létezik. Belefájdul a fejem és zsongani kezd, amikor belegondolok azokba az adatokba, ismeretekbe és elméletekbe, amelyekről hallottam a témában. Kezdjük kicsiben: egy kis településen vagyok Budapesttől nem messze. Ez a település Magyarországon van, az ország Európában, Európa a Föld bolygón, a Föld a Naprendszerben, a Naprendszer a Tejútrendszer Orion-karjának peremén található, ami a Lokális Galaxiscsoport része, ez a csoport pedig egyike a Virgo-szuperhalmaz csoportjainak. Aztán ennyi. Már a Naprendszer esetében is "végtelenek" a méretek és a távolságok, hát még a galaxisok, főleg a sok száz és ezer galaxis? Mekkora is a világűr? Egyáltalán: mi az a világűr? Mik vagyunk mi ebben az egészben, és miért vagyunk egyáltalán?

Méretek és távolságok

A Földön a távolságokat rendszerint kilométerben vagy mérföldben mérjük. Ez még egy nagyon jól belátható távolság: egy autónak fél-egy perc, egy gyalogosnak 10-15 perc, persze tereptől is függően. A Föld kerülete kicsit több, mint 40 ezer km.
A Hold átlagosan 384 ezer km távolságra van tőlünk, és innentől kezdve a hatalmas távolságok miatt nem sok értelme van a földi mértékegységeknek: az űrbéli távolságot leggyakrabban háromféle mértékegységben adjuk meg: csillagászati egység (CsE vagy AU - az angol astronomical unit rövidítése), fényév (és a töredékei, mint fénynap, fényóra, fénymásodperc, stb.), és a parszek vagy parsec (parallaxis és secundum szavakból). A csillagászati egység a Nap-Föld átlagos távolsága, ami nagyjából 150 millió km-nek felel meg. A fényév az a távolság, amelyet a fény légüres térben egy év alatt tesz meg, egy fényév 63241 csillagászati egységnek felel meg. A parszek (pc) pedig az a távolság, amelyből egy csillagászati egység egy ívmásodmerces szög alatt látszik, ez nagyjából 3,26 fényév. Alapvetően ez utóbbit használják a teleszkópok, űrteleszkópok is távolságmérésre, a mai eszközök nagy pontossággal képesek meghatározni a csillagok parallaxisát, amiből kiszámítható a távolságuk. A parallaxis az objektumok egymáshoz viszonyított helyzete más irányokból nézve. Egy csillag ívmásodpercben kifejezett parallaxisának a reciproka ugyanaz, mint a csillag távolsága parszekben, tehát ha tudjuk a csillag parallaxisát, ismerjük a távolságát is. Eddig több százezer csillag parallaxisát ismerjük.

De ne menjünk ilyen messzire, maradjunk a Naprendszeren belül. Sokakban felmerül a kérdés, hogy miért nem létezik méretarányos modell a Naprendszerre. Ennek igen egyszerű oka van: a távolságok. Méretarányos modellben ha a Nap egy másfél méter átmérőjű gömb, a Földet egy apró üveggolyó jelöli 176 méterre tőle, a Neptunusz, a Naprendszer jelenlegi legszélső bolygója 5,6 km távolságban helyezkedik el ebben a modellben. Nevadában a Black Rock sivatagban valóban megépítették ezt a modellt, a videó itt látható róla:

Ugye belátjuk, hogy egy iskolai tanórán vagy bárhol teljesen esélytelen elkészíteni a méretarányos és pontos mását a Naprendszernek? Egyszerűen átláthatatlan lenne a távolságok miatt, vagy olyan apró jelölései lennének a bolygóknak, hogy nem is látnánk. És a Nap nem is tartozik a nagyobb csillagok közé, íme egy másik videó, ami jól bemutatja a méreteket:

És itt még csak a bolygók, csillagok méreteiről van szó, amelyek mind egy-egy apró pont egy galaxisban, és maga a galaxis is egy apró pont az univerzumban! Ha pedig a multiverzum elmélete helyes, maga az univerzum is csak egy pont a sok más univerzum között... Egy másik videó:

A nagy számok törvénye

Csak a Tejútrendszerben 300-400 milliárd csillag, és minimum 100 milliárd bolygó található. És rengeteg galaxis van, becslések szerint több mint 100 milliárd csak a világűr belátható részében. A lenti képet tavaly rakták össze a Hubble mélyűr-felvételeiből, mindegyik fényes halmaz és pont egy-egy galaxisnak felel meg. És egyes kutatók becslései alapján az Univerzumnak mindössze 4%-át ismerjük! Pontosabban az összes általunk ismert dolog, a fák, az állatok, a tárgyaink, mi magunk, sőt, az összes csillag és egyéb objektum a teljes rendelkezésre álló anyagnak mindössze 4%-ából épül fel. Ha ez igaz, mi a maradék, mi az ismeretlen?

A tér és idő természete

"Mi hát az idő? Ha senki sem kérdezi, tudom; ha kérdik tőlem, s meg akarom magyarázni, nem tudom."
Hippói Szent Ágoston

Földi életünkben fontos szerepet játszik az idő. A tegnap, a holnap, a jövő hét, az 1473-as esztendő, a 2024-es év, a reggel 8 óra és az este 22 óra, az egy perc, a tíz perc, a húsz év. Ezek mind átlátható, mérhető egységek, a gyerekek hamar megtanulják leolvasni az órát, és tudják, mikor minek van itt az ideje. Az idő az életünkben az események folyamatos történése, változása, láncolata során érzékelhető. De összességében nem ilyen egyszerű a dolog. Einstein szavaival:

„Az idő a természet módszere a mindennek egyszerre való történésének megakadályozására.”

Stephen Hawking szerint maga az idő az ősrobbanással kezdődött, minden más, ami az előtt történt, az egy másik időkeret része volt. Ha sokat feszegetjük a témát, hamar a relativitáselmélet, a húrelmélet és a kvantumfizika területén találjuk magunkat. Feynman szerint:

"Egy időben az újságok azt írták, hogy a világon csak tizenkét ember érti a relativitás elméletét. Nem hiszem, hogy valaha is lett volna ilyen időszak. Elképzelhető olyan időpont, amikor csak egyetlen ember értette, mert ő volt az, aki kitalálta, de még nem írta le. Amint azonban az emberek elolvasták közleményét, ilyen vagy olyan módon sokan megértették, bizonyosan többen, mint tizenketten. Másrészt viszont azt hiszem, nyugodtan elmondhatom: a kvantummechanikát senki sem érti."

Az univerzum végtelensége is érdekes kérdés, miközben meg szokták becsülni a méretét. Nagyjából 13,6 milliárd fényév távolság az, ahová képesek lehetünk "ellátni", ennél távolabbi objektumot a fény és a fénysebesség korlátozottsága miatt nem láthatunk. A legtávolabbi galaxis, amit megtaláltunk, 12,8 milliárd fényévre van tőlünk, a legtávolabbi egyéb objektum pedig egy 13,1 milliárd fényévnyire lévő gamma-kitörés. Egyelőre ennél távolabb nem látunk, nem találtunk semmit. 93 milliárd fényévnyire becsülik az univerzum méretét egyesek, de nem egészen világos számomra, hogy mi alapján. A relativitáselmélet szerint a tér gyorsabban képes tágulni, mint a fénysebesség. És akkor még nem esett szó a multiverzum elméletéről sem... Én egyébként nagyjából úgy képzelem a végtelenségét, ahogy egy bizonyos szempontból a Föld is végtelen. Egy egyszerű halandó számára technológiai eszközök nélkül végtelen a Föld. Ha elindulunk gyalog/úszva vagy akár járművel a Földön bárhol, mondjuk az egyenlítő mentén, örök időkig - vagyis halálunkig vagy a bolygó végéig - mehetünk körbe-körbe. Egy idő után eljutunk ugyanoda, de attól még mehetünk tovább, végtelen időkig - oké, halálunkig. Valami ehhez hasonló lehet az univerzum is. Lehet, hogy néhány (tucat) milliárd fényév megtétele után visszajutunk ugyanoda, de ettől még a tér nem szűnt meg létezni, mehetünk tovább. A kiutat ebből - amennyiben a multiverzum elmélete helyes - a féreglyukak jelenthetik, de az is elképzelhető, hogy a féreglyukak segítségével lehetővé válik a hatalmas térben való utazás egy pillanat alatt. Persze mindez csupán egyszerű feltételezés.

És hogy jön ide a tér, sőt, a téridő? A téridő egy matematikai modell, egy négydimenziós koordináta-rendszer három tér- és egy idődimenzióval. Oké, ez még világos, fogjuk rá. De mi az a téridő görbülete, mi okozza, a tömeg vagy az anyag, vagy mindkettő, és egyáltalán: hogyan lehetséges?

Az idő véleményem szerint olyasmi, mint a szín: számunkra létezik, mert látjuk, mérjük, de valójában elvont fogalom. A szín csupán a fény hullámhosszának eltérése, ezt fogja fel a szemünk - és az agyunk - úgy, mint eltérő színek. Az időt pedig mérjük és számoljuk, e köré építjük és szervezzük az életünket, de kozmológiai értelemben nem létezik, vagy nincs jelentősége.

"Még nem jöttem rá, hogy mi, emberek miért úgy képzeljük el az időt, mint egy hátulról előrefele tartó vonalat, amikor pedig minden irányba mehet, éppúgy, mint minden más a világ rendszerében."
Ferruccio Busoni

Sajnos a korlátainkon nem tudunk átlépni, egy átlagember valószínűleg sosem fogja - esetleg nem is akarja - megérteni ezeket a dolgokat. Nem, én sem értem. De nagyon szeretek róla olvasni, tudósok és gondolkodók elméleteit látni. Sok elmélethez tisztán matematikai módszerekkel jutottak el, a számok pedig nem tévednek, csak a számoló ejthet hibákat. Bevallom, tőlem távol állt a matematika az iskolai rendszerben legalábbis, de az elméletek mindig is nagyon érdekeltek, és úgy gondolom, hogy a világunk, a felépítése, a mi felépítésünk, sőt, még a jövőbeli cselekedeteink is leírhatóak és megjósolhatóak tisztán matematikai módszerekkel. Hiszen minden valaminek az oka, és minden valaminek a következménye - vagyis több, sok valaminek.

Mindazonáltal egyetértek Richard Dawkins és Richard Feynman következtetésével: nincs olyan emberek által kitalált mese, legenda és mítosz, történet, vagy emberek által alkotott, megfestett, létrehozott mű, ami csodálatosabb és varázslatosabb lenne a valóságnál. És ezzel a gondolattal zárnám is eme agymenést. Feynman szavaival:

"A költők az mondják, hogy a tudós elhatárolja magát a csillagok szépségétől - egyszerűen gázatomokból álló gömböknek tartja őket. Semmi "egyszerűen". Magányos éjszakákon én is látom a csillagokat és érzem szépségüket. Többet vagy kevesebbet látok-e, mint a költők? Az égbolt végtelensége kiterjeszti a képzeletemet, s mintegy csodahintón utazgatva, saját kis szememmel akár egymillió éves fényt is megláthatok a végtelen csillagrendszerben, amelynek én is része vagyok... talán az én testem anyaga éppúgy dobódott ki valamilyen elfelejtett csillagból, mint ahogyan lám, most is anyag lökődik ki ott, abból a csillagrobbanásból. (...) A világmindenség nem lesz kevésbé misztikus, ha tudunk egyet-mást róla. Sokkal csodálatosabb az igazság, mint azt a múltban bármelyik művész megálmodhatta!"

 Kövess minket Facebookon is!