(*) Eredetileg előadás formájában hangzott el a Caius College hallgatósága
előtt 1982-ben.
Ez a fejezet nem arról szól, hogy hiszek-e Istenben, vagy sem. Ehelyett
ismertetni szeretném, hogy véleményem szerint hogyan lehet megérteni a
világegyetemet, és mit jelent egy "mindenre érvényes" nagy egyesített
elmélet? A kérdés valóban bonyolult. A filozófusok, akiknek az ilyen
jellegű kérdések tanulmányozásával és megvitatásával kellene foglalkozniuk,
nem rendelkeznek megfelelő matematikai ismeretekkel ahhoz, hogy a modern
elméleti fizika fejlődésével lépést tudjanak tartani. Létezik azonban
a filozófusoknak egy olyan alosztálya is, az úgynevezett tudományfilozófusok,
akik jobb előképzésben részesültek. A tudományfilozófusok nagy része
szakmájában sikertelen fizikus, aki nem képes új fizikai elméletek
kidolgozására, hanem ehelyett inkább a fizika filozófiai kérdéseivel
foglalkozik. A tudományfilozófusok még mindig a század első éveinek
tudományos elméleteiről, főként a relativitásról és a kvantummechanikáról
vitatkoznak, a fizika legújabb eredményeivel nem kerülnek kapcsolatba.
Lehet, hogy egy kicsit keményen bánok a filozófusokkal, de ők sem viselkednek
túl kedvesen velem. Elméletemet naivnak és együgyűnek nyilvánították. Engem
pedig felváltva nominalistának, instrumentalistának, pozitivistának,
realistának és számos egyéb istának kiáltottak ki. A rágalmazva cáfolás
módszerét alkalmazták, amely szerint ha az elméletet be lehet sorolni
valamilyen kategóriába, a cáfolatot már nem is kell részletesen kifejteni.
Valamennyien ismerjük az efféle izmusok végzetes tévedéseit.
Azok az emberek, akik az elméleti fizika tényleges eredményeit megalkotják,
nem is gondolnak azokra a kategóriákra, amelyeket a filozófusok és a
tudománytörténészek később kitalálnak nekik. Biztos vagyok benne, hogy
Einsteint, Heisenberget és Diracot nem érdekelte, hogy vajon realistának vagy
instrumentalistának minősülnek-e. Csak az foglalkoztatta őket, hogy a létező
elméletek ellentmondanak egymásnak. Az elméleti fizika fejlődése szempontjából
sokkal fontosabb tényezőt jelentett a logikusságra és ellentmondásmentességre
való törekvés, mint a kísérleti eredmények. Egyébként sok elegáns és
csodálatos elméletet elvetettek már, mert nem állt összhangban a
megfigyelésekkel, de nem ismerek egyetlen fontosabb elméletet sem, amely
kizárólag kísérleti eredmények alapján alakult volna ki. Először mindig az
elmélet jön létre, mert elegáns és ellentmondásoktól mentes matematikai
modellre van szükség. Az elmélet lehetőséget nyújt bizonyos előrejelzésekre,
amelyeket megfigyelésekkel lehet ellenőrizni. Ha a megfigyelések összhangban
állnak az előrejelzésekkel, ez nem jelenti az elmélet igazolását, de az
elmélet fennmarad és alkalmazásával újabb előrejelzéseket lehet készíteni,
ezeket pedig újabb megfigyelésekkel lehet ellenőrizni. Ha viszont a
megfigyelések nem egyeznek az elméleti előrejelzésekkel, akkor az elméletet
elvetik.
Valószínűleg inkább úgy kellene fogalmaznom, hogy feltehetően ez történik. A
gyakorlatban az emberek nagyon vonakodva adják fel azt az elméletet, amelynek
kidolgozásába sok időt és energiát fektettek. Általában inkább a megfigyelések
pontosságában kételkednek. Ha ez nem vezet eredményre, akkor megpróbálják az
adott esetre módosítani az elméletet. Előfordul, hogy az elmélet építménye
csúnyán recsegni-ropogni kezd. Ekkor aztán valaki új elmélettel áll elő, amely
a kényelmetlen megfigyeléseket elegáns és természetes módon megmagyarázza.
Jó példa erre az 1887-ben elvégzett Michelson-Morley-kísérlet, amely szerint a
fény sebessége mindig azonos - függetlenül attól, hogy a fényforrás vagy a
megfigyelő mozog-e, vagy sem. Ez a megfigyelés képtelenségnek tűnt. Ha valaki
a fény felé halad, annak azt kellene észlelnie, hogy a fény nagyobb
sebességgel terjed, mint abban az esetben, ha a megfigyelő a fénnyel azonos
irányban mozog; a kísérletek során viszont mindkét irányban mozogva pontosan
ugyanazt a sebességet mérték. Az ezt követő tizennyolc év során számos kutató,
pl. Hendrik Lorentz és George Fitzgerald megpróbálta ezt a kísérleti eredményt
a térről és az időről akkoriban elfogadott elgondolások keretein belül
értelmezni. Az adott esetre vonatkozó posztulátumokat vezettek be, pl.
feltételezték, hogy a nagy sebességgel mozgó testek megrövidülnek. A fizika
egész felépítménye csúnyává és nehézkessé vált. És ekkor (1905-ben) Einstein
egy sokkal tetszetősebb elgondolást terjesztett elő, amelyben az idő nem
különálló és független dolog, hanem a térrel együtt téridőnek nevezett
négydimenziós rendszert alkot. Einsteint nem annyira a kísérleti eredmények
vezették erre az elgondolásra, hanem inkább az a vágy, hogy ellentmondásmentes
módon összeillesszen két fizikai elméletet. E kettő az elektromos és mágneses
térre vonatkozó törvényeket, valamint a testek mozgására vonatkozó törvényeket
meghatározó elmélet volt.
Azt hiszem, 1905-ben sem Einstein, sem bárki más nem volt igazán tudatában
annak, hogy milyen egyszerű és milyen elegáns a relativitás új elmélete.
Teljesen forradalmasította az időről és a térről alkotott elképzelésünket. Ez
a példa jól szemlélteti, milyen bonyolult dolog tudományfilozófiai
szempontból realistának lenni, hiszen az, amit realitásnak tekintünk, az
elfogadott elméletektől is függ. Biztos vagyok benne, hogy Lorentz és
Fitzgerald realistának tekintették magukat, mikor a fénysebességgel
kapcsolatos kísérleteket megpróbálták Newton elméletének megfelelően az
abszolút térben és abszolút időben értelmezni. Úgy tűnt, ezek a térről és
időről alkotott elképzelések megfelelnek szokásos realitásérzetünknek. Ma
mégis egészen más a véleményük azoknak, akik ismerik a relativitáselméletet.
Egyelőre ugyan még nyugtalanító kisebbségben vagyunk, de nekünk kellene
terjeszteni az ilyen alapvető fogalmak, mint a tér és az idő modern jelentését.
Hogyan lehet a realitás filozófiánk alapja, ha elméleteinktől függ, hogy mit
tekintünk reálisnak? Én realistának tartom magam abban az értelemben, hogy úgy
gondolom, létezik körülöttünk a világegyetem, amely arra vár, hogy
tanulmányozzuk és megértsük. Szerintem egyszerűen időpocsékolás azzal a
szolipszista (szélsőségesen szubjektív idealista) állásponttal foglalkozni,
amely szerint minden csak a képzeletünk teremtménye. Senki sem ezen az alapon
érvel. De a világegyetem esetében elmélet nélkül egyszerűen nem tudjuk
felismerni, mi a valóság, a realitás. Ezért az a véleményem, amit egyébként
együgyűnek és naivnak nyilvánítottak, hogy a fizikai elméletek egyszerűen
matematikai modellek, amelyeket a kísérleti eredmények leírására használunk.
Egy elmélet akkor jó, ha modellként elegáns, ha nagyszámú ismert megfigyelést
helyesen ír le és ha képes előre jelezni újabb megfigyelések eredményeit.
Ezen túlmenően nincs értelme feltenni azt a kérdést, hogy megfelel-e a
valóságnak, mivel nem tudjuk, mi az elmélettől független valóság. A
tudományos elméletek ilyen felfogása miatt lettem instrumentalista vagy
pozitivista - mint említettem, mindkettőnek kikiáltottak már. Az, aki
pozitivistának nevezett, még azt is hozzátette, hogy a pozitivizmus
tudvalevően kiment már a divatból - a rágalmazással történő cáfolás újabb
példája. Talán a pozitivizmus mint a közelmúlt intellektuális hóbortja valóban
kiment a divatból, de az általam körvonalazott pozitivista álláspont továbbra
is az egyetlen lehetséges megközelítésnek tűnik azok számára, akik új
törvényeket és új módszereket keresnek a világegyetem leírására. Nem lehet
közvetlenül a valósághoz fordulni, mert a modellektől függetlenül nem tudunk
képet alkotni róla.
Véleményem szerint a modelltől független valóságba vetett hit az alapvető oka
annak, hogy a tudományfilozófusoknak a kvantummechanika és a határozatlansági
elv problémát jelent. Vegyük a Schrödinger macskájának nevezett híres
gondolatkísérletet. Eszerint egy macskát dobozba zárnak, a dobozra pedig
fegyvert irányítanak. A fegyver akkor sül el, ha egy radioaktív atommag
elbomlik. Ennek az eseménynek a valószínűsége ötven százalék. (Manapság
senkinek nem jutna eszébe, hogy ilyen kísérletet merjen javasolni, még
gondolatkísérlet formájában sem, de Schrödinger idejében még keveset lehetett
hallani az állatvédőkről.)
Ha a dobozt kinyitjuk, a macskát élve vagy holtan találjuk, a doboz kinyitása
előtt azonban a macska kvantumállapota a halott és az élő állapot keveréke.
Ezt az eredményt néhány tudományfilozófus szerint nagyon nehéz elfogadni:
Azzal érvelnek, hogy a macska nem lehet félig halott, félig pedig élő,
ugyanúgy ahogy félig terhes sem lehet senki. Problémájuk onnan adódik, hogy
hallgatólagosan a valóság klasszikus fogalmát alkalmazzák, amely szerint
minden dolog egyetlen meghatározott előzmény következménye. A kvantummechanika
lényege viszont éppen az, hogy a valóságot másképp szemléli. Eszerint a
dolgoknak nem csak egyetlen, hanem az összes lehetséges történelme létezik.
Egy adott történelem valószínűsége a legtöbb esetben kizárja a tőle csak
elenyészően különböző történelmek valószínűségét is; bizonyos esetekben
azonban a hasonló történelmek valószínűsége egymást erősíti és ilyenkor a
nagyobb valószínűségű történelmek egyikét figyelhetjük meg a dolog
előzményeként.
Schrödinger macskájának esetében a doboz kinyitása előtt két nagyobb
valószínűségű múlt létezik. Az egyikben a macskát lelövik, a másikban a macska
életben marad. A kvantumelmélet szerint mindkét lehetőség fennáll. Néhány
filozófus azonban ebbe nem tud belenyugodni, mert vakon feltételezi, hogy a
macskának csak egyetlen múltja lehet.
Az idő jellege is olyan terület, amelynek esetén a fizikai elméletek
határozzák meg a valóságról alkotott fogalmainkat. Régebben magától
értetődőnek tekintettük, hogy az idő örökké előrehalad, bármi történjen is. A
relativitáselmélet azonban összekapcsolta az időt a térrel és kimondta, hogy a
világegyetemben található anyag és energia hatására mind az idő, mind a tér
torzulhat, azaz görbült lehet. Ezért az időről alkotott képünk megváltozott,
mai felfogásunk szerint az idő nem független a világegyetemtől, hanem
éppenséggel a világegyetem alakítja. Már az is elképzelhető, hogy egy bizonyos
időpontot megelőzően az idő definiált fogalma egyszerűen még nem is létezett.
Időben visszafelé haladva olyan áthatolhatatlan akadályba, szingularitásba
ütközhetnénk, amelyen lehetetlen túljutni. Ha ez lenne a helyzet, nem lenne
értelme feltenni a kérdést, ki vagy mi hozta létre illetve okozta az
ősrobbanást. Ha oksági viszonyról vagy teremtésről beszélünk, hallgatólagosan
feltételezzük, hogy az idő az ősrobbanás szingularitása előtt is létezett.
Huszonöt éve tudjuk, hogy az időnek Einstein általános relativitáselméletéből
következően tizenötmilliárd évvel ezelőtt egy szingularitásban kellett
kezdődnie. A filozófusok azonban még mindig nem tudták ezt felfogni.
Még mindig a kvantummechanika hatvanöt évvel ezelőtt lefektetett alapjait
boncolgatják. Nem veszik észre, hogy a fizika súlypontja ma már egész más
területre tevődött át.
Még ennél is rosszabb a helyzet a képzetes (imaginárius) idő matematikai
fogalma körül, amelynek felhasználásával Jim Hartle és jómagam javasoltuk,
hogy a világegyetemnek sem kezdete, sem vége nincs. A képzetes idő fogalmának
használata miatt egy tudományfilozófus aztán durván megtámadott. Azzal érvelt,
hogyan lehet a képzetes időhöz hasonló matematikai trükknek bármi köze a valós
világegyetemhez. Véleményem szerint ez a filozófus nem volt tisztában a valós
és a képzetes számok matematikai fogalma, valamint a valós és képzetes szavak
hétköznapi jelentése közötti különbséggel. Ez a példa is jól megvilágítja az
általam felvetett kérdést: hogyan ismerhetnénk a valóságot az értelmezésére
használt elméletektől és modellektől függetlenül?
A relativitáselmélet és a kvantummechanika területéről vett fenti példákon azt
akartam bemutatni, milyen kérdésekkel találja szemben magát az ember, ha a
világegyetemről próbál képet alkotni. Ebből a szempontból nem lényeges, hogy a
hallgatóság vagy az olvasó érti-e a relativitáselméletet és a
kvantummechanikát, sőt még az sem, hogy a két elmélet egyáltalán helyes-e.
Remélem, sikerült érzékeltetnem, hogy a világegyetem megértésének egyetlen
módja - legalábbis az elméleti fizikusok számára - egyfajta pozitivista
megközelítés, amely az elméletet modellnek tekinti. Bízom benne, hogy
sikerülni fog olyan ellentmondásmentes modellt találnunk, amely mindent leír
a világegyetemben. Ha ez bekövetkezik, valódi diadalt jelent majd az emberiség
számára.