Bevezetés: A téma körülhatárolása
Ha jól belegondolok, dolgozatom témája az egyik oka annak, hogy teológiára mentem. A végső lökést a gimnázium 4. osztályában egy osztályfőnöki óra adta. Na nem a szovjet valláskritikusok érvei, amelyeket szegény apácák által nevelt osztályfőnöknőnk kényszerűségből előadott nekünk, s amelyek – azóta már tudom - szinte kivétel nélkül szerepelnek már Celsusnál is. A döntő élmény az volt, amikor a mögöttem ülő, az előadástól feltüzelt osztálytársam nemes egyszerűséggel a fülembe súgta: Minden hívő hülye! Ettől a pillanattól kezdve nem volt kérdés a pályaválasztás: majd én bebizonyítom, hogy ez mennyire nem így van!
Ez az élmény motivált egy jó évtized múlva akkor is, amikor erlangeni tanulmányutam alkalmával (sajnos soha el nem készült) doktori disszertációmat is erről a témáról kezdtem el írni. „Doktorvater”-em javaslatára címe ez volt: „Hit és természettudomány viszonya Karl Heim teológiájában”. A bölcs professzor jól tudta, miért szűkítette le a témát egyetlen emberre. Gondoljunk csak bele: ha csak érintőlegesen is megpróbálnám ismertetni mindazt, amit egyrészt tudós papok, másrészt hívő tudósok az évszázadok folyamán e témáról összeírtak, két hét múlva is itt ülhetnénk. Éppen ezért örömmel vettem, hogy jelen dolgozat kiírása is egy lényeges leszűkítést tartalmaz: az eredet kérdése. Csakhogy ebben a címben még mindig nem egyértelmű: minek az eredetéé? Az emberiségé? Vagy az egész univerzumé? Jó érvek szólnának az első lehetőség mellett. Már csak az is, hogy 2009 Darwin-év: idén februárban volt a nagy angol tudós 200. születésnapja, s 150 éve jelent meg legfontosabb műve, „A fajok eredete”. S hogy mégsem ezt az irányt választottam, annak jó oka van: nem értek a biológiához, s az örökbecsű elvhez tartom magam: „Aki nem tud arabusul, ne beszéljen arabusul”.
Marad tehát a második lehetőség: a világegyetem eredete, teológiai szemszögből: a teremtés. Ez persze még mindig óriási kérdéskör, de egy szerencsés véletlen hozzájárult ahhoz, hogy mégis vállalkoztam e dolgozat megírására. Karácsonyra kaptam egy könyvet, melynek címe: „A Nagy Bumm”. Szerzője az indiai származású angol fizikus, Simon Singh, több nagy sikerű népszerű tudományos mű szerzője. A könyv borítóján a bombasztikus alcím: „Minden idők legfontosabb tudományos felfedezésének története”. Az ilyen mondatok engem inkább gyanakvóvá tesznek, de aztán mindjárt ott van a következő is: „A 100. fizikai Nobel-díjat éppen a Nagy Bumm kozmológiát alátámasztó fölfedezéséért kapta John C. Mather és George F. Smoot 2006-ban.” Ebből már kiderül, hogy nagyon is konkrét és aktuális tudományos eredményekről van szó. Gondolom, mindnyájan hallottunk már a Nagy Bummról (angolul: Big Bang, magyarul többnyire „ősrobbanás”-ként emlegetik). Az elmélet „keresztapja” egyébként humoros módon egyik legnagyobb ellenzője volt, s a Nagy Bumm kifejezést gúnynévnek szánta. Szerencsénkre laikusként is könnyű megérteni, miről is van szó: a világegyetem tágulását alátámasztó, a technika fejlődésével egyre szaporodó mérési eredmények alapján következtetnek vissza a tudósok arra, hogy az univerzumnak volt egy kezdeti állapota, amelyben egy irtózatos erejű robbanáshoz hasonlítható esemény indította el azokat a fizikai-kémiai folyamatokat, amelyek azután a kozmosz ma ismert állapotához vezettek. Ez volt a Nagy Bumm, az ősrobbanás.
Mindazonáltal már itt az elején szeretnék mindenkit óva inteni a túlzott „hurráoptizmustól”. Semmiképpen ne mondjunk (prédikáljunk) olyat, hogy lám, már a tudósok is „bizonyítják”, hogy a világot úgy teremtették (erre a kérdésre egy konkrét eset kapcsán még visszatérek). Már csak azért sem, mert bár a Nagy Bumm ellenzői egy ideje már folyamatosan ritkulnak, az elmélet hívei között is megoszlanak a vélemények éppen a legfontosabb kérdésekben. Az elmélet ugyanis megenged olyan értelmezést, amely „creatio ex nihilo”-nak fogható fel, de olyat is, ami csak az univerzum – bibliailag szólva – egy új „aiónjának” kezdetét jelentené. Másrészt viszont tény az is, hogy évszázadok óta először az ősrobbanás okán maguk a tudósok kezdik ismét Istent emlegetni. A legismertebb kijelentés ezek közül Stephen Hawking bestsellere, „Az idő rövid története” befejező mondata: „Az emberi értelem leghatalmasabb diadala lesz, ha erre a kérdésre választ találunk - mert akkor megismerjük Isten gondolatait.” A szerző korunk talán leghíresebb fizikusa; Newton cambridge-i katedrájáról vonult nemrég nyugalomba. Maga a könyv egyáltalán nem könnyű olvasmány, annál inkább meglepő az az elsöprő siker, amelyet a zömében laikus olvasóközönség körében aratott előbb Angliában, majd szerte a világon. A legilletékesebb, ti. Hawking két dolognak tulajdonítja a sikert. Az egyik ok a főként hazájában közismert halmozott fogyatékossága: mozgatóideg-sorvadás következtében fiatal kora óta tolókocsiban él s egy rosszul sikerült gégemetszés miatt csak írásban vagy számítógépes beszédszintetizátor segítségével tud kommunikálni a külvilággal. A másik ok az idézett utolsó mondat. Erről Hawking utólag bevallotta, hogy csaknem kihúzta a kéziratból, mert túlzottan hatásvadászónak tartotta. „Ha megteszem” – írja később –„talán csak fele annyi könyvet sikerült volna eladni”. Singh idézi egy amerikai tudós „Isten és a csillagászok” c. könyvét is: „(A csillagász) megmászta az ismeretlenség hegyeit; már éppen ott tart, hogy felkapaszkodjon a legmagasabb csúcsra; amint azonban felkínlódja magát az utolsó sziklára, teológusok hada köszönti, akik évszázadok óta odafent üldögélnek”.
Azt hiszem, ennyi elegendő is annak bemutatására, hogy csillagászok és fizikusok egyre inkább érzékelik: az univerzum eredetére vonatkozó kutatásaikban tudomány és vallás határmezsgyéjén mozognak. Ahogy egy fiatal fizikus hanyagul megjegyezte: „ma már ismét nem ’snassz’ Istent emlegetni”. Éppen ezért dolgozatomban nem keresek minden áron közvetlen teológiai párhuzamokat. Számomra önmagában is elegendő áhítat forrása az emberi értelemnek ez a diadalútja, valami olyan ámulaté, amelyet a 8. zsoltár szerzője érezhetett, pedig még sejtelme sem lehetett relativitás- és kvantumelméletről, vagy Big Bang-ről: „Ha látom az eget, kezed alkotását, a holdat és a csillagokat, amelyeket ráhelyeztél, micsoda a halandó - mondom -, hogy törődsz vele, és az emberfia, hogy gondod van rá? Kevéssel tetted őt kisebbé Istennél, dicsőséggel és méltósággal koronáztad meg. Úrrá tetted kezed alkotásain, mindent a lába alá vetettél.” (Zsolt 8,4-7) Ami pedig dolgozatom felépítését illeti: először sorra veszem az ősrobbanás három legfontosabb kísérleti bizonyítékát, majd az elméletének születéséről szólok. A fizika ill. azon belül az asztrofizika egyébként tipikusan olyan tudományterület, amelyben a fejlődés lehetetlen lenne kísérlet és elmélet együttműködése nélkül: hol a kísérlet tör előre s vonja maga után az elméleti magyarázatokat, hol pedig fordítva. Az elsőre tipikus példa a dán csillagász, Tycho Brache és Kepler, a másodikra Einstein és az angol Eddington „összjátéka”.
Penzias, Wilson és a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás
A bevezetőben már említett páros a Nobel-díjat a COBE műhold által szolgáltatott eredményekért kapta – egyikük magáért a műholdért, másikuk a sugárzást mérő műszerért volt felelős. Azonban már maga az elnevezés is utal arra (Cosmic Background Explorer), hogy ők már a projekt indításakor is tudták, mit keresnek. De hogy egyáltalán létezik ilyen sugárzás, azt egy másik kettős, Penzias és Wilson 1965-ös méréseiből tudjuk, amiért később ők is Nobel-díjat kaptak. Érdemükből mit sem von le, hogy felfedezésük – mint oly sokszor a tudománytörténetben – tulajdonképpen a véletlennek köszönhető. Ők ketten egy akkor még új tudomány, a rádiócsillagászat friss diplomásai voltak, s mindketten a híres ipari kutatóintézethez, a Bell Laboratories-hez kerültek dolgozni. Ott persze nem elvont elméleteket, hanem a gyakorlatban használható eredményeket vártak tőlük. Szerencséjükre azonban megengedték nekik, hogy munkaidejük egy részében kedvükre szórakozzanak a közelben levő, a cég által már nem használt méretes rádióantennával. A fiatalok először is „felspécizték” a műszert, azaz az eredetinél sokkal érzékenyebbre építették át. Ez igen fontos volt, mert a rádiócsillagászatban a távoli galaxisokról érkező rádiójelek igen gyengék, s ehhez járul még a jeleket elkerülhetetlenül kísérő zaj zavaró hatása, éppen ezért különösen is fontos a zaj minimalizálása. Hogy ellenőrizhessék a készülék zajszintjét, Penzias és Wilson az ég „semleges” területeire irányították, azaz ahonnan nem számítottak kozmikus rádiójel érkezésére. Vagyis: amit onnan fognak, az mind zajnak minősíthető. Legnagyobb bosszúságukra a várt elfogadható zajszint helyett a zaj váratlanul erős volt. Ezek után egy éves hiábavaló munka következett, mely alatt megpróbálták szisztematikusan megtalálni a jelenség okát. Az egyetlen gyanús, amit találtak, az antennára újra és újra visszatérő galambpár volt, amelynek végtermékét precízen „fehér dielektromos anyag”-ként definiálták. Végül be kellett látniuk: a hiba nem az ő készülékükben van, hanem magából a világűrből érkezik mindig és mindenfelől a titokzatos rádiósugárzás. Ez a két ember azonban a szerencse fia volt. Mielőtt végképp elkeseredtek volna, hogy nem találnak magyarázatot a jelenségre, tudomást szereztek egy Princetonban, Einstein egyetemén dolgozó kozmológus csoport publikációjáról. A cikk azt állítja, hogy ha a Nagy Bumm modell helyes, akkor léteznie kell egy mindent átható mikrohullámú kozmikus háttérsugárzásnak, amely napjainkban kb. 1 mm hullámhosszú rádiójelként jelentkezik. Penziaséknál hirtelen minden a helyére került – éppen ennyit mértek ők is. A két csoport, az ipari és az egyetemi kutatók kapcsolatba léptek s eredményeikről rövidesen beszámoltak egy szaklapban. (Egy mai tudós, a müncheni Lesch professzor szerint a rádiós zavarok 0,5 %-káért ez a több mint 10 milliárd éves múltból érkező sugárzás a felelős!)
Sokáig úgy tűnt, hogy ez a felfedezés úgy vonul be tudománytörténetbe, mint annak az esetnek az iskolapéldája, amikor kísérlet és elmélet holtversenyben szakítja át a célszalagot. Hamarosan azonban előállt egy bizonyos Gamow nevű úr, s elkeseredett prioritási harcba kezdett azt állítva, hogy ő már jó másfél évtizede ugyancsak spekulatív úton rájött a CMB-re. Igazat mondott – sőt ő volt az, aki az ősrobbanás-modell helyességének egy másik bizonyítékát szolgáltatta.
Gamow és az elemek
Nevét akár fonetikusan is ejthetjük, ugyanis Gamow ukránnak született a festői szépségű Ogyesszában. Ott is járt egyetemre, pechjére a sztálini Szovjetunióban, melynek légkörét a szabad szellemű tudós nehezen tolerálta. Pedig korai eredményei révén valósággal tömjénezték: a Pravdában verset írtak hozzá, egy másik újság pedig így ömlengett: „Egy szovjet kutató bebizonyította a Nyugatnak, hogy az orosz föld megtermi a maga Platónjait és éles eszű Newtonjait”. Ez sem hatotta azonban meg Gamowot: feleségével együtt disszidálni próbált először a Fekete-tengeren keresztül Törökországba, majd Murmanszkon át Norvégiába - sikertelenül. Ilyen előzmények után több mint meglepő, hogy maga Molotov engedélyével kiengedték Amerikába egy konferenciára – természetesen ott is maradt.
Az „amerikai” álom” még ilyen tudományos és politikai háttérrel sem realizálódott könnyen Gamow számára. Szakterülete az atomfizika volt, s mivel akkor már folyt a II. világháború, kollégái jó része a szupertitkos Manhattan projekten, azaz az atombombán dolgozott. Gamowot kihagyták ebből – „gyanús” volt, annak ellenére, hogy időközben a Szovjetunióban in absenti halálra ítélték. De ahogy oly sokszor megtörténik, az átok áldássá lett: izoláltságában Gamow egy olyan probléma megoldásán kezdett dolgozni, amely korszakalkotó felfedezésekre vezette: mikrofizikai eredményei paradox módon nagyot lendítettek a világegyetem kutatásán.
Kiindulópontja a világ legártatlanabbul hangzó kérdése volt: miért gyakoribbak egyes anyagok, mint mások? Ami Földünket illeti, tudjuk, hogy a magja vasból, a földkéreg főleg oxigénből, szilíciumból, alumíniumból és vasból, az óceánok hidrogénből és oxigénből, a légkör pedig elsősorban nitrogénből és oxigénből áll. Egészen más a helyzet azonban kozmikus méretekben: az összes elem közül messze a hidrogén a leggyakoribb az univerzumban. Amikor annak idején erre rájöttek, a felfedezés a következő versikét ihlette: „Süss reám, süss, csöppnyi csillag, / Nem firtatom, hogy milyen vagy. / Spektroszkóptól tudom én: / Fő alkotód hidrogén.” Egy kicsit részletesebben: a világegyetem anyageloszlása olyan, hogy 10000 hidrogénatomra esik 1000 hélium-, 6 oxigén- és 1 szénatom, az összes többi gyakorisága együtt kevesebb, mint 1. Másképp kifejezve: az univerzum atomjainak 99,9 %-ka hidrogén és hélium. Mármost elég egyetlen pillantás a periódusos rendszerre, hogy lássuk: éppen az a két elem viseli az 1-es és 2-es sorszámot, azaz ezek a legegyszerűbbek és legkönnyebbek. Ebből az egyszerű megfigyelésből Gamow és munkatársai (mert a háború után már ilyenek is voltak) hihetetlenül messzemenő következtetéseket tudtak levonni. Azt már egy friss felfedezés révén tudták, hogy a csillagok – így a Nap – belsejében magfúzió zajlik, de még a legforróbb csillagokban sem keletkeznek nehéz atomok. Ha viszont a Big Bang igaz, akkor ennek feltételezett extrém hőmérséklete már beindíthatta azokat a folyamatokat, amelyek a világegyetem mai „anyagtérképéhez” vezettek. Elméletük mintegy „melléktermékeként” az előbb ismertetett kozmikus háttérsugárzás, mint a Big Bang „maradványa” létezését is megjósolták! Elképesztő tudományos teljesítmény, s mint láttuk, egyike azon eseteknek, amikor az elmélet megelőzi a tapasztalati bizonyítékokat.
Hubble és a távolodó galaxisok
A csillagászat jelenlegi legfejlettebb megfigyelési eszköze az 1990 óta Föld körüli pályán keringő Hubble űrteleszkóp. Ez a csodaműszer majd két évtizedes működése alatt szolgáltatott eredményeivel számos új impulzust adott az asztrofizikának, nem beszélve arról, hogy a kamerája által rögzített felvételek a világhálón át emberek millióihoz jutnak el.
Akiről elnevezték, Edwin Hubble amerikai csillagász legnagyobb felfedezései idején, az 1920-as években természetesen még jó öreg sárgolyónkon dolgozott, a Los Angelestől 25 km-re fekvő Wilson hegyen, de eszközei akkor csúcstechnológiát képviseltek. Neki szánta a sors azt a szerepet, hogy a világegyetem tágulására a laikus számára is kézenfekvő harmadik bizonyítékot szolgáltassa. De mire ezt megtette, egy másik felfedezése nyomán már híres ember volt. Azt történt ugyanis, hogy a sci-fikből is ismerős, szabad szemmel is látható Androméda-köd pásztázása közben felfedezett abban egy különösen is fényes csillagot. E megfigyelésből kiindulva és némi számítási munka segítségével megállapította, hogy az Androméda tkp. a mi Tejútrendszerünkhöz hasonló galaxis, mindazonáltal jóval azon túl. Kollégája, akinek beszámolóját elküldte, azonnal felfogta ennek jelentőségét: „Ezzel a levéllel az én univerzumomnak vége” – jelentette ki. Addig ugyanis ő és a csillagászok többsége ragaszkodott ahhoz, hogy ha már nem a Föld a Naprendszer középpontja, s a Naprendszer sem a Tejútrendszeré, legalább annak kitüntetett szerepe van az univerzumon belül. Ennek az illúziónak volt vége – nem túlzás, hogy kisebb kopernikuszi fordulat volt ez is!
Hubble azonban még erre az eredményre is „rátett egy lapáttal”. Ebben segítségére volt, hogy arzenálja tökéletesedett: már nemcsak a 100 hüvelykes (2,54 m) tükörátmérőjű óriástávcső, hanem arra szerelhető spektroszkóp, s a felvételekhez különleges fényérzékenységű anyag is segítette. Ennek segítségével már sokkal pontosabban s főleg gyorsabban lehetett mérni az égi objektumok távolságát. Hubble maximálisan ki is használta megújult „játékszerének” képességeit. Hogy még gyorsabban haladjanak, felosztotta feladatot. Munkatársa készítette a spektroszkópos felvételeket, ő pedig kiértékelte azokat, azaz kiszámolta a megfigyelt objektumok távolságát és sebességét. Hamarosan elég megfigyelés gyűlt össze ahhoz, hogy érdemes legyen grafikonon ábrázolni. Hubble az x-tengelyre a távolságokat, az y-ra a sebességeket vitte fel, s az egyes objektumokat pontokkal ábrázolta. A lehető legegyszerűbb összefüggést kapta: a pontok nagyon jó megközelítéssel egy egyeneshez illeszkedtek. Ez azt jelenti, hogy a megfigyelt objektumok sebessége egyenesen arányos a távolságukkal, magyarán: minél távolabb van, annál gyorsabban mozog. Elegendő volt egyetlen pillantás az ábrára, hogy azt is lássa: ez csak úgy lehetséges, ha az objektumok egy közös pontból különböző irányokban, de egyszerre, egy időpontban indultak el. Ezt az összefüggést nevezik azóta is Hubble-törvénynek.
Hubble jellegzetesen kísérletező tudós volt, ki is jelentette, hogy nem szabad addig teóriákat gyártani, amíg ki nem merítettük a megfigyelés összes lehetőségét. Őt ez teljesen kielégítette; már nehezen induló karrierje elején is azt mondta, hogy a csillagász munkája olyan, mint a lelkészi pálya: csak elhivatottsággal érdemes csinálni. De amikor nevezetes törvényét felfedezte, aligha sejtette, hogy a messzi Európában valaki már kidolgozta az azt magyarázó elméletet, s ez a valaki történetesen éppen hivatásos lelkész!
Lemaitre és az ősatom
A Singh-könyvben van egy kép, amely egy 1927-es fizikus-konferencia résztvevőit ábrázolja. Rajta van Einstein, Planck s ennek a csodálatos fizikus-nemzedéknek szinte minden jelentős alakja. De a tablón legelőször feltűnő papi gallérja miatt egy joviális, köpcös úr tűnik ki – mintha csak a jámbor Brown atya lépett volna elő Chesterton valamelyik detektívregényéből. Ő volt George Lemaitre, a belgiumi Leuven katolikus egyetemének paptanára. Előbb fizikusi, majd papi diplomát is szerzett, s dolgozatunk témája miatt fontos tudnunk, hogy elméletének kidolgozásakor nem a teremtéstörténetből indult ki. Ő maga ezt mondta: „Pályaválasztáskor úgy tűnt számomra, hogy két út vezet az igazsághoz. Én végigjártam mindegyiket – s végül minkét út Istenhez vezetett.” A pap-tudós számára tehát Isten nem annyira az út eleje, mint inkább a vége volt.
Pappá szentelése után Lemaitre egy évig Cambridge-ben Sir Arthur Eddingtonnál tanult csillagászatot. Nem csoda hát, ha hazatérése után azonnal az akkor még csak alig néhány éves általános relativitáselméletre vetette magát, s „ide nekem az oroszlánt is” alapon rögtön az egész világmindenségre próbálta alkalmazni. Ezen a ponton képzeletben menjünk fel a netre s keressük meg a Wikipédia ide vonatkozó szócikkét, ahol megtaláljuk Einstein gravitációs egyenletét. Ne tévesszen meg minket a formula megtévesztően egyszerű külseje – ez egy ún. nemlineáris parciális differenciálegyenlet, melynek általános megoldása nincs; konkrét eredményeket csak konkrét paraméterek behelyettesítésével kaphatunk. Mármost Lemaitre úgy találta, hogy ez az egyenlet elvben többféle univerzum-modellt tesz lehetővé, melyek közös vonása, hogy maga Einstein elképzelésével szemben nem statikusak, hanem dinamikusak. Ezek közül azt a lehetőséget választotta, melyet – foci-hasonlattal élve - úgy képzelhetünk el, hogy az univerzum egy iszonyatos erejű kezdőrúgás hatására kezdett expanzióba s ennek lendülete ellensúlyozza a gravitáció összehúzó hatását. Lemaitre ezt az elképzelését az akkor már javában virágzó atomfizikával kombinálva dolgozta ki azt a gondolatot, hogy a világmindenség fejlődése egy szupersűrű állapotból indult el, amelyet ősatomnak nevezett el. Saját megfogalmazásában ez így hangzik: „Az ősatom-hipotézis a kozmogenezis hipotézise, amely a ma létező univerzumot egyetlen atom radioaktív bomlásának eredményeként mutatja be.”. Singh magyarázólag még hozzáteszi: „Az az energiamennyiség pedig, ami eme minden radioaktív bomlások ősanyjának következtében felszabadul, biztosítja azt, ami az ő világmodelljének lényege, az univerzum tágulását.
S ez az a pont, ahol az egyértelműség kedvéért tisztáznunk kell, mit is jelent ez modell. Van egy jó és egy rossz hírem. A jó hír az, hogy az a kép, ami megjelenik előttünk, ti. egy fokozatosan felfújódó lufié, lényegében helyes! Mára már elkészítették az ősrobbanást közvetlenül követő időszak „menetrendjét”. Ebben expressis verbis szerepel az infláció, ami szó szerint felfújódást jelent. Hawking egy kivételesen közérthető cikkében azt írja: „A gazdasági infláció világrekordját valószínűleg Németország tartja, ahol az első világháború után egy kenyér ára kevesebb, mint egy márkáról néhány hónap alatt több millió márkára emelkedett. De még ez is eltörpülne ahhoz az inflációhoz képest, amely a korai univerzumban lezajlott: a világegyetem mérete a másodperc töredéke alatt legalább millió-millió-millió-millió-milliószorosára növekedett.”
Sajnos azonban van egy rossz hír is: hajlamosak vagyunk mégiscsak tévesen elképzelni a dolgot. A lufi-hasonlatról megfeledkezve Hubble törvényét úgy képzeljük el, hogy a miközben Földünk és a csillagok ill. galaxisok távolodnak egymástól, a „legszélső” után még mindig végtelen sok „hely” van. (Nem kell ezt szégyellnünk: az iskolában mindnyájan az euklidészi-newtoni térfogalmon nőttünk fel.) Az általános relativitáselmélet értelmében viszont tér csak ott van, ahol anyag is van, azaz maga a tér tágul s ennek következménye az égitestek távolodása. Felettébb elvont gondolat, éppen ezért a könnyebb megértés kedvéért ne röstelljük fokozni hasonlatunk infantilitását! Képzeljük el, hogy lufinkra a gyerekek kérésére sematikus arcot – szemeket, orrot, szájat – rajzolunk, majd elkezdjük felfújni. A két szem – elemi szférikus geometria! – a lufi sugarával arányosan távolodik egymástól.
De térjünk vissza Lemaitre-hez. Azon a bizonyos fotón az a csoda, hogy nem megtépázott üstökkel látható rajta. Az történt ugyanis, hogy kihasználva az alkalmat, az egyik szünetben odament Einsteinhez, s megmutatta neki frissen megjelent cikkét. Rövidesen megkapta a választ, ami felért egy hideg zuhannyal: „Az ön számításai hibátlanok ugyan, de fizikája visszataszító.” Ne firtassuk, hogy mi okozta Einstein gorombaságát, mert a történetnek ezzel még nincs vége. 1931-ben a Caltech meghívására Einstein Amerikába látogatott, s ő a közelséget kihasználva meglátogatta a Wilson-hegyi obszervatóriumot is, ahol Hubble és munkatársa megmutatták neki a galaxisokról készített színképek szisztematikus vöröseltolódását. Einstein ennek hatására azonnal sajtótájékoztatót hívott össze az obszervatórium könyvtárába, ahol elmondta, hogy Hubble-ék eredményei teljesen meggyőzték, s nyilvánosan elismerte, hogy az elmélet területén Lemaitre-nek végig igaza volt. Utóbbinak levelet is küldött, amelyben ezt írta: „Ez a teremtés leggyönyörűségesebb és legkielégítőbb magyarázata, amit valaha is hallottam.”
Lemaitre arra született, hogy sikeres legyen. Az egyház – ahogy várható volt – eleinte „Galilei-reflexekkel” reagált papjának a hitet közvetlenül érintő természettudományos elméletére. Lemaitre azonban szívós volt, s így – igaz, csak pontosan két évtizeddel később – a természettudomány pápája, Einstein után az „igazi” pápa „nihil obstat”-ját is megkapta. XII. Pius megjelent a Pápai Tudományos Akadémia 1951. november 22-ki ülésén és „Isten létének bizonyítékai a modern természettudományok fényében” címmel tartott előadást. Ebben a táguló világegyetem elméletéről is szólt, mint ami a Genezis tudományos interpretációja, sőt egyenesen újabb istenbizonyíték, majd árnyaltabban így folytatta: „Noha se nem határozott, se nem teljes, mégis ez az a válasz, amelyre vártunk a tudománytól”. Vannak fenntartásaim e beszéddel kapcsolatban, főként az, hogy engem minden ún. „istenbizonyíték” zavar. Enyhén szólva furcsa úgy tenni, mintha Aquinói és korunk között pl. egy Kant nem is élt volna. E tekintetben édesapám sommás véleményét vallom: „egy bizonyítható Isten már nem volna Isten”. Lemaitre számára viszont ez a beszéd hozta meg a teljes sikert. 1960-ban éppen őt lett az elnöke a Pápai Tudományos Akadémiának, s ezt a tisztét élete végéig megtartotta. Halála előtt még értesült az elméletét Hubble és Gamow eredményei után harmadikként alátámasztó eredményről, a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás felfedezéséről is. Összefoglalólag elmondhatjuk róla, hogy bár elmélete valóban nem volt se nem határozott, se nem teljes, s ma már – több mint fél évszázaddal a pápai beszéd után – nem nagyon beszélnek ősatomról, s a táguló univerzumot sem a radioaktív bomlás analógiájára képzelik el, kétség sem férhet hozzá, hogy ő volt az elindítója annak a paradigmaváltásnak, amiről a következő, befejező részben szó lesz.
Paradigmaváltás a kozmológiában (és a teológiában?)
A fenti kifejezést Thomas Kuhn amerikai tudományfilozófus „A tudományos forradalmak szerkezete” c. műve tette ismertté az 1960-as években. Kuhn szerint a paradigma egy adott időszakban az adott tudomány művelői között kialakult és intézményesült közmegegyezés arról, hogy mi az adott tudomány tárgya, feladata. A paradigmaváltást általában könnyű felismerni, mert többnyire a tudományos váltás külső stílusváltást is von maga után. Csak egyetlen kevésbé ismert példa: az 529-es év. Ebben az évben zárták be Athénben a platóni Akadémiát s ugyanebben az évben alapította meg kolostorát nursiai Benedek a Monte Casino hegyén.
A paradigmaváltás kedvenc fogalma Hans Küngnek is, aki szűkebb témánkról, az ősrobbanásról is írt egy könyvet, s amelyben ezt az elméletet – az elhangzottak alapján teljes joggal - kozmológiai paradigmaváltásnak nevezi. Számomra a legérdekesebb része a könyvnek az, ahol a teológiai reflexiókról szól. Aki csak kicsit is ismeri Küngöt, tudja, hogy mindig nagyon lojális a többi egyház s azok teológiája iránt. Itt azonban azt írja, hogy a római egyház e területen előbbre tart. Szerinte ez annak köszönhető, hogy a katolikus teológiában Aquinói Tamás óta mindig nagy hangsúlyt kapott a filozófia, s mintegy annak „farvizén” haladva a természettudományok eredményei is bekerültek a dogmatikába. A protestáns dogmatikában viszont – mondja Küng – a XX. sz.-ban Barth felfogása dominált, amely eo ipso gyanakodva nézett a tudományokra s általában véve is elhanyagolta az egyetemes kinyilatkoztatást.
Nem szívesen bár, de el kell ismernem, hogy sokban igaza van Küngnek – egyházunk esetében is. Ha filozófiáról van szó, általában valaki rögtön előjön a közismert Luther-idézettel: „ravasz pogány” (ti. Arisztotelész) s ezzel a téma le van zárva. Bizonyára igaza van annak, aki azt mondja, hogy Luthernek nem általában a filozófiából, hanem a korában divatozó, Arisztotelészre szentírásként hivatkozó skolasztikából volt elege, ez azonban nem változtat a tendencián, s mutatis mutandis hasonló a helyzet a természettudományok megítélésében is. Igaz, egyházunknak mindig voltak kiemelkedő teológusai e témában, de csak mintegy szabályt erősítő kivételként, s többnyire amolyan csodabogárnak számítottak a kortársak szemében. Ilyen volt pl. a XX. sz. első felében a bevezetőben említett Kart Heim, aki egy hatkötetes életművet szánt ennek a kérdésnek. Ő már annak idején is azért keltette fel figyelmemet, mert élő példája volt annak, hogy – egyszerűen szólva - nem kell félteni a külön kinyilatkozatás hitét az egyetemestől. Heim saját lelki gyökereit a sváb pietizmusban határozta meg s szinte az unalomig ismételt kedvenc kifejezése a hitbizonyosság (Glaubensgewissheit) volt.
Amennyire látom, az evangélikus teológia zászlóshajója – főként külföldön - jelenleg a gyakorlati teológia, köszönhetően annak, hogy hajlandó tanulni rokon tudományoktól (pszichológia, szociálpszichológia, szociológia stb.). De vajon elképzelhető-e hasonló dogmatikánknak a természettudományokhoz való viszonyulásában? Van némi reménységem, amit egy primitív példával szeretnék érzékeltetni. Korunk legnagyobb paradigmaváltása kétségkívül az Internet elterjedése. Mármost képzeljünk el egy teológiára készülő evangélikus fiatalt, a jövő potenciális dogmatikaprofesszorát, amint a világhálón az említett Hubble teleszkóp lélegzetelállító felvételeit nézegeti. Olyan lehetetlen, hogy ezek hatása többet lendít elhatározásán, mint a templomban az x+1-dik prédikáció a szeretetről?
Max Planck, a kvantumelmélet atyja még nem használta a paradigmaváltás szót, de pontosan erről beszélt egy alkalommal. Szerinte a nagy tudományos felfedezések nem úgy lesznek elfogadottá, hogy híveik fokozatosan meggyőzik a kételkedőket, hanem úgy, hogy az utóbbiak lassan kihalnak. S gyanítom, hogy Planck gondolata érvényes házunk tájára is: lehetséges, hogy lesz dogmatikai paradigmaváltás egyházunkban, de ha igen, akkor azt már az új generáció fogja véghezvinni.
Ha jól belegondolok, dolgozatom témája az egyik oka annak, hogy teológiára mentem. A végső lökést a gimnázium 4. osztályában egy osztályfőnöki óra adta. Na nem a szovjet valláskritikusok érvei, amelyeket szegény apácák által nevelt osztályfőnöknőnk kényszerűségből előadott nekünk, s amelyek – azóta már tudom - szinte kivétel nélkül szerepelnek már Celsusnál is. A döntő élmény az volt, amikor a mögöttem ülő, az előadástól feltüzelt osztálytársam nemes egyszerűséggel a fülembe súgta: Minden hívő hülye! Ettől a pillanattól kezdve nem volt kérdés a pályaválasztás: majd én bebizonyítom, hogy ez mennyire nem így van!
Ez az élmény motivált egy jó évtized múlva akkor is, amikor erlangeni tanulmányutam alkalmával (sajnos soha el nem készült) doktori disszertációmat is erről a témáról kezdtem el írni. „Doktorvater”-em javaslatára címe ez volt: „Hit és természettudomány viszonya Karl Heim teológiájában”. A bölcs professzor jól tudta, miért szűkítette le a témát egyetlen emberre. Gondoljunk csak bele: ha csak érintőlegesen is megpróbálnám ismertetni mindazt, amit egyrészt tudós papok, másrészt hívő tudósok az évszázadok folyamán e témáról összeírtak, két hét múlva is itt ülhetnénk. Éppen ezért örömmel vettem, hogy jelen dolgozat kiírása is egy lényeges leszűkítést tartalmaz: az eredet kérdése. Csakhogy ebben a címben még mindig nem egyértelmű: minek az eredetéé? Az emberiségé? Vagy az egész univerzumé? Jó érvek szólnának az első lehetőség mellett. Már csak az is, hogy 2009 Darwin-év: idén februárban volt a nagy angol tudós 200. születésnapja, s 150 éve jelent meg legfontosabb műve, „A fajok eredete”. S hogy mégsem ezt az irányt választottam, annak jó oka van: nem értek a biológiához, s az örökbecsű elvhez tartom magam: „Aki nem tud arabusul, ne beszéljen arabusul”.
Marad tehát a második lehetőség: a világegyetem eredete, teológiai szemszögből: a teremtés. Ez persze még mindig óriási kérdéskör, de egy szerencsés véletlen hozzájárult ahhoz, hogy mégis vállalkoztam e dolgozat megírására. Karácsonyra kaptam egy könyvet, melynek címe: „A Nagy Bumm”. Szerzője az indiai származású angol fizikus, Simon Singh, több nagy sikerű népszerű tudományos mű szerzője. A könyv borítóján a bombasztikus alcím: „Minden idők legfontosabb tudományos felfedezésének története”. Az ilyen mondatok engem inkább gyanakvóvá tesznek, de aztán mindjárt ott van a következő is: „A 100. fizikai Nobel-díjat éppen a Nagy Bumm kozmológiát alátámasztó fölfedezéséért kapta John C. Mather és George F. Smoot 2006-ban.” Ebből már kiderül, hogy nagyon is konkrét és aktuális tudományos eredményekről van szó. Gondolom, mindnyájan hallottunk már a Nagy Bummról (angolul: Big Bang, magyarul többnyire „ősrobbanás”-ként emlegetik). Az elmélet „keresztapja” egyébként humoros módon egyik legnagyobb ellenzője volt, s a Nagy Bumm kifejezést gúnynévnek szánta. Szerencsénkre laikusként is könnyű megérteni, miről is van szó: a világegyetem tágulását alátámasztó, a technika fejlődésével egyre szaporodó mérési eredmények alapján következtetnek vissza a tudósok arra, hogy az univerzumnak volt egy kezdeti állapota, amelyben egy irtózatos erejű robbanáshoz hasonlítható esemény indította el azokat a fizikai-kémiai folyamatokat, amelyek azután a kozmosz ma ismert állapotához vezettek. Ez volt a Nagy Bumm, az ősrobbanás.
Mindazonáltal már itt az elején szeretnék mindenkit óva inteni a túlzott „hurráoptizmustól”. Semmiképpen ne mondjunk (prédikáljunk) olyat, hogy lám, már a tudósok is „bizonyítják”, hogy a világot úgy teremtették (erre a kérdésre egy konkrét eset kapcsán még visszatérek). Már csak azért sem, mert bár a Nagy Bumm ellenzői egy ideje már folyamatosan ritkulnak, az elmélet hívei között is megoszlanak a vélemények éppen a legfontosabb kérdésekben. Az elmélet ugyanis megenged olyan értelmezést, amely „creatio ex nihilo”-nak fogható fel, de olyat is, ami csak az univerzum – bibliailag szólva – egy új „aiónjának” kezdetét jelentené. Másrészt viszont tény az is, hogy évszázadok óta először az ősrobbanás okán maguk a tudósok kezdik ismét Istent emlegetni. A legismertebb kijelentés ezek közül Stephen Hawking bestsellere, „Az idő rövid története” befejező mondata: „Az emberi értelem leghatalmasabb diadala lesz, ha erre a kérdésre választ találunk - mert akkor megismerjük Isten gondolatait.” A szerző korunk talán leghíresebb fizikusa; Newton cambridge-i katedrájáról vonult nemrég nyugalomba. Maga a könyv egyáltalán nem könnyű olvasmány, annál inkább meglepő az az elsöprő siker, amelyet a zömében laikus olvasóközönség körében aratott előbb Angliában, majd szerte a világon. A legilletékesebb, ti. Hawking két dolognak tulajdonítja a sikert. Az egyik ok a főként hazájában közismert halmozott fogyatékossága: mozgatóideg-sorvadás következtében fiatal kora óta tolókocsiban él s egy rosszul sikerült gégemetszés miatt csak írásban vagy számítógépes beszédszintetizátor segítségével tud kommunikálni a külvilággal. A másik ok az idézett utolsó mondat. Erről Hawking utólag bevallotta, hogy csaknem kihúzta a kéziratból, mert túlzottan hatásvadászónak tartotta. „Ha megteszem” – írja később –„talán csak fele annyi könyvet sikerült volna eladni”. Singh idézi egy amerikai tudós „Isten és a csillagászok” c. könyvét is: „(A csillagász) megmászta az ismeretlenség hegyeit; már éppen ott tart, hogy felkapaszkodjon a legmagasabb csúcsra; amint azonban felkínlódja magát az utolsó sziklára, teológusok hada köszönti, akik évszázadok óta odafent üldögélnek”.
Azt hiszem, ennyi elegendő is annak bemutatására, hogy csillagászok és fizikusok egyre inkább érzékelik: az univerzum eredetére vonatkozó kutatásaikban tudomány és vallás határmezsgyéjén mozognak. Ahogy egy fiatal fizikus hanyagul megjegyezte: „ma már ismét nem ’snassz’ Istent emlegetni”. Éppen ezért dolgozatomban nem keresek minden áron közvetlen teológiai párhuzamokat. Számomra önmagában is elegendő áhítat forrása az emberi értelemnek ez a diadalútja, valami olyan ámulaté, amelyet a 8. zsoltár szerzője érezhetett, pedig még sejtelme sem lehetett relativitás- és kvantumelméletről, vagy Big Bang-ről: „Ha látom az eget, kezed alkotását, a holdat és a csillagokat, amelyeket ráhelyeztél, micsoda a halandó - mondom -, hogy törődsz vele, és az emberfia, hogy gondod van rá? Kevéssel tetted őt kisebbé Istennél, dicsőséggel és méltósággal koronáztad meg. Úrrá tetted kezed alkotásain, mindent a lába alá vetettél.” (Zsolt 8,4-7) Ami pedig dolgozatom felépítését illeti: először sorra veszem az ősrobbanás három legfontosabb kísérleti bizonyítékát, majd az elméletének születéséről szólok. A fizika ill. azon belül az asztrofizika egyébként tipikusan olyan tudományterület, amelyben a fejlődés lehetetlen lenne kísérlet és elmélet együttműködése nélkül: hol a kísérlet tör előre s vonja maga után az elméleti magyarázatokat, hol pedig fordítva. Az elsőre tipikus példa a dán csillagász, Tycho Brache és Kepler, a másodikra Einstein és az angol Eddington „összjátéka”.
Penzias, Wilson és a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás
A bevezetőben már említett páros a Nobel-díjat a COBE műhold által szolgáltatott eredményekért kapta – egyikük magáért a műholdért, másikuk a sugárzást mérő műszerért volt felelős. Azonban már maga az elnevezés is utal arra (Cosmic Background Explorer), hogy ők már a projekt indításakor is tudták, mit keresnek. De hogy egyáltalán létezik ilyen sugárzás, azt egy másik kettős, Penzias és Wilson 1965-ös méréseiből tudjuk, amiért később ők is Nobel-díjat kaptak. Érdemükből mit sem von le, hogy felfedezésük – mint oly sokszor a tudománytörténetben – tulajdonképpen a véletlennek köszönhető. Ők ketten egy akkor még új tudomány, a rádiócsillagászat friss diplomásai voltak, s mindketten a híres ipari kutatóintézethez, a Bell Laboratories-hez kerültek dolgozni. Ott persze nem elvont elméleteket, hanem a gyakorlatban használható eredményeket vártak tőlük. Szerencséjükre azonban megengedték nekik, hogy munkaidejük egy részében kedvükre szórakozzanak a közelben levő, a cég által már nem használt méretes rádióantennával. A fiatalok először is „felspécizték” a műszert, azaz az eredetinél sokkal érzékenyebbre építették át. Ez igen fontos volt, mert a rádiócsillagászatban a távoli galaxisokról érkező rádiójelek igen gyengék, s ehhez járul még a jeleket elkerülhetetlenül kísérő zaj zavaró hatása, éppen ezért különösen is fontos a zaj minimalizálása. Hogy ellenőrizhessék a készülék zajszintjét, Penzias és Wilson az ég „semleges” területeire irányították, azaz ahonnan nem számítottak kozmikus rádiójel érkezésére. Vagyis: amit onnan fognak, az mind zajnak minősíthető. Legnagyobb bosszúságukra a várt elfogadható zajszint helyett a zaj váratlanul erős volt. Ezek után egy éves hiábavaló munka következett, mely alatt megpróbálták szisztematikusan megtalálni a jelenség okát. Az egyetlen gyanús, amit találtak, az antennára újra és újra visszatérő galambpár volt, amelynek végtermékét precízen „fehér dielektromos anyag”-ként definiálták. Végül be kellett látniuk: a hiba nem az ő készülékükben van, hanem magából a világűrből érkezik mindig és mindenfelől a titokzatos rádiósugárzás. Ez a két ember azonban a szerencse fia volt. Mielőtt végképp elkeseredtek volna, hogy nem találnak magyarázatot a jelenségre, tudomást szereztek egy Princetonban, Einstein egyetemén dolgozó kozmológus csoport publikációjáról. A cikk azt állítja, hogy ha a Nagy Bumm modell helyes, akkor léteznie kell egy mindent átható mikrohullámú kozmikus háttérsugárzásnak, amely napjainkban kb. 1 mm hullámhosszú rádiójelként jelentkezik. Penziaséknál hirtelen minden a helyére került – éppen ennyit mértek ők is. A két csoport, az ipari és az egyetemi kutatók kapcsolatba léptek s eredményeikről rövidesen beszámoltak egy szaklapban. (Egy mai tudós, a müncheni Lesch professzor szerint a rádiós zavarok 0,5 %-káért ez a több mint 10 milliárd éves múltból érkező sugárzás a felelős!)
Sokáig úgy tűnt, hogy ez a felfedezés úgy vonul be tudománytörténetbe, mint annak az esetnek az iskolapéldája, amikor kísérlet és elmélet holtversenyben szakítja át a célszalagot. Hamarosan azonban előállt egy bizonyos Gamow nevű úr, s elkeseredett prioritási harcba kezdett azt állítva, hogy ő már jó másfél évtizede ugyancsak spekulatív úton rájött a CMB-re. Igazat mondott – sőt ő volt az, aki az ősrobbanás-modell helyességének egy másik bizonyítékát szolgáltatta.
Gamow és az elemek
Nevét akár fonetikusan is ejthetjük, ugyanis Gamow ukránnak született a festői szépségű Ogyesszában. Ott is járt egyetemre, pechjére a sztálini Szovjetunióban, melynek légkörét a szabad szellemű tudós nehezen tolerálta. Pedig korai eredményei révén valósággal tömjénezték: a Pravdában verset írtak hozzá, egy másik újság pedig így ömlengett: „Egy szovjet kutató bebizonyította a Nyugatnak, hogy az orosz föld megtermi a maga Platónjait és éles eszű Newtonjait”. Ez sem hatotta azonban meg Gamowot: feleségével együtt disszidálni próbált először a Fekete-tengeren keresztül Törökországba, majd Murmanszkon át Norvégiába - sikertelenül. Ilyen előzmények után több mint meglepő, hogy maga Molotov engedélyével kiengedték Amerikába egy konferenciára – természetesen ott is maradt.
Az „amerikai” álom” még ilyen tudományos és politikai háttérrel sem realizálódott könnyen Gamow számára. Szakterülete az atomfizika volt, s mivel akkor már folyt a II. világháború, kollégái jó része a szupertitkos Manhattan projekten, azaz az atombombán dolgozott. Gamowot kihagyták ebből – „gyanús” volt, annak ellenére, hogy időközben a Szovjetunióban in absenti halálra ítélték. De ahogy oly sokszor megtörténik, az átok áldássá lett: izoláltságában Gamow egy olyan probléma megoldásán kezdett dolgozni, amely korszakalkotó felfedezésekre vezette: mikrofizikai eredményei paradox módon nagyot lendítettek a világegyetem kutatásán.
Kiindulópontja a világ legártatlanabbul hangzó kérdése volt: miért gyakoribbak egyes anyagok, mint mások? Ami Földünket illeti, tudjuk, hogy a magja vasból, a földkéreg főleg oxigénből, szilíciumból, alumíniumból és vasból, az óceánok hidrogénből és oxigénből, a légkör pedig elsősorban nitrogénből és oxigénből áll. Egészen más a helyzet azonban kozmikus méretekben: az összes elem közül messze a hidrogén a leggyakoribb az univerzumban. Amikor annak idején erre rájöttek, a felfedezés a következő versikét ihlette: „Süss reám, süss, csöppnyi csillag, / Nem firtatom, hogy milyen vagy. / Spektroszkóptól tudom én: / Fő alkotód hidrogén.” Egy kicsit részletesebben: a világegyetem anyageloszlása olyan, hogy 10000 hidrogénatomra esik 1000 hélium-, 6 oxigén- és 1 szénatom, az összes többi gyakorisága együtt kevesebb, mint 1. Másképp kifejezve: az univerzum atomjainak 99,9 %-ka hidrogén és hélium. Mármost elég egyetlen pillantás a periódusos rendszerre, hogy lássuk: éppen az a két elem viseli az 1-es és 2-es sorszámot, azaz ezek a legegyszerűbbek és legkönnyebbek. Ebből az egyszerű megfigyelésből Gamow és munkatársai (mert a háború után már ilyenek is voltak) hihetetlenül messzemenő következtetéseket tudtak levonni. Azt már egy friss felfedezés révén tudták, hogy a csillagok – így a Nap – belsejében magfúzió zajlik, de még a legforróbb csillagokban sem keletkeznek nehéz atomok. Ha viszont a Big Bang igaz, akkor ennek feltételezett extrém hőmérséklete már beindíthatta azokat a folyamatokat, amelyek a világegyetem mai „anyagtérképéhez” vezettek. Elméletük mintegy „melléktermékeként” az előbb ismertetett kozmikus háttérsugárzás, mint a Big Bang „maradványa” létezését is megjósolták! Elképesztő tudományos teljesítmény, s mint láttuk, egyike azon eseteknek, amikor az elmélet megelőzi a tapasztalati bizonyítékokat.
Hubble és a távolodó galaxisok
A csillagászat jelenlegi legfejlettebb megfigyelési eszköze az 1990 óta Föld körüli pályán keringő Hubble űrteleszkóp. Ez a csodaműszer majd két évtizedes működése alatt szolgáltatott eredményeivel számos új impulzust adott az asztrofizikának, nem beszélve arról, hogy a kamerája által rögzített felvételek a világhálón át emberek millióihoz jutnak el.
Akiről elnevezték, Edwin Hubble amerikai csillagász legnagyobb felfedezései idején, az 1920-as években természetesen még jó öreg sárgolyónkon dolgozott, a Los Angelestől 25 km-re fekvő Wilson hegyen, de eszközei akkor csúcstechnológiát képviseltek. Neki szánta a sors azt a szerepet, hogy a világegyetem tágulására a laikus számára is kézenfekvő harmadik bizonyítékot szolgáltassa. De mire ezt megtette, egy másik felfedezése nyomán már híres ember volt. Azt történt ugyanis, hogy a sci-fikből is ismerős, szabad szemmel is látható Androméda-köd pásztázása közben felfedezett abban egy különösen is fényes csillagot. E megfigyelésből kiindulva és némi számítási munka segítségével megállapította, hogy az Androméda tkp. a mi Tejútrendszerünkhöz hasonló galaxis, mindazonáltal jóval azon túl. Kollégája, akinek beszámolóját elküldte, azonnal felfogta ennek jelentőségét: „Ezzel a levéllel az én univerzumomnak vége” – jelentette ki. Addig ugyanis ő és a csillagászok többsége ragaszkodott ahhoz, hogy ha már nem a Föld a Naprendszer középpontja, s a Naprendszer sem a Tejútrendszeré, legalább annak kitüntetett szerepe van az univerzumon belül. Ennek az illúziónak volt vége – nem túlzás, hogy kisebb kopernikuszi fordulat volt ez is!
Hubble azonban még erre az eredményre is „rátett egy lapáttal”. Ebben segítségére volt, hogy arzenálja tökéletesedett: már nemcsak a 100 hüvelykes (2,54 m) tükörátmérőjű óriástávcső, hanem arra szerelhető spektroszkóp, s a felvételekhez különleges fényérzékenységű anyag is segítette. Ennek segítségével már sokkal pontosabban s főleg gyorsabban lehetett mérni az égi objektumok távolságát. Hubble maximálisan ki is használta megújult „játékszerének” képességeit. Hogy még gyorsabban haladjanak, felosztotta feladatot. Munkatársa készítette a spektroszkópos felvételeket, ő pedig kiértékelte azokat, azaz kiszámolta a megfigyelt objektumok távolságát és sebességét. Hamarosan elég megfigyelés gyűlt össze ahhoz, hogy érdemes legyen grafikonon ábrázolni. Hubble az x-tengelyre a távolságokat, az y-ra a sebességeket vitte fel, s az egyes objektumokat pontokkal ábrázolta. A lehető legegyszerűbb összefüggést kapta: a pontok nagyon jó megközelítéssel egy egyeneshez illeszkedtek. Ez azt jelenti, hogy a megfigyelt objektumok sebessége egyenesen arányos a távolságukkal, magyarán: minél távolabb van, annál gyorsabban mozog. Elegendő volt egyetlen pillantás az ábrára, hogy azt is lássa: ez csak úgy lehetséges, ha az objektumok egy közös pontból különböző irányokban, de egyszerre, egy időpontban indultak el. Ezt az összefüggést nevezik azóta is Hubble-törvénynek.
Hubble jellegzetesen kísérletező tudós volt, ki is jelentette, hogy nem szabad addig teóriákat gyártani, amíg ki nem merítettük a megfigyelés összes lehetőségét. Őt ez teljesen kielégítette; már nehezen induló karrierje elején is azt mondta, hogy a csillagász munkája olyan, mint a lelkészi pálya: csak elhivatottsággal érdemes csinálni. De amikor nevezetes törvényét felfedezte, aligha sejtette, hogy a messzi Európában valaki már kidolgozta az azt magyarázó elméletet, s ez a valaki történetesen éppen hivatásos lelkész!
Lemaitre és az ősatom
A Singh-könyvben van egy kép, amely egy 1927-es fizikus-konferencia résztvevőit ábrázolja. Rajta van Einstein, Planck s ennek a csodálatos fizikus-nemzedéknek szinte minden jelentős alakja. De a tablón legelőször feltűnő papi gallérja miatt egy joviális, köpcös úr tűnik ki – mintha csak a jámbor Brown atya lépett volna elő Chesterton valamelyik detektívregényéből. Ő volt George Lemaitre, a belgiumi Leuven katolikus egyetemének paptanára. Előbb fizikusi, majd papi diplomát is szerzett, s dolgozatunk témája miatt fontos tudnunk, hogy elméletének kidolgozásakor nem a teremtéstörténetből indult ki. Ő maga ezt mondta: „Pályaválasztáskor úgy tűnt számomra, hogy két út vezet az igazsághoz. Én végigjártam mindegyiket – s végül minkét út Istenhez vezetett.” A pap-tudós számára tehát Isten nem annyira az út eleje, mint inkább a vége volt.
Pappá szentelése után Lemaitre egy évig Cambridge-ben Sir Arthur Eddingtonnál tanult csillagászatot. Nem csoda hát, ha hazatérése után azonnal az akkor még csak alig néhány éves általános relativitáselméletre vetette magát, s „ide nekem az oroszlánt is” alapon rögtön az egész világmindenségre próbálta alkalmazni. Ezen a ponton képzeletben menjünk fel a netre s keressük meg a Wikipédia ide vonatkozó szócikkét, ahol megtaláljuk Einstein gravitációs egyenletét. Ne tévesszen meg minket a formula megtévesztően egyszerű külseje – ez egy ún. nemlineáris parciális differenciálegyenlet, melynek általános megoldása nincs; konkrét eredményeket csak konkrét paraméterek behelyettesítésével kaphatunk. Mármost Lemaitre úgy találta, hogy ez az egyenlet elvben többféle univerzum-modellt tesz lehetővé, melyek közös vonása, hogy maga Einstein elképzelésével szemben nem statikusak, hanem dinamikusak. Ezek közül azt a lehetőséget választotta, melyet – foci-hasonlattal élve - úgy képzelhetünk el, hogy az univerzum egy iszonyatos erejű kezdőrúgás hatására kezdett expanzióba s ennek lendülete ellensúlyozza a gravitáció összehúzó hatását. Lemaitre ezt az elképzelését az akkor már javában virágzó atomfizikával kombinálva dolgozta ki azt a gondolatot, hogy a világmindenség fejlődése egy szupersűrű állapotból indult el, amelyet ősatomnak nevezett el. Saját megfogalmazásában ez így hangzik: „Az ősatom-hipotézis a kozmogenezis hipotézise, amely a ma létező univerzumot egyetlen atom radioaktív bomlásának eredményeként mutatja be.”. Singh magyarázólag még hozzáteszi: „Az az energiamennyiség pedig, ami eme minden radioaktív bomlások ősanyjának következtében felszabadul, biztosítja azt, ami az ő világmodelljének lényege, az univerzum tágulását.
S ez az a pont, ahol az egyértelműség kedvéért tisztáznunk kell, mit is jelent ez modell. Van egy jó és egy rossz hírem. A jó hír az, hogy az a kép, ami megjelenik előttünk, ti. egy fokozatosan felfújódó lufié, lényegében helyes! Mára már elkészítették az ősrobbanást közvetlenül követő időszak „menetrendjét”. Ebben expressis verbis szerepel az infláció, ami szó szerint felfújódást jelent. Hawking egy kivételesen közérthető cikkében azt írja: „A gazdasági infláció világrekordját valószínűleg Németország tartja, ahol az első világháború után egy kenyér ára kevesebb, mint egy márkáról néhány hónap alatt több millió márkára emelkedett. De még ez is eltörpülne ahhoz az inflációhoz képest, amely a korai univerzumban lezajlott: a világegyetem mérete a másodperc töredéke alatt legalább millió-millió-millió-millió-milliószorosára növekedett.”
Sajnos azonban van egy rossz hír is: hajlamosak vagyunk mégiscsak tévesen elképzelni a dolgot. A lufi-hasonlatról megfeledkezve Hubble törvényét úgy képzeljük el, hogy a miközben Földünk és a csillagok ill. galaxisok távolodnak egymástól, a „legszélső” után még mindig végtelen sok „hely” van. (Nem kell ezt szégyellnünk: az iskolában mindnyájan az euklidészi-newtoni térfogalmon nőttünk fel.) Az általános relativitáselmélet értelmében viszont tér csak ott van, ahol anyag is van, azaz maga a tér tágul s ennek következménye az égitestek távolodása. Felettébb elvont gondolat, éppen ezért a könnyebb megértés kedvéért ne röstelljük fokozni hasonlatunk infantilitását! Képzeljük el, hogy lufinkra a gyerekek kérésére sematikus arcot – szemeket, orrot, szájat – rajzolunk, majd elkezdjük felfújni. A két szem – elemi szférikus geometria! – a lufi sugarával arányosan távolodik egymástól.
De térjünk vissza Lemaitre-hez. Azon a bizonyos fotón az a csoda, hogy nem megtépázott üstökkel látható rajta. Az történt ugyanis, hogy kihasználva az alkalmat, az egyik szünetben odament Einsteinhez, s megmutatta neki frissen megjelent cikkét. Rövidesen megkapta a választ, ami felért egy hideg zuhannyal: „Az ön számításai hibátlanok ugyan, de fizikája visszataszító.” Ne firtassuk, hogy mi okozta Einstein gorombaságát, mert a történetnek ezzel még nincs vége. 1931-ben a Caltech meghívására Einstein Amerikába látogatott, s ő a közelséget kihasználva meglátogatta a Wilson-hegyi obszervatóriumot is, ahol Hubble és munkatársa megmutatták neki a galaxisokról készített színképek szisztematikus vöröseltolódását. Einstein ennek hatására azonnal sajtótájékoztatót hívott össze az obszervatórium könyvtárába, ahol elmondta, hogy Hubble-ék eredményei teljesen meggyőzték, s nyilvánosan elismerte, hogy az elmélet területén Lemaitre-nek végig igaza volt. Utóbbinak levelet is küldött, amelyben ezt írta: „Ez a teremtés leggyönyörűségesebb és legkielégítőbb magyarázata, amit valaha is hallottam.”
Lemaitre arra született, hogy sikeres legyen. Az egyház – ahogy várható volt – eleinte „Galilei-reflexekkel” reagált papjának a hitet közvetlenül érintő természettudományos elméletére. Lemaitre azonban szívós volt, s így – igaz, csak pontosan két évtizeddel később – a természettudomány pápája, Einstein után az „igazi” pápa „nihil obstat”-ját is megkapta. XII. Pius megjelent a Pápai Tudományos Akadémia 1951. november 22-ki ülésén és „Isten létének bizonyítékai a modern természettudományok fényében” címmel tartott előadást. Ebben a táguló világegyetem elméletéről is szólt, mint ami a Genezis tudományos interpretációja, sőt egyenesen újabb istenbizonyíték, majd árnyaltabban így folytatta: „Noha se nem határozott, se nem teljes, mégis ez az a válasz, amelyre vártunk a tudománytól”. Vannak fenntartásaim e beszéddel kapcsolatban, főként az, hogy engem minden ún. „istenbizonyíték” zavar. Enyhén szólva furcsa úgy tenni, mintha Aquinói és korunk között pl. egy Kant nem is élt volna. E tekintetben édesapám sommás véleményét vallom: „egy bizonyítható Isten már nem volna Isten”. Lemaitre számára viszont ez a beszéd hozta meg a teljes sikert. 1960-ban éppen őt lett az elnöke a Pápai Tudományos Akadémiának, s ezt a tisztét élete végéig megtartotta. Halála előtt még értesült az elméletét Hubble és Gamow eredményei után harmadikként alátámasztó eredményről, a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás felfedezéséről is. Összefoglalólag elmondhatjuk róla, hogy bár elmélete valóban nem volt se nem határozott, se nem teljes, s ma már – több mint fél évszázaddal a pápai beszéd után – nem nagyon beszélnek ősatomról, s a táguló univerzumot sem a radioaktív bomlás analógiájára képzelik el, kétség sem férhet hozzá, hogy ő volt az elindítója annak a paradigmaváltásnak, amiről a következő, befejező részben szó lesz.
Paradigmaváltás a kozmológiában (és a teológiában?)
A fenti kifejezést Thomas Kuhn amerikai tudományfilozófus „A tudományos forradalmak szerkezete” c. műve tette ismertté az 1960-as években. Kuhn szerint a paradigma egy adott időszakban az adott tudomány művelői között kialakult és intézményesült közmegegyezés arról, hogy mi az adott tudomány tárgya, feladata. A paradigmaváltást általában könnyű felismerni, mert többnyire a tudományos váltás külső stílusváltást is von maga után. Csak egyetlen kevésbé ismert példa: az 529-es év. Ebben az évben zárták be Athénben a platóni Akadémiát s ugyanebben az évben alapította meg kolostorát nursiai Benedek a Monte Casino hegyén.
A paradigmaváltás kedvenc fogalma Hans Küngnek is, aki szűkebb témánkról, az ősrobbanásról is írt egy könyvet, s amelyben ezt az elméletet – az elhangzottak alapján teljes joggal - kozmológiai paradigmaváltásnak nevezi. Számomra a legérdekesebb része a könyvnek az, ahol a teológiai reflexiókról szól. Aki csak kicsit is ismeri Küngöt, tudja, hogy mindig nagyon lojális a többi egyház s azok teológiája iránt. Itt azonban azt írja, hogy a római egyház e területen előbbre tart. Szerinte ez annak köszönhető, hogy a katolikus teológiában Aquinói Tamás óta mindig nagy hangsúlyt kapott a filozófia, s mintegy annak „farvizén” haladva a természettudományok eredményei is bekerültek a dogmatikába. A protestáns dogmatikában viszont – mondja Küng – a XX. sz.-ban Barth felfogása dominált, amely eo ipso gyanakodva nézett a tudományokra s általában véve is elhanyagolta az egyetemes kinyilatkoztatást.
Nem szívesen bár, de el kell ismernem, hogy sokban igaza van Küngnek – egyházunk esetében is. Ha filozófiáról van szó, általában valaki rögtön előjön a közismert Luther-idézettel: „ravasz pogány” (ti. Arisztotelész) s ezzel a téma le van zárva. Bizonyára igaza van annak, aki azt mondja, hogy Luthernek nem általában a filozófiából, hanem a korában divatozó, Arisztotelészre szentírásként hivatkozó skolasztikából volt elege, ez azonban nem változtat a tendencián, s mutatis mutandis hasonló a helyzet a természettudományok megítélésében is. Igaz, egyházunknak mindig voltak kiemelkedő teológusai e témában, de csak mintegy szabályt erősítő kivételként, s többnyire amolyan csodabogárnak számítottak a kortársak szemében. Ilyen volt pl. a XX. sz. első felében a bevezetőben említett Kart Heim, aki egy hatkötetes életművet szánt ennek a kérdésnek. Ő már annak idején is azért keltette fel figyelmemet, mert élő példája volt annak, hogy – egyszerűen szólva - nem kell félteni a külön kinyilatkozatás hitét az egyetemestől. Heim saját lelki gyökereit a sváb pietizmusban határozta meg s szinte az unalomig ismételt kedvenc kifejezése a hitbizonyosság (Glaubensgewissheit) volt.
Amennyire látom, az evangélikus teológia zászlóshajója – főként külföldön - jelenleg a gyakorlati teológia, köszönhetően annak, hogy hajlandó tanulni rokon tudományoktól (pszichológia, szociálpszichológia, szociológia stb.). De vajon elképzelhető-e hasonló dogmatikánknak a természettudományokhoz való viszonyulásában? Van némi reménységem, amit egy primitív példával szeretnék érzékeltetni. Korunk legnagyobb paradigmaváltása kétségkívül az Internet elterjedése. Mármost képzeljünk el egy teológiára készülő evangélikus fiatalt, a jövő potenciális dogmatikaprofesszorát, amint a világhálón az említett Hubble teleszkóp lélegzetelállító felvételeit nézegeti. Olyan lehetetlen, hogy ezek hatása többet lendít elhatározásán, mint a templomban az x+1-dik prédikáció a szeretetről?
Max Planck, a kvantumelmélet atyja még nem használta a paradigmaváltás szót, de pontosan erről beszélt egy alkalommal. Szerinte a nagy tudományos felfedezések nem úgy lesznek elfogadottá, hogy híveik fokozatosan meggyőzik a kételkedőket, hanem úgy, hogy az utóbbiak lassan kihalnak. S gyanítom, hogy Planck gondolata érvényes házunk tájára is: lehetséges, hogy lesz dogmatikai paradigmaváltás egyházunkban, de ha igen, akkor azt már az új generáció fogja véghezvinni.
