Fizikusok a szépség bűvöletében? Sabine Hossenfelder frusztrációja érthető, szakterület-választása kevésbé

Nincsen túlélhető és fenntartható jövőnk tudomány nélkül, ahogy nekünk sincsen nélkületek. Támogasd a Qubit munkáját!

Sabine Hossenfelder német fizikus szerint az elméleti fizikában negyven éve nem történt jelentős áttörés, mégpedig azért, mert a fizikusok a szép elméletek bűvöletében művelik a tudományt, miközben egyre inkább eltávolodnak az igazolható elméletek világától. A szépség hajszolása tehát elfedi előlük, így előlünk is a természeti világ valódi lényegét. A problémát a kutató Fizikusok útvesztőben című, magyarul idén megjelent kötetében járta körül. 

Szeptember 29-én a Qubiten megjelent a Sabine Hossenfelder német fizikussal a PesText fesztiválon készült interjú videófelvétele és írott összefoglalója. Az alábbi írásban pedig a Wigner Fizikai Kutatóintézet munkatársa reagál Hossenfelder felvetéseire. 

A cikk, amelynek általánosításai szerintem félrevezetőek, nem hozta meg a kedvem Hossenfelder könyvének elolvasására, még a több mint 50 perces videó megnézésére sem, így csak a cikkben szereplő állításokra reflektálnék, és valamennyire a hátterét szeretném megvilágítani. (Egyébként a kollégát látásból ismerem, sokat járok a Frankfurti Egyetemre és a FIAS-t, a Frankfurt Institute for Advanced Studiest is ismerem.)

A cikkben a fizika szót lényegében ki kellene cserélni részecskefizikára, hiszen Hossenfelder végig csak erről az szakterületről beszélt. A kvantumgravitáció a részecskefizika egy alterülete, mint sejteni lehet, a gravitáció kvantumelmélete. A másik három általunk ismert alapvető kölcsönhatás – az erős, a gyenge és az elektromágneses kölcsönhatás – kvantumelmélete ismert, és ezt standard modellnek hívjuk.

A standard modell nagyon sikeresnek tekinthető, helyenként 9 jegyre pontos jóslatokat ad. Van két-három kisebb problémája, de az eddigi mérések nem adnak elég támpontot, hogy hogyan kellene a modellt továbbfejleszteni. 20 évvel ezelőtt arra számítottak, hogy majd az LHC (Large Hadron Collider, Nagy Hadronütköztető) energiáin már jelentkezik az új fizika, és új részecskék (a Higgs-bozonon kívül) jelennek majd meg. Azt viszont bizarr állítani, hogy a fizikusok hibája, hogy ezek nem voltak ott, inkább szidjuk a természetet. Az új fizika, új részecskék, amelyekre „esztétikai”, „filozófiai” alapon számítunk, így magasabb energiákon fognak megjelenni, de hogy mekkora energiákon, arról jelenleg sejtésünk sincs. Valóban igaz a cikk állítása, hogy a részecskefizika nagyon sikeres volt a múlt században, a standard modell lényegében 1980-ra készen lett, s azóta ezen a területen (a megjósolt részecskék és a neutrínóoszcilláció felfedezésétől eltekintve) nem történt minőségi változás.

Visszatérve a kvantumgravitációra, ennek a területnek az alapvető problémája, hogy a kvantumeffektusok várhatóan a Planck-hosszúság (1.6×10−35 m, ami több mint 15 nagyságrenddel kisebb, mint az LHC mint óriásmikroszkóp által elérhető legkisebb méret) tartományában lesznek jelentősek. Ezt a méretet a mai mágnesekkel még akkora gyorsítóval sem érnénk el, mint a Föld Nap körüli pályája. Azaz kísérleti támpontunk nem nagyon akad a gravitáció kvantumelméletének megalkotásához. Így számomra a cikkben szereplő két állítás – miszerint Hossenfelder kvantumgravitációval foglalkozik, és fenomenológus – ellentmondásnak tűnik. A kvantumgravitáció elméletének megalkotásához általában azt szokták megkövetelni, hogy az elmélet struktúrája olyan legyen, hogy tartalmazhassa a standard modellt és a gravitációt, valamint ne sértse az oksági viszonyokat, és véges értékeket szolgáltasson a fizikai mennyiségekre. 

Ezen feltételeket kielégítő modellek között már csak a matematikai szépség tesz különbséget (érdekes megemlíteni, hogy ezen elméletek csak sok, legalább 10 dimenzióban ellentmondásmentesek, azaz a plusz dimenziókkal is kezdeni kell valamit). Jelenleg egyik ilyen modellre sem tudják megmutatni, hogy az alacsonyenergiás határesetük a standard modell 4 dimenzióban. Ez a terület tényleg nagyon matematikus, a mérésekkel a fenti okokból nem sok kapcsolata van. Akit a fizika mérhetősége vonz, annak nem igazán megfelelő terület a kvantumgravitáció kutatása. Európában, különösen Németországban nem is nagyon sokan űzik, leginkább az USA-ban kutatnak a terület specialistái. A cikkben név szerint említett kutatók is ezen a területen dolgoznak.

Hossenfeldernek az a megjegyzése, hogy a fizikusok eredménye más kollégák korábbi eredményeire építkezik, annyira triviális (csak nézzük meg a cikkek végét, ahol helyenként akár 100 hivatkozás is található más szerzők műveire), hogy nem is értem, miért kell ezt külön hangsúlyozni.

Tehát Sabine Hossenfelder frusztrációja érthető, szakterület-választása kevésbé. A kutatói pálya egzisztenciális bizonytalansága általános, különösen Németországban jelentős, és nem a kis fizetések miatt igaz ez, hanem azért, mert az akadémiai szektorban (egyetemeken, állami kutatóintézetekben) nagyon kevés állás nyílik meg, s ezeket általában elég későn, 35-40 éves korban lehet elnyerni (bár manapság már jóval kedvezőbb a helyzet, mint például 20 éve, amikor ez a határ 40 év felett volt), és aki nem kap 40 éves kora felett állást, kereshet az iparban. Az egyetem után következik a PhD fokozat megszerzése, majd 4-10 év posztdoktori kutatás, ami után esély van állandó állásra, egy professzori cím, vagy ennek megfelelő kutató intézeti pozíció elnyerésére. Magyarországon annyival „jobb” a helyzet, hogy a kutatói, oktatói munka annyira nincs megfizetve, hogy a megélhetés, a családalapítás is probléma a fiatal kutatók számára, így sokan elmennek az iparba, ahol kétszeres, de akár háromszoros kezdőfizetést kapnak. Így lényegében minden tehetség, aki vállalja az anyagi nehézségeket, Magyarországon álláshoz tud jutni a kutatás területén, az egzisztenciális probléma itt is megvan, csak másképp jelentkezik.

Összefoglalva: a cikkben szereplő állítások nagy része nem az egész fizikára, hanem annak egy aránylag szűk szakterületére vonatkozik. Hossenfelder szakmai és egzisztenciális frusztrációja érthető, – a Frankfurti Egyetemen nincs jelentős kvantumgravitációs kutatás, ami a kolléga szakterülete, a FIAS-ban pedig az állások csak 5 évre szólnak, azaz nincs állandó állása –, de ezek részben az ő speciális helyzetének következményei.

A szerző fizikus, a Wigner Fizikai Kutatóközpont Elméleti Osztályának vezetője.

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: