Videóajánló: Felrobban-e az univerzum, ha két fizikus, egy matematikus és egy szkeptikus elkezd beszélgetni a mindenség elméletéről?
Kik?
Sabine Hossenfelder német elméleti fizikus leginkább a jelenlegi részecskefizikai kutatások kritikusaként és tudománykommunikátorként ismert. Hossenfelder az elmúlt években a kvantumgravitációval foglalkozott a Frankfurt Institute of Advanced Studies kutatóintézetben. Emellett 2006 óta ír blogján fizikáról, néhány éve pedig beindította ma már közel egymillió feliratkozóval rendelkező YouTube-csatornáját, ahol olyan tudományos koncepciókat magyaráz el érthetően, mint az üvegházhatás, a sötét anyag vagy maga a semmi.
Brian Greene amerikai elméleti fizikus, a Columbia Egyetem professzora, aki a kvantumgravitációt leírni hivatott húrelmélet (string theory) kutatásán dolgozik, és a területen a tükörszimmetria társfelfedezőjeként ismert. Greene szintén neves tudománynépszerűsítő, fizikáról szóló könyvei rendszeresen bestsellerek.
Eric Weinstein amerikai matematikai fizikus, aki differenciálgeometriai és mértéktérelmélet vizsgálódásaival szerezte meg a Harvardon a doktori fokozatát. Weinstein a vitatott, kvantummechanikát és az általános relativitáselméletet egyesíteni célzó Geometric Unity mezőelmélet megalkotója, és 2013-tól 2022-ig a Thiel Capital befektetési vállalat ügyvezető igazgatója volt. Weinstein rendszeres vendége olyan népszerű amerikai podcastoknak, mint a Joe Rogan Experience, a Lex Fridman Podcast vagy Brian Keating kozmológus YouTube-műsora.
Michael Shermer amerikai író és tudománytörténész, a Skeptic magazin alapítója és főszerkesztője. A negyedévente megjelenő lap a tudománynépszerűsítés mellett összeesküvés-elméletek és áltudományos teóriák cáfolását tűzte ki célul. Shermer szintén rendszeresen felbukkan Rogan podcastjában és a TED előadójaként is.
Hol?
A brit Institute of Art and Ideas (IAI) szervezet 2022 februárjában tartott online eseményén, amit Catherine Heymans brit asztrofizikus, az Edinburgh-i Egyetem professzora moderált, aki a gyenge gravitációs lencsehatás kutatásával foglalkozik.
Mit?
– Felfedezhető-e „a mindenség elmélete”? – teszi fel a nyitókérdését Heymans, amire Greene azzal válaszol, hogy „a mindenség elmélete” eleve rossz kifejezés, amivel számos probléma van. Érdemesebb úgy tekinteni rá, hogy egyre mélyebb elveket keresünk, amik egyesítik a világról alkotott tudásunkat, és a cél az, hogy minél több jelenséget tudjunk leírni pár kiindulási alapelvből. Most, amikor a gravitációt össze kellene hozni a kvantummechanikával, az a kérdés, hogy Newton, Maxwell és Einstein természeti jelenségeket egyesítő elméleteinek sorát tudjuk-e folyatni, de ebből még szerinte nem áll össze a mindenség elmélete.
Míg Weinstein egyszerű igennel válaszol a kérdésre, Hossenfelder szerint az ő életében már áll össze a mindenség elmélete. A fizikusok szerinte valami nagyon specifikust értenek a kifejezés alatt: a természet négy alapvető kölcsönhatásának, az erős, gyenge és elektromágneses kölcsönhatásnak, valamint a gravitációnak az egyesítését. Ez a jelenlegi elképzelések szerint azt is megmagyarázná, hogy mi a sötét anyag, a sötét energia, és hogy mi történik egy fekete lyuk belsejében. Hossenfelder szkeptikusan szemléli a jelenlegi megközelítéseket, mert egyik sem oldja meg a kvantummechanika mérésproblémáját. Shermer úgy véli, hogy a tudománytörténet alapján a fizikai tudományokban erre lesz lehetőség, de az emergens rendszereknél, ahol már biológiai vagy társadalmi szinten kellene magyarázni dolgokat, nem.
Arra a kérdésre, hogy egy mindenség elmélete választ adhat-e az összes alapvető kérdésre, Greene úgy válaszol, hogy számos különböző szintű jelenség van, és bár a fizikusok általában az elemi részecskékre és a viselkedésüket leíró törvényekre koncentrálnak, sok-sok részecske együtt emergens viselkedéseket hoz létre. Ezeket szerinte nagyon nehéz az elemi részecskék szintjén magyarázni, miközben az emergens jelenségeket ugyanezek az alapvető fizikai törvények határozzák meg.
Weinstein szerint nem azzal kell foglalkozni, hogy ki tudunk-e ilyen komplex jelenségeket számolni, hiszen mindenki egyetért abban, hogy nem. A mindenség elméletét, aminek leírásához szerinte bizonyos értelemben nagyon közel vagyunk, le kell szűkíteni: a lényeg, hogy megtaláljuk a legalapvetőbb játékszabályokat. Ő egyébként arra fogadna, hogy az univerzumot egy 4 dimenziós, orientálható sokaság (orientable manifold) írja le, és még a kvantumgravitációra sincs feltétlenül szükség ahhoz, hogy összehangoljuk a részecskefizika standard modelljét és Einstein általános relativitáselméletét.
Hossenfelder azt állítja, a tudomány berkein belül nem lehet egy ilyen elméletet létrehozni, mert a tudomány lényege, hogy megfigyeléseket magyarázzon, nem elméleteket. A mindenség elméletének önmagán belül konzisztensnek kellene lennie, de ha ma összerakjuk a standard modell által leírt három kölcsönhatást és a gravitációt, abból nem áll össze ilyen elmélet, ezért azt gondoljuk, hogy szükség van egy kvantumgravitációs magyarázatra. Weinstein úgy véli, hogy egy igazán jó elméletnek nemcsak a kísérleti eredményeket kellene megmagyaráznia, hanem meg is kellene kérdőjeleznie olyan dolgokat, amikről azt hisszük, hogy tudjuk őket. Ahelyett, hogy a gravitációt kvantáltuk volna, geometrizáltuk a kvantumot, pedig kvantumgravitáció helyett a két elméletet harmonizációjára lenne szükség.
A húrelmélet célja Greene szerint nem az, hogy egyesítse a kölcsönhatásokat, hanem hogy feloldja a kvantummechanika és az általános relativitáselmélet közötti inkompatibilitást, ami papíron ígéretesnek tűnik. A húrelmélet értelmében a négy kölcsönhatás mind a feltételezett húrok különböző vibrációinak eredményeiként jön létre. Weinstein azt állítja, a mindenség elméletének létrehozása már a nukleáris és biológiai fegyverek korában nem csak elméleti kérdés, mert ha nem sikerül megalkotni, néhány száz éven belül szinte biztosan kihalunk itt a Földön.
És mivel az általános relativitáselméletben nincs fénysebességnél gyorsabb utazás, a mostani elméletek alapján lényegében sehová nem tudunk eljutni a Naprendszeren kívül, és ezen egy egyesítő elmélet sem biztos, hogy változtat.
Hossenfelder szerint abban igaza van Weinsteinnak, hogy a fizikusok teljesen alábecsülik saját felelősségüket, és valóban új technológiákra van szükség, amiknek alapvető fizikai törvényekből kell jönniük. Azt állítja, hogy ha a kvantumgravitációt meg is fejtjük, nem biztos, hogy az áttörő technológiákhoz vezethet, és inkább a kvantummechanika alapjain érdemes dolgozni, mivel a kvantummechanika alapozza meg az összes mai technológiánkat. Shermer azt állítja, hogy a bolygó elhagyása helyett az emberi civilizáció végével fenyegető konfliktusok megelőzésének és megoldásának technikáit kellene kialakítani, mert nem fogjuk elfelejteni azokat az ismereteket, amik az emberiségre veszélyes fegyverek létrehozásához szükségesek.
Kapcsolódó cikkek a Qubiten: