Tényleg látszanak már a repedések az univerzumot leíró kozmológiai modellen? És ha igen, léteznek helyette reális alternatívák? Ezekre a kérdésekre szerettem volna választ kapni hétfő délután egy vezető magyar kutatóintézetben tartott vitaszemináriumon, ahol olyan témák kerültek terítékre, mint a kozmológiai modellek, a sötét energia léte és maga a tudományos módszertan. Ehelyett egészen más történt, és ennek jelentősége messze túlmutat a kozmológia tudományán.

Mielőtt az esemény elkezdődött, már alig lehetett elférni a csillebérci KFKI campuson található HUN-REN Wigner Fizikai Kutatóközpont Részecske- és Magfizikai Intézet tágas tanácstermében. Ez nem kis részben a vitadélután vendégének, Rockenbauer Antal professzor emeritus fizikusnak és tudománynépszerűsítőnek szólt. A Qubiten is számos cikket jegyző fizikusnak tavaly októberben jelent meg legújabb könyve, a Kozmosz rejtélyei, amelyben a világegyetemünket irányító törvényeket kívánta új megvilágításba helyezni.

Ez volt az első alkalom, hogy a 86 éves Rockenbauer Ván Péter intézetigazgatónak köszönhetően fizikusok előtt beszélhetett antigravitációs koncepciójáról, amellyel egyszerre kívánja a titokzatos sötét anyagot és sötét energiát kiváltani. „Antigravitáció, mint tudjuk, nincs” – mondta Ván, a több mint kétórás vitaszeminárium másik előadója, és ezzel máris megütközést keltett Rockenbauer támogatói között, akik a közönség nagyjából felét tették ki. „Azért gondoljuk azt, hogy ilyen formában nem lehet, mert van egy eléggé megalapozott, nagyon nagy hatókörű, alátámasztott, elméleti rendszer” – tette hozzá, utalva a standard kozmológiai modellre.

Kozmológiai gyorstalpaló

A világegyetem a jelenlegi konszenzus szerint 13,78 milliárd évvel ezelőtt, egy hihetetlenül forró és sűrű szingularitásból született meg, majd a kozmikus inflációnak nevezett folyamat során egy szempillantás alatt exponenciális tágulásnak indult. Ma megfigyelhető univerzum 80-100 milliárd fényév átmérőjű, és gyorsulva tágul. Ezért a tágulásért a tudományos közösség által elfogadott standard kozmológiai modellben, a Lambda-CDM-ben a sötét energiához kötődő kozmológiai állandó (lambda) felel. A modellben az univerzum 68 százalékát kitevő sötét energia az idő előrehaladtával nem változik, és a teret kitöltő vákuumenergiához lehet köze – amit ebben a cikkünkben ismertettünk.

A csillagok, bolygók, emberek és gázfelhők által reprezentált normál anyag az univerzum további 5 százalékát adja, míg a fennmaradó nagyjából 26 százalék a hideg sötét anyag (Cold Dark Matter, CDM). Ennek a megszokott barionos anyaghoz hasonlóan van gravitációja, de nem látható – vagyis nem lép kölcsönhatásba az elektromágneses sugárzással. A sötét anyag hatásaira az első bizonyítékokat Fritz Zwicky svájci asztrofizikus gyűjtötte az 1930-as években, létezése pedig az 1970-es években vált széles körben elfogadottá. A sötét anyag nélkül, amelyre a kutatók legjobb jelöltjei még mindig a WIMP nevű hipotetikus részecskék, nem lenne megmagyarázható a spirálgalaxisok forgása, a galaxishalmazokban található galaxisok és gázok viselkedése, valamint a gravitációs lencsehatás, ahogy az ősrobbanás után 380 000 évvel megjelenő kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás (CMBR) mintázata sem.

Bár természetét továbbra is bizonytalanság övezi, a sötét anyag világegyetemben történő eloszlásáról gravitációs hatása alapján precíz térképet lehet készíteni – ezen dolgozik most az európai Euclid űrtávcső. És pont a Euclid mérései lehetnek azok, amik a következő években megrengethetik a Lambda-CDM modellt, csak nem a sötét anyag terén. 2024-ben a sötétenergia-színképelemző műszer (DESI) első jeleit észlelte annak, hogy a sötét energia a Lambda-CDM-el ellentétben nem konstans, hanem az idő előrehaladtával változhat. Ha az utóbbi néhány milliárd évben tényleg gyengülőben van a sötét energia, akkor az átírhatja a mai elképzelések szerint lassú kihűlésre ítélt kozmosz távoli jövőjét is.

A tudomány legfontosabb jellemzője, hogy önkorrekcióra képes

Mielőtt Rockenbauer szót kapott volna, Ván közel 20 percen át beszélt a tudományról és annak működéséről. Az már az elején kiderült, hogy Ungváry Krisztiánnal ért egyet abban, hogy a tudomány célja az igazság megtalálása, de ezt rögtön árnyalta is azzal, hogy a tudományos tevékenység közösségi és társadalmon belül történő gyakorlása óhatatlanul hatalmi kérdéseket is felvet. „Az, hogy a mi kis tudományos közösségünk szabadon kutathat-e, ez egy hatalmi kérdés” – mondta, ugyanis nem mindegy, hogy a szakemberek döntenek a kutatási irányokról, vagy az általában technológiai vívmányokat váró megrendelők.

Ván a tudományt interszubjektív tudáshálónak nevezte, amely a valóságot modellekkel írja le, és amelyet végső soron emberek között húzódó viszonyok alakítanak ki. A tudománynak, mint mondta, technológiái vannak a tudásátadásra, a tudástárolásra, és a tudástömörítésre – utóbbinál szerinte elég csak arra gondolni, hogy mennyi információt kódol a fizika egyik legfontosabb képlete, az F = ma (erő = tömeg szorozva a gyorsulással). Emellett a tudomány képes önjavításra is: „A tudományban minden, mindig, mindenütt vitatható.”

A valóságot leíró modellek összevetésére és megmérettetésére a szakmai elbírálással (peer review) bíró folyóiratok, konferenciák és a szakemberek közötti eszmecserék szolgálnak, amik javítanak a tudományos hipotézisek minőségén. Mint elmondta, a tudományos módszertan az elmúlt 300 évben úgy működött, hogy tudósok elméleteket alkotnak, majd azokat kísérletek és megfigyelések révén módosítják, ami egy folyamatos önjavító mechanizmusként üzemel (később a húrelméletet hozta példának a kísérletektől egyre inkább elszakadó, és ezért nehézségekkel küzdő területre).

A meglévő elméletek ugyanakkor szükséges korlátot is jelentenek az új gondolatoknak. Egy új elméletnek konzisztensnek kell lennie, tesztelhető előrejelzéseket kell adnia, és ki kell állnia az összes eddigi mérés, valamint a legújabb műszerekkel végzett megfigyelések próbáját is. Innovatív elméletek kidolgozását ösztönözheti az is, ha valamit nagyon nem találunk: hiába költöttünk már sok pénzt kísérletekre, még mindig nincsenek meg a sötét anyagért potenciálisan felelős WIMP részecskék vagy axionok. Így végül is nem meglepő, mondta, hogy egyre inkább divatba jönnek azok az elképzelések, amelyek szerint nem is a sötét anyag gravitációs hatását látjuk a megfigyelésekben, hanem a gravitáció működik másként.

Kiváltja a sötét anyagot és a sötét energiát, de nem akar leszámolni a standard kozmológiai modellel

„Én magam a kozmológiához tulajdonképpen véletlenül jutottam el” – kezdte előadását Rockenbauer, aki karrierje során az MTA Központi Kémiai Intézetében meghonosította az Elektron Spin Rezonancia Spektroszkópiának nevezett vizsgálati módszert. Később az elektromos spint akarta megérteni, és nem akart belenyugodni abba, hogy az mindössze egy elemi részecskék által szállított intrinzikus tulajdonság. Ezért úgy próbálta azt kiegészíteni, hogy egy tömeg maga körül képes olyan forgásokat kelteni, ami egy másfajta geometriát eredményez.

Mivel nem kozmológus, kompetenciája és hitelessége saját bevallása szerint sem hasonlítható össze azokéval, akik kidolgozták a Lambda-CDM standard kozmológiai modellt. „Ha a fizikusok erősen kételkednek az én koncepcióm helyességében, azt én teljesen természetesnek tartom” – mondta, majd rögtön elismerte, hogy sok bizonyíték utal a sötét anyag létére, köztük a csillaghalmazok, galaxisok és a galaxishalmazok által létrehozott gravitációs lencsehatás viselkedésében.

Rockenbauer koncepciójában a gravitációt az elliptikus, az antigravitációt pedig a hiperbolikus geometriához köti. Sötét anyag nem létezik, helyette a megfigyelt hatásokat az galaxisokra kívülről ható antigravitáció okozza, az univerzum ősrobbanás utáni gyorsulva tágulása pedig nem a sötét energiára, hanem a Higgs-mechanizmus által létrehozott hiperbolikus geometriára vezethető vissza (a részecskefizikai standard modellben a teret kitöltő Higgs-tér biztosítja egyes bozonok tömegét).

De akkor milyen jelenség vagy megfigyelés motiválja az antigravitációs hipotézist? Erre nem született megnyugtató válasz, már azon túl, hogy a Tejútrendszer „tömege” 2 millió fényév (itt vélhetően a galaxisunkat körülvevő sötét anyag haló átmérőjére utalhatott), ami Rockenbauer szerint tökéletesen illeszkedik az univerzum struktúrájához. „Ez volt az a döntő pillanat, amikor elkezdtem hinni a saját elméletemben” – mondta. A galaxisok ugyanis nagyobbak is lehetnének – a Tejútrendszer csillagainak nagy része egy 80 ezer fényév átmérőjű régión belül található – , csak hát az antigravitáció ezt nem hagyja nekik.

Bár előadásában azt állította, hogy a standard kozmológiai modell nem teljesíti a Karl Popper féle-cáfolhatósági elvet, miszerint akkor számít tudományos elméletnek egy hipotézis, ha létezik elvi lehetőség a cáfolatára, teljesen elvetni sem akarta azt. A saját antigravitációs koncepciója és a Lambda-CDM szerinte igazából nem mondanak ellent egymásnak, ehelyett valójában az antigravitációt modellezi a jelenlegi sötét anyaggal és sötét energiával számoló kozmológia.

A taszító antigravitáció és az Androméda-galaxis találkozása

„Antal eljutott oda, hogy kommunikálunk vele” – mondta Ván, majd egy 400 oldalas, a Lambda-CDM kozmológiai modellel meglévő problémákat részletező tanulmány lebegtetésén keresztül érzékeltette, hogy mennyire nehéz kikezdeni az átfogó, a megfigyeléseket nagyon jól megmagyarázó tudományos elméleteket, ami szerinte csak fokozatosan történhet. Ennek az útnak a kijáráshoz keres most Rockenbauer követőket, mondta, ám nem lesz könnyű dolga.

De ha a Tejútrendszertől (és más galaxisoktól) távolodva mindent ural az antigravitáció, akkor miért közeledik hozzánk az Androméda-galaxis? A Qubit kérdésére Rockenbauer elmondta, hogy saját számításai szerint 2 millió fényév az a távolság, ahol a gravitáció átalakul antigravitációvá. A 2,5 millió fényévre lévő Androméda így éppen olyan távolságra van, hogy azt a Tejút se nem vonzza, se nem taszítja, ezért a galaxis hozzánk történő közeledését véletlenszerű játéknak tudja be a galaxisok kölcsönhatásában.

Ugyanakkor nem az Androméda az egyetlen galaxis, ami kozmikus szomszédságunkon, a Virgo-szuperhalmazon belül látszólag a Tejútrendszer felé tart. A tőlünk jelenleg 52 millió fényévre található M86 elliptikus galaxis erős kék eltolódást mutat (fénye a távoli, tőlünk egyre messzebb kerülő galaxisokéval ellentétben alacsonyabb hullámhosszak felé tolódik), igaz, a másodpercenként megtett 244 kilométeres közeledési sebességgel időbe telik még, amíg a Tejútrendszer és az M86 egymás szomszédságába jutnak. Ugyanígy kék eltolódást mutat két másik galaxis, az M90 és az M98, amelyek most 59, valamint 44 millió fényévre találhatók tőlünk.

A vitadélutánon valódi párbeszéd nem alakult ki Rockenbauer és a jelen lévő kutatók között, és arra nem érdemes fogadni, hogy egyhamar antigravitációs munkacsoport alakul a Wigner Kutatóközpontban. A többnyire Rockenbauer-párti hozzászólók inkább Ván szavaiban találtak kivetni valót, mintsem hogy az antigravitációs koncepció állításaival és következményeivel legyenek problémáik, az univerzumról már rendelkezésünkre álló hihetetlen mennyiségű adat és megfigyelés tükrében. De az sem biztos, hogy az esemény teljesen értelmetlen volt – Ván amellett, hogy gesztust tett egy emeritus professzor és támogatói felé, demonstrálta a tudomány nyitottságát és párbeszédkészségét egy olyan időszakban, amikor az talán minden korábbinál nagyobb támadás alatt áll.

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: