A szilárd testek legnagyobbrészt üresek. Mi tartja mégis össze őket? Nem létezik semmilyen különleges "életerő". Hogyan különböztethetjük meg mégis az élőlényeket az élettelen tárgyaktól? A szilárd testek általában lesüllyednek a folyékony halmazállapotú változatukban. Mégis miért úszik a jég a víz tetején? A válaszok a maguk korában tudományos szenzációt jelentettek. Egyesek még ma is azok.
A tudomány hét oszlopa - A jég hihetetlen könnyűsége és a tudomány más meglepetései (részlet)
ELŐSZÓ
A bölcsesség hét oszlopa J. B. S. Haldane híres leírása a tudományos ötletek elfogadásának négy lépéséről a következőképp szól:
I) ez értéktelen ostobaság;
II) érdekes, de téves nézőpont;
III) igaz ugyan, de egyáltalán nem fontos;
IV) én mindig is ezt állítottam.
Minél alaposabban szemlélem a tudomány történetét – és minél tovább figyelem a tudomány folyamatos fejlődését –, annál inkább értékelem ennek az aforizmának az igazságát. Visszatekintve könnyű látni, hogy az egykor felháborító ötletekből hogyan váltak elfogadott igazságok, miközben érezzük saját felsőbbrendűségünk tudatát azokkal szemben, aki például azt hirdették, hogy a Föld lapos. Még saját életemben is tapasztaltam, ahogyan az egykor vad spekulációknak tekintett ötletek – ideértve a Világegyetem eredetét leíró ősrobbanás elméletet és a kvantumentitások nemlokalitását – elfogadott bölcsességgé, a tudomány oszlopaivá váltak. Eközben sorra véreztek el a „józan ésszel inkább összhangban álló” alternatívák, például a Világegyetem állandó állapotának elmélete, vagy az az elképzelés, miszerint az, ami valahol történik, nem befolyásolhatja azonnal azt, ami ettől valahol messze történik. A tudomány működése éppoly lenyűgöző, mint maga a tudomány, aminek bemutatására hét példát választottam. Ezek mindegyike szenzációt jelentett a maga korában, és amelyek vagy máris a tudományos bölcsesség oszlopaivá váltak, vagy jó úton haladnak Haldane négy lépcsőfokán keresztül az elfogadás felé. Ahhoz, hogy hétre korlátozhassam magam, szükségem volt valamilyen átfogó vezérelvre, amely kapcsolatot teremt közöttük. Ezért a Világegyetem olyan sajátosságait választottam, amelyek szorosan kapcsolódnak saját létünkhöz és a Földön kívüli élet lehetőségéhez. Végső soron ez a tudomány legfontosabb kérdése, legalábbis ránk, emberekre nézve.
Némelyik példám már a tudomány oszlopává vált, mások talán még csak egy korábbi stádiumban járnak – az olvasóra bízom annak eldöntését, melyiket melyik csoportba tartozónak tekinti. Bár a maga korában mindegyik szenzációszámba ment, sőt némelyek még mindig azok,
a tudomány fejlődésének kulcsfontosságú mozzanata, hogy hajlandók legyünk elképzelni az elképzelhetetlent,
majd döntő fontosságú, hogy ellenőrizzük ezeket az ötleteket, és kiderítsük, helyesen írják-e le valóságos világunk eseményeit. Néha azonban olyan ötletek is felbukkannak, amelyeket lehetetlen kategorizálni, és amelyeket személyes véleményünktől függően Haldane bármely lépcsőfokához hozzárendelhetünk. Ezek közül a legfontosabb egy olyan kérdés, amely sokkal hosszabb ideje foglalkoztatja a filozófusokat, mint amilyen hosszú ideje egyáltalán tudományról beszélhetünk: egyedül vagyunk-e az univerzumban? Ezt szeretném ebben a könyvben végigjárni.
John Gribbin
- november
BEVEZETÉS
Idegen világok: talán nem vagyunk egyedül
A Föld gömb alakú és a világűrben mozog. Ez csak néhány száz évvel ezelőtt volt drámai felismerés. A józan észnek azonban olyannyira ellentmond, hogy egyesek még mindig nem tudják elfogadni. Lehet, hogy ön ugyan nem tartozik ezen emberek közé, mégis talán csak azért fogadja el ezt a helyzetet, mert gyermekkorában azt tanították önnek, hogy „mindenki tudja”, hogy ez igaz? Vagy elgondolkodott-e már valaha azon, milyen őrült ötlet ez a mindennapi tapasztalatok szempontjából, és megfontolta-e a mellette szóló bizonyítékokat?
Hogy lássuk, mennyire észszerű a lapos Föld gondolata, és mennyire szenzációs volt az a felismerés, miszerint gömb alakú, visszatekinthetünk Anaxagorasz athéni görög filozófusra, aki a Kr. e. V. században élt. Anaxagorasz nem volt bolond.
Érvelését a rendelkezésére álló legjobb bizonyítékokra alapozta,
márpedig az akkor ismert tényeket figyelembe véve, érvelése helyes volt. Következtetései ugyan tévesnek bizonyultak, de ennél sokkal fontosabb az a tény, hogy a Napot olyan fizikai entitásként próbálta megérteni, amelyre ugyanazok a törvények vonatkoznak, mint amelyek a földi jelenségeket írják le. Nem tekintette a Napot természetfeletti jelenségnek, amely kívül esne az emberi felfogóképességen.
Anaxagorasz spekulációit egy meteorit indította el, amely Thrákiában, az Aigosz folyó mellett csapódott a földbe. A meteorit forró volt, ezért arra következtetett, hogy biztosan a Napból érkezett. Vasat tartalmazott, ezért arra gondolt, hogy a Napnak vasból kell állnia – tehát a Nap az égen mozgó, forró vasgolyó. Mindez teljesen logikus volt az ismeretek akkori szintjén. A megfigyelés azonban két érdekes kérdést vetett fel, amelyekre Anaxagorasz válaszolni próbált: mekkorának kell lennie ennek a forró vasgömbnek, és milyen magasan mozog a Föld felszíne felett?
Anaxagorasz nem sokat utazott, de meghallgatta olyan emberek beszámolóit, akik jártak a Nílus deltájában, sőt azon túl, a Nílus folyásának felső szakaszán is. Ezek a beszámolók megemlítették, hogy a nyári napfordulókor (a „leghosszabb napon”) délben a Nap függőlegesen állt az emberek feje fölött a Szüéné nevű városban, ahol ma az Asszuáni-gát található. Lehet, hogy önök más összefüggésben találkoztak ezzel az érdekes információval; ha igen, készüljenek fel a meglepetésre. Anaxagorasz azt is tudta, hogy a leghosszabb napon délben a Nap a Nílus deltájában a függőlegessel 7 fokos szöget bezáró irányból süt. Ismerte továbbá Szüéné távolságát a Nílus deltájától. Ezen információk birtokában, valamint feltételezve, hogy a Föld sík, a derékszögű háromszögek geometriáját alkalmazva Anaxagorasz számára gyerekjáték volt kiszámítani, hogy a nyári napfordulókor, délben a Nap (mai mértékegységben) nagyjából 6000 kilométer magasan járt Szüéné lakói feje fölött. Mivel a Nap nagyjából fél fok átmérőjűnek látszik az égen (ugyanakkorának, mint a Hold, amely megdöbbentő egybeesés azonban nem tartozik könyvünk témájához), a háromszögek geometriája alapján az is nyilvánvaló volt számára, hogy körülbelül 50 kilométer nagyságúnak kell lennie, vagyis kényelmesen elférne Görögország déli félszigete, a Peloponnészosz közepén.
Az a felvetés, hogy a Nap természeti jelenség, annyira megdöbbentő volt polgártársai szemében, hogy Anaxagoraszt eretnekség miatt letartóztatták,
és örökre száműzték szülővárosából, Athénból. Több mint kétezer év elteltével a XVII. században egy másik gondolkodó, Galileo Galilei szintén természeti jelenségként próbálta a Napot megmagyarázni, de emiatt őt is eretnekséggel vádolták.
Mindössze néhány száz évvel Anaxagorasz után egy másik görög filozófus, Eratoszthenész pontosan ugyanezeket az adatokat használta, de kicsit más összefüggésben. Az ő változata az, amelyet önök vélhetően ismernek. Eratoszthenész gömb alakúnak tételezte fel a Földet, a Napot pedig olyan távolinak vélte, hogy a Napból érkező fénysugarak párhuzamos egyenesekként érik a Földet. Ezt feltételezve, a napsugarak beesésének a Nílus deltájánál mért, a függőlegestől 7 fokkal eltérő szöge éppen megegyezik azzal a szöggel, amelyet a Föld középpontjából nézve a Nílus-delta és Szüéné iránya bezár egymással (lásd az ábrát). Ez lehetővé teszi a Föld sugarának kiszámítását. Mivel a szög ugyanakkora, a „válasz” is ugyanaz – 6000 kilométer. Ezt viszont most a Föld sugaraként kell értelmezni, nem pedig a Nap földfelszín feletti távolságaként. Mivel Eratoszthenésznek „volt igaza”, az ő története került a tankönyvekbe és a népszerűvé vált beszámolókba, míg Anaxagorasz elképzelését figyelmen kívül hagyták. A tanulság azonban nem arról szól, hogy kinek volt igaza, és ki tévedett.
A jó elméletek sziklaszilárd bizonyítékokon alapulnak, és ellenőrizhető előrejelzésekkel szolgálnak.
Ha az elmélet kiállja ezeknek a teszteknek a próbáját, akkor továbbra is használják; ha elbukik a teszteken, akkor elvetik. Mindent egybevetve, a görög filozófusok két elmélete (szigorúan véve hipotéziseik, de ezen nem veszünk össze) azt jelenti, hogy vagy lapos a Föld, és a Nap körülbelül 6000 kilométer magasan jár fölötte, vagy pedig a Föld egy körülbelül 6000 kilométer sugarú gömb, amelytől a Nap hatalmas, de ismeretlen távolságban van. Csak a későbbi megfigyelések és mérések tették lehetővé annak eldöntését, melyik hipotézis írja le pontosabban a valóságot.
Van ennek a történetnek egy másik figyelemreméltó tanulsága is. Még az a radikális és távolba látó gondolkodó sem tudott szabadulni attól az előfeltevéstől, hogy a Föld lapos, aki nem félt szembeszállni kora hatóságaival, miközben az igazságot kereste.
Anaxagorasz soha nem mérlegelte az alternatívákat.
A tudomány történetében számlálatlanul sorakoznak a hasonló, sajnálatos példák, amelyekben kifogástalan logikával és teljes pontossággal épül fel egy elmélet, amely azonban később megalapozatlannak bizonyuló hiten alapul.
A tudomány nem alapulhat hiten, hanem csakis a szívünknek kedves hitek megkérdőjelezésén. Ez persze nem mindig a nyugalmas élet záloga, amint azt Giordano Bruno saját kárán tapasztalta. Ne feledkezzünk meg azonban arról, hogy, Bruno, úgy tűnik, mindent megtett azért, hogy megnehezítse saját életét, méghozzá nem csak a tudomány területén.