A természet számai

Hogy a Világegyetem ebben a jelenlegi formájában létezhessen és benne még gondolkodó lények is élhessenek, az néhány kulcsfontosságú természeti állandó pontosan hangolt értékének köszönhető. A kozmológia, a csillagászat és a fizika egyenleteiben szereplő állandókról van szó, ezek értéke nem függ semmi mástól, sőt még az időben sem változnak. A legmeglepőbb azonban az, hogy jelenlegi ismereteink szerint, ha ezen állandók akár csak egyikének is más értéke lenne, a világunk gyökeresen más képet mutatna, annyira, hogy nem lennének galaxisok, vagy nem lenne szénatom, így élet sem.

Hogy ez miért érdekes? Hát azért, mert ha ezek az állandók minden egyébtől függetlenek, márpedig most úgy néz ki, hogy ez a helyzet, akkor annak az esélye, hogy pontosan a kellő értékük legyen, hihetetlenül, csillagászati számokkal kifejezhető mértékben kicsi. És itt nemcsak arról van szó, hogy egy kis változás ezekben az értékekben kicsit más Univerzumot eredményezne! Némely állandó esetében már egy elenyészően kicsi változás is élettelen Univerzumot jelentene!

A tudósok egy része a szőnyeg alá söpri a kérdést, azzal, hogy természetesen, csak az gondolkodhat azon, vajon mennyire kicsi volt az esélye a jelen Univerzum kialakulásának, aki éppen egy ilyen Univerzumban él, ahol van élet, és vannak gondolkodó lények, akik ezen elgondolkodhatnak.

Ez persze nem magyaráz meg semmit. Hiszen a világ lehetne olyan is, hogy az állandók értékeinek bármilyen kombinációja mellett is kialakulhatna és létezhetne élet az Univerzumban. A csoda az, hogy az állandók igen szűk intervalluma eredményez csak élhető Univerzumot. A másik csoda pedig az, hogy az állandók éppen ebben az intervallumban vannak.

Egy példával világítanám meg, talán így jobban érthető lesz: Képzeljük el, hogy egy koncertre megyünk, majd odaérve azt látjuk, hogy egy hatalmas fal választja el a koncertteret és a kívül várakozó tömeget, ráadásul nincs kapu a falon. Ott tipródunk és mérgelődünk a tömegben, azon gondolkodva, hogyan juthatnánk be. Majd egyszer csak legnagyobb meglepetésünkre belül találjuk magunkat a falon, előttünk a zenekar éppen elkezdi a koncertet. Örömünk persze nagy, de azonnal eszünkbe jut a kérdés, vajon hogyan kerültünk ide anélkül, hogy emlékeznénk arra, hogy átjöttünk a falon. Egy, a finomhangoltság kérdését a szőnyeg alá söprő tudós azt mondaná: "Nincs ebben semmi különös, ha nem lennénk itt bent a koncerten, fel sem tehetnénk a kérdést, hogy hogyan kerültünk ide, hiszen nem is lennénk itt." Azonnal látszik, mennyire téves ez a magyarázat. Hiszen találhatnák akár racionális okot is, egy rejtekajtó például, aminek nekidőltünk, és mielőtt felfogtuk volna, mi történt, már bent voltunk. Vagy okolhatnánk az alagúteffektust, ami ebben az esetben, nemcsak mikroszkopikus szinten, de makroszkopikus mértékben is megmutatta magát. Találhatnák még rengeteg okot, de ha magát a gondolkodást vetjük el azzal, hogy semmi rendkívülit nem találunk a helyzetünkben, akkor esélyünk sem lesz rá, hogy valamit kiderítsünk.

Pontosan ilyen a finomhangoltság kérdése. A koncertterem az Univerzum és az élet. A fal a valószínűtlenség fala, az odakint tobzódó tömeg a káosz, az összes lehetséges valóság. És mi valahogy belül kerültünk a falon, míg az Univerzum lehetőségeinek végtelenszer végtelen sora odakint rekedt. Ha ezt természetesnek vesszük, nagy hibát követünk el.

Elveszítjük az esélyét is annak, hogy valaha is rájöjjünk, miért élünk ilyen speciálisan jól hangolt világban.

Az első ilyen állandóra nem is szoktunk fizikai konstansként tekinteni. A tér dimenzióinak a száma, a 3 annyira természetes része életünknek, hogy valószínűleg nem sokan gondolkodnak el azon, miért éppen háromdimenziós térben élünk, és mi lenne, ha ez a szám nem 3 lenne, hanem valamilyen más egész szám.

Háromnál kevesebb dimenziójú térben nincs esély a bonyolult struktúrák kialakulására, háromnál több dimenziójú térben pedig nem lennének stabilak a bolygópályák. Ez ennyire egyszerű. Hihetetlen, de egyetlen szám jöhet csak szóba, és ez éppen a három.

Az atomi struktúrák és a kozmikus léptékű objektumok közötti arányszám, az elektromos erő és a gravitációs erő aránya, ami elképesztően nagy szám, 10 harminchatodik hatványa. Azaz, ennyiszer erősebb az elektromos erő a gravitációs erőnél, még pontosabban két proton ennyiszer jobban taszítja egymást a töltésüknek köszönhetően, mint amennyire vonzzák egymást a gravitációjukból kifolyóan.

Már ennek a számnak a nagysága is megdöbbentő, de még érdekesebb az, hogy sokkal kisebb nem lehetne, mert akkor a gravitáció uralná a világunkat, sokkal, de sokkal zsarnokibb módon, mint ahogyan azt most teszi. A Nap sokkal kevesebb ideig sugározna, a bolygók közelebb lennének hozzá, és nagyobbak lennének. Szárazföldi élet nem lehetne, mert az élőlényeket összeroppantaná a saját súlyuk. A gravitáció és a többi kölcsönhatás egyesítése is azért nehéz többek között, mert a gravitáció ennyivel gyengébb, mint a többi kölcsönhatás. Gondoljunk bele, a 10 után harminchat nulla, és egyáltalán nem mindegy az élet szempontjából, hogy egy-két nullával több, vagy kevesebb. Ha nekünk kellene egy ilyen pontosságú rendszert megtervezni, nagy bajban lennénk.

Az egyik legérdekesebb állandó következik, ez pedig a nukleáris hatásfok, ez megmondja, hogy a hidrogén atomok a fúzió során, amikor hélium keletkezik belőlük, tömegük mekkora részét alakítják át energiává. Ennek az értéke 0.007, azaz 7 ezrelék. Az élet szempontjából ez a legfontosabb állandó, és talán ennek az értéke a legmisztikusabb, mégpedig azért, mert a szén kialakulásában létfontosságú szerepe van, 4 százalékos változás az értékében, és nem létezne szénatom, azaz élet sem. A szén ugyanis a csillagok belsejében jön létre magfúzió során, amikor is könnyebb atommagok egyesülnek nehezebb elemek magjaivá. Ebben a kialakulási sorban van egy kritikus pont, és ez éppen a szén. Ha nem lenne a szén atommagjának egy bizonyos rezonanciaállapota, akkor az instabil berilliumból soha nem keletkezne szén. És ez a rezonanciaállapot rendkívül érzékenyen függ a nukleáris hatásfok értékétől. Az is érdekes, hogy a további fúziós lépéseknél nincs szükség ilyen rezonanciára, egyedül a szén kialakulásához szükséges ez a különleges feltétel.

Még egy szám bemutatására szeretnénk kitérni, ez pedig a gravitáció és a Világegyetem tágulásának az arányát fejezi ki. Ha gyors a tágulás, egy nagy, de sivár Univerzum a végeredmény, ha lassú, akkor a gravitáció összehúzza az Univerzumot, mielőtt bármi érdekes kifejlődhetne benne. Ennek a két, egymás ellen dolgozó hatásnak tehát szintén egészen jól hangoltnak kell lennie, hogy a végeredmény egy élhető Univerzum legyen. Nagyon úgy néz ki, hogy az Ősrobbanás idején szinte végtelen pontossággal, 1-gyel kellett egyenlőnek lennie a kritikus sűrűség és az aktuális sűrűség arányának, ezért lehet, hogy ez az érték most is ennyi, és a Világegyetem nagy léptékben sima.

Aztán ott van az entrópia, a rendezetlenség mértéke, ami a termodinamika második törvénye szerint állandóan növekszik. A Világegyetemnek nulla entrópiával kellett keletkeznie ahhoz, hogy most ne csupán egy kaotikus leves legyen, hanem legyenek benne rendezett struktúrák. És itt most ne csak a földi életre gondoljunk, hanem azokra a többmilliárd fényév nagyságú filamentekre is, amelyek a legnagyobb rendezett struktúrák a világunkban.

Ne feledkezzünk meg a neutronról sem, amely a legérdekesebb építőköve világunknak. Semleges töltésű, úgy gondolhatnánk, nem sok szerepe lehet, de éppen ellenkezőleg. Semleges volta miatt tud az atommagba beépülni, és mivel a protonokkal az erős kölcsönhatás kapcsolja őket össze, így képesek a protonok egymás közti taszítását ellensúlyozni. Ha nem lenne a semleges neutron, amely részt tud venni az erős kölcsönhatásban, nem lennének atomok, és persze élet sem. Ráadásul a neutron nem örökéletű. Szabad állapotában nem stabil, kb. 14 perc alatt elbomlik. Egészen más a helyzet az atomon belül, ott a stabil atommagokban örökéletű, csak a radioaktív magokban bomlik béta-bomlással. Gondoljunk bele, ha minden atommagban megtartaná az instabilitását, semmilyen állandó atomi struktúra nem létezne, az elemek folyamatosan átalakulnának egymásba. Így az élet elképzelhetetlen lenne.

Még a legközönségesebbnek gondolt anyag, a víz is csodákat rejt. Az egyetlen anyag, amely fagyott állapotában könnyebb, mint folyékonyan, így a jég úszik a vízen. Ezért nem fagynak be a tengerek, a folyók, a tavak teljesen. Ha a víz nem ilyen lenne, az élet nem alakulhatott volna ki a tengerekben, és onnan nem hódíthatta volna meg a szárazföldet.

Hogy ezek a számok és tulajdonságok egy Intelligens Tervező létezését jelentik, avagy csupán a véletlennek köszönhető a jól hangoltságuk? Én úgy gondolom bármi is legyen a következtetés, ezek a számok még akkor is furcsa, borzongató tiszteletet kelthetnek bennünk, ha pusztán a véletlennek tulajdonítjuk a létezésüket.

2008.02.19. - 2013.08.24