A következő 50 év tudománya - 1. rész

Meddig jut el ötven év alatt a tudomány? Milyen területen várhatók nagy áttörések a következő fél évszázadban? Mire lesznek képesek utódaink ötven év múlva? Ezekre a kérdésekre mondták el véleményüket a New Scientist tudományos hetilap által felkért szakértők. A lap idén ötvenéves, ezért választottak az előretekintéshez is egy ilyen időszakaszt.

A nyolcvan válaszadó között minden tudományterület képviselői megtalálhatók, és rendszerint csak saját szakterületükre vonatkozóan válaszoltak a kérdésekre. Bőven vannak köztük Nobel-díjasok, neves egyetemek emeritus és aktív professzorai - a lap összefoglalóan "briliáns elméknek" nevezi őket. A New Scientist rendezés nélkül, egymás után közölte a véleményeket, egy biológust fizikus követett, majd agykutató után paleontológus mondott véleményt. Sorozatunkban megkíséreljük rendszerezetten bemutatni az előrejelzéseket, így kiderül, hogy egyes várt felfedezéseket illetően milyen nagy egyetértés alakult ki az egymástól teljesen függetlenül nyilatkozó szakértők között. Az első részben a fizika és a csillagászat elkövetkező 50 évébe "pillanthatunk be".

Elméletek egyesítése

John D. Barrow kozmológus figyelmeztette az olvasókat: az előretekintés előtt vessünk egy pillantást a múltra. A csillagászat és a fizika elmúlt évtizedekben tett legnagyobb felfedezései közül egyetlen egyre sem számítottak ötven évvel ezelőtt! Néhány az általa felsorolt váratlan felfedezésekből: pulzárok, kvazárok, mikrohullámú háttérsugárzás, húrelmélet, sötét energia. A tudósok éppúgy nem látták előre a jövőt, ahogy a politikusok és a közgazdászok sem látták a vasfüggöny megszűnését vagy az ipari fejlődés hatását a klímára. Jó, hogy nem látunk előre, írta Barrow, mert akkor a legjobb elméket nem vonzaná a tudomány. Egyetlen valóban forradalmi felfedezést sem jósoltak meg soha, éppen ez teszi ezeket forradalmivá. Egyébként egyetlen megkérdezett utasította vissza a válaszadást: Steven Parker nem szeretné, ha ötven év múlva az ő buta jóslatain szórakoznának, csak öt-tíz évre volt hajlandó előretekinteni. Sydney Brenner víziójában is a mai tudományos butaságokon szórakozó távoli utódok szerepelnek, feltéve, hogy túléli a következő ötven évet az emberiség.

John D. Barrow

Az előrelátásban kétkedő Barrow azért válaszolt a kérdésre. Számít a sötét anyag és a gravitációs hullámok észlelésére, a korai Univerzum jobb megismerésére. Megértjük a sötét energia mibenlétét és biztonsággal, bizonyítékok alapján eldönthető lesz, van-e a térnek háromnál több dimenziója, vannak-e további kölcsönhatások a természetben, lehetséges-e az időutazás. Nanoméretű űrszondák indulnak majd felderítőutakra.

Barrow csak címszavakban foglalta össze várakozásait, a megnyilatkozó további fizikusok, csillagászok ugyanezeket a témákat járták körül kissé részletesebben. Edward Witten reméli, hogy a fizikusok megtalálják a régen keresett Higgs-részecskét, és ezzel teljessé válik a részecskék világát leíró standard modell. Ha viszont nincs Higgs-részecske, akkor a fizika új aranykora kezdődhet el, mert teljesen új irányban kell keresni a megfigyelések értelmezését. A húrelmélet keretében egyesíteni lehet majd a kvantumelméletet és a gravitációt, vagyis a kvantumelméletet és a relativitáselméletet. (A másik három alapvető kölcsönhatás kvantumelmélete már megszületett, a gravitációé még várat magára.) Sokan mások is reménykednek a kvantumgravitáció törvényeinek megértésében, ugyanilyen összhang van abban is, hogy sikerül megalkotni a négy alapvető kölcsönhatás (elektromágneses, erős, gyenge, gravitációs) egységes elméletét - a két feladat összefügg egymással. A fizikában járatosabbak kedvéért néhány név az ebben bízók közül: Sean Carroll, Gerard 't Hooft, Lisa Randall, Carlo Rovelli, Max Tegmark, Kip Thorne, Steven Weinberg, Frank Wilczek.

A Világegyetem fejlődése

A kölcsönhatások egységes elméletének megszületése előrébb viszi a Világegyetem történetének a megértését is. Gerard 't Hooft arra számít, hogy az egységes elmélet determinisztikus lesz és nem valószínűségi. Mások szerint ilyen elmélet nem létezhet - 't Hooft szerint éppen ezért lenne forradalmi áttörés a megalkotása. A Világegyetem történetének legelső pillanatait ma még nem tudjuk leírni, a kezdeti, feltehetően végtelen hőmérséklet és sűrűség kezelhetetlen. Sean Carrol szerint ennek megoldása lenne a legnagyobb áttörés. Ha megértjük az első pillanatot, akkor már remény lesz az Ősrobbanást megelőző történések végiggondolására is, bizakodik Thorne.

A Világegyetem kezdeti periódusában a feltételezések szerint volt egy ún. inflációs szakasz, amikor rendkívül gyors, robbanásszerű volt a tágulás. Weinberg, Thorne és Kolb reméli, hogy bizonyítékot is találunk majd erre, a gravitációs hullámok észlelésével. Ugyanennek az inflációs szakasznak a megértésben segíthet a neutrínóháttér kimérése (Kolb).

A kezdeti pillanatok feltárása mellett legalább ilyen izgalmas a most is zajló folyamatok megértése. A Világegyetem anyagának csak kis hányada bocsát ki számunkra észlelhető sugárzásokat, ezekről az objektumokról vannak ismereteink. A sugárzó anyagnál jóval több nem sugárzó, ún. sötét anyag van a Világegyetemben, alkotórészeit, összetevőit illetően egyelőre csak találgatni tudunk. Arthur McDonald számít ezeknek a részecskéknek a megfigyelésére, egy részük laboratóriumi előállítására.

Néhány éve derült ki, hogy a Világegyetem tágulása gyorsul, okozójának a sötét energiát nevezik meg. A sötét energia mibenléte egyelőre ismeretlen, de a megnyilatkozók szerint erre is választ remélhetünk a következő félszázadban. Változik-e a sötét energia sűrűsége az időben? - kérdezi Weinberg. Lawrence Krauss a sötét energiát tartja a mai fizika legnagyobb rejtélyének.

Miközben saját Világegyetemünk leírásán, megértésén fáradozunk, az is tisztázódhat, hogy vannak-e velünk párhuzamosan létező további univerzumok. Max Tegmark szerint a párhuzamos univerzumok létezése olyan természetes, mint az extragalaxisok, idegen galaxisok milliárdjainak létezése a mi galaxisunk, a Tejútrendszer mellett. Martin Rees csak kérdez: a mi Ősrobbanásunk volt az egyetlen? Újabb elméletek szerint több univerzum létezhet, mint ahány atom van a látható galaxisokban. Leonard Susskind is kérdésre remél választ: ugyanazok-e a fizika törvényei a párhuzamosan létező többi világegyetemben, mint a mi világunkban? Krauss a sötét energia létéből következtet más univerzumok létezésére.

Egyedül vagyunk a Világegyetemben?

Az eddig idézett vélemények a Világegyetem fizikai történetével foglalkoztak, nagy egyetértésben. A logikusan következő kérdés is többeket foglalkoztatott: csak a Földön született meg az élet? Egyedül vagyunk a Világegyetemben? Egy idegen életforma felfedezése a legnagyobb áttörés lenne az asztrofizikában, biológiában, filozófiában, kultúrában, véli Piet Hut. Ha kiderülne, hogy nem vagyunk egyedül, másként tekintenénk magunkra, a Világegyetemben elfoglalt helyünkre, emelte ki Freeman Dyson. A legnagyobb tudományos misztériumok egyike az élet eredete, mondja Paul Davies. Közelebb jutunk a megoldáshoz, ha más bolygón is életre bukkanunk. Lehetségesnek tartja azonban, hogy az élőlények többségét kitevő mikrobák között "idegenek" is élnek velünk, ennek tisztázáshoz jobban meg kell ismerni őket. A máshonnan idekerült mikrobák megtalálása azonnal világossá tenné, hogy nem vagyunk egyedül az Univerzumban. Hasonlóan vélekedik Chris McKay is. Monica Grady szintén idegenek felfedezésétől reméli saját eredetünk megértését. Eltérő környezetben más biológia, biokémia alakulhatott ki, ezeknek az eltérések feltárásával érthetnénk meg saját gyökereinket.

Paul Nurse

Paul Nurse másként keresi a megoldást a "mi az élet" kérdésre. Szerinte azokat a logikai és információs rendszereket kell elemezni, amelyek a sejtek viselkedését szabályozó molekuláris folyamatokat kötik össze. Az élet megismerésében szerepet kap a modern, számítógépekkel segített méréstechnika. Attoszekundum (tíz a -18. hatványon, a trilliomod másodperc ezredrésze) időskálán tárul fel a nagy molekulák, például az enzimek, a DNS mozgása. A természetes élet egyre részletesebb megismerésével közeledünk a szintetikus élet létrehozásához szükséges reakciók kézben tartásához, jósolja Peter Atkins.

Steve Squyres a lakható világok nagy száma alapján az élet elterjedt voltára számít. Óvatosságra is int: a Marson esetleg felfedezett élet vajon független lesz-e a földitől, vagy egyik bolygóról került át a másikra? Jó lenne másutt, a Földtől független környezetben életre találni. Colin Pillinger is marsi életnyomokra számít. Carolyn Porco mai vagy már kihalt mikrobiális élőlények nyomainak felfedezését várja, lehetséges helyszín szerinte a Mars bolygó és a Szaturnusz Enceladus holdja. Hut ezek mellé sorolja még a Jupiter Europa holdját is. McKay listáján a Mars, az Enceladus és az Europa mellett a Szaturnusz Titán holdja is szerepel. Hut és Dyson számít arra, hogy a SETI-programok bizonyítékot találnak Földön kívüli intelligens élet létezésére - természetesen ez lenne a legérdekesebb felfedezés az emberiség számára.

Jéki László

Következik: Genom, betegségek, öregedés