„Tudni akarom mi tartja össze a világot a legbelsőbb magjában.” Ezzel a vággyal, amit a fizikus Werner Heisenberg fogalmazott meg fiatalkorában Goethe Faustjának tragédiájára utalva, vette kezdetét egy utazás a részecskefizika szubatomi világába.
Kezdetben volt a részecske
Ő és a fizikusok egy kis csoportja absztrakt gondolatokkal és a matematika nyelvezetével forradalmasítani kezdte az anyagi világról alkotott teljes képet a múlt század elején. A nyugati világ mindaddig egyre inkább egy materialista hozzáállást alakított ki a valósággal szemben. Most a fizikai kutatás egy új képet kezdett festeni az anyagi valóságról. Maga Heisenberg egy előadásában így fogalmazta meg az új kutatás során kialakuló kettősséget:
„Mindeddig egyfolytában Demokritosz régi elképzelésében hittünk, ami így írható körül: Kezdetben volt a részecske (…), de talán ennél kisebb, tovább osztható részecskék nem is léteztek (…). De akkor mi volt kezdetben? Egy természettörvény, egy matematikai törvény vagy szimmetria? Kezdetben szimmetria volt. Ez úgy hangzott, mint Platón Timaeus-beli filozófiája.” [1]
Demokritosz számára az anyag építőelemei apró részecskék voltak, a láthatatlan anyag kis oszthatatlan darabkái, melyek a látható világot alkotják. Ez az elképzelés volt a nyugati világ materialista világnézetének alapja. A szubatomi világ felfedezésével ez a nézet lassú átalakuláson ment keresztül. Az új kutatási eredmények azt mutatták, hogy az atom valójában nem egységes [tömör – ford. mgj.] anyagból áll, hanem túlnyomórészt üres tér. Kialakult az az elképzelés, hogy az atom egy bolygórendszer, ami egy atommagból és a körülötte keringő elektronokból áll. Nyilvánvalóvá kellett azonban válnia, hogy ennek a „kis világnak” a valósága sokkal zavarba ejtőbb és ellentmondásosabb, mint ahogy az ennek az elképzelésnek az alapján látszik.
Az atomok kis bolygórendszerek
A fizikus és matematikus Arnold Sommerfeld az atomokat parányi bolygórendszereknek tekintette. Az atommag van középen és az elektronok körülötte rögzített pályán keringenek. Fiatal fizikustanulóként Heisenberg egyik első feladata az volt, hogy matematikai képletet találjon az elektronok pályájának kifejezésére. Heisenberg matematikai képletei azonban sehogy sem illeszkedtek Sommerfeld elképzeléseihez. A számítások és később a kísérleti fizika során kiderült, hogy az anyagnak valamilyen módon kétféle természete van. Heisenberg számításai ahhoz az ellentmondásos felismeréshez vezettek, hogy az atomban az elektronokoknak nem pályájuk, hanem valószínű tartozkodási helyeik vannak. Maguk az elektronok csak a megfigyelés pillanatában jelennek meg. Albert Einstein ellenőrizte Heisenberg számításait, és meggyőződött róla, hogy azok hibátlanok. Mindazonáltal nem tudta elfogadni a fiatal Heisenberg értelmezését. Ezek a részecskék, ezek az atomi összetevők azonban még apróbb részecskékből állnak és tovább bonthatók. És még ez sem volt a teljes valóság.
A fény természetének tanulmányozása során tett új felfedezések és más matematikai megközelítések támogatták Heisenberg feltételezéseit. Az atomnak, mint az anyag legkisebb láthatatlan részének elmélete, megdőlt. Einstein relativitáselmélete által a tér és az idő újfajta megvilágításba került. A klasszikus görög természetfilozófia szerint egyfajta „szubsztancia” volt a térben, amit a vízhez hasonlítottak, amelyben idővel folyamatos változások történnek. Ez (a tér) most egy kvantummezővé vált, ami teljesen másfajta hatásokat mutat, mint ami a klasszikus fizika alapján várható lenne.
A világ megfigyelés által jelenik meg
Az erre alapuló elméleti kísérletek, amelyek „Schrödinger macskája” néven váltak híressé, megkérdőjelezték az anyagi valóságunk állandóságát. Ezek azonban csak elméleti elképzelések voltak, melyek nincsenek hatással az általunk tapasztalt mindennapi valóságra. A kvantummezőelmélet kidolgozása során a fizikusok arra a megállapításra jutottak, hogy ezek olyan mezők, melyek meghatározhatatlan, tiszta potenciál állapotból állnak. A kvantummezők nem nevezhetők anyagnak hagyományos értelemben, hanem a mezők bonyolult kölcsönhatásaiból állnak, ahogy Heisenberg tanítványa, Hans Peter Dürr fogalmazta meg. Így a részecskefizika a kölcsönhatások fizikájává vált.
Heisenberg szerint az anyag megjelenése az ember elvárásaihoz és megfigyeléseihez kapcsolódik. A potenciális szubsztancia mezeje a megfigyelő elvárásai szerinti válik valódi szubsztanciává. Így válik láthatóvá a kísérlet során, legalábbis a kvantummezők szintjén. Ez a felismerés új fényt vet az indiai filozófusok elképzelésére, akik világunkat egy illuzórikus világként, Mayaként írják le.
A számunkra látható világban, úgy tűnik, szintén az elvárás alakítja a valóságot, de itt nagyobb tehetetlenséggel. Az olyan építmények, mint például a gízai piramis, ami mind a mai napig zarándokhely és az emberi tevékenység titka, már az ókorban is messze a határokon túl is ismertek voltak. Az emberiség számára valamiféle, szinte időtlen valósága van. Azt mutatja, hogy az ember és az általa formált anyag már hosszú ideje szorosan összefonódik és régóta sokszínű történeten osztozik, nem csak a látható világban, hanem filozófiai értelemben is. Az emberi tevékenység kulturális szimbólumai gyakran évezredeken keresztül fejthetik ki hatásukat az emberben és világában.
Kezdetben volt a szimmetria
A Szokratész előtti filozófusok az érzékszervi észlelés alapján alakították ki filozófiájukat. Az ő elképzeléseik a világ szerkezetéről nagyrészt közvetlenül természeti megfigyeléseken, külső és belső érzékeléseken alapultak. Az ebből fakadó valóságismeret mindenki számára érthető maradt, aki tudta, hogyan használja megfelelő módon az érzékszerveit. Platónnal és eszmevilágával a gondolkodás vált dominánssá és elfoglalta helyét a természeti megfigyelésen alapuló filozófia mellett. Platón számára az anyag alapjai nem apró gömbök, hanem erők voltak. Az anyag az úgynevezett platóni testekből állt. Négy alapvető erőt rendelt a föld, víz, levegő és tűz elemeihez, és mindegyikhez egy platóni alaptestet, egy szimmetriát. A tűz például a piramisnak, a föld pedig a kockának felel meg.
A modern fizika egy bizonyos mértékig ehhez az elképzeléshez illeszkedik. Ez a kölcsönhatások fizikája. Amikor megfigyelünk egy embercsoportot, a figyelmünk központja mindeddig az egyénre irányult, megjelenésének, felépítésének és alakjának elemzésére. A tudomány a tervrajz és a testek „anyaga” után tudakozódott. A „modern fizika” szerint most inkább az emberek közötti kölcsönhatás az, ami érdekes. Mi válik láthatóvá az egymással való kapcsolatukon keresztül és hogy van-e valamiféle „terv”, vagy törvény, ami leírhatja ennek a kölcsönhatásnak a fejlődését. Ez a terv akkor talán bizonyos szimmetriákon alapul, melyek a természet törvényeihez hasonlóan működnek. Ezeknek a kölcsönhatásoknak a közelebbi tanulmányozásához az absztrakt matematika vette át a természetfilozófiai megfigyelés helyét.
Az absztrakció, vagyis elvonatkoztatás
Gondolkodásával Platón ajtót nyitott az absztrakció, az elvonatkoztatás felé, azokra a területekre, melyek el vannak zárva az érzékszervi észlelés számára. A matematika egy olyan eszköz, ami arra törekszik, hogy láthatóvá tegye ennek a világnak a törvényeit. Megmutatja az embernek, aki érti ezt a nyelvet, hogy mi zajlik azokon a területeken, melyek érzékszervi észleléssel nem közelíthetők meg. Vannak matematikusok, akiknek szilárd meggyőződésük, hogy maga Isten is egy „matematikus”.
De nem mindegyikük van meggyőződve arról, hogy ez az út veszélyek nélkül követhető. Johann Wolfgang von Goethe ellenezte a matematikai absztrakció általi kutatást, ahogy például Isaac Newton ezt az érzékszervi észlelés segítségével végzett kutatással tette. Az absztrakt utat túl veszélyesnek tartotta. Werner Heisenberg szintén kritikus volt az absztrakcióval szemben, mivel intenzíven kutatta Goethe műveit. Azonban rá kellett jönnie, hogy a tudomány történelmi fejlődése miatt, ezen a ponton nem lehetett visszatérni többé Goethe emberiséggel szemben támasztott követelményeihez. A maghasadás felfedezése nagyon rövid időn belül az első két atombomba ledobásához vezetett. Itt nyilvánvalóvá vált az absztrakt tudomány dilemmája, amelyet olyan emberek művelnek, akik nem fogják fel a tevékenységük mélységét. Heisenberg a tudósok bűnösségének kérdésével szembesült.
A tudomány a tudás örök áramlatában
Az absztrakció veszélye abban rejlik, hogy a tudományos felfedezések olyan lehetőségeket teremtenek, amelyeken keresztül az emberiség elpusztíthatja önmagát. Werner Heisenberg tudta, hogyan akadályozza meg az atombomba konstrukcióját a nemzetiszocializmus idején.
A kollégáival való hosszas megbeszélés után a bűnösség kérdése nem volt véglegesen eldönthető a számára. A tudományt dinamikájában és történelmében a fejlődés független áramlatának tekintette, amelybe a tudós belemerül a maga idejében, és amelyből aztán a halálával emelkedik ki újra.
A fejlődés eme áramlata mögött egy olyan igazság működik erőként vagy lehetőségként, amire Heisenberg filozófiai írásaiban, kvantumelméleti számításainak egy bizonyos pontján utalt:
„Az energiára vonatkozó tétel mindegyik esetben érvényesnek bizonyult, így többé nem kételkedhettem a matematikai ellentmondásmentességben és annak a kvantummechanika koherenciájára történő utalásában. Először mélységesen megijedtem. Az volt az érzésem, hogy az atomi jelenségek felszínén keresztül egy különös belső szépség mélyen gyökerező alapjára tekintek, és szinte szédültem a gondolattól, hogy most azokat a gazdag matematikai struktúrákat követem, amelyet a természet tárt fel előttem odalent.” [2]
Jacob Böhme misztikus az Aurora oder die Morgenröte im Aufgang (Auróra, avagy a felkelő hajnal) című könyvében azt írja, hogy 15 percnyi betekintés a spiritualitás hátterébe többet tanít az embernek, mint egy egész egyetemi kurzus. Ilyen pillanatokban ismeri fel az ember azokat az erőket, amelyek a világot legbelül összetartják.
A világképlet
Egy hasonló belső látásmód késztethette Werner Heisenberget arra, hogy egy világképleten dolgozzon, különösen élete utolsó éveiben. Platón gondolatára alapozva, mely szerint minden anyag matematikai törvényeket követ, annak a módját kereste, hogyan lehet matematikailag összekapcsolni a relativitáselméletet és a kvantumfizikát.
Ez talán a kvantumtérnek, a tudomány eredeti alapjának köszönhető, amely iránt Werner Heisenberg elkötelezettnek érezte magát. Ebben látta a lehetőségét annak, hogy meghaladja ezt a világot. Ez a késztetés talán abban a mitologikus álomban csúcsosodik ki, ami egy olyan új világ hajnalát idézné elő, amelyben minden absztrakció veszélye leküzdésre kerül.
_____ ______ ______
Irodalom:
Platon, Timaios
Heisenberg, Werner, Gesammelte Werke, Band III: Der Teil und das Ganze, Gespräche im Umkreis der Atomphysik; Die Tendenz zur Abstraktion in der modernen Kunst und Wissenschaft [Összegyűjtott művek, III. kötet: A rész és az egész, beszélgetések az atomfizika körül; Az absztrakció felé való törekvés a modern művészetben és tudományban] Munich 1985
_ _ _ _ _
[1] Heisenberg, Werner, Der Teil und das Ganze [A rész és az egész], München 1969, E-Book Ausgabe, 9. Auflage 2012, p. 387 ff.
[2] Heisenberg, Werner, Der Teil und das Ganze [A rész és az egész], München 1969, E-Book Ausgabe, 9. Auflage 2012, p. 183 ff.
