Habár sok fizikus úgy gondolja, hogy az univerzumot szigorú és megváltoztathatatlan törvények vezérlik, nem minden tudós ért ezzel egyet. Egy nemrég megjelent cikkben Sankar Das Sarma elméleti fizikus első látásra talán meglepő módon amellett érvel, hogy a fizika végső törvényei valójában nem léteznek. A cikket a New Scientist közölte le – ennek tartalmát foglaljuk most össze.

Sarma szerint az, amit gyakran a fizika törvényeinek nevezünk, valójában csak konzisztens matematikai elméletek, amelyek látszólag megfelelnek a természet bizonyos részeinek. Ezek a fizika törvényei közös valóságunkat hivatottak leírni, viszont fejlődhetnek is, ahogy az univerzummal kapcsolatos ismereteink javulnak. Sarma bizonyítékként a multiverzumot hozza fel, vagyis azt, hogy a végtelen számú univerzumban a fizika látszólagos törvényei csak a saját univerzumunkra vonatkoznak, a többire azonban nem. Azt is állítja emellett, hogy még az olyan lényeges és alapvető elméletek esetén is, mint például a kvantummechanika elméletei, túl sok a rejtély és a változó ahhoz, hogy ezt „szentnek” és megváltoztathatatlannak tekintsük.

Sarma véleménye szerint az a tény, hogy az emberek a fizika törvényei révén képesek megérteni az univerzum egyes aspektusait, „elképesztő”. Úgy véli azonban, hogy e törvények megértése valójában sosem ér véget – ilyen szempontból a fizikát, mint a megismerés tudományát egy végtelen hagyma pucolásához hasonlítja – a lényeg, hogy minél több mindent tanulunk meg az univerzumról, annál több további tanulnivalónk marad. Magyarán a fizika sosem lesz kész, lezárt tudomány.

Sarma hozzáteszi, hogy még Albert Einstein úttörő kísérleteit (lényegében, hogy létrehozza a „mindenség elméletét”), valamint az azt követő, a kvantummechanika területén történt hihetetlen tudományos előrelépéseket megelőzően az ehhez hasonló állítások, tehát, hogy a fizika állandóan fejlődni fog, még nem tűnt volna különösebben kirívónak. Sarma ugyanis úgy véli, hogy nehéz elképzelni, hogy a fizikusok ezer év múlva is a kvantummechanikát használják a természet alapvető leírásaként. Ehelyett addigra valami másnak kellene felváltania a kvantummechanikát, nagyjából ahogyan maga a kvantummechanika is felváltotta a newtoni mechanikát.

Sarma nem hajlandó találgatni arról, hogy mi következhet a kvantummechanika után, de „nem látja különösebben az okát”, hogy a fizikai univerzum működéséről szóló leírásunk hirtelen eléri a csúcspontját a 21. század elején, és ezt követően örökre megreked a kvantummechanikánál.

Sarma végső konklúziója ezzel kapcsolatban, hogy ha ez így történne, az „igazán lehangoló gondolat” lenne.

Magyarán Sarma nem csak azt vitatja, hogy a kvantummechanika teljes magyarázatot adna az univerzum működésére, de azt az Einsteintől eredő elgondolást is, hogy ilyen végleges és lezárt modell egyáltalán kidolgozható. Ezt az elképzelést legalábbis részben mások is osztják, korábban a Quanta Magazine még 2018-ban közölt egy cikket minderről. A QM cikke is felhozza Einstein meggyőződését arról, hogy néhány általános elv alapján lényegében egyetlen módja van egy következetes és működő univerzum felépítésének. Mint a cikk írja, Einstein úgy gondolta, ha elég alaposan megvizsgáljuk a fizika lényegét, akkor azt találjuk, hogy csak egyetlen mód van arra, hogy az univerzum összes összetevője illeszkedjen egymáshoz. A QM cikke ehhez azt teszi hozzá, hogy a részecskefizika jelenlegi standard modellje viszont korántsem egyedülálló, és ez az univerzum csak egynek tűnik a lehetséges világok végtelen számú sorából. Magyarán nincs egyértelmű oka annak, hogy a részecskék és a köztük lévő erők éppen e különleges kombinációja áll a természet szerkezetének hátterében.

Viszont felmerül a kérdés, hogy ha a világunk csak egy a sok közül, miként kezeljük az alternatívákat? A QM cikke szerint a modern fizika válasza a húrelmélet. A húrelmélet (string theory) az egyik lehetséges elmélet, amely megpróbálja megmagyarázni az összes ismert alapvető részecskét és azok kölcsönhatásait. Az elmélet szerint minden részecske a valóság legkisebb egysége, egy apró csavarodott szalag, vagy „húr”, amely különböző rezgésekkel vibrál. Ezen rezgések határozzák meg a részecske tulajdonságait, mint például a töltésük és a spinjük. Az elmélet lényege épp ezért, „hogy a részecskéket nem pontszerű, hanem kiterjedt objektumokként kezeli (húrok, membránok)”. A húrelméletet, valamint az ezt kiegészítő M-elméletet „azért hozták létre, hogy az általános relativitáselméletet és a kvantummechanikát összhangba hozzák, és elkerüljék a részecskefizikának azokat a buktatóit, melyek a pontszerű részecskék feltételezésével előbukkannak”.

A QM cikke szerint a húrelmélet a fentiek miatt „megváltoztatta a játékot”, mivel ez az egyetlen életképes jelölt olyan természetelméletre, amely képes leírni minden részecskét és erőt, beleértve a gravitációt is, miközben engedelmeskedik a kvantummechanika és a relativitáselmélet szigorú logikai szabályainak. A húrelméletnek viszont nincsenek szabad paraméterei, és nincs értelme megkérdezni, hogy melyik húrelmélet írja le univerzumunkat, mert csak egy húrelmélet létezik (szemben tehát a kvantummechanikával és relativitáselmélettel – melyekkel azonban logikai értelemben a húrelmélet együttműködik). Mindez ahhoz a radikális következményhez vezet, hogy a természetben minden számot magának a fizikának kell meghatároznia. A húrelmélet megoldási tere azonban hatalmas és összetett, ezért nehezen érthető. Ennek ellenére a fizikusok abban reménykednek, hogy a húrelmélet végül teljes körű leírást ad a természetről, és megválaszolja a kvantummechanika által feltett zavarba ejtő kérdéseket. Lényegében tehát a QM cikke szerint létezhet végső, az univerzumot leíró elmélet, amely az összes lehetséges univerzumra igaz, ez azonban nem a kvantummechanika, hanem tehát a húrelmélet, amely viszont brutálisan hatalmas és komplex, így nehezen is érthető és feltárható.

(Kép: Pixabay/Elchinator)