Hogyan lehetséges a létezés?

John Archibald Wheeler, a kvantummisztériumok főpapja, úgy gondolja, hogy a valóság nem a fizikai részecskék, hanem inkább az univerzum megfigyelésének tette miatt létezik. „Az információ talán nem merül ki abban, amit a világról megtudunk” – jelenti ki. „Lehetséges, hogy az alkotja meg a világot.”

Az élenjáró fizikus úgy látja, csak annyi ideje maradt, hogy egyetlen ideán dolgozzon: Mintha darabkáról darabkára rakná magát össze a világ ezen a nyirkos, szürke reggelen Maine partján. Elsőként a High Islandet borító luc- és fehérfenyőfák materializálódnak a ködből, majd a sziklás földnyelv, s végül a tenger, mintha a megfigyelés puszta aktusa szólította volna őket létezésbe. És talán valóban így áll a helyzet. Míg kibontakozik e ködös genezis, a sziget legnevesebb lakosa olyan elképzelésekről beszél, melyek még a fizika terén eltöltött hetven évtized után is komoly fejtörést okoznak neki; többek között arról a zsigeri érzéséről, hogy maga az univerzum talán folytonosan keletkezik egy lehetségesség-ködből, s hogy olyan kozmoszban élünk, melyet részben saját megfigyeléseink tesznek valóságossá.

John Wheeler, – a tudós és álmodó, Albert Einstein és Niels Bohr kollégája, sok mai vezető fizikus mentora, valamint az az ember, aki a „fekete lyuk” elnevezést adta az elképzelhetetlenül sűrű, fényelnyelő objektumoknak, melyeket ma már teljesen általánosaknak tartanak az univerzumban, – múlt júliusban töltötte be 90. életévét. Egyike a 20. századi fizika igen kimagasló alakjainak; annak a generációnak a tagja, mely a mélyére hatolt a kvantummechanika rejtélyeinek, s felvázolta a tér és idő végső kiterjedéseit. Miután élete során az atomfizikától egészen a kozmológiáig terjedő területeken tett érdemi hozzájárulásokat, Wheeler az utóbbi években az iránt érdeklődik, amit „az ideák ideáinak” nevez.

„Szívrohamom volt 2001. január 9-én” – meséli. „Így szóltam magamban: ‘Ez egy jel. Csak korlátozott mennyiségű időm maradt, úgyhogy egyetlen kérdésre fogok koncentrálni: hogyan lehetséges a létezés?’”

Miért létezik az univerzum? Wheeler úgy látja, ha erre a kérdésre meg akarjuk kapni a választ, ez elkerülhetetlenül együtt jár azzal, hogy meg kell birkóznunk a modern fizika egyik legkülönösebb aspektusának hozadékával: a kvantummechanika szabályai szerint megfigyeléseink a legalapvetőbb szinteken befolyással bírnak az univerzumra. Az objektív „kinti világ” és a saját szubjektív tudatunk közötti határ, ami a 20. század titokzatos felfedezései előtt olyan világosan körvonalazottnak tűnt, a kvantummechanikában elmosódik. Amikor a fizikusok a valóság alapvető alkotóelemeire – az atomokra és részeikre, vagy a fotonoknak nevezett fényrészecskékre – tekintenek, az, hogy mit látnak, függ attól, hogy hogyan rendezik el a kísérletüket. A fizikus megfigyelései határozzák meg, hogy egy atom például folyékony hullámként vagy kemény részecskeként viselkedik-e, vagy hogy milyen ösvényt követ, miközben az egyik ponttól a másikig utazik. Kvantumperspektívából rendkívül interaktív hely az univerzum. Wheeler fogja a kvantumszemléletet, és továbbviszi egy lépéssel.

Ahogy kifejezésre juttatja gondolatait, összefűzi ujjait a tarkóján, hátradől egy díványon, s a mennyezetet bámulja, vagy talán még annál is távolabbra mered. Egy széles ablaknak háttal ül. Kint már kezd felszállni a köd; forró nyári nap ígérkezik mára. A dívány melletti kis asztalkán nagy, ovális kő nyugszik; egyik fele olyan feketére van csiszolva, hogy a kínai jin-jang szimbólumra emlékeztet a felszíne. „Az a kő körülbelül 200 millió éves” – közli Wheeler. „Galaxisunk egyik nagy fordulatából származik.”

De valami mást is rejt ez az udvarias modor: a fizika területének egyik legkalandosabb elméjét. Ahelyett, hogy visszariadna az olyan kérdésektől, melyek a mindenség értelmét firtatják, élvezettel ízlelgeti, ami mély és paradox. Korai támogatója volt az antropikus elvnek; annak az ideának, mely szerint az univerzum és a fizika törvényei finoman úgy vannak beállítva, hogy lehetővé tegyék az élet létezését. Az elmúlt két évtizedben azonban egy sokkal provokatívabb idea ideáját követte, amit ő megfigyelés révén történő genezisnek nevez. Felvetése szerint megfigyeléseink ténylegesen hozzájárulhatnak a fizikai valóság megteremtéséhez. Wheeler szerint nem egyszerűen nézők vagyunk egy kozmikus színpadon; alakítókként és teremtőkként élünk egy közreműködéses univerzumban. Wheeler sejtése szerint óriási visszacsatolási hurokként épül fel a világegyetem; olyan hurokként, melyben nemcsak a jelen és a jövő, hanem a múlt folyamatos teremtésében is közreműködünk. Elképzelésének illusztrálására ötlötte ki saját elnevezésű „késleltetett-választásos kísérletét”, ami megdöbbentő, kozmikus variációval járul hozzá a kvantummechanika sarokkövéhez: a klasszikus kétréses kísérlethez.

Tegyük fel, hogy a Földön néhány csillagász úgy dönt, megfigyeli a kvazárokat. Ebben az esetben egy teleszkóp játssza a kétréses kísérlet fotondetektorának szerepét. Ha a csillagászok a két közbeeső galaxis egyikére irányítják a teleszkópot, olyan fotonokat látnak a kvazárból, melyeket elterelt az a galaxis; ugyanezt az eredményt kapnák, ha a másik galaxisra néznének. De elvégezhetnék a kétréses kísérlet második részének utánzatát is. A tükrök gondos elrendezésével arra bírhatnák a mindkét galaxis környéki útvonalakból érkező fotonokat, hogy egyidejűleg csapódjanak be a fényérzékeny film egy darabjába. Váltakozó fényes és sötét sávok jelennének meg a filmen, azzal a mintával megegyezően, amit akkor találtak, amikor a fotonok a két résen haladtak át.

Itt következik a különös rész. A kvazár nagyon messze lehetne a Földtől, s olyan gyenge lehetne a fénye, hogy fotonjai csak egyesével tudnának becsapódni a filmbe. De a kísérlet eredményei nem változnának. Továbbra is a csíkos minta tűnne fel, ami azt jelenti, hogy egy magányos foton, amit nem figyelnek meg teleposzkóppal, mindkét ösvényt bejárná a Föld felé, még ha ezeket az ösvényeket sok fényév választaná is el egymástól. És ez még nem minden.

Amikorra a csillagászok eldöntenék, hogy melyik mérési módszert alkalmazzák – hogy egyetlen határozott útra korlátozzák-e a fotont, vagy mindkét ösvényt egyidejűleg követtessék vele –, addigra a foton mögött már több milliárd éves utazás állhat, mely már jóval azelőtt is folyhatott, hogy az élet megjelent a Földön. A most végzett mérések Wheeler szerint meghatározzák a foton múltját. Az egyik esetben olyan múltat teremtenek a csillagászok, melyben egy foton mindkét lehetséges útvonalat bejárta a kvazártól a Földig. Vagy pedig visszamenőleg arra kényszerítik a fotont, hogy egyetlen csapást kövessen detektoraik felé, még ha a foton jóval azelőtt kezdte is meg vándorlását, hogy bármiféle detektor létezett volna.

Wheeler felvetése szerint olyan univerzumnak vagyunk a részei, ami folyamatban lévő mű; aprócska foltjai vagyunk a világegyetemnek, mely önmagára tekint – és építi önmagát. Nemcsak a jövő nem meghatározott még: a múlt sem az. S ha visszafelé kukucskálunk az időben, akár egészen az ősrobbanásig visszamenőleg, jelenbeli megfigyeléseink akkor is csak egyet választanak ki az univerzum sok lehetséges kvantumtörténelme közül. Azt jelenti ez vajon, hogy az emberek szükségesek az univerzum létezéséhez? Noha a tudatos megfigyelők kétségkívül részt vesznek a Wheeler által elképzelt közreműködéses univerzum megteremtésében, nem ez az egyetlen – sem az elsődleges – módja a kvantumpotenciálok valóssá válásának. A szokványos anyag és sugárzás játssza a főszerepet. Wheeler kedvenc példája egy nagyenergiájú részecske, amit valamilyen radioaktív elem szabadít fel, mint amilyen a rádium a Föld kérgében. A részecske – a kétréses kísérlet fotonjaihoz hasonlóan – sok lehetséges helyzetben létezik egyszerre; minden lehetséges irányt bejár, s nem egészen valódi és szilárd addig, amíg kölcsönhatásba nem lép valamivel, mondjuk egy darab csillámkővel a Föld kérgében. Amikor ez megtörténik, a sok különböző valószínűségi kimenetelek egyike válik valóssá. Ez esetben a csillámkő – egy nem tudatos lény – az a tárgy, ami azt, ami megtörténhet, azzá alakítja, ami valóban megtörténik. A nagyenergiájú részecske által a csillámkőben maradt felbomlott atomok nyoma részévé válik a valós világnak.

Wheeler nézetei szerint az egész univerzum minden pillanatban tele van ilyen eseményekkel, ahol számtalan kölcsönhatás lehetséges kimenetelei válnak valóssá, s ahol a kvantummechanikában bennerejlő határtalan változatosság fizikai kozmoszként nyilvánul meg. S mi csak egy apró részét látjuk ennek a kozmosznak. Wheeler azt gyanítja, hogy az univerzum legnagyobb része hatalmas bizonytalansági felhőkből áll, melyek még nem léptek kölcsönhatásba sem tudatos megfigyelővel, sem egy kupac élettelen anyaggal. Meglátása szerint olyan óriási színtér a világegyetem, ahol még nincs lerögzítve a múlt.

Wheeler maga is készségesen elismeri, hogy nagyon nehéz megemészteni ezt az elképzelést. Valójában nem is elmélet ez, hanem inkább intuíció arról, hogy milyen is lehet a mindenség végső elmélete. Bizonytalan nyom, mely arra utal, hogy a teremtés rejtélye talán nem a távoli múltban, hanem az eleven jelenben rejlik. „Ez a nézőpont nyújt nekem reményt arra, hogy a kérdés – Hogyan lehetséges a létezés? – megválaszolható” – jelenti ki.

Wheeler sok tanítványának egyike, William Wootters, aki ma már a fizika professzora a Williams Főiskolán a Massachusetts állambeli Williamstownban, szinte orákulumhoz hasonló figurának tartja Wheelert. „Úgy látom, jó dolog feltenni azt a kérdést, hogy hogyan lehetséges a létezés” – mondja Wootters. „Miért ne járna utána az ember, hogy meddig tud nyújtózni az elméje? Járjon csak utána, és nézze meg, merre viszi. Legalább néhány jó ideát biztosan eredményez ez, még ha a kérdés megválaszolatlan is marad. John érdeklődését a kvantummérés jelentősége kelti fel; hogy hogyan teremt a mérés valóságot abból, ami puszta potencialitás volt. Arra a nézetre jutott, hogy ez a valóság alapvető építőkockája.”

„Feltehetjük a kérdést, hogy vajon tényleg létezett-e az univerzum, mielőtt érzékelni kezdtük” – mondja. „A világegyetem és a megfigyelő egy párként létezik” – fogalmaz. „Azt mondhatnánk, csak akkor áll fenn az univerzum, amikor van megfigyelő, aki elmondhatja: igen, látom ott az univerzumot. Ezek a parányi szavak – úgy néz ki, itt volt – gyakorlati szempontból talán nem sokat számítanak, de ami engem mint emberi lényt illet, nos, én semmiféle olyan értelmet nem ismerek, melyben kijelenthetném, hogy megfigyelők hiányában itt van az univerzum. Együtt vagyunk, az univerzum és mi. Ha valaki azt állítja, hogy bármiféle megfigyelők nélkül létezik a világegyetem, ehhez én nem tudok értelmet társítani. Nem tudok elképzelni olyan, következetes elméletet a mindenségre, ami figyelmen kívül hagyná a tudatot. Egy felvevőkészülék nem játszhatja egy megfigyelő szerepét, mert hát ki fogja elolvasni, hogy mit ír ki ez a készülék? Hogy láthassuk, hogy valami történik, és elmondhassuk egymásnak, hogy valami történik, szükségünk van egy univerzumra, szükségünk van egy felvevőkészülékre, és szükségünk van önmagunkra. Nem elég, ha az információ elraktározódik valahol, ahol egyáltalán senki nem férhet hozzá. Szükséges, hogy valaki megnézze. Megfigyelők híján halott az univerzumunk.”

De mit gondol a High Island orákuluma maga? Megértjük-e valaha, hogy miért keletkezett az univerzum?

„Vagy legalábbis azt, hogy hogyan” – feleli. „A miért már bonyolultabb.” Charles Darwin példáját idézi, aki a 19. században egyszerű magyarázattal – a természetes szelekció révén történő evolúcióval – állt elő egy olyan problémára, ami akkor mélységesen megoldhatatlan tűnt: arra a kérdésre, hogy mivel magyarázható a földi élet eredete és változatossága. Úgy látja Wheeler, hogy a fizikusok hasonlóan világos megértésre tesznek majd szert egy szép napon az univerzum eredetéről?

„Teljes mértében” – feleli. „Teljes mértékben.”

Tim Folger