“A világegyetem történetekből áll, nem atomokból” – jegyezte meg Muriel Rukeyser költő. “Mi csillagok anyagából vagyunk” – kontrázott Carl Sagan. De a leglenyűgözőbb és legfontosabb történetek közül néhány olyan, amely az atomokat és a “csillaganyagot” magyarázza. Ilyen például A kvantumegyetem: Minden, ami megtörténhet, meg is történik* a rocksztár fizikus Brian Cox és a Manchesteri Egyetem professzora, Jeff Forshaw által – egy figyelemre méltó és lebilincselő utazás a természet alapvető szövetébe, amely feltárja, hogy a kvantumelmélet hogyan ad keretet a szilíciumchipektől a csillagokon át az emberi viselkedésig minden magyarázatához.
A kvantumelmélet talán a legjobb példa arra, hogy a végtelenül ezoterikusból mélységesen hasznos lesz. Ezoterikus, mert olyan világot ír le, amelyben egy részecske valóban több helyen lehet egyszerre, és az egész Univerzumot egyszerre felfedezve mozog egyik helyről a másikra. Hasznos, mert az univerzum legkisebb építőköveinek viselkedésének megértése megalapozza minden más megértését. Ez az állítás a nagyképűség határát súrolja, mert a világ tele van változatos és összetett jelenségekkel. E komplexitás ellenére felfedeztük, hogy minden egy maroknyi apró részecskéből épül fel, amelyek a kvantumelmélet szabályai szerint mozognak. A szabályok olyan egyszerűek, hogy egy boríték hátoldalán is össze lehet foglalni őket. És az a tény, hogy nincs szükségünk egy egész könyvtárnyi könyvre ahhoz, hogy megmagyarázzuk a dolgok alapvető természetét, az egyik legnagyobb rejtély.”
A történet egy évszázadnyi tudományos visszatekintést és elméleti fejlődést sző át Einsteintől Feynmanig, Max Planckon keresztül, aki 1900-ban alkotta meg a “kvantum” kifejezést a forró tárgyak “fekete test sugárzásának” leírására az általa “kvantumoknak” nevezett kis energiacsomagokban kibocsátott fény révén, hogy eljusson a kvantumelmélet modern szemléletéhez és a megfigyelhető jelenségek előrejelzésében betöltött elsődleges szerepéhez.
A modern fizika által feltárt kép az univerzumról, amelyben élünk, a mögöttes egyszerűség képe; az elegáns jelenségek eltáncolnak a szemünk elől, és a makroszkopikus világ sokfélesége rajzolódik ki. Ez talán a modern tudomány koronája; a világ – beleértve az embert is – óriási komplexitásának redukálása mindössze egy maroknyi apró szubatomi részecske és a közöttük ható négy erő viselkedésének leírására.”
Azért, hogy bemutassuk, a kvantumelmélet szorosan összefonódik mindennapjaink szövetével, nem pedig a tudomány furcsa és ezoterikus peremvidéke, Cox egy ismerősben gyökerező példát hoz fel. (Egy példát, amely ebben a konkrét esetben egy téves feltételezésen alapul – egy iPadet tartottam a kezemben -, egyfajta ironikus meta-kikacsintással Heisenberg bizonytalansági elvére.)
Nézzük meg a körülöttünk lévő világot. Egy papírból, egy fa összezúzott pépéből készült könyvet tartasz a kezedben. A fák olyan gépek, amelyek képesek atomok és molekulák készletét felvenni, lebontani és sok trilliónyi egyedi részből álló, együttműködő kolóniákká rendezni. Ezt a klorofill nevű molekula segítségével teszik, amely több mint száz szén-, hidrogén- és oxigénatomból áll, amelyeket néhány magnézium- és nitrogénatommal kiegészítve bonyolult formába csavarnak. Ez a részecskékből álló csoport képes befogni a csillagunktól – egy millió földgolyó nagyságú nukleáris kemencétől – 93 millió mérföldet megtett fényt, és ezt az energiát a sejtek szívébe továbbítani, ahol szén-dioxidból és vízből molekulákat épít, és eközben az életet gazdagító oxigént bocsát ki. Ezek a molekulaláncok alkotják a fák és minden élőlény felépítményét, a könyvében szereplő papírt. Azért tudod olvasni a könyvet és érted a szavakat, mert van szemed, amely képes a lapokról szórt fényt elektromos impulzusokká alakítani, amelyeket az agyad, a legösszetettebb struktúra, amelyet az Univerzumban ismerünk, értelmez. Felfedeztük, hogy mindezek a dolgok nem mások, mint atomok összességei, és hogy az atomok széles skálája mindössze három részecskéből épül fel: elektronokból, protonokból és neutronokból. Azt is felfedeztük, hogy a protonok és a neutronok maguk is kisebb egységekből, úgynevezett kvarkokból épülnek fel, és ez az, ahol a dolgok megállnak, amennyire ma meg tudjuk mondani. Mindezek hátterében a kvantumelmélet áll.”
A Kvantumuniverzum középpontjában azonban egy maroknyi nagy igazság áll, amely túlmutat a tudományon mint akadémiai diszciplínán, és beragyogja az emberi létezés legtágabb tereit: hogy a tudományban, akárcsak a művészetben, minden arra épül, ami előtte volt; hogy minden összefügg mindennel; és, ami talán a legfontosabb, hogy az irányítás és a bizonyosság iránti legnagyobb kényszerünk ellenére a világegyetem nagy részét – amelyhez az emberi szív és elme tartozik – továbbra is a véletlen és a bizonytalanság uralja. Cox ezt így fogalmazza meg:
A kvantumelmélet egyik legfontosabb jellemzője, hogy inkább valószínűségekkel, mint bizonyosságokkal foglalkozik, nem azért, mert nincs abszolút tudásunk, hanem mert a természet egyes aspektusait a természet mélyén a véletlen törvényei irányítják.”
* Ha kíváncsiak vagytok, hogy a fent látható gyönyörű könyvborító, amelyet az ikonikus grafikus, Peter Saville készített a könyv brit kiadásához, miért nem egyezik azzal, amit az Amazonon és az amerikai könyvesboltokban láttok, az azért van, mert az amerikai borítót megint csak lebutították, felhígították, és a kötelező macskával díszítették. Igen, az amerikai kiadók bizonyára tényleg azt hiszik, hogy az amerikaiak hülyék.