A sok világ és a kozmológia

Maupertius a 18. században abból indult ki, hogy „ha valamilyen változás történik, az ehhez szükséges hatásnak a lehető legkisebbnek kell lennie”, és ennek megfelelően Newton mozgástörvényei értelmezhetőek úgy is, mint egy olyan valóság leírásai, ahol a testek mozgás közben a lehető legrövidebb utat választják (ezt szokás ma a minimális cselekvés elvének nevezni). Ennek a gondolatnak mai kozmológiára nézve is vannak tanulságai.
Maupertiusnál természetesen teleologikus (célirányos) értelmezésről van szó, ugyanis a test mozgását a kezdeti és a végállapota határozza meg. Ráadásul az egészből azt a következtetést vonja le, hogy, hogy világunk matematikai értelemben véve és Leibniz filozófiai álláspontjával összhangban valóban „minden lehető világok legjobbika”, elvégre elképzelhetőek lennének olyan univerzumok is, ahol ez a szabály nem érvényesül. Itt ún. „design argumentummal” van dolgunk, amely a világ „tervezettségéből” következtet arra, hogy valóban létezett egyfajta Teremtő.
Eközben az is felvetődik, hogy legalább elvileg elképzelhetőek lennének másmilyen világok is – olyanok, ahol a testek nem tartják magukat a fentebbi előíráshoz. Hanem, mondjuk, hozzávetőleg optimális utat futnak csak be, vagy alkalomról alkalomra változik, hogy mennyire térnek el ettől stb. és ezzel el is jutottunk az Univerzum létrejöttének kérdéséhez.
Ebből a szempontból a modern elképzelések több kategóriába sorolhatóak be, és azt sem szabad elfelejtenünk, hogy John D. Barrow amerikai fizikus megfogalmazásával élve „a következtetés nem többet és nem kevesebbet ér, mint a kiinduló feltevések, és ezektől sosem lehet független”. Ráadásul ismét csak Barrow szerint „a matematikai leírás roppant hatékonyan választja el a ’miért’-et a ’hogyan’-tól”, és miközben az utóbbi megválaszolására sok esetben kiválóan alkalmas, a matematikai modell csupán modell, nem pedig magyarázat. Viszont hajlamossá tehet minket arra, hogy erről elfeledkezzünk, miként sokszor a kozmológia esetében is történik.
De hogy visszatérjünk a kategorizáláshoz, első lehetséges megoldás az, hogy
nincs válasz:  azzal kapcsolatban, hogy miért érvényes a Maupertius-elv (amely egyébként, ha kissé jobban belegondolunk, valóban legalábbis meghökkentő), vagy éppen miért éppen egy olyan Univerzum vesz minket körül, amely lehetővé teszi az értelmes megfigyelők megjelenését, noha amennyiben csak egészen kicsit mások lennének egyes természeti állandók értékei, ez nem lenne lehetséges, élhetünk azzal a feltételezéssel, hogy pusztán véletlenről van szó. Ami esetünkben azt jelenti, hogy ez nem értelmes kérdés a tudomány szempontjából. Kepler a 17. század elején azt kérdezte, hogy miért éppen olyan távolságra keringenek a bolygók a Naptól, mint amilyenre; továbbá azt, hogy miért éppen hat bolygó van (akkoriban ennyit ismertek). Az előbbi mai szemmel nézve is értelmes problémafelvetés, és sikerült megtalálni a mögötte rejlő fizikai magyarázatot; az utóbbi viszont nem az. Amennyiben nem tudjuk valamiféle törvényre visszavezetni a minket körülvevő Univerzum létezését, úgy egyszerűen véletlennek tekinthetjük, amellyel a tudomány nem tud mit kezdeni (mint ahogy ez lenne a helyzet akkor is, ha valamiféle Teremtő létével próbálnánk maygarázni). Ez persze a tudomány számára eléggé kiábrándító lenne, úgyhogy ezen a ponton fel szokott merülni a
gyenge antrópikus elv mint magyarázat. Itt abból indulunk ki, hogy a fizikai állandóknak a létünkhöz szükséges „finomra hangoltsága” arra vezethető vissza, hogy végtelen számú, egymástól független Univerzum létezik, melyekben a fizikai állandók minden lehetséges értéket felvesznek és minden lehetséges kombinációt megvalósítanak, tehát amennyiben van az életnek kedvező kombináció, úgy azokat is. Ami viszont két, ismét csak megválaszolhatatlan kérdéshez vezet:

• ha „végtelen számú” univerzumról beszélünk, akkor ott minden kombináció végtelenül sokszor fordul elő? És ennek megfelelően végtelen számú, hozzánk hasonlóan értelmes megfigyelőkkel benépesített világmindenség létezik, még ha alkalmasint egymástól végtelen távolságra is? Ekkor, mivel azonos számosság végtelenekről lenne szó a lakható, a lakott és a nem lakható univerzumok esetében, „ugyanannyi” finomra” hangolt Világmindenség létezne, mint ahány „nem megfelelő”, és bár Brandon Carter az antrópikus elv fogalmának kidolgozásakor azt mondta, hogy „bár a helyzetünk nem központi, bizonyos határokig kétségtelenül privilegizált”, az ember helyzete semmiképpen sem lenne kitüntetettnek tekinthető. Hacsak nem az állandók minden lehetséges kombinációja csak egyszer fordul elő, és ezek túlnyomó része nem életbarát. De ha így van, akkor miért is csak egyszer fordulnak elő a kombinációk?
• És még ennél is súlyosabb kérdés, hogy még ha végtelen számú kombináció létezik is, ezek között miért van egyáltalán olyan, amely lehetővé teszi az értelem létrejöttét?  mögött valamilyen törvény áll esetleg? Elvégre az is elképzelhető lenne, hogy egyetlen kombináció sem megfelelő.

Mindent egybevetve az ilyen, antrópikus elv típusú érvelések első lépésben a lehetőségek egyfajta „fázisterének” létét tételezik fel, második lépésben pedig arra hivatkoznak, hogy ezek szerint az értelem számára kedvező körülményeket biztosító Univerzum is csak egy a többi, lehetséges Univerzum közül, tehát nem is olyan meglepő, hogy van ilyen. Csak éppen, mint a fentebbiekben láthattuk, ez finoman szólva sem meggyőző okoskodás. Mint ahogy hasonló gondok vannak a
kozmológiai természetes kiválasztódással is (Cosmological Natural Selection, röviden: CNS), noha Lee Smolin amerikai fizikus az antrópikus elvvel kapcsolatos problémákat akarta ezzel kiküszöbölni. Nála (hogy jócskán leegyszerűsítsem) a fekete lyukak kialakulása „újabb univerzumok” létrejöttét eredményezi, és eközben az állandók is egy kissé mások lesznek, mint korábban voltak. Az eredmény pedig az lesz, hogy egyes verziókban könnyebben és gyakrabban alakulnak szingularitások (és adják tovább az újabb fekete lyukak létrejöttét lehetővé tevő állandók „beállításait”), mint másokban, tehát hosszú távon mintegy ki fog választódni az a paraméterkészlet, amely a legsikeresebben örökíti tovább magát. Mi tehát nagy valószínűséggel egy ilyen Világmindenségben találjuk magunkat – elvégre ez vált a legelterjedtebbé.
Amire viszont azt válaszolhatjuk, hogy még ha elfogadjuk is, hogy létezik ilyen, fekete lyukakra vonatkozó szelekciós elv, azt is fel kellene tételeznünk hozzá, hogy egy, a szingularitások számára kedvező körülményeket biztosító Világegyetem egyben az (értelmes) élet számára is kedvező lesz.
És ha már az élet (meg értelmes élet, ami persze nem pontosan ugyanaz) problémájánál tartunk, vegyük észre azt is, hogy mind az antrópikus elv, mind a CNS csupán az élet feltételeinek biztosításáról beszél. A szükséges és az elégséges azonban nem feltétlenül ugyanaz, és ha csak fel nem tételezzük azt is, hogy a lehetőség megléte automatikusan egy intelligens megfigyelő (némi iróniával akár azt is mondhatnám, hogy az ember) kifejlődéséhez fog elvezetni, akkor még mindig nem vagyunk előrébb. Máskülönben ugyanis végtelen számú, megfelelően finomra hangolt Univerzumot tételezve is fel, még mindig vagy lesznek benne kozmológusok ? is, vagy nem (végtelen számú esetben az egyik, és hasonlóképpen végtelen számúban a másik forgatókönyv fog megvalósulni).
Tehát igazából legfeljebb abban lehetünk biztosak, hogy mi, értelmes megfigyelők is létezünk és a Világmindenség is, és ez szerintem eléggé jól mutatja, hogy jelenleg hol húzódnak a tudomány és a tudományos módszer lehetőségeinek határai.
Ami pedig ezen túl van, az legfeljebb egy szellemes matematikai konstrukció vagy filozófálgatás, és mintha most bizonyos értelemben hasonló helyzetben lennénk, mint a fizika volt a 17. század végén, amikor egyszerűen hiányoztak mind a megfigyelések, mind a megfelelő elméleti keretrendszer a Világmindenség bizonyos tulajdonságainak megértéséhez. Richard Bentley már 1692-ben feltette azt a kérdést Newtonnak, hogy ha – miként az Principiában olvasható – a Világmindenség „tele van anyaggal”; és az anyag minden része vonzza az összes többit, úgy miért nem omlik össze egyetlen pontba az egész? Amire Newton csak azt tudta válaszolni, hogy „egy végtelen térben a részecskék olya pontosan ki vannak egyensúlyozva egymás között, hogy nyugalomban maradnak”, de ehhez azt is hozzátette, hogy ezt ugyanolyan nehéz megvalósítani, mint „végtelenül sok… tűt a hegyére állítva kiegyensúlyozni”. Illetve később arra is hivatkozott, hogy Isten a maga előrelátásával azért, „hogy a mozdulatlan csillagok gravitációjuknál fogva ne zuhanjanak egymásra… ezeket egymástól roppant távolságokra helyzete el”. Amit persze már a kortársai sem éreztek meggyőzőnek.
Én mindenesetre kíváncsi lennék, hogy a Világmindenség megértésében történik-e majd olyan előrelépés az alapkérdések megválaszolásával kapcsolatban 21. században, mint amilyen a newtonitól a modern kozmológiáig vezetett.

A kozmológia lehetőségétől a lehetségességek kozmológiája felé

Az filozófiai antirealizmus azt állítja, hogy csak abban lehetünk biztosak, amit képesek vagyunk közvetlenül megfigyelni. Ebből a szempontból (meg persze jó néhány másból is) a kozmológiánál keresve sem találni izgalmasabb területet.

A „közvetlen megfigyelhetőség” fogalma persze legalábbis ellentmondásos, hiszen ha szabad szemmel észleljük, az ugyebár annak számít. Ám ha szemüvegen; ha távcsőlencsén át… és így tovább, akkor hol fogjuk azt mondani, hogy ez már nem? De a lényeg számunkra most mindenképpen az, hogy mivel az antirealizmus szerint az olyan, az ember számára megfigyelhetetlen dolgok, mint amilyen az elektron vagy éppen a sötét energia, „kényelmes fikciók” csupán. Ezt a felfogást instrumentalizmusnak is szokás nevezni, mert a tudomány által konstruált magyarázatokra úgy tekint, mint ami mintegy eszközöket biztosít a különböző megfigyelési eredmények előre jelzésére. De semmi többet, és eközben egy-egy eszköz könnyen félre is vihet minket. Fresnel a 19. században például részletesen kidolgozta a fény hullámtermészetére vonatkozó és kiválóan működő egyenleteit, miközben – mint ma már tudjuk – a szerinte az egész alapjául szolgáló éter egyszerűen nem létezik. De hozhatnánk más példákat is: a filozófus Larry Laudan több mint harminc ilyet sorol fel. És ezzel el is jutottunk a kozmológia problémájához, ugyanis John Henry tudománytörténész szerint Kopernikusz nagy előrelépése az volt a földközéppontú modellt kidolgozó Ptolemaioszhoz képest, hogy nem csak arra volt kíváncsi, hogy valami (esetünkben az égitestek mozgása) miként írható le, hanem arra is, hogy miért éppen úgy. Mondhatni: hogy mi a logikája a dolognak.
Ekkoriban a csillagászat meg a kozmológia egymástól élesen elkülönült. Az előbbi mindössze leírást akart adni, és ezt matematikai alapokon akarta tenni; az utóbbi viszont magyarázatot keresett, és ehhez a filozófia szolgált alapul. Az ebben az értelemben kozmológiai álláspontot képviselő „Arisztotelész abból indult ki, hogy a természetfilozófia célja a természeti jelenségek magyarázata fizikai okok révén”, írja Henry A tudományos gondolkodás rövid története című könyvben, a ptolemaioszi csillagászat által használt „matematika viszont semmit nem mondott a fizikai okokról, hanem csupán egy technikai leírást kínált különböző jelenségekre.” Kopernikusz ezt a két felfogást egyesítette: nála a matematika a valóság értelmezhető leírásának eszköze volt.
Innentől kezdve három tudománymodellt különböztethetünk meg:

1. csak az elmélet számít (értsd: az oksági magyarázat, miként Arisztotelész vélte)
2. csak a matematika számít (vagyis, miként Ptolemaiosznál is, csak a technikailag minél pontosabb leírás)
3. mindkettőre szükség van (ld. Kopernikusz).

Ma az az általános meggyőződés, hogy optimális esetben „kopernikuszinak” kell lennie a természettudományoknak. Úgyhogy Lee Smolin amerikai fizikus abban látja a jelenlegi fizika válságának az okát, hogy az utóbbi évtizedekben „a pragmatikus ’kemény’ stílus… a virtuóz számolásoknak kedvez a nehéz elvi problémákkal való töprengéssel szemben”, és ez mintha bizonyos értelemben visszakanyarodás lenne a ptolemaioszi felfogáshoz. Nem véletlen tehát, hogy a „sötét energiával” kapcsolatban meglehetősen cinikusan az epicikloisokat szokás emlegetni arra utalva ezzel, hogy a „sötét energiához” hasonlóan azok is kiválóan funkcionáltak a jelenség leírásakor, ám a valósághoz semmi közük sem volt.
És ez ellentétesnek látszik a mostani gyakorlattal. Elvégre a modern tudomány minden igazi áttörésére a kopernikuszi fordulattól kezdve Darwinig, Einsteinig és Heisenbergig mindig „nehéz elvi problémákon való töprengéseknek” köszönhetően került sor (méghozzá azért éppen ezeknek köszönhetően, mert egyelőre nem a puszta adatgyűjtést vagy a levegőben lógó, öntörvényű modellek készítését tekintjük a tudomány céljának, hanem a valóság értelmezését).
Ám elképzelhető olyan megoldás is, ahol a tudomány művelése címén beérjük a jól működő egyenletekkel akkor is, ha sejtelmünk sincs róla, hogy azok miért válnak be – miként ez a Smolin által kritizált részecskefizikában történik, ahol adott esetben olyan egyenleteket használunk, melyek nagyon pontos eredményre vezetnek – csak éppen nem tudjuk, hogy miért. Ami mintha csak az epiciklois-szemlélet modernizált változata lenne.
Ami viszont a kozmológiát illeti, itt lehetséges, hogy más vezetett az olyan problémákhoz, mint amilyen az is, hogy egyszerre csak mintegy a semmiből előbukkant a sötét energia. Lawrence M. Krauss és Robert J. Scherrer egy 2007-es cikkükben azt írták, hogy „az Univerzum fejlődésének egy nagyon speciális korában élünk: egy olyan időben, amikor megfigyelésekkel tudjuk igazolni, hogy az Univerzum fejlődésének nagyon speciális korában élünk”. Ugyanis százmilliárd év múlva a Világmindenség tágulása miatt számunkra a galaxisok Lokális Csoportja kivételével minden eltűnik az eseményhorizont mögött, és az ősrobbanásból visszamaradt háttérsugárzást (vagy éppen a sötét energia létét) sem leszünk már képesek észlelni.
Abból azonban, hogy most még képesek vagyunk, nem következik, hogy mindent tanulmányozhatunk (bármit jelentsen is a „minden”). Éppen ellenkezőleg. Avi Loeb harvardi kutató nemrégiben mutatta ki, hogy az optimális alkalom a Világmindenség vizsgálatára mintegy 13 milliárd évvel ezelőtt lett volna, mert az azóta bekövetkezett események (pl. a galaxisok kialakulása) számos, a kezdetekkel kapcsolatos információt mostak el, és az időben előre haladva csak egyre kedvezőtlenebbé válik a helyzet.
Ráadásul az sem biztos, hogy képesek leszünk egy jelenségre, még ha szerencsés módon észlelni tudtuk is, magyarázatot találni. Némi iróniával akár azt is mondhatnám, hogy nincs olyan természeti törvény, amely ezt írná elő. George R. F. Ellisnek a kozmológia filozófiai problémáival kapcsolatos megfogalmazását kölcsön véve: „megvannak a korlátai azon fizikák tesztelésének, melyek [az Univerzum] legkorábbi korszakaira nézve relevánsak”.
Különösen, hogy ott van az ún. episztemikus redukció elutasítása is: eszerint a különöző szinteken különböző szabályok léteznek, és bár az emberi lét feltételeit is meghatározza a fizika, az emberi viselkedés mégsem írható le kizárólag a fizika segítségével. Ad analogiam: miért is ne tételeznénk fel, hogy a Világmindenség egésze is a szervezettség más szintjét jelenti? Amennyiben viszont így van, akkor ennek a tulajdonságait ugyanúgy képtelenek leszünk kizárólag a hagyományos fizika segítségével megmagyarázni, mint a szerelmi bánatot a kvantummechanikával.
Mindent egybevetve tehát nem tehetünk mást, mint vagy a fentebbiek ellenére is

• reménykedünk abban, hogy egy,  a szűkebb idő- és térbeli kozmikus környezetünk vizsgálatán alapuló tudományos elmélet „távolabb” is működni fog. Ha pedig, miként tapasztalataink (ld. a sötét energiát) is erre utalnak, mégsem, úgy minden bizonnyal élhetünk azzal a feltételezéssel, hogy nem ez az utolsó alkalom, amikor valamilyen „alapvető meglepetés” vár ránk, és hasonlóan alapvető meglepetések fognak érni minket a jövőben is. Mondhatni: a kozmológia szükségképpen a meglepetések tudományágának fog bizonyulni.
• A másik lehetséges megoldás az, hogy ez az eddig is erősen átmatematizált terület elkezd még inkább a matematikai felfogás felé letolódni, és a matematikháoz hasonlóan itt is a modell koherenciája, ellentmondás-mentessége, szépsége stb. lesz az elsődleges, nem pedig a valóságra való relevanciája. Azaz a kozmológiát egyre inkább elkezdjük nem a valóságos Világmindenség, hanem az elvileg lehetséges világmindenségeket leíró tudománynak tekinteni.

És tulajdonképpen miért is ne – még ha ez legalább akkora váltás is lenne, mint az áttérés az epiciklois-szemléletről a kopernikuszira, és még ha ez azt is jelenti, hogy alapvetően más kérdéseket fogunk fontosnak tekinteni, mint most. De hát a tudomány története többek között arról szól, hogy változik, hogy mi számít "jó" és mi "rossz" kérdésnek: Kepler például még indokoltnak tartotta azzal foglalkozni, hogy miért éppen hat bolygó van (akkoriban a Szaturnusz volt az utolsó ismert). Mi pedig lehet, hogy a kozmológián belül ma olyan kérdésekre keressük a választ, amelyek a jövőben érdektelennek (sőt, hibásnak) fognak számítani.