Az antigravitáció hirtelen megérkezett a magyar fizika elefántcsonttornyába, de ez még nem elegendő ahhoz, hogy komolyan foglalkozzanak vele.

Valóban felsejlenek a repedések az univerzumnak szentelt kozmológiai modellek felületén? Ha így van, vajon léteznek-e hiteles alternatívák? Ezeket a kérdéseket tűztem ki magamnak, amikor hétfő délután részt vettem egy vezető magyar kutatóintézetben rendezett vitaszemináriumon. A program fókuszában a kozmológiai modellek, a sötét energia mibenléte és a tudományos módszertan állt. Azonban a várakozásokkal ellentétben, egy teljesen más irányba terelődött a diskurzus, amelynek hatása messze túlmutat a kozmológia szűk keretein.

Mielőtt az esemény megkezdődött volna, a csillebérci KFKI campuson elhelyezkedő HUN-REN Wigner Fizikai Kutatóközpont Részecske- és Magfizikai Intézet tágas tanácstermében már szinte alig lehetett helyet találni. Az óriási érdeklődés elsősorban a vitadélután vendégének, Rockenbauer Antal professzor emeritus fizikusnak és tudománynépszerűsítőnek volt köszönhető. A Qubiten is számos írásával ismertté vált tudós legújabb könyve, a Kozmosz rejtélyei tavaly októberben jelent meg, melyben az univerzumunkat irányító törvényeket igyekezett friss perspektívába helyezni.

Ez volt az első alkalom, hogy a 86 éves Rockenbauer Ván Péter intézetigazgatónak köszönhetően fizikusok előtt beszélhetett antigravitációs koncepciójáról, amellyel egyszerre kívánja a titokzatos sötét anyagot és sötét energiát kiváltani. "Antigravitáció, mint tudjuk, nincs" - mondta Ván, a több mint kétórás vitaszeminárium másik előadója, és ezzel máris megütközést keltett Rockenbauer támogatói között, akik a közönség nagyjából felét tették ki. "Azért gondoljuk azt, hogy ilyen formában nem lehet, mert van egy eléggé megalapozott, nagyon nagy hatókörű, alátámasztott, elméleti rendszer" - tette hozzá, utalva a standard kozmológiai modellre.

A tudományos konszenzus szerint a világegyetem 13,78 milliárd évvel ezelőtt egy rendkívül forró és sűrű állapotból jött létre, amelyet szingularitásnak nevezünk. Ezt követően egy kozmikus inflációnak hívott jelenség során az univerzum villámgyors tágulásnak indult. Ma a megfigyelhető univerzum átmérője körülbelül 80-100 milliárd fényév, és folyamatosan gyorsul. Ennek a tágulásnak a hátterében a Lambda-CDM modell által leírt sötét energia áll, melyet a kozmológiai állandó (lambda) képvisel. A modell szerint a világegyetem 68%-át alkotó sötét energia stabilan jelen van, és feltehetően a vákuumenergiával áll szoros kapcsolatban - amiről ebben a cikkben részletesen is szót ejtünk.

A csillagok, bolygók, emberek és gázfelhők által képviselt normál anyag az univerzum anyagának csupán körülbelül 5 százalékát teszi ki. A fennmaradó nagyjából 26 százalék a hideg sötét anyag (Cold Dark Matter, CDM), amely bár gravitációval rendelkezik, mégis láthatatlan marad, mivel nem lép kölcsönhatásba az elektromágneses sugárzással. Az első nyomokat a sötét anyagról Fritz Zwicky svájci asztrofizikus gyűjtötte össze az 1930-as években, és annak létezését az 1970-es években kezdték el széles körben elismerni. A sötét anyag nélkül, amelynek legjobb jelöltjei között a WIMP nevű hipotetikus részecskék szerepelnek, nem lenne lehetséges megérteni a spirálgalaxisok forgását, a galaxishalmazokban tapasztalható galaxisok és gázok dinamizmusát, valamint a gravitációs lencsehatást. Ezen kívül a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás (CMBR) mintázata is rejtély maradna, ha figyelmen kívül hagynánk a sötét anyag jelenlétét, amely már 380 000 évvel az ősrobbanás után megjelent.

Bár a sötét anyag természete továbbra is rejtélyes ködben burkolózik, a gravitációs hatások révén egyre pontosabb térképek készíthetők az univerzumban való eloszlásáról. Ezen a területen dolgozik jelenleg az európai Euclid űrtávcső, amelynek mérései a következő években drámai változásokat hozhatnak a Lambda-CDM modellben – de nem a sötét anyag szempontjából. 2024-ben a sötétenergia-színképelemző műszer (DESI) elsőként jelezte, hogy a sötét energia nem állandó, hanem az idő múlásával változó természetű lehet, ellentétben a Lambda-CDM elméletével. Ha tényleg úgy alakul, hogy az utolsó néhány milliárd év során a sötét energia fokozatosan gyengült, akkor ez alapjaiban változtathatja meg a ma elterjedt nézeteket a végtelenül lassú hűlésre kárhoztatott univerzumnak a távoli jövőjéről.

Mielőtt Rockenbauer megszólalhatott volna, Ván közel húsz percig fejtegette a tudomány lényegét és működését. Már a beszéd elején nyilvánvalóvá vált, hogy egyetért Ungváry Krisztiánnal abban, hogy a tudomány célja az igazság keresése. Azonban ezt az állítást azonnal árnyalta, rámutatva, hogy a tudományos munka elkerülhetetlenül érinti a hatalom kérdéseit is. "Az, hogy a mi tudományos közösségünk szabadon végezheti-e a kutatását, valóban hatalmi téma" - hangsúlyozta, hiszen nem mindegy, hogy a szakemberek irányítják-e a kutatási prioritásokat, vagy pedig azok a megrendelők, akik általában technológiai újításokat várnak el.

Ván a tudományt interszubjektív tudáshálónak nevezte, amely a valóságot modellekkel írja le, és amelyet végső soron emberek között húzódó viszonyok alakítanak ki. A tudománynak, mint mondta, technológiái vannak a tudásátadásra, a tudástárolásra, és a tudástömörítésre - utóbbinál szerinte elég csak arra gondolni, hogy mennyi információt kódol a fizika egyik legfontosabb képlete, az F = ma (erő = tömeg szorozva a gyorsulással). Emellett a tudomány képes önjavításra is: "A tudományban minden, mindig, mindenütt vitatható."

A valóságot leíró modellek összevetésére és megmérettetésére a szakmai elbírálással (peer review) bíró folyóiratok, konferenciák és a szakemberek közötti eszmecserék szolgálnak, amik javítanak a tudományos hipotézisek minőségén. Mint elmondta, a tudományos módszertan az elmúlt 300 évben úgy működött, hogy tudósok elméleteket alkotnak, majd azokat kísérletek és megfigyelések révén módosítják, ami egy folyamatos önjavító mechanizmusként üzemel (később a húrelméletet hozta példának a kísérletektől egyre inkább elszakadó, és ezért nehézségekkel küzdő területre).

A létező elméletek ugyanakkor elengedhetetlen korlátokat is jelentenek az új gondolatok számára. Egy új elméletnek nem csupán konzisztensnek kell lennie, hanem olyan előrejelzéseket is kell nyújtania, amelyeket tesztelni lehet, és meg kell állnia a korábbi mérések, valamint a legmodernebb műszerekkel végzett megfigyelések próbáját is. Az innovatív elméletek kifejlesztését gyakran serkentheti az is, ha valami, amit keresünk, teljesen hiányzik: hiába fektettünk már be jelentős összegeket a kísérletekbe, a sötét anyagért felelősnek vélt WIMP részecskék vagy axionok továbbra is elkerülik figyelmünket. Így nem meglepő, hogy egyre népszerűbbé válnak azok a gondolatok, amelyek szerint nem is a sötét anyag gravitációs hatását észleljük a megfigyelések során, hanem a gravitáció működése különböző módon valósul meg.

"Én magam a kozmológiához tulajdonképpen véletlenül jutottam el" - kezdte előadását Rockenbauer, aki karrierje során az MTA Központi Kémiai Intézetében meghonosította az Elektron Spin Rezonancia Spektroszkópiának nevezett vizsgálati módszert. Később az elektromos spint akarta megérteni, és nem akart belenyugodni abba, hogy az mindössze egy elemi részecskék által szállított intrinzikus tulajdonság. Ezért úgy próbálta azt kiegészíteni, hogy egy tömeg maga körül képes olyan forgásokat kelteni, ami egy másfajta geometriát eredményez.

Mivel nem vagyok kozmológus, a tudományos jártasságom és megbízhatóságom nyilvánvalóan nem mérhető azokéhoz, akik a Lambda-CDM standard kozmológiai modellt kidolgozták – ismerte el saját szavaival. "Teljesen érthető, ha a fizikusok kételkednek az én elképzeléseimben" – tette hozzá, miközben rámutatott, hogy számos bizonyíték támasztja alá a sötét anyag létezését. E bizonyítékok között említette a csillaghalmazok, galaxisok és galaxishalmazok által generált gravitációs lencsehatások sajátos viselkedését.

Rockenbauer elgondolása szerint a gravitációt az elliptikus geometria, míg az antigravitációt a hiperbolikus geometria jellemzi. Az elmélete szerint a sötét anyag fogalma nem állja meg a helyét; a galaxisok körüli megfigyelt jelenségeket valójában külső antigravitációs hatások magyarázzák. Az univerzumnak az ősrobbanás utáni gyorsuló tágulása sem a sötét energiára vezethető vissza, hanem inkább a Higgs-mechanizmus által megteremtett hiperbolikus geometriára. Ebből a megközelítésből adódik, hogy a részecskefizikai standard modell szerint a Higgs-tér adja meg egyes bozonok tömegét, betöltve ezzel a teret.

De akkor milyen jelenség vagy megfigyelés motiválja az antigravitációs hipotézist? Erre nem született megnyugtató válasz, már azon túl, hogy a Tejútrendszer "tömege" 2 millió fényév (itt vélhetően a galaxisunkat körülvevő sötét anyag haló átmérőjére utalhatott), ami Rockenbauer szerint tökéletesen illeszkedik az univerzum struktúrájához. "Ez volt az a döntő pillanat, amikor elkezdtem hinni a saját elméletemben" - mondta. A galaxisok ugyanis nagyobbak is lehetnének - a Tejútrendszer csillagainak nagy része egy 80 ezer fényév átmérőjű régión belül található - , csak hát az antigravitáció ezt nem hagyja nekik.

Bár a prezentációjában megfogalmazta, hogy a standard kozmológiai modell nem felel meg Karl Popper cáfolhatósági elvének – amely szerint egy hipotézis tudományosnak minősül, ha létezik lehetőség a cáfolatára –, nem kívánta teljes mértékben elvetni ezt a megközelítést. Szerinte a saját antigravitációs elmélete és a Lambda-CDM modell nem zárják ki egymást; ehelyett úgy véli, hogy a jelenlegi kozmológiai elképzelések, amelyek sötét anyaggal és sötét energiával dolgoznak, valójában az antigravitáció jelenségét modellezik.

"Antal elérte azt a szintet, hogy már képesek vagyunk vele kommunikálni" - fogalmazott Ván, miközben egy 400 oldalas tanulmányt említett, amely a Lambda-CDM kozmológiai modell körüli problémákat taglalja. Ezzel érzékeltette, mennyire bonyolult feladat a jól megalapozott tudományos elméletek kritikája, amelyek a megfigyeléseket kiválóan magyarázzák. Szerinte ez a folyamat csak fokozatosan valósulhat meg. Jelenleg Rockenbauer követőit keresi ennek a kihívásokkal teli útnak a bejárásához, de tisztában van vele, hogy nem lesz könnyű dolga.

Ha a Tejútrendszertől és más galaxisoktól távolodva az antigravitáció dominál, akkor miért is közelít az Androméda-galaxis? A Qubit kérdésére Rockenbauer kifejtette, hogy saját számításai alapján a gravitáció és az antigravitáció határvonalát 2 millió fényév távolságban húzta meg. Az Androméda, amely körülbelül 2,5 millió fényévnyire található tőlünk, éppen azon a határon helyezkedik el, ahol a Tejútnak nincs sem vonzó, sem taszító hatása. Ennek következtében a galaxisok közötti kölcsönhatások játékos véletleneként értelmezi az Androméda közeledését.

Ugyanakkor nem az Androméda az egyetlen galaxis, ami kozmikus szomszédságunkon, a Virgo-szuperhalmazon belül látszólag a Tejútrendszer felé tart. A tőlünk jelenleg 52 millió fényévre található M86 elliptikus galaxis erős kék eltolódást mutat (fénye a távoli, tőlünk egyre messzebb kerülő galaxisokéval ellentétben alacsonyabb hullámhosszak felé tolódik), igaz, a másodpercenként megtett 244 kilométeres közeledési sebességgel időbe telik még, amíg a Tejútrendszer és az M86 egymás szomszédságába jutnak. Ugyanígy kék eltolódást mutat két másik galaxis, az M90 és az M98, amelyek most 59, valamint 44 millió fényévre találhatók tőlünk.

A vitadélután során Rockenbauer és a jelenlévő kutatók között nem bontakozott ki érdemi párbeszéd, és valószínűtlen, hogy a Wigner Kutatóközpontban rövid időn belül antigravitációs munkacsoport alakulna. A Rockenbauer-t támogató hozzászólók inkább Ván megjegyzéseit kritizálták, semmint hogy az antigravitációs elmélet állításaival vagy következményeivel foglalkoztak volna, figyelembe véve az univerzummal kapcsolatos már meglévő, lenyűgöző mennyiségű adatokat és megfigyeléseket. Ugyanakkor az esemény nem volt teljesen céltalan – Ván, miközben kifejezte tiszteletét egy emeritus professzor és támogatói iránt, a tudomány nyitottságát és a párbeszéd iránti hajlandóságát is demonstrálta, különösen egy olyan időszakban, amikor ez talán soha nem volt ennyire fontos.