Hipertér. A párhuzamos univerzumok, az időelhajlás és a tizedik dimenzió világa PDF
Preview Hipertér. A párhuzamos univerzumok, az időelhajlás és a tizedik dimenzió világa
Michio Kaku Hipertér Az eredeti mű címe: Michio Kaku Hyperspace Oxford University Press, 1994 Fordította: Egri Győző és Sallay Zoltán Lektor: Csizmadia Szilárd Copyright © Oxford University Press, 1994 Hungárián translation © Egri Győző, 2006 Hungárián edition © Akkord Kiadó, 2006 Minden jog fenntartva. A könyv bármely részlete csak a kiadó előzetes engedélyével használható fel. ISBN 963 9429 76 7 ISSN 1586-8419 Kiadja az Akkord Kiadó Kft. Felelős kiadó: Földes Tamás Felelős szerkesztő': Várlaki Tibor Sorozatszerkesztő: Oláh Vera Szerkesztette: Oláh Judit Borítóterv: Kállai Nagy Krisztina Tördelés, tipográfia: Szmrecsányi Mária Szüleimnek Tartalom Előszó 9 Köszönetnyilvánítás 17 I. rész Belépés az ötödik dimenzióba 19 1. Téren és időn túli világok 21 2. Matematikusok és misztikusok 49 3. Az ember, aki „látta" a negyedik dimenziót 71 4. A fény titka: rezgés az ötödik dimenzióban 95 II. rész Egységesítés tíz dimenzióban 123 5. A kvantum eretneksége 125 6. Einstein visszavág 148 7. Szuperhúrok 162 8. Jelek a tizedik dimenzióból 189 9. A Teremtés előtt 201 III. rész Féregjáratok: kapuk más univerzumok felé? 225 10. Fekete lyukak és párhuzamos univerzumok 227 11. Időgépet építeni 240 12. Összeütköző univerzumok 259 IV. rész A hipertér urai 277 13. A jövőn túl 279 14. Az Univerzum végzete 308 15. Konklúzió 320 Jegyzetek 343 Ajánlott irodalomjegyzék 357 Név- és tárgymutató 359 Előszó A tudományos forradalmak szinte definíció szerint meghaladják a jó- zan észt. Abban az esetben, ha minden, az Univerzumról józan ésszel alkotott elképzelésünk helyes lenne, a tudomány a világ minden titkát már év- ezredekkel ezeló'tt kifürkészte volna. A tudomány feladata nem más, mint hogy lehántsa a dolgok felületes rétegeit, és megjelenési formáik helyett rávilágítson alapvető tulajdonságaikra. Tulajdonképpen, ha a megjele- nés azonos lenne a lényeggel, nem is lenne szükség tudományra. A józan ésszel alkotott elképzeléseink közül talán az a legmélyeb- ben gyökerező, hogy a világ háromdimenziós. Magyarázat nélkül is nyilvánvaló, hogy a hosszúság, szélesség és mélység elegendő a látha- tó világunkban megfigyelhető minden tárgy leírására. Állatokkal és csecsemőkkel végzett kísérletek bizonyítják, hogy születésünktől fog- va tudjuk, a világ háromdimenziós. Ha figyelembe vesszük az időt is mint egy új dimenziót, akkor négy dimenzió elegendő az Univerzum összes eseményének rögzítéséhez. Akárhol is vizsgálódtunk műszere- inkkel, mélyen az atom belsejében vagy a galaxishalmazok legtávolab- bi tartományaiban, mindig csak erre a négy dimenzióra találtunk bizo- nyítékot. Aki ezzel ellentétesen érvel a nyilvánosság előtt, azt állítva, hogy más dimenziók is létezhetnek, vagy hogy a mi Univerzumunkon kívül más univerzumok létezése is elképzelhető, az mindig gúnyolódá- sok célpontja lehet. Ezek a megrögzött előítéletek a világunkról, ame- lyekről először az ókori görög filozófusok elmélkedtek, úgy tűnik, el- sorvadnak a tudomány fejlődésének hatására. Ez a könyv arról a tudományos forradalomról szól, amelyet a hiper- térelmélet robbantott ki, amely azt állítja, hogy vannak további dimen- ziók is, az általánosan elfogadott négy tér- és idődimenzión túl. A világ fizikusai, köztük számos Nobel-díjassal, egyre inkább elismerik, hogy elképzelhető, az Univerzum valóban egy magasabb dimenziós térben létezik. Ha bebizonyosodik az elmélet helyessége, az nagyon mély fo- 10 • HIPERTÉR galmi és filozófiai forradalmat fog eredményezni Univerzumunk meg- értésével kapcsolatban. Tudományosan a hipertérelméletet Kaluza- Klein-elméletnek vagy szupergravitáció-elméletnek nevezzük. Legin- kább kidolgozott megfogalmazása a szuperhúrelmélet, amely a dimen- ziók pontos számát tíznek jósolja. A szokásos három térdimenzió (hosszúság, szélesség és mélység), és az egy idődimenzió így hat to- vábbi térdimenzióval bővül. Figyelmeztetjük az olvasót, hogy a hipertér elmélete kísérletileg még nem bizonyított, és valójában rendkívül nehéz lesz ezt a laboratóriu- mokban bizonyítani. Ettől függetlenül, az elmélet elterjedt a világ min- den nagyobb kutatóközpontjában, és megdöbbentő mennyiségű (egyes számítások szerint 5000-nél is több) tudományos értekezést szülve, visszavonhatatlanul befolyásolta a modern fizika fejlődését. Ennek el- lenére szinte semmit sem írtak a tágabb közönség számára, hogy el- magyarázzák a magasabb dimenziós terek lenyűgöző tulajdonságait.* A nagyközönség csak nagyon homályosan tájékozódhatott, ha egyálta- lán tudott erről a forradalomról. A népszerű irodalomban található rengeteg hivatkozás a magasabb dimenziókra és a párhuzamos uni- verzumokra gyakran félrevezető. Ez sajnálatos, hiszen ez az elmé- let annak köszönheti fontosságát, hogy minden ismert fizikai jelensé- get egységesen egy lenyűgözően egyszerű keretbe foglal. Ez a könyv lehetővé teszi, hogy az érdeklődő tudományos szempontból hiteles, mégis érthető összefoglalást kapjon a hipertérrel kapcsolatos, jelenleg is folyó fantasztikus kutatásokról. Hogy elmagyarázzam, miért váltott ki ilyen nagy lelkesedést a hi- pertérelmélet az elméleti fizikusok körében, négy alapvető témát fo- gok körüljárni, amelyek vezérfonálként húzódnak végig a könyvön. Ez a négy téma négy részre osztja a könyvet. Az I. részben a hipertérelmélet korai szakaszát mutatom be, végig azt hangsúlyozva, hogy a természet törvényei egyszerűbben és elegán- sabban kifejezhetőek magasabb dimenziókban. Hogy megérthessük, a magasabb dimenziók hozzáadása hogyan egy- szerűsítheti le a fizikai problémákat, tekintsük a következő példát: az ókori egyiptomiak számára az időjárás teljesen rejtélyes volt. Mi okozza az évszakokat? Miért lesz egyre melegebb, ha dél felé utazunk? Miért fúj általában ugyanabba az irányba a szél? Az időjárást lehetetlen volt megmagyarázni az ókori egyiptomiak korlátozott nézőpontjából, akik úgy gondolták, hogy a Föld lapos, mint egy kétdimenziós sík. Képzel- * E könyv megírása után több ilyen mű is született. Ezekről a könyv végén találha- tó irodalomjegyzék tájékoztat. ELŐSZÓ • 11 jük el, hogy az egyiptomiakat felküldjük egy rakétán az űrbe, ahol teljes egészében láthatják a Földet, amint a Nap körül kering. A fenti kérdésekre adandó válaszok azonnal nyilvánvalóak lennének a szá- mukra. Az űrből nézve jól látható, hogy a Föld tengelye 23 fokkal megdől a függőlegeshez képest (függőleges alatt most a Föld Nap körüli pálya- síkjára merőleges irányt értjük). Emiatt az északi félteke jóval keve- sebb napfényt kap a pálya egyik részén, mint a másikon. Ezért van tél és nyár. És mivel az Egyenlítőre több napfény jut, mint az északi vagy a déli féltekére, egyre melegebb lesz, ahogy megközelítjük. Egy, az Észa- ki-sarkon ülő megfigyelő számára a Föld az óramutató járásával ellen- kező irányú forgásban van. Emiatt a hideg sarki levegő eltérül az egyen- lítő felé tartó útja során. A hideg és a meleg légtömegeket a Föld forgá- sa hozza mozgásba, és ezzel magyarázható, hogy mindenhol van egy uralkodó szélirány, amely attól függ, hogy a Földön hol tartózkodunk. Összefoglalva: az időjárás rejtélyes törvényei könnyen megérthetőek, ha a Földre az űrből tekintünk le. Tehát a probléma megoldásának kulcsa, hogy fel tudjunk jutni a harmadik dimenzióba. A lapos Földön teljeséggel érthetetlennek tűnő dolgok azonnal nyilvánvalóvá váltak, mihelyst a Földet háromdimenziósnak tekintettük. A helyzet hasonló a gravitáció és a fény elméletének esetében is, ame- lyek teljességgel különbözőeknek tűnnek. Más fizikai megfontolásokat igényelnek, és más matematikai nyelvezet szükséges a megfogalmazá- sukhoz. A két elmélet egyesítése sokáig sikertelen volt. Ha viszont egy újabb, ötödik dimenziót adunk az eddigi négy téridő-dimenzióhoz, a gravitációt és a fényt leíró egyenletek úgy összepasszolnak, mint egy kirakójáték két egymás melletti darabkája. A fényt lényegében az ötö- dik dimenzió kis rezgéseiként írhatjuk le. így azt láthatjuk, hogy a fény és a gravitáció törvényei egyszerűbbek lettek öt dimenzióban. Ilyen, és ehhez hasonló megfontolások miatt ma már sok fizikus meg van győződve arról, hogy egy szokásos négydimenziós elmélet „túl ki- csi" a világunkban található erők megfelelő leírásához. Egy négydi- menziós elméletbe csak ügyetlenül, természetellenes módon tudjuk belezsúfolni az összes kölcsönhatást. Ráadásul az így kapott hibrid el- mélet helytelen is. Ha négynél több dimenziót használunk fel a köl- csönhatások leírásához, akkor „elegendő helyünk van", hogy az alap- vető erőket leíró elméleteket elegánsan és önmagukban is teljes mó- don fogalmazzuk meg. A II. részben pontosabban kidolgozzuk a fenti egyszerű ötletet, mi- közben hangsúlyozzuk, hogy a hipertérelmélet képes lehet az összes ismert fizikai törvényt egyetlen elméletbe foglalni. Ily módon a hiper- 12 • HIPERTÉR térelmélet, mint minden ismert kölcsönhatás egyesítése, lehet a bete- tőzése az elmúlt két évezred tudományos kutatásainak. Lehetséges, hogy megtaláltuk a fizika Szent Grálját, a „mindenség elméletét", ame- lyet Einstein is sok évtizeden át keresett. Az elmúlt fél évszázadban a tudósok sokat gondolkodtak azon, hogy a kozmoszt összetartó alapvető kölcsönhatások - a gravitáció, az elekt- romágnesesség és az erős és gyenge magerők - miért különböznek annyira egymástól. A huszadik század legnagyobb elméi próbáltak egy- séges leírást adni az összes ismert kölcsönhatásról, ezek azonban mind sikertelennek bizonyultak. Ezekkel szemben a hipertérelmélet megen- gedi, hogy a négy kölcsönhatást és a szubatomi részecskék látszólag rendezetlen halmazát egyszerre és igen elegáns módon magyarázzuk meg. A hipertérelmélet szerint az „anyagra" is úgy tekinthetünk, mint a téridő szövetében terjedő rezgésekre. így juthatunk el ahhoz a le- nyűgöző feltételezéshez, miszerint minden, amit magunk körül látunk, a fáktól és hegyektől kezdve egészen a csillagokig, nem más, mint rez- gések a hipertérben. Ha ez igaz, akkor az Univerzum egészére vonat- kozó koherens, elegáns és egyszerű geometriai leírást kaphatunk. A III. részben azt vizsgáljuk, hogy mi történik a téridővel extrém körülmények között. A hipertér esetleg lehetőséget ad arra, hogy az időn és a téren „átalagutazzunk". Hangsúlyozni szeretném, hogy ez a terület még mindig erősen spekulatív jellegű, ugyanakkor a fizikusok már komolyan vizsgálják az ún. „féregjáratok", azaz olyan alagutak tulajdonságait, amelyek a tér és az idő különböző távoli tartományait kötik össze. A California Institute of Technology fizikusai például ko- molyan felvetették egy olyan időgép építésének a lehetőségét, amely egy, a múltat a jövővel összekötő féregjáratot tartalmazna. Az időgé- pekkel való foglalkozás mára kilépett a fantázia birodalmából, és a tudományos kutatás legitim területévé vált. A kozmológusok még azt a megdöbbentő ötletet is felvetették, hogy a mi Univerzumunk csak egy a párhuzamos univerzumok végtelen so- rában. Ezeket az univerzumokat talán a levegőbe eresztett szappanbu- borékok sokaságához hasonlíthatnánk. Normális esetben ezek között a buborék univerzumok között nem jöhetne létre kapcsolat, de Ein- stein egyenleteinek vizsgálata során a kozmológusok arra jutottak, hogy létezhet a féregjáratoknak egy olyan rendszere, amelyek összekötik ezeket a párhuzamos univerzumokat. Minden buborékon definiálhat- juk a saját időnket és terünket, amelynek csak a buborék felületén van értelme. A buborékokon kívül nincs értelme térről és időről beszélni. Bár ezek a következtetések tisztán elméleti jellegűek, elképzelhető, hogy a hipertérutazás végül a lehető leghasznosabb alkalmazásra ta- ELŐSZÓ • 13 lál: megmentheti az intelligens életet, beleértve minket is, az Univer- zum halálától. A tudósok általánosan elfogadják, hogy az Univerzum- nak előbb-utóbb meg kell halnia, és vele fog halni az összes életforma is, amely a több milliárd év alatt kialakult. A manapság uralkodó Nagy Bumm, az Ősrobbanás elmélete szerint például egy 15-20 mil- liárd évvel ezelőtt lezajlódott kozmikus robbanás indította útjára az Univerzum tágulását, ami miatt a távoli csillagok és galaxisok ma nagy sebességgel távolodnak tőlünk. Ha azonban az Univerzum egy napon abbahagyja tágulását, és elkezd összehúzódni, akkor végül egy tüzes összeomlás következik be, amelyet Nagy Reccsnek hívunk, és amelynek során minden intelligens életforma az elképesztően magas hőmérséklet hatására elpárolog. Mindazonáltal néhány fizikus úgy gondolja, hogy a hipertérelmélet szolgáltathatja az egyetlen lehetsé- ges reményt az intelligens élet megmeneküléséhez. Az Univerzumunk halálának utolsó pillanataiban egy intelligens életforma képes lehet arra, hogy elmeneküljön az összeomlás elől, mégpedig a hipertéren keresztül. A IV. részben egy utolsó, gyakorlati kérdéssel fejezzük be a vizsgáló- dást: ha az elmélet helyesnek bizonyul, mikor leszünk képesek kiak- názni a hipertérelmélet adta lehetőségeket? Ez nem csak elméleti szem- pontból fontos kérdés, mert az elmúlt időkben csupán egyetlen köl- csönhatás felhasználása visszavonhatatlanul megváltoztatta az embe- riség történelmét, a korai, iparilag fejletlen társadalom tudatlanságá- ból és szennyéből a modern civilizáció magasságába emelve minket. Bizonyos értelemben az emberiség egész történetének íve is új megvi- lágításba kerül, ha a négy alapvető kölcsönhatás megismerésének és felhasználásának szempontjából tekintünk rá. Isaac Newton például leírta a gravitáció klasszikus törvényeit, kifej- lesztette a mechanika elméletét, amelyek kezünkbe adták a gépeket működtető törvényeket. Ez viszont nagyban felgyorsította az ipari for- radalmat, amely felszabadította azokat a politikai erőket, amelyek vé- gül megdöntötték Európa feudális dinasztiáit. Az 1860-as évek köze- pén, amikor James Clerk Maxwell leírta az elektromágneses erőkre vonatkozó alapvető egyenleteket, ezzel egyúttal megnyitotta az elekt- romosság korát, amely kezünkbe adta a dinamót, a rádiót, a televíziót, a radart, a háztartási gépeket, a telefont, a mikrohullámokat, a fo- gyasztói elektronikát, az elektronikus számítógépet, a lézert és sok más elektronikus csodát. Az elektromágneses kölcsönhatás megértése és kiaknázása nélkül a civilizáció stagnált volna, megállt volna azokban az időkben, amikor még nem volt villanykörte és elektromos motor. Az 1940-es évek közepén, amikor fel tudtuk használni a magerőket, a vi-
The list of books you might like
