Megjelent: KAPU, 2007.09.

Kapcsolatteremtés a Világegyetemmel. 2. rész

A Világegyetem alapvetően teljes képének kialakítása

Sorozatunk előző részében azt a célt tűztük ki, hogy alapvetően teljes képet alakítsunk ki a Világegyetem természetéről. Kimutattuk, hogy az anyagi világegyetem alatt a külső érzékszerveinkkel közvetlenül (vagy műszerekkel) érzékelhető világot értjük, amibe ezek szerint nem tartozik bele olyan létező, mint a gravitáció vagy a fizikai törvények, mert ezek egyike se látható sem szabad szemmel, sem műszerek révén. Mivel pedig gravitáció nélkül a Világegyetem éppúgy nem létezhet, ahogy például fizikai törvények nélkül sem, ezért az anyagi világegyetem csak a valódi, alapvetően teljes Világegyetem egyik oldala, anyagi felszíne. Most pedig megvilágítjuk, mi a különbség az anyagi és a fizikai világegyetem között.

A fizikai világegyetem alacsony algoritmikus komplexitása

Láthatatlan szervezőerő fog össze mindent. Az anyagi világegyetemhez képest a fizikai világegyetem magába foglal egy lényeges többletet: a láthatatlan természettörvényeket, pontosabban, a fizikai törvényeket. A fizika fejlődése során olyan egzakt tudománnyá vált, amely matematikai alakban is meg tudta fogalmazni alapvető törvényeit. A fizikai törvények nem láthatók, de értelmünk révén egyértelműen kikövetkeztethetők. Ezek a törvények olyan utasítások, amelyek minden helyzetben megmondják, hogyan viselkedjen a fizikai test. Utasítások a számítógépek programjaiban is szerepelnek. Ugyanazt az utasítás-rendszert hosszabb vagy rövidebb programmal is meg lehet adni. Az utasítás-rendszert megadó legrövidebb program jellemzi a program összetettségét, komplexitását.

A komplexitás jellemzésének az utóbbi évtizedekben külön tudománya nőtt ki. Gregory Chaitin 2004-ben az algoritmikus (utasítások összetettségét jellemző) komplexitás mérésére a következő meghatározást adta: az algoritmikus komplexitás mértéke az utasítás által meghatározott viselkedés kiszámítására alkalmas legrövidebb (például bináris, vagyis 0 és 1-es számjegyekkel megadott) program hossza. Ez a meghatározás alkalmas a fizikai törvényekben rejlő utasítások komplexitásának számszerű meghatározására. Ha ugyanis felírjuk az alapvető fizikai törvények megoldására alkalmas legrövidebb programot, e program hossza jellemzi a fizikai törvények algoritmikus összetettségét. Chaitin a legügyesebb programozás révén képes volt az összes alapvető fizikai egyenlet, a Newton törvények, a Maxwell egyenletek, a Schrödinger egyenlet, és a gravitációs tér általános egyenleteinek fekete lyuk közelében érvényes megoldására. A megoldások ábrázolására alkalmas programot képes volt egy régi programozási nyelven (APL2) felírni. Ez a program megdöbbentően rövid, mindössze egy fél oldal hosszúságú volt. Mivel pedig egy oldalon kb. 2 000 betű szerepel, és egy betű információ-tartalma néhány bit (néhány igen-nem kérdéssel megadható), ezért a fizika törvényeinek algoritmikus összetettsége megdöbbentően alacsony, legfeljebb néhány ezer bittel jellemezhető.

Az utasítások összetettsége (az algoritmikus komplexitás) valami csodálatos, rendkívül hatékony eszme. Hogy felfogjuk, el kell helyeznünk azon ismereteink körben, amelyeket már értünk. Vegyünk egy egyszerű, világos példát: a kört. A kört kétféleképpen lehet megadni. Ha nem értjük, mi a kör, és le akarjuk rajzolni, s már a papíron a ceruzánk, minden lépésnél meg kell tudnunk, mennyit menjünk fel vagy le, s mennyit jobbra vagy balra. S mivel a kör pontjainak száma végtelen, az ilyen módszer végtelen sok bit információt követel. Ezt a felszíni, materiális, a kör alakját követő információs mértéket nevezhetjük a kör alaki (morfológiai) információjának. Ez az alaki, az érzékelés és a kör-rajzolás pontról-pontra vándorlását jellemző információ az anyagi jelenségszinten jellemzi a kör összetettségét, a körben rejlő információt. De ugyanezt az információt sokkal rövidebben is megadhatjuk, ha megértjük, mi a kör lényege, és megadjuk azt az eljárást, azt az utasítás-sorozatot, amelyet követve a kör megrajzolható. Ha például azt mondjuk: a ceruzádat kösd cérnával egy, a papírhoz rögzített bothoz, és mozgasd a ceruzát a változatlan hosszúságú cérna által előírt pályát követve, egyszerűbben megkapjuk a kört. Figyelemre méltó módon ezt az eljárást a matematika nyelvén is megadhatjuk. A kör képlete: x2 + y2=R2; itt x a kör pontjainak vízszintes, y pedig függőleges koordinátája, vagyis helyzetét a vízszintes és függőleges irányban egyértelműen jellemző számok; R pedig a kör sugarának, központja és a kör bármely pontja közötti távolság hossza. Vagyis a kör képletének megadásával a kör tetszőleges pontjának helyzetét kiszámolhatjuk. Vagyis a kör algoritmikus komplexitása kevesebb, mint száz bit, hiszen nyolc jellel megadható, és egy jel információtartalma 3-4 bit. Érdemes észben tartani, hogy a kör anyagi szintű komplexitása végtelen, de utasítási szintű összetettsége véges, kevesebb, mint 32 bit. Ez a példa mutatja az utasítási összetettség rendkívüli (végtelen) hatékonyságát, hatékonysági többletét a világ megértésében. És így azt is mutatja, mennyire lényeges a fizikai törvények többlete az anyagi, érzékelhető világegyetem felett.

Ez a tény alapvető jelentőségű egész világfelfogásunk számára. A matematika utasítási (algoritmikus) összetettsége viszont, Chaitin 2004-ben megjelent bizonyítása szerint, végtelen. Léteznek ugyanis olyan számok, amelyeket fogalmi szinten el lehet gondolni, de számítási eljárásuk nem adható meg véges sok lépéssel. A matematika algoritmikus komplexitása tehát messze felülmúlja a fizikáét. Másrészt azt is látni kell, hogy a fizika a fizikai mennyiségek világában teremt rendet, és a fizikai mennyiségek a természet világához tartoznak, egy olyan világhoz, amely alapvetően más természetű, mint az a világ, amelyben a számok, a matematika fogalmai léteznek. A matematika világában nem léteznek olyan alapvető tulajdonságok, mint a tömeg, az anyagi összetétel, a szín, az elektromosság, mágnesesség, és így tovább. A fizika világa tehát egy határozott többletet is tartalmaz a matematika világához képest. A biológia világa még gazdagabb. Olyan biológiai tulajdonságokról van szó, mint például az érzés képessége, a gondolat (figyelem: létezik az öntudat által nem tudatosított, vagyis önellenőrzés nélküli gondolat is!), az élet, a célszerűség. A biológiai viselkedés változatossága is messze meghaladja a fizikai viselkedést. Még a térbeli mozgás terén is! Amíg a leejtett kő csak egyféle pályát futhat be, egy leejtett élő madár beláthatatlanul sok pályán röpülhet.

A biológia a legösszetettebb rendszerek tudománya. A fizika világmodellje, a fizikai kozmológiai modell mindezeket a tulajdonságokat nem tartalmazza. A fizikai, kozmológiai modell az anyagi tulajdonságok közül is mindössze néhányat vesz figyelembe, amelyek a kozmológiai modell alapegyenleteiben szerepelnek. A fizika kozmológiai modellje tehát az anyagi szinten sokkal szegényebb, mint az anyagi világegyetem, amely az összes megfigyelhető, anyagi tulajdonságot magába foglalja. A valódi Világegyetem pedig nyilván a matematikai, anyagi, fizikai és biológiai világegyetemek egységes rendszere, hiszen minden létező beletartozik. A valódi Világegyetem nem választja külön a fizikai, anyagi, matematikai, biológiai világegyetemet, hiszen csak egy van belőle: egy atom, egy-etem, egyetlen egyetemes egy a világ. Az egy atom, az egyetlen egy atom, oszthatatlan egész, ami létezik a világon, maga a világ, a világ egy-atom. De ha sokat mondjuk, a magyar nyelv hasonulási törvényei szerint a világ egy-atom magas és mély hangrendű magánhangzói hasonulnak, és így lesz a mély hangrendű “a”-ból és “o”-ból “e”, s a világ egy-atomból világ egy-etem, világegyetem. A Világegyetem szó tehát azt jelenti: a világ egyetlen oszthatatlan egész. De vajon honnan tudták ezt a magyar nyelvet sokszázezer, sokmillió évvel ezelőtt (lásd Grandpierre K. Endre-Grandpierre Attila: Atilla és a hunok. A szkíta-hun-magyar folytonosság. NapKút Kiadó, Budapest, 2006) megalkotó magyarok?

A biológiai világegyetem algoritmikus komplexitása még nem ismert

Bár ma még a fizikai kozmológiai modell a mérvadó világmodell, de ez már nem tarthat sokáig. 1996-ban ugyanis az amerikai tudományos központ, a NASA hivatalosan is nyilvántartásba vette, vagyis támogathatónak ítélte az exobiológiát (bioasztronómia, asztrobiológia). Az exobiológia célja az élet kozmikus viszonyok közötti megjelenésének vizsgálata. Az élet és a Világegyetem alapvető összefüggését egyre több fizikus is felveti. Köztük a világhírű Freeman Dyson így fogalmaz: “a tudat és az értelem világegyetemünk szövetének szerves része”.

Napjainkban a Világegyetemről az anyagi és a fizikai világképet felváltó, alapvetően új kép rajzolódik ki a Világegyetemről. “Négyszáz évvel ezelőtt két csillagászati világkép küzdött egymással: a geocentrikus (föld-központú) és a heliocentrikus (Nap-központú). Ma a csillagászat hasonló választásra kényszerül két nagy világkép között. Egyikük a tisztán fizikai világegyetem, amelyben a kozmikus fejlődés rendszerint bolygókban, csillagokban és galaxisokban végződik. A másik a biológiai világegyetem, amelyben a kozmikus fejlődés eredménye rendszerint élet, tudat és értelem. Az asztrobiológia az a tudomány, amely adatokat nyújt ehhez a kulcsfontosságú választáshoz” – írja Steven Dick, a Biológiai Világegyetem c. könyv szerzője 2002-es tanulmányában. Ez a megfogalmazás mutatja, hogy az asztrobiológia még nem jutott el a Világegyetem biológiai törvényeinek felfedezéséhez; sőt, ennek a felfedezésnek jelenleg komoly akadályok, mélyreható szemléletbeli beidegződések állnak útjában. Természetesen az adatok is alapvetően fontosak. Az asztrobiológia jelenleg a földön kívüli élet nyomainak felfedezésében, vagyis tapasztalati adatok beszerzésében látja fő feladatát. Egyre hangsúlyozottabban fogalmazzák meg a tudomány fő áramlatához tartozó tudósok, hogy a földön kívüli életet a közeljövőben fel fogjuk fedezni – ahogy ezt például Chela-Flores “A Kozmosz alkalmassága az életre” című, nemsokára megjelenő könyv 9. fejezetében megfogalmazta.

Az asztrobiológia ugyanakkor kitűnően alkalmas az élet legáltalánosabb törvényeinek vizsgálatára. Világos, hogy a Kozmoszban előforduló összes lehetséges életforma közös jellemzője az élet legáltalánosabb, legalapvetőbb törvényén kell alapuljon. Az élet egyetemes alaptörvényének ismerete tehát elsőrendű fontosságú lenne az asztrobiológia számára. Alig néhány ember tudja ma a világon, hogy az élet egyetemes alapelvét Bauer Ervin, magyar származású biológus már a huszadik század első felében felfedezte, matematikailag is megfogalmazta, és képes volt arra is, hogy levezesse belőle az összes alapvető életjelenséget: a növekedést, az anyagcserét, a szaporodást, a regenerációt (lásd Bauer Ervin: Elméleti biológia, 1967, Akadémiai Kiadó, 8. oldal). Bauer kora óta a tudósok egy-két kivételtől eltekintve elfordultak az élet alaptörvényeinek vizsgálatától, arra az álláspontra helyezkedve, hogy a biológiának nincsenek, nem is lehetnek a fizikához hasonló törvényei. Valóban, a leeső madár sokféle pályát vehet fel, tehát mozgása látszólag önkényes. Kétségtelen, hogy a biológia eltér a fizikától, ezt el is várjuk tőle. Az élőlények kétségkívül képesek az önálló, szabad viselkedésre, sőt, úgyszólván rá is vannak kényszerítve. Rendszerint a madárnak magának kell meghatároznia, milyen pályát fusson be. Ugyanakkor mégsem teljesen önkényesen dönt. Figyelembe kell vennie, hogy nem követheti a fizikai törvényeket, mert akkor le fog esni, mint a szabadon eső kő. Ezért rendszerint törvényszerű, hogy a leejtett madár hamarosan visszanyerje eredeti magasságát. Ez a viselkedés, a kezdeti állapot visszaállítása, a regeneráció alapjelensége. Kétségtelen, hogy az élőlények szervezetében folyamatosan cserélődik az anyag (az anyagcsere révén), mégis maga a szerveződés állandó, változatlan, szinte megingathatatlan. Az élet legalapvetőbb törvénye, ahogy azt Bauer Ervin felismerte, hogy az élőlények képesek visszanyerni távolságukat a termodinamikai egyensúlytól, vagyis attól az állapottól, amelyben elvesztenék minden különbségüket és feloldódnának a környezetükben, vagyis anyaguk lebomlana és elkeveredne a környezetével. Ez a távolság az egyensúlytól adja az élőlények életképességét.

Tény, hogy e cikk szerzője viszont ismeri a Bauer elvet, és tudja, hogy ez az egyetemes életelv, az élő Világegyetem kozmikus világtörvénye. Ebből a megfogalmazásból az is látszik, hogy az életelv sokkal általánosabb és alapvetőbb, mint a fizikai törvények, mert közvetlenül nem alkalmas arra, hogy számítási eljárásként szolgáljon az élőlények konkrét viselkedésének meghatározására. Az életelv még a fizikai törvényeknél is mélyebb szintű komplexitással bír. A tény, hogy mindmáig – a szerző munkája kivételével – nincs is folyamatban a Bauer-elv kozmológiai jelentőségének vizsgálata, azt jelzi, hogy az asztrobiológia mai állapotában még nem ismerten fel a Világegyetem biológiai megnyilvánulásainak vizsgálatában az algoritmikus komplexitás szerepének jelentőségét.

De ez a helyzet hamarosan megváltozhat. Így például Paul Davies, a világszerte elismert fizikus és író “Az ötödik csoda” című könyvében foglalkozik a Világegyetem életbarát természetével és az ezzel összefüggő komplexitás szerepével. Úgy gondoljuk, a kozmikus életformák változatossága messze meghaladja a mai tudományos világkép kereteit, a materializmust és a fizikai világképet. Munkánk azt is jelzi, hogy nemcsak az adatok beszerzése fontos, hanem a Világegyetem alapvető biológiai elméletének kidolgozása is, hiszen minden tudományban, így a fizikában is az elmélet mondja meg, milyen adatok lehetnek fontosak a tudomány számára.

Még alapvetőbbnek tűnik magának a biológiai világegyetem fogalmának kidolgozása. Dick fenti meghatározásának alapján azt a világegyetemet is biológiainak kellene nevezni, amelyben az élet évmilliárdokon át nincs jelen. A ma általános szemlélet szerint a földi élet csak mintegy 3.8 milliárd évvel ezelőtt jelent meg, s ezért elvileg az is lehetséges lenne, hogy az ezt megelőző évmilliárdokban az élet sehol sem volt jelen a világegyetemben. Másrészt a biológiai világegyetem lehet olyan is, amely az egyetemes életelven alapszik, amely áthatja minden korban és minden helyen a Világegyetemet, és amely folyamatosan, szüntelenül kozmikus életformákat hoz létre. Még központibb szerepe lehet az életnek a Világegyetemben, ha a Világegyetem maga a színtiszta élet, ha alapvetően az életelvből fakad, ha a vákuum-nak nevezett kozmikus erőtér él – és egyetlen, élő és mindenhol jelen levő egészet alkot.

A Világegyetem matematikai, anyagi, fizikai és biológiai megnyilvánulásainak figyelembe vételével mód nyílik arra, hogy megteremtsük a Világegyetem első, alapvetően teljes, tudományos világképét. Ezzel foglalkozunk sorozatunk következő részében.

Grandpierre Attila

csillagász, kandidátus

(folytatjuk).