TERMÉSZETTUDOMÁNY A VALÓSÁG MEGISMERÉSÉBEN

Berényi Dénes
ATOMKI, Debrecen

Egy kis történelem - a természettudomány kezdetei

Az embereket mindig érdekelte a természet, a bennünket körülvevő világ, a Föld és a csillagok, az anyag mibenléte és szerkezete. Ezekre a kérdésekre minden kultúrának van valamilyen felelete, minden kultúra tett bizonyos lépéseket ebben az irányban.

Tudjuk, hogy a babiloniak vagy az egyiptomiak milyen pontosságot értek el például a csillagászati mérésekben: A kínaiak és görögök törekvései és eredményei közismertek. A geometria megalapozásában például a görög kultúra máig alapvető jelentőségút alkotott, de az is jól ismeretes; hogy a világegyetemet négy elemből vélték felépíthetni: föld, víz, tűz, levegő. Ugyanakkor az indiaiak majdnem hasonló eredményre jutottak, de ők öt elemet különböztettek meg, a föld helyett az eget és az erőt szerepeltették.

A fentiek ellenére a mai értelemben vett természettudomány: megszületését mégis csak a 16. századtól számítjuk, akkor is, ha az ókorinál voltak közelebbi előzményei is. Gondoljunk csak például Roger Baconre vagy még inkább Leonardo da Vincire. Ezt az új megközelítést olyan nevek fémjelzik, mint Kopernikusz, Galilei, Kepler, Tycho de Brahe, Torricelli stb., majd a kezdeti törekvések kiteljesítője: Newton.

A neveknél is fontosabb azonban az az új természet-megközelítés, amely elsősorban az egyszerű jelenségek vizsgálata felé fordult; nem alapvető világmagyarázatot akart adni, nem kísérelte meg, hogy az anyag miben létére vagy szerkezetére választ adjon.

Igaz, a csillagászatnak itt is alapvető jelentősége volt, hiszen az egész "forradalom" a Föld-, illetve a Nap-középponti rendszer körüli vitával indult. A fizikai vizsgálatok azonban olyan egyszerű jelenségekre vonatkoztak, mint a szabadesés vagy a golyó, illetve az inga mozgása. Németh László foglalja össze igen találóan ennek a lényegét. "A természettudomány a mindent tudni akaró fausti szellemmel szemben egy játékosabb, szerényebb és elmésebb magatartásból született, amely a világ megfejtése helyett beérte azzal, hogy ügyes részletkérdéseket adjon fel neki, előre gyanítva; hogy mindig csak az ismeretlen nagy tenger partján fog játszani. Épp ennek a szerény fölényességnek köszönhette, hogy az egészről is annyit tudott meg."

Az új természettudománynak olyan hármas alapkövetelménye alakult ki, eleinte talán nem minden tekintetben tudatosan, amely minden, a természetre vonatkozó tudásunk alapját képezi máig is. Ez a "hármas" alap:

• megfigyelés,
• kísérlet,
• mérés.

Minden, a természetre vonatkozó ismeretünket erre az alapra kell visszavezetni. Ez a próbaköve minden természeti jelenségre vonatkozó elméletünknek. Bármilyen szép is ez egyébként, el kell vetnünk, ha olyan hitelt érdemlő megfigyeléseket teszünk, vagy olyan kísérleti eredményekhez jutunk, amelyek az elmélettel ellenkeznek.

Visszatérve az egyszerű jelenségek vizsgálatára, az új megközelítésnek még az is alapvető jellemvonása, hogy a szóban forgó jelenségekről nemcsak úgy áltálában beszélt, hanem ezekről pontos információkat igyekezett szerezni mérések útján. A megfigyelések esetében is alapos, gondos, tudományos igényű" megfigyelésekről van szó. Ahogy Popper Keplerrel kapcsolatban írja: "...a valóságot akarta Kepler felfedezni; nemcsak hozzávetőlegesen, hanem pontosan: úgy, ahogy valójában van."

Minden természemidomány csak addig természettudomány, amíg megállapításai a fenti "hármas" alapon nyugszanak, arra vezethetők vissza.

Ahhoz, hogy az új megközelítés ténylegesen eredményes legyen, számos feltételt kellett teljesíteni. Így például új fogalmakat kellett alkotni, ezekhez megfelelő egységeket kellett hozzárendelni. Mai napig a sebesség vagy a gyorsulás a mindennapi .életben alig megkülönböztethető fogalmak. Ezeket és sok mást egyértelműen definiálni kellett. Megfelelő berendezésekre volt továbbá szükség, hogy kellő pontossággal lehessen például mérni az időt. Ma mindez már szinte magától értetődő, a 16. században azonban nem kis problémát jelentett.

Érdemes még megjegyezni, hogy milyen alapvető fontosságú a kutatásban a lényeges, a lényegtelen vagy talán még inkább a kevésbé lényeges megkülönböztetése. Arra gondoljunk itt, hogy például Galileinek a kísérleteit nem kellett külön zöld, piros vagy sárga golyókkal is elvégezni.

A tudományos megközelítésnek számos jellegzetessége alakult ki a századok folyamán. Ezek közül különösen a következőket hangsúlyozzuk:

Az objektivitás azt jelenti, hogy nem függ akaratunktól vagy hangulatunktól, hogy például a nehézségi gyorsulás mekkora. Amikor valaki mint fizikus vagy természetkutató méréseket vagy megfigyeléseket végez, ezeket kiértékeli és törvényeket állapít meg, akkor teljesen mindegy, hogy milyen az anyanyelve, milyen kulturális közegben született, mert mint fizikus, mint természettudós, ugyanolyan szabályok szerint dolgozik, ugyanazokat az eljárási normákat fogadja el, "ugyanazt a nyelvet beszéli". Továbbá, ahogy Paul Davies megfogalmazza: "A tudományos módszer vonzereje azonban nem csupán óriási erejének és hatóképességének köszönhető, hanem kérlelhetetlen tisztességének is. Minden új felfedezés, minden elmélet a tudományos világ szigorú ítélőszéke elé kerül. "

Az emberi történelem során minden kultúra többé-kevésbé végleges, befejezett képet igyekezett adni a világról. A természettudományos megközelítés mindezektől alapvetően különbözik: nem befejezett. Legnagyobb erőssége saját magának, saját eredményeinek a kritikája (Karl Popper). Mindig készen kell állnia arra, hogy elvesse azt az elméletet, felfogást, képet, amelyet akár csak egy megbízható, több helyen megismételt megfigyelés, kísérlet cáfol.

Tulajdonképpen az előzőből következik az, hogy abszolút, megcáfolhatatlan törvényeket, megállapításokat nem ismer. A modern tudomány története folyamán számos olyan akár évszázadokig elfogadott felfogás elvetését tapasztaltuk, mint például flogiszton vagy az éter: A másik tipikus eset, hogy nagyon is szilárd törvényeket nem vetünk ugyan el, de egy általánosabb átfogó elméletnek adják át a helyüket. Hadd hivatkozzunk itt például csak a newtoni mechanika és a relativisztikus mechanika, vagy a newtoni mechanika és a kvantummechanika esetére.

Az anyag- és energiamegmaradás törvényénél aligha van alapvetőbb törvény a fizikában és a természetben. Mégis századunk folyamán bizonyos vonatkozásban megkérdőjelezésre került. Egyik ilyen tipikus eset a bétabomlás, amelyben a törvényt csak egy új, két évtizedig kimutathatatlan részecske: a neutrínó feltételezésével lehetett megmenteni. De például a kvantummechanikában is - mai tudásunk szerint - kis időtartamokon belül sérül az energiamegmaradás.

Fontos vonása a természettudománynak az, hogy "intézményesült". A természettudósok már a 16. században is igyekeztek eredményeiket nyilvánosságra hozni, levelezéssel, könyvekben a tudományos közösséggel közölni, azzal elfogadtatni. Nem kétséges ebben a vonatkozásban a könyvnyomtatás óriási jelentősége, és a hamarosan meginduló folyóiratok szerepe (napjainkban ezen a téren újabb hatalmas előrelépést jelent a számítógépek megjelenése). Egyébként ma különösen érvényes, találó a következő megfogalmazás: "a tudomány szervezett, globális társadalmi tevékenység, az első világhálózat".

A tudományos munkának szerves része, hogy az elért eredményt a tudományos közvélemény ítélete elé bocsássuk és azzal elfogadtassuk. Meg kell küzdeni - nem egyszer, keményen meg kell küzdeni - azért, hogy egy új eredmény beépüljön a domány épületébe. Ezt a tevékenységet, sokszor küzdelmet egy kutató sem takaríthatja meg. Aki csak a fiókja számára dolgozik, vagy olyan folyóiratokban közöl, amelyekről eleve tudható, hogy azok gyakorlatilag sehova se jutnak el, az tulajdonképpen amatőr munkát végez. Hiába veszi elő 10-15 év múlva a fiókjából az eredményt, amikor más esetleg később jut el ugyanarra az eredményre, de megküzd azért, hogy a szóban forgó eredmény a tudomány elfogadott részévé váljon.

Egyébként az új természettudományos valóság-megközelítés büszkén vallotta; hogy nem tekintélyekre hivatkozik, hanem olyan megfigyelésekre, olyan kísérletekre, amelyeket más is megismételhet és saját maga meggyőződhet az állítások igazságáról. Ezzel kapcsolatban Galilei így érvel: "Minthogy jobban szeretik saját véleményüket, mint az igazságot, megkísérelték tagadni az általam felfedezett dolgok létezését, amiről ha akartak volna, saját érzékeikkel győződhettek volna meg. "

A fenti megállapítás nemcsak a tudományos közösség tagjaira, hanem tulajdonkeppen bárkire vonatkozott, hiszen jól tudjuk, hogy például a Föld forgását a párizsi Pantheonban egy hatalmas ingával mutatták be a nagyközönség számára. Nem kétséges, hogy a századok folyamán, de különösen napjainkra ez a helyzet nagyot változott. Manapság nemhogy a nagyközönség számára nem evidensek a tudományos eredmények, de szó sincs arról, hogy a világon bárhol a tudományos közösséghez tartozók is ellenőrizhetnék azokat, hiszen számos olyan kísérlet van, amely a szükséges instrumentális feltételek miatt esetleg csak néhány laboratóriumban végezhető a világon, sőt vannak olyanok is, amelyek csak egy helyen, például a CERN-ben, Genfben.

Sok tekintetben ez magyarázza a társadalom elidegenedését a tudománytól napjainkban. A tudomány, a tudomány eredményeinek megértése egy szűk kör privilégiuma lett, pedig Popper szerint: a " .. demokrácia ... nem virágozhat, ha a tudomány a specialisták zárt körének kizárólagos tulajdonává válik." A tudományos közösség éppen ezért nem tekintheti elhanyagolható, teljesen mellékes feladatnak azt, hogy a legkülönbözőbb csatornákon keresztül a tudomány legújabb eredményeit érthetően és érdekesen közvetítse a társadalom felé. Itt jegyzem meg, hogy ebben a vonatkozásban meg kellene szabadulni attól a "görcstől", hogy mindezt állandóan valamilyen védekező, önmagunkat igazoló magatartással tegyük. Tevékenységünk természetes részének kell lennie, hogy az új eredmények az egyetemes emberi kultúra, a társadalom közkincsévé váljanak. Közvéleménykutatások bizonyítják, hogy ha ezeket megfelelő stílusban csináljuk, akkor milyen nagy az irántuk az érdeklődés, és az is nagyon érdekes, hogy Amerikában a csillagászati kutatásokat magánforrásokból is milyen nagymértékben támogatják (például igen nagy értékű rádióteleszkóp finanszírozása magánerőből).

Sokat beszélhetnénk és beszélünk is arról, hogy a tudomány haladása milyen sok gyakorlati haszonnal jár, mennyire átalakította mindennapi életünket, másrészről pedig milyen új, soha nem látott veszélyekkel fenyegeti az emberiséget. Itt azonban se egyikről, se a másikról nem akarok szólni. Érdeklődésünk előterében most az áll, hogy az emberi kultúrához, emberiségünk gazdagodásához mennyiben járult hozzá a tudomány.

A legnagyobb eredmény, amit a tudomány nyújt az egyetemes emberi kultúrának, annak felismerése és bebizonyítása, hogy a valóság milyen messze túlnyúlik az érzékszerveink által közvetlenül érzékelhetőn. Érzékszerveink a valóságnak csak egy nagyon kis törtrészét fogják fel. Gondoljunk csak például az elektromágneses sugárzási spektrumra, vagy az atomi és atom alatti világra.

A tudomány elvezetett bennünket a naiv valóság-felfogástól a mélyebb realitás felismerése felé. Ha ránézünk vagy rátámaszkodunk egy asztalra, teljesen összefüggőnek, folytonosnak tapasztaljuk. Mai ismereteink szerint azonban tudjuk, hogy valójában az atomok közötti kölcsönhatás miatt érezzük áthatolhatatlannak a távolról sem folytonos anyagot.

Az emberiség örök kísértése az az álláspont, hogy tulajdonképpen ma már mindent tudunk, a lehetséges tudás csúcsán vagyunk, és nem ritka az a magatartás, amelyik a korábbi korokat lenézi "tudatlanságuk" miatt. Ez a felfogás valójában végigkíséri az emberiség történetét. Nemcsak a múlt század végén érezték a világ fizikai megismerését befejezettnek, de ugyanígy látták a kvantumtechnika kiteljesedésével a 30-as évek fordulóján, és kísértett ez a magatartás a kvarkok felfedezésével is. Ne csodálkozzunk ezen, mert már Anagszagorász sírfelirata is valami olyasmit fejez ki, hogy mindent tudott, amit a világról tudni lehet. A Nobel-díjas Kapica így látja ezt a jelenséget: "Rendszerint azt látjuk, hogy az emberek hajlamosak azt tartani, hogy már mindent tudnak a természetről, amit csak tudni lehet. Ez mindig így volt. Elegendő elolvasnunk Newton kortársainak munkáit ahhoz, hogy meglássuk, hogy abban a korban is sokan azt tartották, hogy a klasszikus mechanika törvényeinek felfedezésével az élettelen természet megismerése befejeződött. "

Próbáljunk mindig mai ismereteinkre olyan szemmel nézni, ahogy mi ma visszanézünk az 50 vagy 100 évvel ezelőtti tudásunkra, és ne felejtsük, hogy mai tudományos álláspontunkat is hasonlóképpen fogják látni 50 vagy 100 év múlva.

Néhány példa a mai gondolkodásunkat formáló tudományos eredményekre

Természetes, hogy néhány sorban valójában nem lehet összefoglalni mindazt, amivel a tudomány haladása mai gondolkodásunkhoz, azaz az egyetemes emberi kultúrához hozzájárult.

Az újabb és újabb tudományos módszerek, műszerek nemcsak a valóság újabb és újabb részleteit tárják fel, hanem újabb és újabb szépségeit is. Gondoljunk csak arra, hogy például a mikroszkópok különböző változataival és tökéletesedésével milyen új világ tárul fel előttünk. Egy virág nagyon szép, gyönyörködhetünk benne, de ha megnézzük elektronmikroszkóppal, nem kisebb lehet a gyönyörködésünk, de teljesen más világ ez, mint amit szabad szemmel látunk. Ha sima fémfelületeket vagy akár érdektelennek látszó tárgyakat nézünk meg ugyanígy, a mikroszkópon keresztül valóságos művészi élményben lehet részünk.

Ha felnézünk a csillagos égre szabad szemmel néhány ezer csillagot látunk. Az újabb és újabb teleszkópokkal, rádióteleszkópokkal, a mesterséges holdakon elhelyezett megfigyelő rendszerekkel a számítástechnika segítségét is igénybe véve hihetetlen az a gazdagság, ami feltárul előttünk a galaktikáktól a kvazárokig, és pulzároktól a fekete lyukakig. Ezeknek az objektumoknak ma ismert összes száma 100 milliárd körül jár. Tegyük hozzá, hogy ma már ott van az ember lábnyoma a Holdon.

Mindezek a vizsgálatok társulva a szubatomi világról szerzett ismereteinkkel elvezettek az ősrobbanás felismeréséig, egy dinamikusan változó világegyetem felfogásáig. Az atomi és szubatomi világról, de a szilárdtestekről, kondenzált anyagokról szerzett tudás is csak csodálattal tölthetik el az embert.

Lehetetlen meg nem említeni a molekuláris biológiában és különösen is a genetikában elért eredményeket. Az öröklődés nemrégen még megfejthetetlen titoknak tartott törvényeit sikerült tisztázni.

Nem olyan régi múltra tekint vissza a nemlineáris, kaotikus, fraktál jelenségek vizsgálata. Ezek eredményei, az önszerveződési elv felismerésével újabb mély bepillantást engednek a természetbe és közel viszik a valóság fizikai megismerését a biológiához.

Nem kétséges, és az előbbiek során vázlatosan azt igyekeztünk bemutatni, hogy a tudomány milyen hosszú utat tett meg, milyen valóban csodálatos eredményekre vezetett, és milyen nagy mértékben gazdagította az emberiség kultúráját.

Hangsúlyozni kell azonban, hogy a tudás köre szélesebb, mint azok az ismeretek, amelyeket a tudományos megismerés közvetít. Az anyanyelvünket például nem tudományos módszerrel szerkesztették és nem is tudományos módszerrel sajátítottuk el, mégis elég jól elboldogulunk vele. Ismerőseinket, barátainkat azonnal megismerjük, pedig arcukat nem analizáltuk tudományosan: nem mértük meg például szemük távolságát, orruk hosszát stb.

De a valóság mélyebb megismeréséhez se csak a tudomány vezethet el. Nagy hiba volna a művészetek vagy a transzcendens megismerés szerepét lekicsinyelni. Ezek a valóság-megközelítések részben kétségtelenül bizonyos átfedésben vannak a tudományos valóságmegközelítéssel, valójában azonban a valóság más rétegeihez adnak kulcsot, ahova a tudomány nem jut el. Érdemes ilyen szempontból megfontolni a neves kozmológus, Paul Davies megállapítását: "... a végső kérdésekhez érve hagy cserben minket a tudomány és a logika. Ezzel nem azt akarom mondani, hogy rossz válaszokat adnának, de valószínűleg alkalmatlanok az olyan "miért" típusú kérdések, felvetésére (a "hogyannal" szemben, amelyek bennünket nyugtalanítanak). " Az egész világ és az emberi élet értelme, a miért és hogyan éljünk kérdésekre felelet a filozófia és a vallás területe, és ezeket a kérdéseket nem lehet az emberi életből kiküszöbölni. Ezek olyan alapvetőek, amelyek minden ember élete folyamán ilyen vagy olyan formában valamikor elkerülhetetlenül felmerülnek.

Egy szemináriumi foglalkozáson fizikus hallgatókkal egyszer azon vitatkoztunk, hogy szükség van-e egyre nagyobb gyorsítókra és hasonló nagy, költséges tudományos berendezésekre. Hiszen ezek nélkül meg lehet élni. Hamarosan rájöttünk azonban, hogy ezzel a gondolatmenettel nagyon furcsa eredményre jutunk. Hiszen nemcsak újabb és újabb gyorsítók és nagy kísérleti berendezések nélkül lehet megélni, hanem hangversenyek és színházak, költemények és regények nélkül is. Sőt, szép ruhák, szép frizura és szép lakás nélkül is "meg lehet élni". Tovább menve: azokat az alapvető kérdéseket is, amelyekre fentebb utaltunk, egy időre el lehet fojtani, "szőnyeg alá lehet söpörni". A kérdés azonban az, hogy az ilyen élet emberi élet-e már egyáltalán.

Nagyon sokat ártott és árt a tudománynak az, aki azt gondolja, pláne azt hirdeti, hogy a tudomány "bölcsek köve", amely mindenre feleletet tud adni, minden emberi problémára van megoldása, ha még nem ma, akkor a jövőben bizonyosan.

A tudomány az emberi szellem csodálatos alkotása, nélkülözhetetlen az egyetemes emberi kultúra szempontjából, de nem kizárólagos. El kell ismernie a valóság más jellegű megközelítéseinek a jogosultságát, el kell ismernie saját határait. A teljes valóság sokkal gazdagabb annál, hogy egyféle közelítéssel teljességében fel lehetne tárni.

A tudománynak, a tudományos közösségnek példát kell mutatnia a toleráns magatartásban, a más jellegű megközelítések, a pluralizmus elfogadásában.

___________________________

Az 1998. évi Fizikus Vándorgyűlésen elhangzott előadás.