A fénysebesség valóban a természet végső határa, vagy csak egy ideiglenes korlát, amelyet még nem tanultunk meg átlépni? Ez a kérdés újra és újra felbukkan a fizikában, és kevés kutató beszél róla olyan nyíltan, mint Sabine Hossenfelder elméleti fizikus.
A modern fizika egyik legszilárdabb pillére szerint a vákuumbeli fénysebességnél gyorsabban sem anyag, sem információ nem juthat el egyik helyről a másikra. Albert Einstein speciális relativitáselmélete alapján egy test fénysebességre gyorsításához végtelen energia szükséges, ami gyakorlatilag lehetetlenné teszi az átlépését.
Sabine Hossenfelder német elméleti fizikus, aki elsősorban a kvantumgravitáció, a részecskefizika és a tudományfilozófia kérdéseivel foglalkozik. A frankfurti Frankfurti Fejlett Tanulmányok Intézete kutatójaként dolgozott, később pedig a tudományos ismeretterjesztés egyik legismertebb alakjává vált. Könyveiben és népszerű YouTube-csatornáján gyakran bírálja a modern elméleti fizika egyes irányzatait, és rendszeresen foglalkozik a kvantummechanika, a kozmológia, valamint a tudományos kutatás működésének kérdéseivel.
Hossenfelder szerint azonban sok fizikus hajlamos ezt a korlátot nem egyszerűen jól működő elméleti eredményként, hanem megkérdőjelezhetetlen alapigazságként kezelni. Úgy véli, ez a hozzáállás visszafoghatja azokat a kutatásokat, amelyek mélyebben vizsgálnák a valóság szerkezetét.
A vita egyik központi eleme az okság kérdése. A hagyományos relativitáselmélet szerint a fénynél gyorsabb információátadás furcsa helyzetekhez vezethetne. Egyes megfigyelők számára egy esemény okának később kellene bekövetkeznie, mint maga a következmény. Elméletileg akár időhurkok is kialakulhatnának.
Hossenfelder szerint ez a probléma nem feltétlenül olyan súlyos, mint amilyennek gyakran beállítják. Érvelése szerint a Világegyetemben egyértelműen létezik az idő iránya. A tojás összetörik, de nem rakja össze önmagát. Az Univerzum tágul, nem zsugorodik vissza. Az entrópia növekszik. Ha az időnek valóban van kitüntetett iránya, akkor szerinte elképzelhető, hogy a természet egy mélyebb szinten rendelkezik egy univerzális időrenddel, amely megakadályozza a valódi időparadoxonok kialakulását.
A másik nagy vitapont a kvantummechanika. A közvélemény gyakran úgy találkozik a kvantumos összefonódás fogalmával, mintha két részecske között valamilyen azonnali kommunikáció zajlana. Ha az egyik részecskével történik valami, a másik azonnal „értesül” róla. A valóság azonban szerinte ennél jóval összetettebb.
A kvantummechanika jelenlegi formája szerint az összefonódott részecskék között valóban rendkívül erős korrelációk figyelhetők meg, de ezek nem használhatók üzenetküldésre. Ha valaki megméri az egyik részecskét, a másik oldalon nem jelenik meg semmilyen olyan jel, amelyből önmagában ki lehetne következtetni, hogy a mérés megtörtént. A két oldal csak akkor fedezi fel az összefüggést, amikor később összehasonlítják az adatokat hagyományos, fénysebességnél nem gyorsabb kommunikációval.
Ebben a kérdésben Hossenfelder és a fizikusok többsége között lényegében nincs vita. A nézetkülönbség ott kezdődik, amikor szóba kerül a kvantummechanika értelmezése.
A tankönyvekben gyakran szerepel a hullámfüggvény összeomlása. Eszerint a részecske több lehetséges állapot keverékében létezik egészen addig, amíg meg nem mérjük. A mérés pillanatában az állapot „összeomlik”, és egyetlen konkrét eredmény marad. Hossenfelder szerint azonban nincs kísérleti bizonyíték arra, hogy ez az összeomlás valóban fizikai folyamat lenne. Szerinte elképzelhető, hogy a részecskék tulajdonságai már a mérés előtt is meghatározottak, csak mi nem ismerjük őket.
Ezt az elképzelést a fizika rejtett változós elméleteknek nevezi.
Az egyik legismertebb változat a szuperdeterminizmus. Ez azt feltételezi, hogy a Világegyetem minden eseménye mélyebb összefüggések hálózatában kapcsolódik egymáshoz. Még azok a mérési beállítások sem teljesen függetlenek, amelyeket a kutatók szabad döntésnek gondolnak.
A legtöbb fizikus ma szkeptikus ezzel a megközelítéssel szemben, mert rendkívül nehéz ellenőrizhető előrejelzéseket készíteni belőle. Hossenfelder viszont úgy látja, hogy a szuperdeterminizmust sokan anélkül utasítják el, hogy komolyan megvizsgálnák.
A gondolatmenete itt válik igazán merésszé.
Ha a kvantummechanika valóban csak egy közelítő, statisztikus leírása egy mélyebb valóságnak, akkor előfordulhatnak apró eltérések a ma ismert kvantumos szabályoktól. Hossenfelder szerint éppen ezek az eltérések nyithatnának utat a fénynél gyorsabb információátadás felé.
Ez jelenleg puszta feltételezés, semmilyen kísérlet nem mutatott ki ilyen hatást. A részecskefizika, a kvantumoptika és a kvantumszámítógépek kutatásai egyelőre kiváló összhangban vannak a hagyományos kvantummechanika előrejelzéseivel, mégis érdemes elgondolkodni azon, hogy milyen következményei lennének egy ilyen felfedezésnek.
A Naphoz legközelebbi csillag több mint négy fényévre található. A Tejútrendszer átmérője körülbelül százezer fényév. Amíg a fénysebesség valódi korlát, addig még a legfejlettebb civilizációk számára is rendkívül nehézkes lenne a galaxis távoli vidékeinek összekapcsolása. Egyetlen fénynél gyorsabb kommunikációs módszer alapjaiban változtatná meg azt, ahogyan az intelligens életet elképzeljük a Kozmoszban.
A történet végén nem az a legfontosabb kérdés, hogy Sabine Hossenfeldernek igaza van-e (és nem számít, hogy mit gondolnak róla a fizika fősodrában tevékenykedő kutatók), sokkal érdekesebb annak felismerése, hogy a fizika legnagyobb sikerei mellett ma is léteznek nyitott problémák, és ez az, amit nagyon szeretek Sabine-ben. Mert nem tudjuk, mi a kvantummechanika végső értelmezése, nem tudjuk, hogyan néz ki a kvantumgravitáció, nem tudjuk, hogy a fénysebesség korlátja örök érvényű törvény-e, vagy egy mélyebb elmélet közelítése, és ő ezeket a problémákat (szerintem józan érvekkel) több oldalról világítja meg.
A tudomány története tele van olyan elképzelésekkel, amelyek hosszú ideig megkérdőjelezhetetlennek látszottak, majd később egy tágabb kép részévé váltak. A jelenjelgi helyzetben, Sabine szerint, egy az akadémiai hálózatok által bebetonozott és önbeteljesítő fizika létezik.
Hogy a fénysebességről alkotott képünk is megdől-e valaha, arra ma még senki sem tud biztos választ adni.
(nézzetek Sabine-videókat a youtube-on, egy élmény).
