Hatos csatorna: Hírérték. 2023 július 13.  18h

M: Felvezeti a riportot, bemutatja a résztvevőt és elindítja a kérdéseket.

A korábbi riport túl rövid volt ahhoz, hogy érdemben áttekintsük a felfedezés jelentőségét. Beszéljünk először arról, hogy mitől válik a felfedezés igazán jelentőssé?

A felfedezés jelentőségét az időtállóság adja meg. Ha egy felfedezés jelentős, akkor előbb utóbb legyőzi az előtte álló akadályokat és tudományos gondolkodás részévé válik. Az időnek ebben fontos szerepe van, mert épp a legjelentősebb és a leghosszabb múltra visszanéző törvényeket lehet legnehezebben megváltoztatni, ilyenkor rendkívül nagy az ellenállás. (1) Itt most egy 500 éves törvény kiegészítéséről van szó, a gravitációs törvényről. Ezt visszavezethetjük Keplerig, aki a bolygómozgás törvényeit megalkotta, amelyre alapozva mondta ki Newton a tömegvonzás törvényét. De honnan ered azaz erő, ami a tömegeket egymáshoz vonzza, tette fel Einstein a kérdést a 20. század elején. Ő a választ a tér görbületében adta meg.

Einstein koncepciója előtérbe helyezte a nem-euklideszi geometria fontosságát a fizikában. Ebben játszott óriási szerepet Bolyai János alkotása, aki kidolgozta a görbült nem-euklideszi geometria alapjait. Az euklideszi geometria öt axiómára épül, Bolyai az ötödik érvényességét kérdőjelezte meg, amikor felvetette, hogy mi történik akkor, ha a párhuzamosok hosszabb távon már szétszaladnak. Ez az elv teremtette meg a hiperbolikus vagy más néven a Bolyai-Lobacsevszkij geometriát (2). Ennek fordítottját hozta létre Riemann, aki a párhuzamosok összefutásával érvelt, amivel az elliptikus geometriát alapozta meg (3). Einstein az utóbbira építette fel az általa kidolgozott görbült terek elméletét, mert a tömegek között Newtonhoz hasonlóan kizárólag vonzó hatást tételezett fel, és emiatt a Bolyai geometria szerepe a fizikában háttérbe szorult.

Az általam kidolgozott kepleron koncepció viszont egymás mellé állítja a két geometriát, a galaxison belőli térben a Riemann geometria uralkodik, de a galaxisok közötti óriási üres térben már Bolyai geometriája határozza meg a viszonyokat, ezért ott taszításról, vagyis antigravitációról kell beszélni (4). Másként fogalmazva, ott ahol a párhuzamosok összetartanak ott a térben foglalt anyag, a tömeg is összefut, ott gravitációs vonzás alakul ki, ott viszont, ahol széttartanak a párhuzamosok, ott az anyag is ezt teszi, és a taszítás jellemzi a kölcsönhatásukat. Ezáltal válik teljessé a geometria és a gravitáció kapcsolata. Ennek a gravitáció kepleron elméletének fontos hozadéka, hogy új alapokra helyezi az egész kozmológiát, amely szerint a látható anyag világunknak csak parányi, mintegy 4-5 százalékos töredéke (5), a többi a sötét anyag és a sötét energia. Viszont a kepleron koncepció szerint egész univerzumunkat a látható anyag teszi ki.

M: Hogyan születik meg egy új felfedezés? Mi vezetett oda, hogy létrejöjjön egy új kozmológia, amelyből kiküszöbölhető a sötét anyag és a sötét energia és megszabadítható a jelenlegi kozmológia az ellentmondásaitól, önkényes feltevéseitől?

A: Az igazán nagy felfedezésekhez nem vezet közvetlen út. Egy éve még magam sem hittem, hogy létrejöhet olyan kozmológia, amiből kiküszöbölhető a sötét anyag és világos magyarázat adható a sötét energiára, amely tágulásra készteti az univerzumot.

A kiindulópont egészen máshol volt, nem az univerzum nagy gigászainak, a galaktikák szerkezetéből indult ki, hanem a mikrovilág legparányibb részecskéjéből, az elektronból, annak egy specifikus szerkezeti tulajdonságából, még pedig az elektronspin eredetéből (6).

M: Úgy tudom, hogy az ön kutatási területe épp az elektron spinen alapuló szerkezetkutatási módszer. Elmagyarázná nekünk, hogy mi az a spin?

Válasz: Valóban ez a módszer az elektronspin rezonancia spektroszkópia, ami széles körben alkalmazható a fizika, a fizikai kémia, a biofizika, sőt az orvostudományok területén is. Ez töltötte ki egész munkásságomat, amiben számos nemzetközi kapcsolat alakult ki, ennek köszönhető, hogy 300 körüli tudományos közleményem fele nemzetközi kooperációban született meg. Ha egy test forog, vagy kering, akkor rendelkezik az impulzushoz, vagy más néven lendülethez kapcsolódó tulajdonsággal, amit impulzus nyomatékának nevezünk. A spin az elemi részecskék esetén hordozza ezt a tulajdonságot. Ezért a legtermészetesebbnek tűnhet, ha az elektron rendelkezik evvel a forgási tulajdonsággal, akkor forog is. A modern fizika még sem beszél forgásról, csupán annyit mond, hogy a spin az elemi részecskék intrinsic tulajdonsága. Ez az a kérdés, ami az elmúlt 15-20 évben erősen lekötötte a figyelmemet (6). Azt vizsgáltam meg, ha feltételezzük az elemi részecskék fénysebességű forgását, az egyrészt ellentmond-e a relativitáselmélet szabályainak, másrészt értelmezhető-e az elemi részecskék spinje mellett elektromos töltésük is. A válasz egyértelműen pozitív volt, az eredményekről részletesen írtam a Scolar Kiadónál megjelent (7) három könyvemben is. Ennek során vetődött fel a kérdés, ha tényleg forog az elemi részecske, akkor mi ellensúlyozza a kifelé ható centrifugális erőt. Ez a kérdés már a gravitáció elméletéhez vezetett el (8). Itt a kiindulást Einstein felfogása adta meg, aki a gravitáció okát a tér görbületére vezette vissza. Azt posztulálta, hogy a tömeg maga körül görbült Riemann teret hoz létre. Ennek értelmezése kedvéért vetettem fel a kérdést: hogyan jöhet létre ez a görbület, vajon a tér forgása lehet-e a görbület kiváltója? Ennek érdekében megnéztem, hogy ha a forgás a Kepler törvénynek megfelelően megy végbe, akkor a speciális relativitáselmélet szerint mekkora lehet a görbület. Ez megadható, ha összehasonlítjuk, az un. inercia és nem-inercia rendszerek tulajdonságait (9).

M: Kitérne arra, hogy mit értünk inercia és nem-inercia rendszer alatt?

A: Természetesen, hiszen ez alapvető fontosságú kérdés. Képzeljük el, hogy egy autóban ülünk, amelyik hirtelen fékezni kezd. Ekkor előre lendülünk a tehetetlenségi erő miatt. Amíg egyenletes sebességgel haladtunk nem hatott ránk ilyen erő, vagyis inercia rendszerben voltunk, a fékezés már nem-inercia rendszer. Hasonló nem-inercia rendszer a körhinta is, ebben már a kifelé ható centrifugális erőnek vagyunk kitéve. Ha a mozgásokat két inerciarendszer között hasonlítjuk össze, akkor a relativitáselmélet szerint a mozgás irányában a hosszúság csökken, de arra merőlegesen nem változik. Ez a rövidülés a Lorentz kontrakció, amely azonban csak egy látszólagos jelenség, mert az inercia rendszer tetszőlegesen választható. Más a helyzet a forgó rendszerekben, ebben a kerület mentén érvényes a rövidülés, míg a mozgásra merőleges sugár mérete nem változik. Ezzel eljutunk a Riemann geometriához, amelyben a kör kerülete már nem 2Rπ, hanem rövidebb. A kerület és a sugár aránya határozza meg a görbületet, és ezt a relativitáselmélet alapösszefüggését felhasználva, azaz m·c²-el szorozva a görbületet visszakapjuk a Newton-féle gravitációs törvényt. Sőt még azt sem nem nehéz belátni, hogy ebből a gravitáció relativisztikus korrekciója is levezethető.

M: De hogyan kapcsolódik ez a kozmológiához, ebből már következne a tömegek közötti taszítás lehetősége is?

A: A neves csillagász, Hubble korszakalkotó felfedezése volt, hogy a galaxisok fénye eltolódik a vörös irányába (10), mégpedig minél távolabb van tőlünk egy galaxis, annál nagyobb az eltolódás (11). Ebből következik az univerzum tágulási törvénye, mert az optika szabálya szerint a vörös eltolódás a távolodási sebességgel arányos. Ez a tágulás egy gyorsulási törvény, vagyis ismét valamilyen nem-inercia rendszerről van szó. Ebben azonban a Lorentz kontrakció fordítva működik: itt a sugár csökken le, míg a kör kerülete változatlan marad (12). Ebből viszont olyan görbületi struktúra következik, amely már megfelel a Bolyai féle hiperbolikus geometriának, azaz kiváltja a tömegek közötti taszítást, az antigravitációt.

M: Minden nagy felfedezésnek van egy „heuréka” pillanata, amikor a tudóst gyötrő ellentmondások egyszerre magyarázatot nyernek, amikor hirtelen minden világossá válik. Az ön esetében mikor és hogy következett be?

A: Ezt a pillanatot az hozta el, amikor kiderült, hogy mekkora távolságban következik be a gravitáció átváltása antigravitációba, amikor a vonzást felváltja a taszítás. Minél közelebb van két fizikai objektum, annál gyorsabb körülöttük a tér forgása, de annál kisebb az eltávolodási sebesség, viszont ha távolabbi objektumokról van szó, akkor a forgási sebesség csökken, viszont nő a távolodási sebesség, ezért bekövetkezik az átváltás (13). Ez a távolság függ az objektumok tömegétől és két fizikai állandó határozza meg, a G gravitációs állandó és a H Hubble-féle tágulási együttható. Megnéztem, hogy csillagászati adatok szerint mekkora a Tejút teljes tömege és kiszámítottam, hogy ehhez mekkora átváltási távolság tartozik. Ekkor ért az óriási meglepetés, mert ez a távolság a különböző becslések szerint úgy 2-3 millió fényévre tehető.

Miért rendkívül fontos ez az adat? Mert e nélkül a kepleron koncepció csupán egy bizonyításra váró hipotézis, de ettől egyszeriben kísérletileg bizonyított elméletté válik! Ez a távolság ugyanis jóval nagyobb, mint a Tejút teljes hossza, ami kisebb százezer fényévnél, de ugyanakkor kisebb a galaxisok távolságánál. Például a hozzánk legközelebbi galaktika, az Androméda 2 és fél millió fényévre van, már pedig ez a távolság a galaxisok között szokatlanul kicsinek számít (14). Mit jelent ez? Azt, hogy a galaxisokon belül gravitációs vonzás érvényesül, de a galaxisok már taszítják egymást. Ennek a taszításnak van egy rendkívül furcsa tulajdonsága: nem csökken a galaxisok egymástól való távolságával, sőt, ha a galaxisok egymáshoz képesti sebessége megközelíti a fénysebességet, akkor a taszítási erő hirtelen megugrik (15). Ez azért fontos, mert az univerzum hatalmas számú, akár trillióhoz közeli galaxisa mind taszítja egymást, vagyis meg van a kulcs, hogy miért is tágul az univerzum! Nem kell többé keresni a sötét energiát!

M: Evvel eljutottunk ahhoz a felismeréshez, hogy mi ad magyarázatot a sötét energiára, de mi van a sötét anyaggal? Egyáltalán miért volt szükség a sötét anyag feltételezésére?

A: A galaxisokban lévő csillagok összesített tömege határozza meg, hogy mekkora gravitációs erő tartja vissza a benne mozgó csillagokat, amelyek állandó keringésben vannak a galaktika centruma körül. Az egyes csillagok fényessége alapján lehet megbecsülni, hogy mekkora az objektum teljes tömege. Ezekből a becslésekből az derült ki, hogy kevés a tömeg a Tejút stabilitásához (16), szintén a vártnál kisebb a galaxis halmazok teljes tömege, ami magyarázná a centrumban az anyagsűrűséget. Van még egy további jelenség is, ami Einstein elméletéből következik, a gravitációs lencsehatás, amely megtöbbszörözi egyes csillagászati objektumok képét. Mindhárom jelenség arra mutat, hogy nem elegendő ehhez a gravitációs vonzó erő. Mivel a gravitáció elmélete kizárólag vonzást tételez fel a tömegek között, kézenfekvőnek tűnt a hipotézis, hogy létezik valamilyen láthatatlan anyag is, ami megsokszorozza a vonzóerőt. Ez kapta aztán a sötét anyag elnevezést. De miért nincs erre a hipotézisre szükség a kepleron koncepcióban? Ennek oka szintén a taszítás a galaxisok között! Képzeljük el például a Tejutat, amelyet sok százmilliárd galaktika vesz körül minden irányból és ezért a galaktikus taszítás mindenhonnan hatalmas nyomást, kompressziót hoz létre. Ez a külső nyomóerő tartja féken a galaxis csillagait és nem engedi elszabadulni.

M: De hadd legyek az ördög ügyvédje! Nagyon meggyőző magyarázatot ad a galaktikus kompresszió, de evvel párhuzamosan még hozzáadódhat a sötét anyag vonzó hatása is!

A: Természetesen száz százalékig a sötét anyag létezése nem zárható ki, de igazából nincs szükség erre a feltételezésre. A sötét anyag koncepciója ugyanis sok ellentmondással küszködik. Ennek egyike, hogy a sötét anyag feltételezett elemi részecskéjét, amit WIMP-nek neveztek el, lehetetlen volt a tervezett kísérletekkel megfigyelni. Ez a név a „weakly interacting massive particle” olyan részecskét jelöl, aminek van vonzó hatása, de nem vesz részt az elektromágneses kölcsönhatásban. A másik gyenge pont a sötét anyag mesterkélt tömegeloszlására vonatkozik. A Tejútnak ugyanis spirális szerkezete van, ami különböző sugarú karokból áll (17). Ami különös, hogy benne a csillagok keringési sebessége nem csökken a külső, nagyobb sugarú régiókban, hanem állandó marad. Ez ellentmond a tömegvonzás törvényének, amit egy további hipotézissel próbáltak feloldani. Feltételezték ugyanis, hogy megmagyarázhatatlan okból ez a sötét anyag csak a galaktika külső szférájában helyezkedik el. Tehát az egyik igazolhatatlan hipotézist követi a másik. Evvel szemben a külső kompresszió kézenfekvő magyarázatot ad: a galaxis karokra gyakorolt nyomás épp úgy változik a karok egyenlő vastagsága miatt (18), mint a gravitációs erő és így a keringési sebesség állandó marad.

M: Vannak egyéb bizonyítékok is, amelyek alátámasztják a kepleron modellből következő kompressziós magyarázat helyességét, szemben a sötét anyagra alapozott elképzeléssel?

A: Van, mégpedig nem is egy. Itt van például a „Nagy Attraktor” kérdése. Ez egy hatalmas, a Tejútnál milliószor nagyobb galaktikus halmaz a feltételezés szerint, ami azonban nem figyelhető meg csillagászati eszközökkel. Ennek létezésére azért következtettek, mert a Tejút sebessége egyes csillaghalmazok irányában meglepően nagy. Arról van ugyanis szó, hogy az általános tágulási szabály mellett a galaxisok végeznek véletlenszerű mozgásokat is, melyek átlag sebessége 200 km másodpercenként, viszont a Tejút esetén ennél háromszor nagyobb érték adódott ki. A vonzási modellben ez úgy magyarázható, hogy a Tejútnak ez a mozgása a Nagy Attraktor felé történik. De akkor miért nem látható mégis ez a különleges galaxis halmaz? A jelenleg elfogadott magyarázat szerint, azért mert Napunk épp a Tejút azon oldalán van, ami véletlenül épp eltakarja előttünk ezt a hatalmas égi objektumot. Ez bizony nagyon önkényes hipotézis. Ilyenre nincs szükség a kompressziós modellben! A Tejútra ható taszító erő nem egyenletes, egyes irányokból nagyobb, más irányokból kisebb. Évmilliárdok során alakul ki ez a hatás, ami létrehozhat egy ilyen nagy sebességet. Ez egyúttal arra is magyarázatot ad, hogy egyáltalán milyen erő forgatja meg a Tejutat, ami a spirálkarok kialakulásához vezetett (19). Az egyes irányokból érkező taszítás eltérése forgatónyomatékot gyakorol a csillaghalmazokra, ami ezért forgásba jöhet. De beszélhetünk a Tejút lapos szerkezetéről is, ami szintén egy külső kompresszió terméke. Szintén megfigyelhetjük, hogy gyakran síkokba, fonalakba rendeződnek az egyes galaxis halmazok. Ez is egy tipikus hatása a külső hatalmas présnek.

M: Számomra az elmondottak nagyon meggyőzőnek tűnnek, de én ebben a kérdésben laikus vagyok. Mit szól a szakma a kepleron elméletre?

A: Ez lényeges kérdés, mert bármilyen új elmélet csak akkor válhat az általános tudás részévé, ha bekerül a fizikai gondolkodás vérkeringésébe. Jelenleg ettől távol állunk. Könyvek, tudományos publikációk, disszertációk százai, sőt inkább ezrei készülnek a sötét anyag és sötét energia koncepció alapján, az elmélet legfőbb kidolgozóját Nobel Díjjal is kitüntették. Jelenleg a tudományos gondolkodást teljesen átitatja a sötét anyag és a sötét energiába vetett hit, ezért ha valaki előáll egy olyan koncepcióval, hogy vissza az egész, nem fognak hinni neki, arra gondolnak, hogy biztos van valamilyen alapvető hiba az új koncepcióban. Érthető tehát az ellenállás az új elmélettel szemben! Ez magyarázza, hogy még csak cáfolni sem akarják, inkább agyonhallgatják, nem vesznek tudomást róla. A tudományos folyóiratok szerkesztői nem küldik el bírálatra az ilyen elméletet bemutató kéziratot, még csak konkrét kifogást sem emelnek, hanem publikációs filozófiájukra, vagy valamilyen szűrő programra hivatkoznak. Mit lehet tenni az ilyen helyzetben? Egy dolgot, kihangsúlyozni, hogy az új elmélet nagyon szilárd alapokon áll. A kepleron koncepció a fizika hat különböző diszciplínájának elveit foglalja össze (20, 21). Mindegyik elv sokszorosan bizonyított kísérletekkel és elméleti számításokkal. Kezdve a részecskefizikában a spin létezésével, az einsteini gravitáció elméletben a görbült terek fogalmával, a speciális relativitáselméletben az inercia és a nem inercia rendszerek transzformációs tulajdonságaival, az optikában a legrövidebb út elvével. Amiről érdemes több szót is ejteni az a kölcsönhatások kvantummező elmélete a kvantum elektrodinamika, mert ez is fontos alapköve a kepleron elvnek. Ez az elmélet úgy magyarázza a tér különböző pontjain lévő elektromos töltések kölcsönhatását, hogy minden töltésből fotonok áradnak ki, és ezek energiájának folytonos kibocsátása és elnyelése hozza létre a töltések között ható erőt. Itt a lényeg, hogy a távoli pontok között szükség van egy közvetítőre. A töltések közötti erőt közvetítő fotonok szerepét a gravitációnál a kepleronok veszik át, amit úgy lehet elképzelni, hogy a tömegek körül a tér forgásba jön, ami pedig létrehozza a tér görbületeit. De van egy fontos különbség a foton és kepleron között. Az előbbi rendelkezik saját energiával, ami csomagokban, kvantumokban szállítja az energiát, a tömegekből kilépő kepleronoknak nincs saját energiájuk, ezért nincsenek „csomagjai” sem, vagyis nem kvantumos a közvetítő mechanizmus. Az üres tér ugyanis nem rendelkezik saját energiával, ezért a tér szerkezetének megváltoztatásához sincs szükség energiára. Az energia csak akkor lép be a képbe, amikor az egyik fizikai objektum által létrehozott görbült térben egy másik tömeggel rendelkező objektum megjelenik. Gondoljunk például a Nap és a bolygók kapcsolatára. De van-e valamilyen kísérleti bizonyíték arra, hogy a kepleron kibocsátáshoz, vagyis a gravitációs kölcsönhatáshoz nincs szükség energiahordozóra? Igenis van ilyen! Hajdanán, amikor Einstein kidolgozta a tér görbületére alapított koncepcióját, erős kétkedés fogadta elképzelését, de a döntő bizonyítékot a Merkúr pálya anomális keringésére adott magyarázat adta meg. Ugyanis a Newton elmélet alapján nem lehetett magyarázni az ellipszis pálya elfordulását, a pálya precessziót, viszont Einstein egyenlete létrehozott a newtoni egyenlethez képest egy új tagot, ami kvantitatív magyarázatot adott az anomáliára. Ennek a tagnak pontos alakjára Schwartzshield adott nagyon szép matematikai levezetést. Viszont ez a relativisztikus korrekció könnyen származtatható az energia megmaradás elvéből figyelembe véve a tömeg és energia mc² szerinti ekvivalenciáját. Arról van szó, ha két fizikai objektum, például a Nap és a Merkúr között gravitációs kötés alakul ki (22), akkor ennek hatására valami megváltozik a Nap és a Merkúr eredeti tulajdonságaiban, kismértékű többletenergiára, azaz többlet tömegre tesznek szert. Ez a tömegnövekedés pedig nagyobb vonzóerőhöz vezet és ennek mértéke pontosan megegyezik azzal, amit Einstein illetve Schwartzshield kiszámított. Arról van szó, hogy a kötött pálya kialakulása előtt a két égitestnek van egy bizonyos energiája, a kötés viszont létrehoz egy negatív energiát, azaz a gravitációs potenciális energiát. A teljes energia viszont nem változhat meg, ha nincs energia kisugárzás. Ez megköveteli, hogy a két égitest energia növekménye éppen kiegyenlítse a köztük kialakult vonzási energiát (23). Hasonlítsuk össze ezt a képet a Nap fúziós folyamatával, amikor hélium atommag rakódik össze protonokból és neutronokból. Ez a tömegdeficit jelensége, mert a hélium tömege kisebb, mint az összetevő nukleonok együttes tömege. A tömegdeficit adja meg azt a hatalmas energiát, ami a fúziót kíséri, mert a tömegekben „tárolt” energia csökkenése a kibocsátott sugárzási energia forrása. Ilyen kibocsátott sugárzási energia viszont nem lép fel, amikor a Nap befogja a Merkúrt, amiért a bolygó csapdázása előtti és utáni összes energia azonos marad! Ennek a ténynek óriási elvi jelentősége van, mert magyarázza, hogy miért sikertelenek azok a száz éve folyó törekvések, amelyek kvantumos folyamatokat keresnek a gravitáció magyarázatához is. A fizika szépségét az adja meg, hogy benne a különböző területek törvényei harmonikus egységet alkotnak. Ezt az egységet képviseli a kepleron koncepció is.

Köszönettel tartozom a riport szerkesztőjének és a Hatoscsatornának, hogy kifejthettem  a kepleron elmélet legfontosabb eredményeit, ami reményem szerint egy olyan folyamat elindítója lesz, ami elősegíti az új gondolatok befogadását egyrészt a széles nyilvánosság, másrészt a szakmai közösség számára. Úgy gondolom, hogy Bolyai gondolatainak továbbvitele ezt mindenkép megérdemli, hiszen a gravitáció 500 éves történetében nyit új fejezetet és alapvetően alakítja át világképünket az univerzum egész szerkezetéről.