A modern kozmológia egyik legnagyobb fordulatát egy belga katolikus pap készítette elő. Georges Lemaître matematikai számításokkal jutott arra a következtetésre, hogy a világegyetem nem mozdulatlan, hanem tágul, és egy rendkívül sűrű kezdeti állapotból fejlődött ki. Hitét azonban soha nem használta tudományos bizonyítékként, tudományos elméletét pedig nem tekintette a teremtés teológiai igazolásának.
Két út az igazság felé
Georges Henri Joseph Édouard Lemaître
1894. július 17-én született a belgiumi Charleroi-ban. Már gyermekkorában egyaránt érdekelte a matematika, a természettudomány és a vallás. Későbbi visszaemlékezése szerint tudományos bizonyossággal és az üdvösség szempontjából is kereste az igazságot: a tudományt és a hitet két különböző, de nem egymást kizáró útnak tekintette.
Apja kívánságára 1913-ban bányamérnöki tanulmányokat kezdett a Leuveni Katolikus Egyetemen, miközben tomista filozófiát is hallgatott.
Terveit azonban hamarosan megszakította az első világháború. Önkéntesként csatlakozott a belga hadsereghez, tüzérként szolgált, és közvetlenül megtapasztalta a front pusztítását. A háború után már nem tért vissza eredeti mérnöki pályájához: matematikát és fizikát tanult, majd belépett a szemináriumba. 1923-ban szentelték pappá.
Papi hivatása nem jelentette tudományos érdeklődésének feladását. Éppen ellenkezőleg: egyházi elöljárói támogatásával 1923–1924-ben Cambridge-be került, ahol Sir Arthur Eddington mellett foglalkozott relativitáselmélettel és csillagászattal. Ezt követően 1924–1925-ben az Egyesült Államokban, a Harvard Egyetemen és a
Massachusetts Institute of Technologyn (MIT) folytatta kutatásait, majd 1925ben visszatért Belgiumba, és a Leuveni Katolikus Egyetem professzora lett.
A mozdulatlan világegyetem elképzelésének vége
A 20. század elején még sok fizikus úgy gondolta, hogy a világegyetem alapvetően változatlan és statikus. Albert Einstein általános relativitáselméletének egyenletei azonban lehetővé tették olyan világegyetem matematikai leírását is, amely időben változik.
Lemaître felismerte, hogy Einstein téregyenleteinek egyik megoldása táguló világegyetemet ír le. 1927-ben francia nyelven megjelent tanulmányában nemcsak matematikailag vezette le a kozmikus tágulást, hanem korabeli csillagászati adatokat is felhasznált. A galaxisok távolsága és távolodási sebessége között arányos kapcsolatot állapított meg, és elsőként becsülte meg az arányossági tényező értékét. Ezt az összefüggést később évtizedeken keresztül Hubble-törvénynek nevezték, mivel Edwin Hubble 1929-ben részletesebb megfigyelési adatokat közölt a galaxisok távolodásáról. A történeti kutatások azonban egyre világosabban kimutatták, hogy az elméleti magyarázatot és az első számszerű számítást Lemaître már két évvel korábban elvégezte. Ennek elismeréseként a Nemzetközi Csillagászati Unió (IAU) 2018-ban a Hubble–Lemaître-törvény elnevezés használata mellett döntött.
Lemaître 1927-es tanulmánya kezdetben kevés figyelmet kapott, részben azért, mert egy kevéssé ismert belga folyóiratban, franciául jelent meg. Az angol fordítást 1931-ben közölték, ám abból kimaradt az a rész, amelyben a szerző kiszámította a később Hubbleállandónak nevezett értéket. A történeti vizsgálatok szerint a rövidítéseket valószínűleg maga Lemaître végezte el, mert az addigra megjelent újabb adatok miatt korábbi számításait már nem tartotta szükségesnek megismételni.
Einstein ellenkezése
Lemaître elképzelése kezdetben Albert Einstein ellenállásába ütközött. Einstein sokáig ragaszkodott a statikus világegyetem gondolatához, ezért saját egyenleteibe egy úgynevezett kozmológiai állandót vezetett be, amely megakadályozta volna a világegyetem összehúzódását vagy tágulását.
Amikor a két tudós az 1927-es brüsszeli Solvay-konferencián találkozott, Einstein elutasítóan reagált Lemaître elméletére. Bár a matematikai levezetést korrektnek tartotta, a fizikai koncepciót nem fogadta el, és híres elhárító mondatával illette:
„Az Ön matematikája tökéletes, de a fizikája katasztrofális.”
A galaxisok távolodására vonatkozó megfigyelések hatására Einstein később feladta a statikus univerzum elképzelését, és elismerte Lemaître kozmológiai modelljét. A két tudós a későbbiekben több alkalommal találkozott, és kölcsönös tisztelettel viseltettek egymás iránt.
Az „ősatom”
Lemaître nem állt meg a világegyetem tágulásának felismerésénél. Ha ugyanis a galaxisok ma távolodnak egymástól, akkor az időben visszafelé haladva egyre közelebb kellett lenniük egymáshoz. Ebből következően a világegyetem anyaga egykor rendkívül sűrű és forró állapotban lehetett.
1931-ben a Nature folyóiratban megjelent cikkében Lemaître megfogalmazta az úgynevezett ősatom hipotézisét. Elképzelése szerint a világegyetem kezdetén az egész kozmikus anyag egyetlen rendkívül tömör kezdeti állapotban létezett, amelynek bomlásából bontakozott ki a ma ismert univerzum. Az elképzelést költőien „tegnap nélküli napként” is emlegette.
Modellje nem azonos minden részletében a mai ősrobbanás-elmélettel. A modern kozmológia azóta a részecskefizika, a kvantumelmélet, a kozmikus háttérsugárzás és számos új megfigyelés eredményével egészült ki. Lemaître alapvető felismerése azonban helyesnek bizonyult: a világegyetemnek van kozmikus története, fejlődése, és egy rendkívül sűrű kezdeti állapotból tágult ki.
A „Big Bang”, vagyis „nagy bumm” elnevezést nem Lemaître alkotta. A kifejezést Fred Hoyle brit csillagász használta 1949-ben egy rádióműsorban. Hoyle a rivális, úgynevezett állandó állapotú világegyetem-elmélet híve volt, és némileg gúnyosnak szánta a megfogalmazást. A név mégis elterjedt, és később a modern kozmológia általánosan használt fogalmává vált.
Nem keverte össze a teremtést az ősrobbanással
Lemaître munkásságának egyik legfontosabb, mégis gyakran félreértett vonása a tudomány és a hit viszonyáról vallott felfogása volt. Katolikus papként hitt abban, hogy a világegyetem Istentől származik. Tudósként azonban határozottan elutasította, hogy az ősatom hipotézisét Isten létezésének vagy a bibliai teremtéstörténetnek természettudományos bizonyítékaként használják.
A teremtés teológiai fogalma ugyanis nem egyszerűen a világegyetem első fizikai pillanatát jelenti. A keresztény tanítás szerint Isten nem csupán valamikor régen indította el a világot, hanem minden létező folyamatos létalapja. A fizika ezzel szemben azt vizsgálja, milyen állapotokon ment keresztül az univerzum, és milyen törvények írják le fejlődését.
Ez a különbségtétel különösen fontossá vált 1951-ben, amikor XII. Piusz pápa a Pápai Tudományos Akadémia előtt mondott beszédében úgy fogalmazott, hogy a modern kozmológia mintha a bibliai „Legyen világosság!” természettudományos visszhangját nyújtaná.
Lemaître attól tartott, hogy egy még fejlődésben lévő tudományos elméletet túl közvetlenül kapcsolnak össze egy változhatatlan hittétellel. A Vatikáni Csillagvizsgáló történeti összefoglalója szerint Daniel O’Connell jezsuita csillagász segítségével jelezte fenntartásait, és a pápa későbbi beszédeiben már nem állította ilyen közvetlenül párhuzamba a kozmológiát és a bibliai teremtést.
Lemaître óvatossága nem hitetlenségból fakadt, hanem egyszerre volt tudományos és teológiai igényesség. Tudta, hogy a tudományos elméletek módosulhatnak, pontosabbá válhatnak, vagy akár meg is dőlhetnek. Amennyiben egy hittételt túl szorosan hozzákötnek egy adott fizikai modellhez, az elmélet esetleges cáfolata szükségtelenül a hitet is veszélyeztetni látszhatja.
Pap és tudós – szerepzavar nélkül
Lemaître életében a papi és a tudósi hivatás nem vált ketté, de nem is mosódott össze. Papként misézett, lelkipásztori feladatokat végzett, és különösen sokat foglalkozott Belgiumban tanuló kínai egyetemistákkal. Fizikusként ugyanakkor nem vallási érvekkel dolgozott, hanem matematikai levezetéssel, megfigyelési adatokkal és ellenőrizhető hipotézisekkel.
Ez a “kettős hivatás” nem volt egyedülálló a tudománytörténetben. A magyar fizika és csillagászat történetében is kiváló példákat találunk olyan egyházi személyekre, akik úttörő munkát végeztek:
Jedlik Ányos bencés szerzetes, aki a dinamóelvek kidolgozásával és elektromos találmányaival a magyar fizika meghatározó alakja lett.
Hell Miksa jezsuita csillagász, aki a 18. században a Vénusz-átvonulás pontos megfigyelésével és a Nap–Föld távolság meghatározásával szerzett nemzetközi hírnevet.
Fényi Gyula jezsuita szerzetes, aki a kalocsai observatorium igazgatójaként a Nap jelenségeinek és a napkitöréseknek világviszonylatban is elismert kutatója volt.
Lemaître-hez hasonlóan ők sem éreztek ellentmondást a hivatásuk és a természet kutatása között. Lemaître sem hitt abban, hogy a tudományos kutatás veszélyezteti Istent, de abban sem, hogy minden tudományos eredmény mögött közvetlen vallási üzenetet kell keresni. A természet vizsgálatát önálló és legitim emberi tevékenységnek tekintette. Ebben eltért mind a vallásellenes tudományfelfogástól, mind a bibliai szövegeket természettudományos kézikönyvként kezelő szemlélettől. Számára a hit és a tudomány közötti béke nem kompromisszumot jelentett, hanem a két terület saját határainak és módszereinek tiszteletét.
A Pápai Tudományos Akadémia élén
Lemaître 1936-ban a megújított Pápai Tudományos Akadémia első tagjai közé került. Az intézmény nem felekezeti tudományos testületként működik: tagjait tudományos teljesítményük alapján választják, vallási hovatartozásuktól függetlenül.
1960-ban XXIII. János pápa Lemaître-t nevezte ki az akadémia elnökévé. Ezt a tisztséget haláláig betöltötte. Elnökként a korszerű természettudomány és az egyházi gondolkodás közötti felelős párbeszédet képviselte.
Tudományos érdeklődése nem korlátozódott a kozmológiára. Foglalkozott relativitáselmélettel, kozmikus sugárzással, a Schwarzschildmegoldás matematikai tulajdonságaival és számítástechnikával is. A Leuveni Egyetemen az elsők között alkalmazott elektronikus számítógépeket összetett matematikai problémák megoldására.
Elméletének késői igazolása: az ősrobbanás elmélete Lemaître életében még nem volt olyan erős a “megfigyelési háttér”, mint napjainkban. Az egyik döntő bizonyítékot 1965-ben Arno Penzias és Robert Wilson szolgáltatta a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás felfedezésével.
Ez a sugárzás a korai, forró világegyetem maradványaként értelmezhető.
Felfedezése jelentősen megerősítette azt a kozmológiai modellt, amely szerint az univerzum sűrű és forró kezdeti állapotból fejlődött ki.
Lemaître ekkor már súlyosan beteg volt.
Barátja, Odon Godart a kórházban számolt be neki a felfedezésről. Néhány nappal később, 1966. június 20-án hunyt el. Megérhette tehát, hogy munkásságának egyik legfontosabb alapgondolata erős megfigyelési igazolást kapjon.
Nem a hit és a tudomány kényszerű kibékítése
Georges Lemaître jelentősége túlmutat azon, hogy katolikus papként fontos tudományos elméletet alkotott. Életműve arra figyelmeztet, hogy a hit és a természettudomány kapcsolatát nem érdemes leegyszerűsíteni állandó háborúvá vagy felszínes összhangkereséssé.
Lemaître nem azért volt nagy tudós, mert pap volt, és nem azért volt hívő, mert kozmológiai elméletében felfedezni vélte a teremtés bizonyítékát. Azért lehetett egyszerre hiteles pap és kiváló fizikus, mert mindkét területet komolyan vette.
Nem akarta a Bibliából levezetni a világegyetem fizikai történetét. Nem akarta a fizika segítségével bebizonyítani Isten létezését. A tudomány kérdése az volt számára, hogyan fejlődik és működik a világegyetem. A hit pedig arra a mélyebb kérdésre kereste a választ, hogy miért létezik egyáltalán a világ, mi az ember helye benne, és milyen végső értelemre irányul a létezés.
Lemaître öröksége ezért ma is időszerű. A hitnek nincs szüksége arra, hogy tudományos elméleteket sajátítson ki, a tudománynak pedig nem szükséges világnézeti harcot folytatnia a vallással. Az értelem becsületes használata és a hit alázata nem egymás ellenfelei. Mindkettő annak elismeréséből indulhat ki, hogy a valóság nagyobb annál, mint amit már megértettünk.
fotó: