Impossible1

A természet ereje 125

Környezetünk határozza meg érzékszerveink élességét és azt, hogy milyen mértékben kell kiegészítenünk őket ahhoz, hogy a világot részletesebben is felfedezhessük. Csak technológiai hatókörünk és azon természeti feltételek rendkívüli egybeesése – amelyeket vizsgálni kívánunk – kerülheti el azt a technológiai korlátot, ami az emberi tudományos megértés útjába áll.

A Természet erői

„Azok a gépek, amelyeket először találnak fel valamilyen adott mozgás elvégzésére, mindig a legbonyolultabbak, és a későbbi alkotók általában rájönnek, hogy kevesebb kerékkel, kevesebb mozgáselvvel, mint amennyit eredetileg alkalmaztak, ugyanazok a hatások könnyebben is előidézhetők. Az első filozófiai rendszerek ugyanígy mindig a legbonyolultabbak.”
ADAM SMITH¹⁰

Már régóta tudatában vagyunk a gravitáció és a mágnesesség erőinek. Egyetlen szárazföldi élőlény sem lehetne független a gravitációtól. A mágnesesség azonban csak a Föld mágneses mezejének jelenléte és a Föld felszínén található mágnesezett fémércek felfedezése miatt vált ismertté számunkra. A modern korban annak felismerése, hogy a mozgó mágnesek elektromos áramot generálhatnak, és fordítva, hogy megfelelő körülmények között az elektromos áramok mágnesességet hozhatnak létre, ahhoz a megállapításhoz vezetett, hogy e két jelenség gyökerénél a Természet egy másik ereje húzódik meg. Ezt elektromágnesességnek nevezzük. Bárhol is figyeltük meg eddig az Univerzumban, mindenütt ugyanúgy viselkedik, és matematikai megértésünk róla rendkívül pontos – 10¹¹-ből egy résznyi pontosságú. Richard Feynman, ezen elmélet egyik megalkotója által javasolt hasonlattal élve: ez egyenértékű azzal, mintha London és New York közötti távolságot egy emberi hajszál vastagságánál is nagyobb pontossággal tudnánk megmérni. A gravitáció viselkedését még nagyobb pontossággal vagyunk képesek megjósolni. Képesek vagyunk nyomon követni egy tőlünk 30 000 fényévre lévő neutroncsillagpár mozgását egy olyan környezetben, ahol a gravitáció ereje 10⁵-szer erősebb, mint bárhol a mi naprendszerünkben. Egy több mint 20 éves időszak alatt megállapítottuk, hogy ezek a mozgások méréseink végső pontosságáig – a megdöbbentő 10¹⁴-ből egy résznyi pontosságig – megegyeznek Einstein gravitációs elméletének előrejelzéseivel.¹²

Nem a gravitáció és az elektromágnesesség a Természet egyetlen erői. Eddig további kettőt fedeztünk fel: a „gyenge” erőt és az „erős” erőt. A gyenge erő a radioaktivitás forrása, míg az erős erő a kémiai elemek atommagjait tartja össze. Amikor ez a kötési energia felszabadul, hatalmas nukleáris energiák válnak hozzáférhetővé. Ezek az erők nagyon rövid hatótávolságúak, és földi hatásaikat csak olyan különleges körülmények között lehet elkülöníteni a gravitációtól és az elektromágnesességtől, amelyek kialakítása jelentős technológiai szakértelmet igényel a mérnököktől. A csillagászat birodalmában azonban ezek az erők sokkal

drámaibb szerepet játszanak. Ők felelnek a csillagok energiatermeléséért, a Nap stabilitásáért, és ezáltal bármilyen hozzánk hasonló, bolygóhoz kötött életforma létezéséért is. Ahhoz, hogy az erős erő alapvető jellemzőit megvizsgálhassuk, 10^-13 centiméteres távolságokat kell tanulmányoznunk; a gyenge erő vizsgálatához pedig százszor kisebbre, 10^-15 centiméterre kell lemennünk.

Jelenleg a Természet ezen négy ereje az egyetlen ismert. Figyelemre méltó módon pusztán erre a négy alapvető erőre van szükségünk minden fizikai kölcsönhatás és struktúra megmagyarázásához, amelyet az Univerzumban látunk vagy létrehozunk.¹³ A fizikusok úgy vélik, hogy ezek az erők valójában nem annyira elkülönültek, mint ahogyan azt számos jól ismert megnyilvánulásuk elhitetné velünk. Sokkal inkább a Természet egyetlen erejének különböző aspektusait képviselik. Elsőre ez a lehetőség valószínűtlennek tűnik, mert a négy erő ereje nagyon is eltérő. Az 1970-es években azonban felfedezték, hogy ezen erők tényleges ereje a működési környezetük hőmérsékletének függvényében változhat. A gyenge és az elektromágneses erő erőssége a hőmérséklet emelkedésével megváltozik, és hasonlóvá válik, amikor elérik a körülbelül 10¹⁴ Kelvin-fokos hőmérsékletet. Ekkor egyesülnek, hogy egyetlen, két arculattal rendelkező „elektrogyenge” erőt hozzanak létre. Ezzel szemben az erős erő egyre gyengülni látszik, és a hőmérséklet további növekedésével közeledni kezd az elektrogyenge erőhöz. Végül mindegyiknek azonos erősségűvé kellene válnia, de csak egy gigantikus, 10¹⁵ gigaelektronvoltos energián (10²⁸ Kelvin-fok), amely messze meghaladja a földi részecskegyorsítók kapacitását (5.3. ábra).

A negyedik és legismertebb erő a gravitáció. Bár mindenhol jelen van, a gravitáció szerkezete mélyen rejtélyes, és a másik három erőhöz fűződő viszonya is rendhagyó. Szorosan összefonódik a tér és idő természetével. A gravitáció erősségének megváltoztatása módosíthatja azok tulajdonságait is. Jelenleg létezik egy vonzó matematikai elméletünk („szuperhúr-elmélet”), amely módot nyújt annak meg-

[kép: Vonaldiagram, amely bemutatja az erős, elektromágneses és gyenge erők erősségének jósolt változását. Kép alatti szöveg: 5.3. ábra A természet erős, elektromágneses és gyenge erői erősségének jósolt változása egy szuperszimmetrikus elméletben. Nagy energiánál egy beszédes kereszteződés („nagy egyesítés”) jósolható.]

értésére, hogyan lehet egyesíteni a gravitációt a Természet másik három erejével. Ez a lehetőség azonban csak az elképzelhető legmagasabb hőmérsékleten valósul meg a Természetben, ami talán csak az Univerzum létrejöttekor létezett. Mint látni fogjuk, ez problémákat okoz bármely végső „Mindenek Elméletének” tesztelésében.

Az Univerzumban elfoglalt helyzetünknek e rövid leírása – viszonyítva a csillagászati struktúrák és az anyag legkisebb elemi részecskéinek méretéhez – megmutatja, mit remélhetünk és mit nem tudhatunk meg a világról. Egyszerű fizikai elvek határozzák meg az élőlények méretét a bolygók felszínén. A mi méretünk azt jelenti, hogy könnyen megismerhetjük a dolgok felszíni tulajdonságait centiméteres vagy méteres nagyságrendben. De ha meg akarjuk érteni a csillagászati testek felépítését, valamint a molekulák, atomok és az annál is kisebb jelenségek birodalmát, akkor mesterséges segédeszközökre van szükségünk. Ha fel akarjuk fedezni a teljes igazságot az elemi részecskék szubatomi birodalmát irányító erőkről, akkor a Természetet olyan körülmények között kell megragadnunk, amelyek messze túlmutatnak az érzékszerveink korlátain.

Azok a nehézségek, amelyekkel a Természet feletti uralmunk további kiterjesztése során találkozunk, tehát méretünknek, valamint egy olyan környezet tulajdonságainak a következményei, amely képes fenntartani a bolygóalapú atomi életformákat. Az élőlényeknek a szervezett komplexitás számára barátságos környezetet kell találniuk. Ez olyan közeget jelent, amely elég hűvös ahhoz, hogy a molekuláris kötések érintetlenek maradjanak, ugyanakkor elég meleg ahhoz, hogy a víz és más egyszerű folyadékok létezhessenek. Várhatóan minden más intelligens bolygóalapú életforma is hasonló korlátokkal szembesült, és a miénkhez hasonló módon küzdötte le azokat.

Egy életet fenntartó környezet érdekes mellékterméke az a mód, ahogyan a légkör jelenléte színeket hoz létre a központi csillag (esetünkben a Nap) fényének szórásával. A színek jelenléte a természetes kiválasztódást olyan adaptációk felé tereli, amelyek előnyt tudnak kovácsolni annak érzékeléséből. A pigmentált növényvilág növekedése színváltozatokat hoz létre a táplálékforrásokban, és adaptív előnyt biztosít a színmegkülönböztetés egyszerű formáinak. A bolygó bármilyen forgása, amit nehéz elkerülni, napi ingadozásokat hoz létre a fényszintekben. Ily módon a bolygó és légkörének mérete, bizonyos molekuláris tulajdonságokkal együtt, a színlátás adaptív evolúciójának forrásai. Függetlenül ennek a vizuális érzéknek a végső formájától, egyértelmű, hogy képességei a helyi környezethez való alkalmazkodást szolgálják, nem pedig az Univerzum nagyobb és kisebb tulajdonságainak vizsgálatát, amelyet a tudomány megkövetel. Így olyan érzékszervekkel lettünk megáldva, amelyek létfontosságú szerepet játszottak a túlélésben. Érzékelniük kellett a veszélyt, megkülönböztetniük az ehető gyümölcsöket a zöld lombozattól, és észlelniük a világosság és a szürkület napi változásait. Bármely faj, amely ebben a környezetben természetes kiválasztódás révén együtt fejlődik, korlátozott érzékszervi tartományokkal fog rendelkezni, és mesterséges eszközökkel kell manipulálnia a Természetet, ha ki akar törni az érzékszervei által rákényszerített börtönből.¹⁴

Egyesek számára ez a börtön sötétebb lehet, mint másoknak. Szerencsések vagyunk, hogy az idő nagy részében tiszta az égboltunk. Ez teszi lehetővé a csillagászatot. Ennek tanulmányozásából fakadt a gravitáció és a földi fizika számos más aspektusának megértése, amelyek csak a csillagászati birodalomban válnak észrevehetővé. A hélium elemet, amely oly kulcsszerepet játszik az anyag alacsony hőmérsékleten való viselkedésének vizsgálatában, először a Nap koronaspektrumában fedezte fel Pierre Janssen francia csillagász egy napfogyatkozás során 1868-ban (innen a neve).¹⁵ Ha az egeink felhősek és borultak lettek volna, akkor a szabad szemes és az optikai csillagászat nem fejlődött volna ki. Lehet, hogy alig vagy egyáltalán nem ismernénk saját naprendszerünket, nem is beszélve a távoli galaxisok sokaságáról. Az élet egy Homo sapiens által mutatotthoz hasonló szintre is fejlődhetett volna egy olyan bolygón, amelynek felszínén nincsenek fémércek. De a technológia későbbi fejlődése elakadt volna, és a bolygó evolúciójának egyik jellemzője egy hosszú, bár kifinomult kőkorszak lehetne. A geológia furcsaságai biztosították számunkra azokat az eszközöket, amelyekkel kifejleszthettük az anyag mikroszkopikus szerkezetének vizsgálatára és az elektromosság felfedezésére képes technológiákat.

Az egyszerű tanulság, amit ebből levonhatunk, hogy az Univerzum különböző részein lévő eltérő intelligenciák a sajátos környezetük által támasztott kihívásoknak megfelelően fejlődtek. Ezek a környezetek fogják meghatározni a fejlődés azon irányait, amelyek a leginkább előnyösek a reprodukció szempontjából, és a legkevésbé költségesek az élet szűkös erőforrásait tekintve. Arra is meghatározást adnak, hogy mi a lehetetlen az ottani lakosok számára. Ez pedig befolyásolja majd, hogy milyen irányokba törekszenek a tudás és a haladás felé.

Az Univerzum manipulálása

„A filozófusokat két osztályba lehet sorolni: azokra, akik hiszik, hogy a filozófusokat két osztályba lehet sorolni, és azokra, akik nem.”
NÉVTELEN

Az emberiség fausti képe, amint egyre tágabb és tágabb birodalomban próbálja manipulálni a Természetet, hiányos ugyan, de hasznos módja annak, hogy rendszerezzük az emberi technológiai vívmányokról alkotott képünket. Némi perspektívát nyerhetünk arról, hogy meddig jutottunk, és milyen messzire kell még eljutnunk, ha megnézzük, milyen jól teljesítettünk az anyag manipulálásában a saját testünknél nagyobb és kisebb léptékekben, abban a két birodalomban, ahol mesterséges segédeszközökre van szükségünk.

Az 1960-as években a földönkívüli intelligenciák (ETI-k) keresésének gondolata újszerű volt, és számos csillagászati megfigyelési technika állt potenciálisan a rendelkezésére. Nyikolaj Kardasev orosz asztrofizikus azt javasolta, hogy a fejlett ETI-ket három kategóriába: I., II. és III. típusba soroljuk,

technológiai képességeik alapján.¹⁶ Ezeket a civilizációs fokozatokat lazán a következők szerint különböztették meg:

I. típus: képes átalakítani a bolygókat és megváltoztatni azok bolygókörnyezetét; a földi civilizáció jelenlegi energiájának megfelelő energiát képes felhasználni a kommunikációra;
II. típus: képes átalakítani a naprendszereket; a Nap jelenlegi energiájának megfelelő energiát képes felhasználni a csillagközi kommunikációra;
III. típus: képes átalakítani a galaxisokat. Képes jeleket küldeni az egész megfigyelhető Univerzumon keresztül az általunk ismert törvények használatával; a Tejútrendszer jelenlegi energiájának megfelelő energiát képes felhasználni a csillagközi kommunikációra.

Ennek az osztályozásnak az volt a célja, hogy megbecsülje, mennyi hulladékhőt termelhetnek e civilizációk technológiai tevékenységei, hogy el lehessen dönteni, képesek lehetnek-e a csillagászok bármelyiket is észlelni.¹⁷ Ebből derül ki, hogy könnyebb-e észlelni egy nagyon távoli III. típusú civilizációt, mint egy közeli I. típusút.¹⁸ De minket elsősorban nem Kardasev osztályozásának ez az aspektusa érdekel. Inkább ki akarjuk bővíteni azt, hogy meghatározzuk a teljesítmények egy technológiai mérföldkövekből álló létráját.

A dolgok ezen rendszerében láthatjuk, hogy mi mindenképpen I. típusú civilizáció vagyunk. A Föld felszínének domborzatát sokféleképpen megváltoztattuk: építményeket emeltünk, bányásztunk és ásatásokat végeztünk, esőerdőket irtottunk ki, és területeket hódítottunk el a tengertől. Ipari tevékenységeink megváltoztatták a Föld légkörének viselkedését, és módosították a Föld hőmérsékletét. Képesek vagyunk jelentős változásokat előidézni a Földön és közvetlen környezetében, akár szándékosan, akár véletlenül. A Föld belső szerkezetének feltárása és kiaknázása eddig viszonylag szerény volt, és alig jelent többet a fosszilis tüzelőanyagok és ásványok kitermelésénél.

Közel állunk egy alacsony szintű II. típusú civilizációhoz. Meg tudnánk változtatni néhány belső bolygó evolúcióját; (például a Vénusz primitív életformákkal való beoltásával, ami megváltoztatná a légkör kémiáját), és (sőt, lehet, hogy muszáj is lesz) egyfajta "Csillagok háborúja" technológiát alkalmazhatunk, hogy megvédjük magunkat a közeledő aszteroidáktól és üstökösöktől, amikor azok a külső naprendszerben vannak. Egy érett II. típusú civilizáció esetleg képes lehet valamilyen módon megváltoztatni a helyi csillagának kémiai összetételét (például üstökösök beleirányításával), hogy megváltoztassa a saját bioszférájának természetét. Egy ilyen civilizáció ásványokat és nehéz elemeket termelhetne ki a világűrből, és a jelenlegi technológiánknál sokkal nagyobb hatékonysággal tanulhatná meg kivonni a napenergiát.

A III. típusú civilizációk a tudományos-fantasztikus történetek tárgyát képezik, és nehéz elképzelnünk, hogy ilyen hatalmas dimenziókon manipulálják az anyagot (például a kozmikus rádiójetek – a legnagyobb koherens struktúrák, amiket az

Univerzumban láthatunk – működésének befolyásolásával) a jelek ezen dimenziókon való áthaladásához szükséges hosszú időtartamok miatt.¹⁹ Ahhoz, hogy egy civilizáció előnyösnek találjon egy ilyen fantasztikus előrelátást, az összes lehetséges helyi problémát teljesen irányítása alatt kellene tartania, és nagyon hosszú (akár végtelen) egyéni élettartammal kellene rendelkeznie. Ha a helyi környezeti problémák még mindig jelentős kihívásokat jelentenének, akkor valószínűtlen, hogy pazarló tudományos kalandokba bocsátkoznának. Amikor azonban ezek a kihívások a civilizáció jövőbeli létezését fenyegető veszélyekké nőnék ki magukat, minden erőforrást bevethetnének egy biztonságosabb környezetbe való átköltözés keresésére.

Elsőre úgy tűnhet, hogy költséges, rendkívül hosszú távú projektekbe soha nem fognának bele, ha azok nagymértékben meghaladják a társadalom egy tagjának átlagos élettartamát. Hogyan lehetne ezt a visszatartó erőt leküzdeni? Elképzelhető, hogy az egyéni élettartam fogalma lényegtelenné válik. Egy nagyon kifinomult számítógépes technológiával, amely képes teljes biztonsági másolatot készíteni az elmékről, az egyének legyőzhetnék a hagyományos értelemben vett 'halált'. Egy rövid időre kimaradhatnának, amíg az információt egy új médiumra viszik át, de ez csak kisebb kitérő lenne. El lehetne képzelni, hogy különböző számítógépek versenyeznek a legteljesebb regeneráció biztosításáért; azért, amelyik a legkevesebb tapasztalatot veszíti el, szemben azokkal, amelyek ezzel egyidőben eltávolítanak bizonyos nemkívánatos tulajdonságokat vagy 'rossz' emlékeket.

Az utóbbi években részletes spekulációk láttak napvilágot az Univerzum távoli jövőjéről, amelyek a III. típusúaknál is fejlettebb lények létezését feltételezik.²⁰ Tegyük fel, hogy felfelé bővítjük az osztályozást. Ezen hipotetikus IV., V., VI. ... és így tovább típusú civilizációk tagjai képesek lennének egyre nagyobb léptékben manipulálni az Univerzum struktúráit, átfogva galaxisok csoportjait, halmazait és a galaxisok szuperhalmazait. Végső soron elképzelhetnénk egy Omega (Ω) típusú civilizációt is, amely az egész Univerzumot (és akár más univerzumokat is) képes lenne manipulálni. Ha az időutazás gyakorlati lehetőség, akkor annak megvalósítása a lehetőségek teljesen új világát nyitná meg az ezen végső típusú civilizációk számára. Az határozná meg őket, hogy képesek a lehető legközelebb jutni az információtárolás, a feldolgozás, a kaotikus kiszámíthatatlansággal szembeni ellenállás és az állóképesség minden alapvető korlátjához.

Sok részletes spekuláció folyt arról, hogy egy Omega (Ω) típusú civilizáció elvileg mire lehetne képes, és hogyan tudná azt megtenni. Frank Tiplerrel együtt a szerző bebizonyította, hogy bizonyos típusú táguló univerzumokban az információfeldolgozás a jövőben is a végtelenségig folytatódhat, és azt is kimutatta, hogy ha az Univerzum egy bizonyos típusú általános struktúrával rendelkezik, akkor nem feltétlenül van korlátja a civilizáció befolyásának.²¹ Ezek a tanulmányok azonban csak a lehető legjobb helyzetet azonosítják; egészen más kérdés, hogy hogyan lehet ezt elérni.

Hasonló gondolatmenet mentén Alan Guth feltárta, hogy mit kellene tenni egy 'univerzum' laboratóriumi létrehozásához.²² A fizika jelenlegi ismeretei szerint ez nem tűnik lehetségesnek, de viszonylag apró változások a tudásunkban a távoli jövőben technikai lehetőséggé tehetnék. Hozzá kell tenni, hogy ennek a 'bébi univerzumnak' a beindítása után nem lennénk képesek látni vagy kölcsönhatásba lépni vele. Az inflációs univerzum forgatókönyvének legáltalánosabb verzióiban – amelyeket a következő fejezetben részletesebben is megvizsgálunk – még az is lehetséges, hogy az Univerzum különböző régiói eltérő értékekkel rendelkezzenek a helyi állandókat és a Természet törvényeit illetően.²³

Lee Smolin egy olyan spekulatív forgatókönyvet vett fontolóra, amelyben a Természet állandóinak értékei számos 'kiadáson' keresztül fejlődnek, ahogy az új univerzumok fekete lyukak összeomlásából jönnek létre, miközben minden szakaszban kis eltolódások történnek az őket meghatározó állandók értékeiben.²⁴ Az eltolódásokat az a hajlam 'szelektálja', amely a fekete lyukak termelésének növelésére irányul, ezáltal több lehetőséget teremtve a későbbi, enyhén eltolt állandókkal rendelkező bébi univerzumok számára. E javaslat motivációja az volt, hogy magyarázatot adjon a Természet különböző állandóinak értékei között megfigyelt számos különös egybeesésre. Ezek az egybeesések egy hatalmas időtartamon át zajló folyamat eredményei. Mint egy szelekciós folyamat eredménye, a megfigyelt finoman kiegyensúlyozott helyzet optimálisnak tekinthető a szelekciós folyamat szempontjából. Ebben az esetben az állandók értékének megfigyelt értékektől való bármilyen eltérése csökkentené a fekete lyukak termelésének sebességét.²⁵

Mindezeknek a lehetőségeknek a teljes spektrumát szem előtt tartva Edward Harrison amerikai kozmológus érdekes kérdéseket vetett fel azzal kapcsolatban, hogy az intelligens lények milyen mértékben befolyásolhatják a Természet állandóinak azon értékeit, amelyek meghatározzák saját Univerzumuk jellegét.²⁶ Az ő civilizációjuk az Omega (Ω) típusú variációba tartozna. Harrison azt találgatja, hogy az a tény, miszerint a Természet oly sok állandója az élet evolúciójához figyelemre méltóan alkalmas értéket vesz fel, talán a fejlett civilizációk egymást követő generációinak képességéből következhet. Abból, hogy képesek táguló 'univerzumokat' létrehozni, és a fizikai állandóikat úgy alakítani, hogy azok megközelítsék az élet későbbi létezéséhez és fennmaradásához szükséges optimális értékeket. Vizsgáljuk meg ezt az elképzelését közelebbről.

Tudjuk, hogy a Természet azon állandói, amelyek meghatározzák saját Univerzumunkat, sok szempontból is izgalmasak.²⁷ Nincs magyarázatunk az általuk felvett értékekre, de ha ezen értékek némelyike csak egy kicsit is megváltozna, lehetetlen lenne a szervezett komplexitás (amelynek az élet is egy szélsőséges példája) létezése. Számos híres és finoman kiegyensúlyozott egybeesés létezik a természeti állandók értékeivel kapcsolatban; és ha ezek az egybeesések nem léteznének, akkor mi sem létezhetnénk. Egyelőre nem tudjuk, hogy ezek az egybeesések csak a (vagy széles körű) lehetőségek szerencsés kimenetelei-e, vagy csak egyetlenegy lehetséges érték-kombináció létezik a Természet állandóira, amely

logikailag önkonzisztens. Ha az állandók más értékei is lehetségesek – és a jelölt szuperhúr 'Mindenek Elméletének' korai vizsgálatai erre utalnak –, akkor az állandók értékei hangolhatók lehetnek, ha az univerzumok kísérletileg 'létrehozhatók' a vákuumfluktuációkból. Bármely civilizáció, amely technológiailag elég fejlett ehhez, úgy állíthatja be az állandókat, hogy azok egy kicsit jobban kedvezzenek az élet evolúciójának, mint ahogyan azt saját univerzumában találta. Az egymást követő fejlett civilizációk által végzett több generációnyi hangolás után elvárhatnánk, hogy az állandók olyan finoman hangolt értékeket kapjanak, amelyek közel állnak az élet sikeres kialakulásához és fejlődéséhez szükséges feltételek optimalizálásához. Az a tény, hogy saját Univerzumunk az állandók sokak által gyanúsan jónak tartott finomhangolásával rendelkezik, akár bizonyítékként is szolgálhat arra, hogy a hosszú életű univerzumok ezen egymást követő hangolása a fejlett lakók által már számos kozmikus történelem óta zajlik. Sajnos ez a szórakoztató elképzelés nem tudja megmagyarázni, hogy az állandók miért voltak olyanok, hogy lehetővé tették az élet kialakulását már jóval azelőtt, hogy a bébi univerzumok hangolásának képessége létezett volna. Azt is el kellene hinnünk, hogy az életnek szerencséje volt ilyen vendégszeretőnek találni az univerzumot, vagy hogy az élet szinte elkerülhetetlen a Természet állandóinak óriási értéktartományában; ebben az esetben viszont nehéz megérteni, miért tennének az Omega (Ω) típusú civilizációk ekkora erőfeszítéseket az állandók hangolására. De talán nincs is szükség nagy erőfeszítésekre.

A brit kozmológus, Fred Hoyle egy alkalommal a szén- és oxigénatommagok energiaszintjeinek figyelemreméltóan szerencsés elhelyezkedésének felfedezésére (amely nélkül a mi létezésünk valószínűleg lehetetlen lenne) a következő merész véleménnyel reagált:

„Nem hiszem, hogy bármely tudós, aki megvizsgálta a bizonyítékokat, ne vonná le azt a következtetést, hogy a magfizika törvényeit szándékosan úgy alakították ki, tekintettel azokra a következményekre, amelyeket a csillagok belsejében hoznak létre. Ha ez így van, akkor minden látszólagos véletlenszerű furcsaság egy mélyen gyökerező terv részévé vált. Ha nem, akkor ismét egy szörnyű balesetsorozatnál tartunk.”²⁸

Hasonló teleológiai gyanú fogalmazódik meg Freeman Dyson reakciójában is, amelyet az elektromágneses és a nukleáris erők erősségével kapcsolatos további egybeesések váltottak ki,²⁹ amelyek megakadályozzák, hogy a nukleáris reakciók oly gyorsan emésszék fel a csillagok anyagát, hogy az életet támogató környezetek még azelőtt eltűnnének, hogy az evolúció létrehozhatná a biológiai komplexitást:

„Ahogy kinézünk az Univerzumba, és azonosítjuk a fizika és csillagászat számos véletlenjét, amelyek mind a mi javunkra dolgoztak együtt, szinte úgy tűnik, mintha az Univerzum valamilyen értelemben tudta volna, hogy jövünk.”³⁰

Hangsúlyoznunk kell, hogy Smolin és Harrison elképzelései rendkívül spekulatívak, ám saját korlátozott képzeletünkből merítve példákkal szolgálnak arra, hogyan is próbálhatna meg egy Omega (Ω) típusú civilizáció beavatkozni az Univerzum szövetébe a távoli jövőben.³¹

A civilizációs 'típusok' osztályozását aszerint vezettük be, hogy milyen mértékben képesek manipulálni a körülöttük lévő nagy léptékű világot. Ez a legnehezebben elvégezhető manipuláció. Hatalmas energiaforrásokat igényel, és rendkívül nehéz visszafordítani, ha a dolgok rosszra fordulnak. A gravitáció elkerülhetetlenül jelen van, és mivel ez a Természet egyetlen ismert ereje, amely kivétel nélkül mindenre hat, nem kapcsolható ki. A gyakorlatban tehát sokkal költséghatékonyabbnak találtuk, ha képességeinket arra használjuk, hogy egyre kisebb dimenziókban manipuláljuk a világot, nem pedig egyre nagyobbakban. Bővítsük ki tehát a technológiai civilizációk osztályozását lefelé, az I-mínusz típus, II-mínusz típus... és így tovább az Omega (Ω)-mínusz típusig, aszerint, hogy milyen képességgel rendelkeznek egyre kisebb entitások irányítására. Ezeket a civilizációkat a következők szerint lehetne megkülönböztetni:

I-mínusz típus: képes objektumok manipulálására a saját méretük tartományában: építmények felhúzása, bányászat, szilárd testek összeillesztése és széttörése;
II-mínusz típus: képes a gének manipulálására és az élőlények fejlődésének megváltoztatására, részeik átültetésére vagy cseréjére, genetikai kódjuk olvasására és megtervezésére;
III-mínusz típus: képes molekulák és molekuláris kötések manipulálására, új anyagok létrehozására;
IV-mínusz típus: képes egyedi atomok manipulálására, nanotechnológiák létrehozására az atomi skálán, és a mesterséges élet komplex formáinak megalkotására;
V-mínusz típus: képes az atommag manipulálására és az azt alkotó nukleonok megtervezésére;
VI-mínusz típus: képes az anyag legelemibb részecskéinek (kvarkok és leptonok) manipulálására, hogy szervezett komplexitást hozzon létre az elemi részecskék populációi között;
amely végül a következőben csúcsosodik ki:
Ω-mínusz típus: képes a tér és az idő alapvető szerkezetének manipulálására.

Ismét megpróbálhatjuk elhelyezni magunkat ebben a technikai képességek szerinti osztályozásban. Már régóta I-mínusz típusú civilizáció vagyunk, a modern genetika pedig számos tekintetben II-mínusz típusúvá tesz minket. E képesség használata ellentmondásos, veszélyekkel, valamint a polgári és személyes szabadságjogokkal való lehetséges visszaélésekkel terhes. A Humán Genom Projekt egy nemzetközi kutatási program az emberi genetikai információ megfejtésére azzal a céllal, hogy azonosítsa a különböző emberi tulajdonságok és egészségügyi rendellenességek okait. Ez jelzi a biológia belépését a korábban a fizika és csillagászat által uralt nemzetközi „Nagy Tudomány” (Big Science) ligájába.

Rendelkezünk bizonyos III-mínusz típusú képességekkel is, és rutinszerűen tervezünk olyan anyagokat, amelyek meghatározott szerkezeti jellemzőkkel bírnak; az orvoskutatók különleges terápiás tulajdonságokkal rendelkező antibiotikumokat terveznek. Csak nemrég léptünk be a IV-mínusz típusú tartományba. Bár még kezdők vagyunk, kifejlesztettük a képességet az egyedi atomok mozgatására és a felületek egyedi atomi szintű megmunkálására (lásd az 5.4. ábrát).

Ez a képesség képezi az alapját a nanotechnológiák kifejlesztésére irányuló törekvéseknek. A tudósok régi álma mikroszkopikus gépek – motorok, szelepek, érzékelők és számítógépek – építése a molekuláris léptékben. Ezeket nagyobb struktúrákba lehetne beültetni, ahol láthatatlan feladatukat végezhetnék, például egy szívbeteg szívének megfigyelését vagy a létfontosságú artériák dugulásmentesen tartását. Néhány ilyen jellegű eszköz már létezik (lásd 5.5. ábra). Valószínűleg egyre nagyobb, bár láthatatlan szerepet fognak játszani a mindennapi életben az elkövetkező években.

Küzdünk azért, hogy fenntartsuk V-mínusz típusú civilizáció státuszunkat. Képesek voltunk a nukleáris erőket és részecskéket szabályozott módon felhasználni, hogy maghasadással fenntartható energiát, valamint maghasadással és fúzióval robbantásokat hozzunk létre, de eddig nem sikerült ezen tevékenységek minden melléktermékét biztonságosan és megbízhatóan irányítani. A sok országban zajló hosszú és költséges kutatások ellenére

[kép: Negyvennyolc vasatom egy rezes felületen, kör alakba rendezve. Kép alatti szöveg: 5.4. ábra Az atomi karám. Negyvennyolc vasatom alkot egy 0,01 mikron sugarú gyűrűt egy rézfelületen. Az atomokat pásztázó alagútmikroszkóp segítségével helyezték el.⁶⁸]

[kép: Mikroszkopikus méretű gitár. Kép alatti szöveg: 5.5. ábra Egy gitár, hússzor kisebb, mint egy emberi hajszál vastagsága, kristályos szilíciumból kifaragva egy elektronnyaláb segítségével. Hat húrja van, egyenként száz atom vastagságúak, amelyeket atomerő-mikroszkóppal lehet pengetni. A keletkező frekvenciák túl magasak az emberi fül számára. (Fotó: D. Carr és H. Craighead, Cornell Egyetem, New York.)]

nem sikerült életképes és szabályozott energiaforrásokat létrehoznunk magfúziós reakciókból. Bár ez biztonságosabb és tisztább nukleáris energiaforrás, mint a maghasadás, hatalmas kihívásokat rejt a reagáló plazma összetartása és szabályozása terén. Eddig a szabályozott energiakibocsátás csak nagyon rövid ideig tartott, és a folyamat sokkal drágább a hagyományos energiaforrásoknál. Valószínű azonban, hogy ezek a problémák egy napon megoldódnak. Valójában Carlo Rubbia olasz fizikus felvázolt módokat, amelyekkel tiszta energiaforrások nyerhetők az atommagok gyors részecskékkel való nagy energiájú bombázásával. Bónuszként ez a technika egyszerű módot kínál a radioaktív nukleáris hulladék ártalmatlanná tételére, és (a meglévő reaktorokkal és folyamatokkal ellentétben) nem termel semmilyen katonai felhasználásra alkalmas mellékterméket.

Az V-mínusz típus egy másik közelmúltbeli sikere egy antianyag-atommag (antihidrogén) létrehozása volt a genfi CERN-ben. Végső soron az anyag és antianyag ellenőrzött találkoztatása tiszta és biztonságos energiát biztosíthatna számunkra. A kihívás, mint mindig, nem csupán ennek a véghezvitele, hanem az, hogy ezt elég gazdaságosan tegyük ahhoz, hogy megérje.

Még nem vagyunk VI-mínusz típusú civilizáció. Protonok közötti nagy energiájú ütközések és más nagy energiájú részecskefizikai folyamatok során képesek vagyunk elemi részecskéket előállítani, de még abban a szakaszban vagyunk, hogy az események törmelékeit figyeljük az elemi részecskékről alkotott tudásunk elmélyítése és megszilárdítása érdekében: megpróbáljuk megérteni, hogy hányféle van belőlük, mekkora a tömegük és az élettartamuk, milyen tulajdonságok azonosítják őket, és mi szab határt

kölcsönös interakcióiknak. Egyelőre nem vagyunk képesek ezeket a részecskéket úgy alakítani, hogy konkrét tulajdonságokkal rendelkező komplex aggregátumokat hozzunk létre (femto-mérnökség?). Nem tudjuk, hogy létezhetnek-e ilyen struktúrák más formákban, mint a hadronokat és mezonokat alkotó ismert aggregátumok.

Érdemes megjegyezni, hogy az anyag legkisebb összetevőinek ezen manipulációi figyelemreméltó helyzetet eredményeznek. Pontos matematikai elméletekkel rendelkezünk, amelyek soha nem látott pontossággal jósolják meg a mikroszkopikus világ viselkedését. Ezek az elméletek többet jósolnak a világról, mint amennyit megfigyelés révén eddig megtudtunk. Alkalmanként lehetővé teszik számunkra, hogy olyan rendkívül furcsa szituációt hozzunk létre, amely az Univerzumban teljes múltbeli történelme során talán soha nem is létezett, hacsak más értelmes lények nem hajtottak végre hasonló kísérleteket. Például a század elején a szupravezetés jelenségét először Leidenben figyelte meg 1911-ben Heike Kamerlingh-Onnes holland fizikus. Azt tapasztalta, hogy -269 Celsius fokra hűtött higanyban (csupán 4 fokkal az abszolút nulla fok, azaz -273 Celsius fölött) teljesen megszűnik az elektromos áramlás ellenállása. Nincs okunk arra számítani, hogy ilyen rendkívül alacsony hőmérsékletek természetes módon létezzenek az Univerzumban bárhol. Ha nem, akkor előfordulhat, hogy a szupravezetés jelensége az Univerzumban a leideni, 1911-es megjelenése előtt még soha nem is fordult elő. Hasonlóképpen, a magas hőmérsékletű szupravezetés felfedezése Zürichben 1987-ben Georg Bednorz és Alex Mueller által, talán az első volt az Univerzumban. Ez a jelenség (amelyet a fizikusok még mindig nem értenek teljesen) magasabb hőmérsékleten fordul elő, mint a hagyományos szupravezetés (innen a neve), nincs ugyanaz a fizikai magyarázata, és olyan anyagokban keletkezik, amelyek szokatlan ásványi koktélok. A konkrét kémiai keverékek meglehetősen kényesek (az alkimisták titkos formuláira hajaznak), és nincs okunk arra számítani, hogy spontán módon előforduljanak természetes környezetben, például egy bolygófelszínen, vagy kifejlődjenek csillagközi anyagból. Ebben az esetben ez a jelenség az emberek által, mesterséges körülmények között végzett anyagmanipuláció eredményeként debütálhatott az Univerzumban. Ez egy nagyon kijózanító gondolat.

Egy Omega (Ω)-mínusz típusú civilizáció számára a végső technológiai kihívást a tér és idő manipulálása jelentené.³² Talán képesek lennének megcsapolni az Univerzum kvantum zéruspont-energiáját, és energiaforrásként használni. Jelenleg (elméletben) értünk néhányat azon dolgok közül, amelyeket egy ilyen szupercivilizáció megtehetne a térrel és idővel, de az ilyen változtatások megvalósításához szükséges feltételek messze meghaladják a technológiánk határait.

Einstein megtanított minket arra, hogy a mozgó órák lassabban járnak, és hogy erős gravitációs mezőben is lassabban járnak. Ezeket a dolgokat megfigyelhetjük nagyenergiás fizikai kísérletekben, a világűrből érkező kozmikus sugárzás záporaiban, valamint a naprendszeren belüli és azon túli mozgások megfigyeléseiben. Azonban nem vagyunk

még olyan helyzetben, hogy megteremtsük azokat a körülményeket, ahol ezen hatások technológiai előnyöket biztosítanának. Klasszikus példa, amely jól ismert a tudományos-fantasztikus történetek olvasói számára, az a lehetőség, hogy a fénysebességhez közeli sebességgel haladva, az utazó idejét tekintve rövid idő alatt eljuthassunk az otthoniak szerint sok fényévnyi távolságra lévő csillagrendszerekbe. Azt is értjük, hogy létezhetnek olyan különleges tömeg- és energiakonfigurációk, amelyek lehetővé teszik az időutazást, vagy helyi „féreglyuk” kapcsolatok létrehozását az Univerzum olyan részei között, amelyek (hagyományos fénysebességű utazási időket figyelembe véve) elképesztően távolinak tűnnek.³³

Az ezen spekulatív jellegű lehetőségek olyan sajátosságokkal bírnak, amelyek megakadályozzák, hogy kapásból elvessük őket. Rendelkezünk a gravitáció egy elméletével – az általános relativitáselmélettel –, amely fantasztikus pontossággal működik minden olyan területen, ahol eddig tesztelték. Felismerjük annak néhány korlátját is; azaz tudjuk, hogy extrém hőmérsékleti vagy anyagsűrűségi körülmények között csődöt kell mondania (amelyekkel jelenleg sem találkozni, sem előidézni nem fenyeget a veszély). Ez az elmélet megengedi például az időutazás előfordulását. De nem ismerjük azoknak a korlátozásoknak a teljes halmazát, amelyeket ezen elmélet előrejelzéseire kellene ráerőltetnünk, hogy kiválogassuk azokat, amelyek összeegyeztethetők az Univerzumunk összes többi tulajdonságával. Még ha ezt meg is tettük, fel kell tennünk a kérdést valaminek a bekövetkezési valószínűségéről. Az időutazás talán elvileg lehetséges, és nem vonja maga után a Természet törvényeinek megsértését, mégis túl alacsony a bekövetkezés valószínűsége (a szükséges nagyon különleges körülmények miatt) ahhoz, hogy a gyakorlatban valaha is tanúi legyünk. Például a levitáció is kompatibilis a fizika ismert törvényeivel, olyan értelemben, hogy ha a testemben lévő összes molekula történetesen egyazon pillanatban felfelé kezd sodródni, akkor elemelkedem a földről. Ezt a fizika egyetlen törvénye sem tiltja. Van rá esély, hogy ez a furcsa szituáció bekövetkezzen; de ez az esély annyira kicsi, hogy biztosak lehetünk abban, hogy minden erről szóló beszámoló sokkal valószínűbben téves, mintsem igaz.

Különös, hogy az Ω és Ω-mínusz típusú civilizációk makroszkopikus és mikroszkopikus képességei teljes kört írnak le, és egybeérnek. Az egész univerzumok irányításának, vagy kvantumvákuumból történő létrehozásuknak a képessége magában foglalja a tér és az idő mikroszkopikus szabályozását. Az univerzumok valójában nem tartalmaznak mást, csak teret és időt. Minden anyag pusztán hullámzásnak tekinthető egy amúgy tökéletesen sima tér és idő hordozórétegben.

Mielőtt elhagynánk a technológiai eredmények osztályozását, el kellene gondolkodnunk azon, hogy nincs-e a manipulatív teljesítményeknek egy harmadik fő kategóriája is. A nagyon nagy és a nagyon kicsi birodalmán kívül létezik a komplexitás birodalma is. Tapasztalataink szerint a legösszetettebb dolgok a nagyon nagy és a nagyon kicsi közötti átmeneti méretekben találhatók. Az 5.6. ábrán katalogizáltuk ezen komplexitási klub néhány tagját. Belső szerveződésük alapján különböztetjük meg őket: aszerint, hogy hány kapcsolat létezik az őket felépítő alkotóelemek között. Ahogy a kapcsolatok száma

[kép: Információtárolási kapacitást és másodpercenkénti bit-feldolgozási teljesítményt bemutató grafikon. Szerepel rajta pl. vírus DNS, baktériumok, számológép, személyi számítógép, ember, bálna, szuperszámítógép, Brit Könyvtár stb. Kép alatti szöveg: 5.6. ábra A struktúrák két aspektusának ábrázolása: információtárolási kapacitásuk (bitekben) és feldolgozási teljesítményük (bit/másodperc). A legösszetettebb ismert struktúrák, amelyek a hatalmas információtárolást gyors feldolgozással kombinálják, a jobb felső sarokban helyezkednek el.]

növekszik, a komplex viselkedés lehetősége drámaian megugrik, ugrásszerűen növekszik.

Ahogy egyre mélyebbre ásunk a komplexumok birodalmában, egy olyan világot találunk, amely teljesen más módon rendezi magát, mint a nagyok és kicsik egyszerű birodalmai. A stabilitás nem csak annak az eredménye, hogy a Természet két ellentétes ereje egyensúlyba kerül. Lehetséges, hogy az egyensúly dinamikus, mégis stabil; a szüntelen helyi változások írják alá az átfogó rendet, távol az egyensúlytól. Ez az a birodalom, ahol a gyertya lángjának stabilitását találjuk, nem pedig a gyertya viaszáét.

Kritikalitás: a homok rejtélye

„A Világot látni egy homokszemben,
S az Eget egy vadvirágban,
Tartani a végtelent a tenyeredben,
És az Örökkévalóságot egy órában.”
WILLIAM BLAKE³⁴

Eddig nem létezik általános elmélet a komplexitásra. Az élethez hasonlóan nehéz definiálni, de felismerjük, amikor látjuk. Számos konkrét példát láthatunk rá.³⁵ Bizonyos közös vonásokon osztoznak, de még nem rajzolódott ki olyan egyszerű törvényszerűség, amely minden komplexitásforma lényegét megragadná. Ez talán túl nagy remény lenne; reálisabb lehetőség egy olyan felfedezés, miszerint csak véges számú különböző komplexitás-fajta létezik, és minden általunk felfedezett példa besorolható majd valamelyik osztályba. Az utóbbi években a komplex elrendeződések egy fontos formáját azonosították, amely jellemezheti ezen osztályok egyikét. Olyan viselkedéstípust mutat, amely önszerveződő kritikalitás (self-organizing criticality, SOC) néven vált ismertté.³⁶

A SOC központi paradigmája a homokkupac egyszerű példája. Képzeljük el, hogy homokszemeket hullatunk egyesével egy sík felületre, például egy asztallapra, amelynek nyitottak a szélei, így a felesleges homok le tud esni az asztal peremén. Kezdetben a homokkupac egyre meredekebb lesz; a beérkező homokszemek csak azon homokszemek viselkedését befolyásolják, amelyek közvetlenül ott helyezkednek el, ahová hullanak, és csak alkalmanként fordulnak elő kis homokcsuszamlások. Ahogy a homok tovább hullik, a kupac nem lesz meredekebb, hanem fokozatosan egy „kritikus” szöget közelít meg. Ezt a lejtőt a kupac oldalain lezúduló homoklavinák tartják fenn (lásd 5.7. ábra).

Ennek a kritikus állapotnak számos lenyűgöző tulajdonsága van. Ez egy komplex szervezett állapot, amely olyan események (zuhanó, bukdácsoló homokszemek) láncolatából jött létre, amelyek egyénileg kaotikusan kiszámíthatatlanok. De nem ez a

[kép: Egy kúp alakú homokkupac. Kép alatti szöveg: 5.7. ábra Egy homokkupac kritikus állapotban.⁶⁹]

homokkupac egyetlen meglepő tulajdonsága. Egy állandósult állapotban van (a kupacra hulló homok sebessége végül egyensúlyba kerül az asztal széléről lehulló homok sebességével), amely mindig az instabilitás küszöbén áll; minden egyes lehulló homokszem lavinákat és változásokat idéz elő, amelyek a teljes dőlésszög fenntartását szolgálják. Egy ilyen egyensúlyt kritikusnak nevezünk. A kiszámíthatóság és a kiszámíthatatlanság különös keverékét ötvözi. Bár a kupac általános lejtése attól függetlenül alakul ki, hogy hogyan öntjük a homokot,²⁷ a homokkupac a kritikus állapothoz közeledve egyre érzékenyebbé válik az egyes homokszemek érkezésére. Így kezdetben a beérkező szemek csak a szomszédos szemekre hatnak, de ahogy a kupac eléri a kritikalitást, minden egyes érkező szem hatása egyre messzebbre terjed a kupac felszínén. Kritikalitásnál a homokszemek gyakran olyan lavinákat idéznek elő, amelyek a homokkupac teljes felszínére kiterjednek.

A homokkupac a Természet számos komplex, szervezett rendszerének jellemzőit hordozza magában. Egy rendszer önszerveződéséhez egy ilyen kritikus állapotba látszólag arra van szükség, hogy a viselkedéseknek (homoklavináknak) nagyon széles tartománya legyen, ahol nincs különösebb, preferált méret.²⁸ A homokkupac esetében ez azt jelenti, hogy az egyetlen homokszemtől az egész kupac méretéig terjedően nincsenek speciális lavinaméretek, amelyek kialakulnának. A kritikus állapotban minden lehetséges méretű lavina előfordul, változó valószínűséggel.³⁹

A homokkupac látszólag olyan rendszerek képviselője, amelyek elsőre teljesen másnak tűnnek. Ha homoklavinák helyett egy komplex ökoszisztémában kihalások következnek be, akkor a kritikus állapot az ökológiai egyensúly egy dinamikus állapotát jelentheti.⁴⁰ A kihalások pozitív szerepet játszanak, akár a homoklavinák, mert ökológiai fülkéket (niche) szabadítanak fel az új fajok számára. Vagy a vulkánok és földrengések által fenntartott teljes nyomásegyensúlyt a Föld felszínén⁴¹ is tekinthetjük a SOC egy példájának. Egy másik érdekes példa, amit részletesen tanulmányozni kezdtek, a forgalom áramlása. Egy zsúfolt úthálózat optimális állapota úgy tűnik, egy önszerveződő kritikus állapot, amelyben bármilyen hosszúságú dugók kialakulhatnak az optimális forgalomáramlás fenntartása érdekében. Kis dugók keletkeznek a nagy dugókon belül, és egyetlen autó kis mozdulata óriási dominóhatást válthat ki.⁴² Ezek az ingadozások bosszantóak lehetnek, ha Ön autós, de ezek azok az eszközök, amellyel az autók leghatékonyabb általános áramlása fennmarad. Ha kevesebb ingadozású forgalmat akarunk, akkor az út vagy alulhasznált (nagyon kevés autóval), vagy teljesen bedugult (mindenki áll). Így az optimális kritikus állapotnál tapasztaljuk a bosszantó dugókat, amelyek látszólag minden ok nélkül, folyamatosan keletkeznek. Valóban, egyetlen okra sem vezethetők vissza. Ez a SOC működés közben, és része a kritikus állapothoz közeli események veleszületett kiszámíthatatlanságának. Hasonlóképpen, ha a földrengések aktivitása valóban a szervezett kritikus viselkedés ezen formájának a példája, nincs értelme megpróbálni megjósolni a földrengések bekövetkezését.

Az önszerveződő kritikalitásnak lehetnek más fontos példái is a

közgazdaságtan birodalmában.⁴³ A gazdaságokra is tekinthetünk úgy, hogy kritikus állapotban vannak, amelyben a homoklavináknak a gazdasági összeomlások és az üzleti csődök felelnek meg. (A pozitív visszacsatolás itt az, hogy tőkék és emberek szabadulnak fel új vállalkozások indításához.) Ekkor nagy piaci ingadozások lesznek, és a gazdasági változásoknak lényegileg kiszámíthatatlan aspektusai lesznek. Sőt, az idealizált egyensúlyi gazdaságok egyszerű modelljei, amelyek a közgazdaságtan tanulmányozását látszólag áthatják, egyaránt kudarcot vallanak az önszerveződés lényegének megragadásában.

A zene is egy másik váratlan példája lehet a kritikus jelenségnek. Néhány évvel ezelőtt Richard Voss és John Clarke, két amerikai fizikus észrevette, hogy a zenei kompozíciók igen széles skálája (átívelve a nyugati és nem nyugati kultúrákon) az intenzitás-ingadozások egy jellegzetes (1/f) spektrumát mutatja a hanghullám frekvenciájával, f, átlagolva hosszú időszakokon keresztül.⁴⁴ Visszatekintve, az 1/f spektrális minta, amelyet mindezek a zenetípusok megosztanak – Beethoventől a Beatlesig –, egy önszerveződő kritikus állapot megnyilvánulása. Ennek talán az az oka, hogy a minden időintervallumban jelenlévő mintázatokat, amelyek ezen állapotot jellemzik, a legvonzóbbnak találjuk, mivel optimális módon ötvözik az újdonságot és a struktúrát. Továbbá, mivel közel vannak a kritikus állapothoz, ezek a mintázatok megjósolhatatlan módon érzékenyek az előadás árnyalataira. Ez új betekintést enged a zenei előadások vonzerejébe és frissességébe, különösen a tempó finomságaiba, megmutatva, hogy miért tarthatjuk a kritikus állapotot az emberi elme számára a leginkább csábítónak.

A lenyűgöző homokkupac-példából azt tanulhatjuk meg, hogy a szervezett komplex jelenségek ezen osztályában a kritikus állapotnak vannak kiszámíthatatlan vonatkozásai is. Ahogy egyre többet tanulunk a komplexitás lehetséges formáiról – és hiszem, hogy találunk majd hasonló paradigmákat, amelyek más egyenértékű komplexitási osztályokat is jellemeznek –, rájöhetünk, hogy a kiszámíthatatlanság és a komplexitás összefonódása egy nagyon általános dolog. Korábban azt gondoltuk, hogy az instabilitás annak a jele, hogy valami nem fog előfordulni a Természetben, vagy legfeljebb nagyon rövid életű lesz, mint egy hegyén egyensúlyozó tű. A homokkupac azonban megmutatja, hogy sok instabil esemény együttesen egy bonyolult, hosszú életű rendet tud fenntartani. Időnként az élet is pont ilyennek tűnik! És nem is kell messzire mennünk, hogy más természeti példákat találjunk. A vízesés turbulens áramlása is ilyen: minden apró örvény kaotikusan megjósolhatatlan, mégis segít fenntartani az energiaáramlást a nagy léptékűektől a legkisebbekig, ami az általános áramlás stabilitását tartja fenn. Végül talán azt is megállapítjuk majd, hogy tudatos elménk középpontjában is ott van valami ebből a kritikalitásból, miközben az agy önszerveződéssel kritikus állapotba kerül. A neuronok egymás utáni tüzelése, amely más neuroncsoportokban aktivitást vált ki, sok közös vonást mutat a homoklavinákkal. Az agy funkcionalitása az idő múlásával fejlődik, és jó eséllyel megközelíthet egy kritikus állapotot. Egy ilyen állapotban lenne a legkiterjedtebb, és maximálisan érzékeny a kis változásokra. Ezt a fajta fogékonyságot egy nagyon

kívánatos tulajdonságnak tartjuk a rendszerben, és valószínűleg finom kapcsolatban áll a tudatosság kialakulásával.

Elkezdtük megérteni azokat a komplex szervezett struktúrákat, amelyeket magunk körül látunk. Egy idő után remélhetjük, hogy e struktúrák és rendszerek teljesebb megértése lehetővé teszi majd, hogy meghatározott célokra, rendelésre állítsuk elő őket. A fejlett civilizációk, melyek képesek optimális kritikalitást mérnökölni önmagukba, technológiáikba és környezetükbe, nagyon is különbözni fognak tőlünk. Dönthetnek úgy, hogy magas szintű kiszámíthatatlansággal élnek majd együtt. Ez a kiszámíthatatlanság sok tekintetben állandó meglepetéssé teszi majd a jövőjüket, de tudni fogják, hogy a kritikus hatékonyságot jelző újdonság varázsát sosem lehet elvenni. Ez a Természet által kínált végső komplexitás védjegye.

Ha megvizsgáljuk az 5.6. ábrát, láthatjuk a felfedezett vagy megépített komplex struktúrák tartományát. Ezek egyelőre a középső mérettartományt foglalják el, az atomi felett, de a csillagászati méretek alatt. Semmi ok arra, hogy a szervezett komplexitás példái számban korlátozva legyenek. Lehet a struktúráknak egy végtelen populációja, amelyet a tudatos lények megtervezhetnek, vagy amelyet a Természet létrehozhat a megfelelő természetes körülmények között. Pontosan a komplexitás ezen birodalmában van a fejlett civilizációknak valós esélyük arra, hogy túlszárnyaljanak minket. Az elemi részecskék világának tanulmányozása meglepően közel lehet a végéhez; a csillagászati univerzum kutatásának talán nagyon korlátozott a technológiai alkalmazhatósága; de a komplex dolgok világa számtalan módon, azonnal hasznosítható. Utat nyit az élet és a tudat megértéséhez, valamint ahhoz is, hogy további példákat alkossunk ezekre a fantasztikus folyamatokra. A komplex struktúrák száma nagyon gyorsan fog növekedni az eltérő állapotok között létrehozható kapcsolatok permutációinak számával. A mi technológiánknak nehéz dolga lesz jelentős hatást gyakorolni a lehetőségeknek erre a véget nem érő világára.

Démonok: a költségek számba vétele

„Azok az emberek, akik összekeverik a tudományt a technológiával, hajlamosak a határok kérdésében is összezavarodni... azt képzelik, hogy az új tudás mindig új know-how-t is jelent; egyesek még azt is képzelik, hogy ha mindent tudnánk, az bárminek a megtételét lehetővé tenné.”
ERIC DREXLER⁴⁵

A tizenkilencedik század az ipari forradalom korszaka volt. A tudósok tanulmányozták a legkülönfélébb gépek hatékonyságát, és fokozatosan megértették az energia megmaradását és felhasználását irányító szabályokat. A termodinamika törvényei is ezen vizsgálatok egyik eredményeként születtek meg. A leghíresebb a „Második Főtétel”, amely kimondja, hogy egy zárt rendszer entrópiája soha nem csökkenhet. A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy még ha az energia meg is marad a fizikai folyamatok során, leértékelődik, és kevésbé rendezett,

kevésbé hasznos formákat ölt, amelyekről azt mondjuk, hogy magasabb az „entrópiájuk”. Annyival több módja van annak, hogy egy rendszer a rendből a zűrzavarba menjen át, mint amennyi a rendetlenségből a rendbe való átmenetnek, hogy a zárt rendszerek esetében rendszerint folyamatosan egyre nagyobb rendezetlenséget figyelhetünk meg.⁴⁶ Ez az elv tehát egy statisztikai elv; nem olyan típusú természeti törvény, mint amilyen a gravitációé. Mégis óriási jelentőséggel bír annak mérlegelésében, hogy technológiailag mi lehetséges. Tudományos pontosságot ad annak az elképzelésnek, hogy nem kaphatunk valamit a semmiért – sőt, azt jelenti, hogy még nullszaldósok sem lehetünk. Később a tudósok egy sora kutatta az entrópia és az információ nyeresége vagy vesztesége közötti kapcsolatot. Ha egy rendszer állapotáról információhoz akarunk jutni, annak ára van. Munkát kell végezni. A termodinamika második főtétele lehetővé teszi számunkra, hogy kiszámítsuk az információszerzés költségeit. Ezen összefüggések megértése felé vezető utunk egy, a tizenkilencedik század egyik legnagyobb tudósától származó, szinte komolytalannak tűnő felvetéssel kezdődött.

A tizenkilencedik század utolsó évtizedéig a Természet törvényei annyira személytelenek voltak, amennyire csak lehet. A megfigyelőt és a megfigyeltet teljesen elszigetelték egymástól. Ez tökéletesen illeszkedett a tudományos kutatás karteziánus szelleméhez, amely figyelmen kívül hagyta, hogy a megfigyelés aktusa bármilyen hatással lenne a kinyert adatokra. A tudomány olyan volt, mint a madármegfigyelés egy tökéletes lesből. 1871-ben James Clerk Maxwell, Newton óta a legnagyobb brit fizikus, elsőként képzelt el egy olyan helyzetet, amelyben egy emberszerű intelligenciát kellene összeegyeztetni a fizika törvényeivel. Arra kérte az olvasóit, hogy gondolják át az alábbit:

„...ha elképzelünk egy lényt, akinek érzékei annyira kiélesedtek, hogy képes követni minden egyes molekula útját; egy ilyen lény, akinek attribútumai még mindig éppolyan végesek, mint a miénk, képes lenne megtenni azt, ami számunkra jelenleg lehetetlen. Mert láttuk, hogy az egyenletes hőmérsékletű levegővel teli edényben a molekulák korántsem egyenletes sebességgel mozognak, bár bármilyen tetszőlegesen kiválasztott nagyszámú molekula átlagsebessége szinte pontosan egyenletes. Most tegyük fel, hogy egy ilyen edényt egy válaszfallal A és B részre osztanak, amelyen van egy kis lyuk, és hogy egy lény, aki látja az egyes molekulákat, kinyitja és bezárja ezt a lyukat, hogy csak a lassabbakat engedje át B-ből A-ba. Így tehát munkavégzés nélkül fogja megemelni B hőmérsékletét és lecsökkenteni A-ét, ellentmondásban a termodinamika második főtételével.”⁴⁷

Maxwell lényegében azt javasolta, hogy egy „válogató démon”, ahogyan aztán ismertté vált,⁴⁸ képes azonosítani egy gáz gyorsabb molekuláit, és a tartály egyik részébe terelni őket, míg a lassabbakat a másik részbe irányítaná, amint azt az 5.8. ábra szemlélteti. (Ez kicsit olyan, mint egy éjszakai klub, aminek az ajtónállója csak a 'vonzó' vendégeket engedi be.) Az eredmény egy hőmérséklet-különbség lenne a két tartályrész között, amelyet egy motor hajtására lehetne felhasználni. A rendszernek ez az egyenletes hőmérsékletről és magas entrópiáról egy két-

[kép: Maxwell válogató démona. Egy öltönyös ördögfigura (a démon) áll egy tartály közepénél lévő falnál, és egy ajtót nyit-zár. Irányítja a gyorsabb molekulákat az egyik, a lassabbakat a másik oldalra. Kép alatti szöveg: 5.8. ábra Maxwell válogató démona. A Démon az elképzelés szerint képes különbséget tenni a gyors és lassú molekulák között, és a tartály két külön felébe válogatni őket egy ajtó működtetésével, ezáltal olyan hőmérséklet-különbséget hozva létre, amely egy motort is képes meghajtani.]

hőmérsékletű, alacsonyabb entrópiájú rendszerré válása látszólag a második főtétel közvetlen megsértését jelentette. De vajon tényleg az volt?

A démon vállalkozásának gyenge láncszemét Szilárd Leó azonosította 1929-ben,⁴⁹ amelyet ezt követően egy sereg másik kutató vizsgált meg egyre aprólékosabban. A probléma az, hogy a démonnak meg kell tudnia különböztetni a gyors és lassú mozgású molekulákat, szét kell válogatnia őket a különböző régiókba, és aztán készen kell állnia arra, hogy ezt újra megtegye. Ahhoz, hogy ezeket megtehesse, a démonnak valamilyen módon kölcsönhatásba kell lépnie a molekulákkal, mondjuk azzal, hogy megvilágítja őket és megfigyeli a visszavert fény színét. Az a munka, amit el kell végeznie a gyors és lassú molekulák megkülönböztetése, majd ezen információk megsemmisítése érdekében – hogy a műveletet tiszta lappal megismételhesse –, mindig meghaladja azt a munkát, amelyet a válogatás folyamata által létrehozott hőmérséklet-különbség kiaknázásával nyerhetünk.⁵⁰ Maxwell démonát így kiűzték. Nem képes a termodinamika második főtételének megsértésére, ahogy a rulettnél sem lehet profitot termelni azáltal, hogy mindig az összes számra fogadunk. Egy ilyen hosszú távú stratégia költségei mindig meghaladják a lehetséges előnyöket.

Ezek a vizsgálatok rávilágítottak arra, hogy van egy abszolút minimális energiamennyiség, amely egyetlen bit információ feldolgozásához szükséges. Ezt a minimumot a termodinamika második főtétele határozza meg. Sőt, Jacob Bekenstein fizikus felfedezte, hogy nagyon általános körülmények között meg lehet határozni az információbitek maximális számát, ami egy adott térfogatú régióban tárolható.⁵¹

Osztályozhatnánk a civilizációkat aszerint, hogy mennyire képesek megközelíteni az ezen korlátozások által támasztott alapvető határokat, hogy olyan rendszereket hozzanak létre vagy hasznosítsanak, amelyek meghatározott komplexitási szintekkel vagy információtartalommal rendelkeznek. Ennek a törekvésnek nagyon konkrét aspektusai vannak; például az

egyre nagyobb méretű és feldolgozási sebességű számítógépek fejlesztése. Ez a fejlődés két szinten is haladhat: egyrészt az egyedi gépek teljesítményének növekedése belső kapcsolataik hálózatának optimalizálásával; másrészt kollektív teljesítményük növekedése a különböző gépek hálózatba kapcsolásával. Az Internet a leginkább ismert megnyilvánulása ennek a kiterjesztésnek, de minden, az információ terjesztésére és lekérdezésére szolgáló nem-lokális rendszert – például a nemzetközi telefonhálózatokat – is idesorolhatunk. Minimalista megközelítésből minden technológiai vállalkozás besorolható aszerint az információmennyiség szerint, amely a szerkezet teljes specifikálásához szükséges, és az alapján a sebesség alapján, ahogyan ezt az információt a rendszer megváltoztatása érdekében módosítani kell. Ezen a módon azt látjuk, hogy egy hőmérő egyszerűbb (azaz kevesebb információ kell a teljes leírásához), mint egy asztali számítógép. Egy civilizáció információtárolási és -feldolgozási képességének növekedése legalább két, meglehetősen különböző aspektussal bír. Egyrészt egyre jobban kell tudni kezelni a nagy és komplikált dolgokat; másrészt szükség van arra is, hogy az információtárolást egyre kisebb és kisebb térfogatokba sűrítsük. Ez a tárolókapacitás-tömörítés valamilyen hardverarchitektúra kontextusában történik, így szorosan kapcsolódik a nanotechnológiák fejlesztéséhez.

Ezek a felfedezések megtanították nekünk, hogy az információ árucikk. Erőfeszítésbe kerül a megszerzése. Ahogy a számítási folyamatok fizikáját egyre részletesebben tanulmányoztuk, elkezdtük felismerni azokat a korlátokat, amelyeket a termodinamika és a kvantumfizika törvényei szabnak a technológiára és a számítástechnikára. A mikroszkopikus nanotechnológiai fejlődés bármely formája végül bele fog ütközni ezekbe az alapvető korlátokba. Ezek közül a legérdekesebb Eugene Wigner, Nobel-díjas fizikus felfedezése a lehető legkisebb óra méretére vagy tömegére vonatkozó határról.⁵² Az ember azt gondolhatná, hogy a legkisebb óraméret határa pusztán Heisenberg határozatlansági relációja által szabott korlát. Egy óra azonban egy olyan eszköz, amelyet ismételten le kell olvasni, ha használni akarjuk. A minimális méretére vonatkozó korlát végül sokkal szigorúbbnak bizonyul, mint amit a kvantummechanika határozatlansági elve megszab; méghozzá az óra maximális működési idejének és az általa felbontani kívánt legkisebb időintervallumnak az arányával szorozva. Meglepő módon úgy tűnik, hogy a legkisebb mikrobaktériumok meglehetősen közel kerültek ennek a határnak az eléréséhez, ha belső biológiai ciklusaikat 'órákként' értelmezzük.⁵³ Az E. coli baktériumok a maguk 0,01 mikrométeres méretükkel alig százszor nagyobbak, mint az ekkora tömegű struktúrák kvantumóra-korlátja. A távoli jövőben arra lehetne számítani, hogy a fejlett nanotechnológiák fejlődésében ezen óra-egyenlőtlenségek sokkal szigorúbb korlátokat állítanak majd fel, mint a Heisenberg-féle határozatlansági reláció. Minden gép koordinációt és időzítést igényel jelentős időszakokon át. A minimális óraméret Wigner-féle korlátja korlátozza az időmérő eszközök méretét, amennyiben elég robusztusaknak kell lenniük ahhoz, hogy

ellenálljanak az ismételt megfigyelések okozta zavaroknak. Ha egy élő szervezet nem tudna ennek ellenállni, az alapvető komplexitásának szinkronizációs és szerveződési összeomlásához vezetne. A komplexitás és technológia miniatürizálásának van egy határa.

Láttuk, hogy létezik egy hármas csereviszony (trade-off) az idő, energia és információ között. Ezt behatárolja egyrészt az adott energiabüdzséből kinyerhető információ mennyiségének korlátja, az energia-idő határozatlansági elv, másrészt a Wigner-féle órakorlát. E három tényező összjátékát a mindennapi élet ismerősebb tevékenységeiben is felismerhetjük. Ha lassan csináljuk a dolgokat, kevesebb energiát használunk, mint ha gyorsan csinálnánk őket. (Emlékezzünk az USA-ban tett felhívásokra, hogy vezessünk lassabban – 55 mérföld/órával –, hogy jobban kihasználjuk a benzinben lévő kémiai energiát.) Ez a sebesség és az energia közötti kapcsolat azt mutatja, hogy a reverzibilis folyamatok hatékonyabbak (kevesebb hulladékhőt termelnek), mint az irreverzibilis folyamatok. Egy tökéletesen reverzibilis folyamat végtelenül lassan zajlik le. Örökké tartana a háza kifűtése, ha a melegítési folyamat végén pontosan ugyanolyan minőségű energiát szeretne visszakapni, mint a folyamat elején.

Egy svájci fizikus, Daniel Spreng az energia, az idő és az információ egymásrautaltságát az 5.9. ábrán látható háromszög segítségével vázolta fel.⁵⁴ A három tulajdonság (E energia, t idő, és I információ) közül bármelyik kettőt becserélhetjük a harmadikra. A háromszögben minden pont e három tényező

[kép: Spreng-háromszög, amely bemutatja az idő (t), energia (E) és információ (I) közötti kapcsolatokat. A háromszög három sarka felé a modern ipari ember, a gondolkodó filozófus és a primitív vadember helyezkedik el. Kép alatti szöveg: 5.9. ábra Spreng-háromszög, amely az energia, idő és információ szimbiotikus kapcsolatait mutatja be. A háromszög minden egyes pontja egy feladat elvégzéséhez szükséges energia, idő és információ lehetséges keverékét képviseli. E három mennyiség bármelyikének megváltozása egyenértékű a másik kettő változásainak kombinációjával.]

különleges keverékét képviseli, amely egy adott feladat végrehajtásához szükséges. Ha sok energia áll rendelkezésre, akkor Ön a háromszög csúcsának közelében van; és ahogy egyre kevesebb energia szükséges, úgy közelít a jobb alsó sarokhoz, ahol az energia nulla. A kép alapján látható, hogyan érhetők el az energia megváltoztatásai (vagy specifikus energiamegtakarítási intézkedések) az idő és információ bizonyos kombinációjának megváltoztatásával. A háromszög sarkai közelében három eltérő helyzetet találunk: E = 0-nál ott van az elmélyült filozófus, aki nagyon sok időt és rengeteg információt vesz igénybe egy feladat elvégzéséhez; I = 0 közelében valószínűleg a primitív emberi ős él, aki sok időt és energiát emészt fel a teendői elvégzésére, mivel hiányoznak neki a munkaerő-megtakarító eszközökről szóló információk; és harmadszorra, a t = 0 közelében helyezkedik el a modern (és jövőbeli) technológiai társadalom világa, ahol rengeteg energiát és információt használnak fel a dolgok rendkívül gyors elintézésére – a Concorde és az Internet világa. A háromszög egyik pontjából a másikba való elmozdulás révén az ábra azt is megmutatja, mit kell tennünk az energiatakarékosság érdekében. Ha sok időnk van, nincs szükségünk sok információra, mert belebocsátkozhatunk egy rendszertelen "próba-szerencse" (trial-and-error) keresésbe. De ha az idő drága, akkor tudnunk kell a dolgok elvégzésének leggyorsabb módját, és ahhoz rengeteg információra van szükség. Alvin Weinberg azzal érvelt, hogy ez azt jelenti, hogy az idő valószínűleg egyre inkább a legfontosabb erőforrásunkká válik. Az energia és az információ értéke végül is abban rejlik, hogy nagyobb szabadságot adnak nekünk az időnk beosztására,

„A Számítógép Korszakában... felteszem, hogy időnk felhasználásának újjászervezése lehet a legmélyrehatóbb és legtartósabb társadalmi hatása annak az információkezelés terén történt rendkívüli fejlődésnek, amely nagyrészt az egyre hatékonyabb számítógépes berendezések munkájának köszönhető.”⁵⁵

A jövő két típusa

„A jövőről szóló magabiztos cikkek számomra intellektuálisan a nyilvános megnyilatkozások leghiteltelenebb formájának tűnnek.”
KENNETH CLARK⁵⁶

Ahogy azok a nyugati társadalmak, amelyekben a legtöbb tudós dolgozik, hajlamosak a politikai vélemények két ágát (a jobb- és baloldali, liberális vagy republikánus irányzatokat) kitermelni, egy hasonló megosztottság figyelhető meg az eszkatologikus prognózisokban is. Vannak, akik úgy látják az élet jövőjét az Univerzumban, mint egy véget nem érő csatát a rivális intelligenciák formáját öltő versenytársak (akik végül gépeket is magukban fognak foglalni) és maga a Természet között. Ezzel szemben mások egy olyan jövőt látnak, amelyet a megvilágosodás, az együttműködés és a harmonikus egyensúly jellemez. Sok szempontból ez a két alternatíva két lehetséges végállapotot tükröz, amelyet bármely két, egymással versenyben álló populáció elérhet. Ezt a problémát a matematikusok alaposan elemezték az úgynevezett

'játékelmélet' (game theory) címszava alatt. A 'játék' alternatív stratégiák halmaza, amelyekbe két vagy több játékos belemegy (akár tudatosan, akár tudattalanul), és a számukra ebből származó nyereségek összessége. Például a játékosok lehetnek üzletet kötő egyének, a stratégiák pedig lehetnek „tartani a versenytárs árait” vagy „alávágni a versenytárs árainak”. Majd azt kérdezhetjük: melyik stratégia a legjobb hosszú távon, figyelembe véve az összes lehetséges kimenetelt, valamint ezek előnyeit és büntetéseit? Általában szeretnénk tudni, hogy melyik a legjobb követendő stratégia abban az értelemben, amely a lehető legjobb (vagy legkevésbé kockázatos) attól függetlenül, hogy mit csinálnak a versenytársaink.

Hosszú idő elteltével szeretnénk tudni, hogy a versenyek egy bizonyos egyensúlyi végállapotban lenyugszanak-e, vagy a konfliktusok tovább fokozódnak. Az egyik lehetséges végállapot az, amikor az összes játékos elfogadja az úgynevezett evolúciósan stabil stratégiát (evolutionarily stable strategy, ESS).⁵⁷ Ez a stratégia abban az értelemben stabil, hogy bármely játékos, aki eltér tőle, csak rosszabbul járna. Mindig előfordulhat azonban, hogy nem is létezik ESS; ez a játék szabályaitól függ. Például a hagyományos „kő-papír-olló” gyerekjáték esetében, ha mindkét játékos egyenlő büntetést kap a döntetlenért (amikor ugyanazt mutatják), akkor bármely játékos számára az ESS az, hogy kevert stratégiát játszik, ahol hosszú távon a kő, a papír és az olló is egyenlő eséllyel (egy a háromhoz) bukkan fel. De ha a szabályok megváltoznak, és mindkét játékos azonos jutalmat kap olyankor, ha ugyanazt játsszák ki, akkor kiderül, hogy egyáltalán nem létezik ESS.

Alternatívaként a játékosok egy „mókuskerékben” (rat race) is találhatják magukat, amelyben a másik fél lépésére mindenki fokozottabb választ ad, mintha fegyverkezési versenyben lennének. Például egy zárt élőhelyen két rivális faj nagyon hosszú idő alatt úgy fejlődhet, hogy az egyikük egyre élesebb fogakat növeszt, míg a másik egyre vastagabb páncélt ölt. Általában azt várják az olyan játékoktól, amelyek valamilyen módon korlátozott erőforrásokkal zajlanak, hogy egy ESS elfogadása felé hajladozzanak az említett erőforrások felhasználását illetően, míg azokra a vonatkozásokra, amelyeket nem korlátoznak, fegyverkezési verseny (rat race) alakulhat ki. Ha például a sűrű erdő fáinak különböző fajtái a lombozatba jutó fényért versengenek, akkor mindegyik megpróbálhat a másiknál magasabbra nőni; de ennek a fegyverkezési versenynek van egy korlátja, mivel a stratégia időbe és energiába kerül.

A tudományos vállalkozás (és a tudósok) végső sorsának legtöbb spekulálója e két tábor egyikébe helyezhető: az ESS vagy a mókuskerék (rat race). A kommentátorok egyik csoportja úgy véli, hogy a technológiai korszakot végül túlszárnyalja majd az intellektuális lények egy fajtája, akik megtanulják visszaszorítani területnövelési hajlamukat, és a Természet manipulálására irányuló késztetésüket, mint a Vezérigazgatók Arthur C. Clarke A gyermekkor vége⁵⁸ című regényében. Csakis a technológiai előrehaladás megállításával lesznek képesek a bolygórendszerük határain belül élni, és bizonyos egyensúlyt fenntartani környezetükkel. Ez a prognózis nagyrészt azoknak a komoly aggodalmaknak a kivetülése, amelyek a

Föld jelenlegi erőforrásainak kimerülésére vonatkoznak. Gyakran jósolják, hogy ezeknek a fejlett lényeknek bonyolult altruisztikus és etikai elvekkel kell rendelkezniük, mert ezek a tulajdonságok minden nagyon hosszú életű civilizáció fennmaradásának szükséges feltételeinek tűnnek.⁵⁹ Ez a forgatókönyv teljesen összhangban van azzal a várakozással, miszerint az ultra-fejlett technológia egyik következménye valószínűleg az egyéni élettartamok hatalmas (vagy akár határozatlan idejű) meghosszabbítása lenne. Ez pedig a sokféleség evolúciójának lelassulásához vezetne, talán hosszú, önmagukra kényszerített hibernációs időszakokkal együtt, és a saját maguk által megtervezett ESS egyik formáját eredményezné. Ez a nézet általános a földönkívüli intelligencia rajongói és az annak kutatásában aktívan részt vevők körében.⁶⁰ Nem meglepő módon. Mivel az ilyen keresések legnagyobb lehetséges hozadéka a rendkívül fejlett intelligens életformákkal való kapcsolatfelvétel lenne, fontos meggyőznünk magunkat arról, hogy az irántunk táplált szándékaik teljes mértékben tisztességesek lennének. Ha nem így gondolnánk, akkor a legjobb stratégiánk az lenne, ha hatékony ködösítéseket dolgoznánk ki a létezésünk nyomainak elrejtésére, ahelyett, hogy jelenlétünket (és intelligenciahiányunkat) sugároznánk a csillagközi rádióspektrumba. Ennek a forgatókönyvnek az egyik támogatója Michael Papagiannis a Bostoni Egyetemről, aki hiszi, hogy azok az idealisztikus fejlett civilizációk,

„amelyek képesek felülkerekedni a folyamatos anyagi növekedésre irányuló veleszületett hajlamaikon, és nem materiális célokkal felváltani azokat, túl fogják élni a krízist. Ennek eredményeképpen az egész Galaxist egy kozmikusan is rövid idő alatt stabil, rendkívül etikus és spirituális civilizációk fogják benépesíteni.”⁶¹

Az alternatív kép szerint a túlélés egyre nehezebbé válik a hosszú életű civilizációk számára. Lehet, hogy civilizációikat több alkalommal is újjá kellett építeniük bolygóikon a háborúk, az üstökös- vagy aszteroida-becsapódások katasztrófái után. Viselkedésük talán igen szokatlan evolúciós utakon fejlődött ki, és evolúciójuk során egészen váratlan melléktermékek (zene, matematika, ... stb.) is megjelenhettek náluk. Azt várhatnánk, hogy minél fejlettebbé válik egy intelligencia, annál kiterjedtebbek, nem-lineárisabbak és megjósolhatatlanabbak lesznek az intelligenciájuk melléktermékei is. A biológusoknak jó okuk van feltételezni, hogy az önzetlenség (altruizmus) egy olyan stratégia, amely meglehetősen általános körülmények között is optimális, és a bizonyos mértékű önzetlen viselkedés szelektálódhat anélkül is, hogy etikai kódexek elfogadásával kényszeríteni kellene rá. Azonban azokat az erényes tulajdonságokat, amelyeket számos földi vallás prédikál és tisztel, nem lehet csak az adaptív evolúcióval magyarázni. Olyan önzetlen cselekedeteket szorgalmaznak, amelyek jelentősen felülmúlják az altruizmus és önfeláldozás azon szintjét, amely egy szűkebb evolúciós szempontból optimális lenne.⁶²

Tudósok és jövőkutatók, mint Hans Moravec⁶³ vagy Olaf Stapledon⁶⁴ a tudományos haladást a "számítógépek" vagy más hasonlóan fejlett intelligenciák közötti verseny elkerülhetetlen eredményének látták. De nem tudjuk, vajon a verseny csupán

az evolúció egy olyan szakasza-e, amelyet végső soron kifizetődő együttműködésre cserélni. A Földön a gazdasági korlátok által rákényszerített együttműködés felé való globális elmozdulást tapasztalhatunk számos területen. Talán ez a minta megismétlődik majd egyre nagyobb és nagyobb léptékben is a távoli jövőben.

Elkerülhetetlen (vagy mindig kívánatos) a technológiai fejlődés? – egy mese

„A jövő összefonódó lehetőségek szövete, amelyek közül néhány fokozatosan valószínűséggé válik, néhány pedig elkerülhetetlenséggé, de vannak a szövetbe és a fonalba varrt meglepetések is, amelyek képesek azt szétszakítani.”
ANNE RICE⁶⁵

„Innen oda nem lehet eljutni” – érzi a kísértést, hogy ezt a választ adja az egyirányú forgalomban eltévedt autósnak, aki a város másik végébe próbál eljutni. Így amikor a távoli jövőt elképzeljük, ahol minden jobb és gyorsabb, mint most, azon is el kell gondolkodnunk, vajon egyáltalán el lehet-e oda jutni az itt-és-mostból. Mindannyian megtapasztaltuk már azt a „továbbfejlesztett szolgáltatást”, amely rosszabb elődjénél – s csupán a szolgáltatónak előnyösebb, aki egy kicsit kevesebbet adhat sokkal kevesebbért. Ennél is rosszabb dolog a haladásnak egy olyan formája, amely elkerülhetetlenül káros mellékhatásokat okoz, és amelyre csak túl későn derül fény. Sok olyan élelmiszert és gyógyszert ismerünk, amelyekről kiderült, hogy súlyos mellékhatásaik vannak. Túl későn jöttünk rá arra, hogy az iparosodás hatalmas változásokat idézett elő éghajlatunk és ökoszisztémánk egyensúlyában. Egyértelmű mintázat rajzolódik ki. Minél erőteljesebbek és messzemenőbbek lehetnek egy technológia előnyei, annál súlyosabbak lehetnek annak helytelen használatából vagy meghibásodásából fakadó melléktermékei. Minél több struktúrát képes a technológia a véletlenszerűségből előállítani, a termékei annál jobban eltérnek a termikus egyensúlytól, és annál nehezebb visszafordítani azt a folyamatot, amely létrehozta azokat. Ahogy egy egyre növekvő technológiai fejlődéssel teli jövőt vizionálunk, lehet, hogy egy egyre veszélyesebb és a visszafordíthatatlan katasztrófákra is egyre hajlamosabb jövővel nézünk szembe.

Sokaknak nehéz elképzelnie, hogyan is járhatnánk rosszabbul a fejlődés nyomán. Arthur C. Clarke tudományos-fantasztikus író alkotott meg egy különösen izgalmas példát erre 1951-ben, csakis olyan pszichológiai késztetésekre támaszkodva, amelyeket mindannyian túlságosan is jól ismerünk. A Fölény (Superiority)⁶⁶ egy technológiailag szuperfejlett civilizáció története, amely vereséget szenved egy űrharcban egy technológiailag jóval alulmaradottabb seregtől. A történetet a demoralizált és legyőzött Főparancsnok mondja el börtöncellájából, várva a hozzá nem értéséért kiszabott ítéletét és büntetését. A védelem által az enyhítés érdekében felhozott érv az, hogy a katonaságnak a technológiai és tudományos haladásba vetett feltétlen hite vezetett katasztrofális vereségükhöz, amit ellenfeleik alsóbbrendű tudományával szemben szenvedtek el. Védelmében a Főparancsnok elmeséli a Csillagflotta vereségének paradox történetét.

Kezdetben a Főparancsnok meg volt győződve arról, hogy a Csillagflotta nagyobb létszáma és kiválóbb katonai tudománya gyors és könnyű győzelmet hoz majd az ellenségei felett. Bár a kezdeti csaták sikeresek voltak, a győzelem mértéke sokkal csekélyebb volt a vártnál. A dolgok könnyen ellenük is fordulhattak volna. A megdöbbent vezetés összehívott egy konferenciát, ahol az új fegyverzetkutatási vezető, Norden tábornok lépett fel a színpadra, és meggyőzően amellett érvelt, hogy meglévő fegyverrendszereik egy evolúciós zsákutcába értek. Túlságosan is konzervatívak voltak. Nem volt értelme apró finomításokkal próbálni tökéletesíteni a régi fegyvereket. Új, bátrabb, csúcstechnológiás rendszerekre volt szükség. Norden leváltotta a fegyverkutató tudósok régi gárdáját, és bejelentette, hogy felgyorsítja egy még mindig fejlesztés alatt álló új fegyvercsalád gyártását.

A Főparancsnok és tábornokcsapata érthetően ideges volt, de keveset tehettek a politikai vezetőik befolyásolása érdekében, miután Norden technikusai négy héttel később sikeresen demonstrálták az új fegyvert, a Megsemmisítés Gömbjét (Sphere of Annihilation). Ez az eszköz több száz méteres körzetben teljes anyagi dezintegrációt okozott. Minden létező rakétavezérlő rendszert módosítottak az új, lenyűgöző fegyver befogadására. Ám ez a folyamat nem ment olyan zökkenőmentesen, ahogy azt Norden várta. Csak a legnagyobb rakéták tudtak megbirkózni ezzel a terheléssel, azokat pedig csak a Csillagflotta legnehezebb űrhajói voltak képesek szállítani. Norden azonban olyan karizmatikus technikai zseni volt, hogy abban az időben senki sem aggódott ezek miatt a korlátozások miatt. Mindenki biztos volt abban, hogy a győzelem elkerülhetetlen.

Nem sokkal ezután a dolgok rosszabbra fordultak. A Csillagflotta egyik hajója eltűnt, miután egy Gömb közvetlenül a kilövés után véletlenül aktiválódott. A morál zuhant, és a kapcsolat is megromlott a Csillagflotta legénysége és Norden tudósai között. Norden erre azzal válaszolt, hogy tízszeresére növelik a megsemmisítő gömb hatótávolságát, de ehhez még több módosítást kellett végrehajtani az összes indítórendszeren. Ennek ellenére mindenki meggyőzte magát, hogy a továbbfejlesztett technológiára érdemes várni. Közben azonban az ellenség egyszerűen visszaszorította a Főparancsnok erőit, akiket felbátorított az ellenük irányuló támadások hiánya. Számbeli fölényük ellenére a hazai erők alig tudták visszatartani ezeket a behatolásokat, mivel nagyon sok fegyverrendszerük nem működött a fejlesztések miatt. Számos kisebb bázis teljesen elveszett a Birodalom peremvidékén.

Az ellenség kétségbeesetten egyre többet és többet épített a saját régimódi, alacsony technológiájú (low-tech) hajóiból és fegyvereiből: hamarosan jelentős számbeli fölényre tettek szert. Norden azzal érvelt, hogy a mennyiség nem versenyezhet a minőséggel. Úgy tűnt, igaza van. Bár a Gömbbel voltak gyerekbetegségek, amikor működött, rengeteg ellenséges hajót elpusztított. A területük azonban továbbra is folyamatosan csökkent, az ellenség pedig egyre merészebb lett. Nordent hevesen kritizálni kezdték az űrhajó-parancsnokok. Erre válaszként leleplezett egy új, szigorúan titkos

fegyvert, a Csataelemzőt (Battle Analyser). Ez egy intelligens számítógépes rendszer volt, amelynek az volt a feladata, hogy automatikusan kezelje a csaták bonyodalmait. Sajnos közbeszólt a balszerencse. Az első ilyen rendszert ötezer kiváló technikussal együtt egy hajóra telepítették, amely pont egy eltévedt űraknába ütközött. A veszteség teljes volt. Norden a kegyvesztettséggel nézett szembe, de egy olyan fantasztikus, olyan erőteljes, és olyan váratlan fegyverrel vágott vissza, hogy a katonai parancsnokok is alig hitték el. Norden a megdöbbent hallgatóságnak elmagyarázta, hogy az Exponenciális Mező (Exponential Field) a tér egy darabját a végtelenbe tudja küldeni. Semmi sem érhetett el egy ilyen Mezőt hordozó űrhajót. Még akkor is támadhatatlan volt, ha teljesen körülvették ellenséges hajókkal. Támadás esetén egyszerűen eltűnhetett; figyelmeztetés nélkül újra megjelenhetett egy ellenséges hajó mellett, megsemmisíthette azt, majd ismét eltűnhetett. Ez volt a végső titkos fegyver. A szükséges berendezés rendkívül egyszerű és olcsó volt. Minden hajót újra felszereltek a Mezővel, ami megint egy időre kivonta őket a forgalomból, de a bizalom már visszatérőben volt. A fejlett technológia kifizetődött... vagy legalábbis úgy tűnt.

Kezdetben a próbák jól mentek. Az űrhajó-parancsnokok el voltak ragadtatva attól, ahogyan tetszés szerint ugrálhattak az Univerzumban. Később azonban kisebb problémák merültek fel. Semmi komoly; csak a kommunikációs áramkörök nem működtek megfelelően. Visszatértek a bázisra, hogy megjavítsák ezeket, de az ellenség hirtelen nagyszabású offenzívát indított, és a Mezőfegyvert hordozó hajókat még a javítások teljes tesztelése előtt újra csatába kellett küldeni. A hatalmas ellenséges erőt meglátva az egész Csillagflotta bekapcsolta a Mezőt, és azonnal eltűntek a hiperűrben. Pontosan követték az utasításokat, és a hajók csoportos visszatérését tervezték, hogy az ellenséges hajókat egyenként meglepjék és túlerővel legyőzzék. Soha nem tudták meg, mi romlott el. A katasztrófa a visszatérésükkor következett be; mindenki máshová érkezett, mint ahová tervezte. Egyesek egyenesen az ellenséges alakzat közepén találták magukat, és azonnal meg is semmisültek. Mások a Galaxis másik végén tévedtek el. A legrosszabb az egészben az volt, hogy a hajók egyike sem tudott kapcsolatba lépni a többiekkel. A kommunikációs berendezések látszólag tökéletesen működtek, így minden Csillagflotta-parancsnok azt kezdte hinni, hogy az övé az egyetlen túlélő hajó.

Csak később, a teljes vereség és az anyabolygó ellenség általi elfoglalása után derült ki a szörnyű igazság. Valahányszor a Mezőt bekapcsolták, az a hajó és összes alkatrészének hipertéri torzulását okozta, miközben azok a végtelenbe repültek. Amikor a Mezőt visszafordították, a torzulások is megfordultak – de soha nem tökéletesen. Mindig maradtak apró hibák. Az entrópia megnőtt. A dolgok soha nem tértek vissza teljesen abba az állapotukba – vagy helyzetükbe –, ahogy a közvetlen szomszédaikhoz képest voltak. Kezdetben az így keletkezett apró eltérések az elektronikus rendszerekben túl kicsik voltak ahhoz, hogy egyáltalán bármilyen hatásuk legyen. De halmozódtak: miután bármelyik Csillagflotta-hajó néhányszor használta és visszafordította a Mezőt, a komponenseik és elektromos áramköreik kezdtek eltérni a flotta többi hajójának specifikációitól. A kommunikációs frekvenciák és a

kódok kezdtek kicsúszni a szinkronból, és bizonyos érzékeny, csúcstechnológiás rendszerek egyszerűen nem is működtek többé. A helyzet egyre csak romlott, ami végül teljes káoszban csúcsosodott ki. Az ellenség több ezer primitív hajójával és elavult fegyverével támadott. Valahányszor egy hajó a Mezőt használta, hogy elmeneküljön a támadók elől, a berendezései tovább torzultak. Végül semmi sem működött; minden egyes hajó elszigetelődött. Mindannyian kudarcra voltak ítélve. A Főparancsnok nem tehetett mást, mint hogy megadta magát, flottáját pedig a saját, fejlettebb tudománya győzte le.

Ennek a megrendítő történetnek a tanulságai egyértelműek. A haladás iránti vágy, ha a végfelhasználók és a tudomány politikai porondmestereinek egyre csökkenő tudományos ismereteivel párosul, visszafordíthatatlan katasztrófához vezethet. Minél kifinomultabbá és erőteljesebbé válik egy technológiai rendszer, annál valószínűbb, hogy érzékenyebb lesz a meghibásodásokra és a finom rendellenességekre. Hasonlóképpen, ezen meghibásodások következményei is annál messzemenőbbek lesznek.

A haladás bonyolultabbá teszi a létezést, a katasztrófákat pedig pusztítóbbá. Ez nem jelenti azt, hogy negatívan kellene reagálnunk, elkerülve a fejlődést, és folyamatosan a technológia veszélyeivel kapcsolatos paranoia üzenetét hirdetnünk. Kétségtelenül lesznek olyan konkrét technológiai fejlesztések, amelyeket majd el akarunk fojtani, mert elfogadhatatlan kockázatokat hordoznak magukban, de általános válaszunknak annak kell lennie, hogy biztosítjuk: kockázatelemzéseink és biztonsági szabványaink kéz a kézben haladjanak a technológiával. Az elektromosság veszélyes. Ez nem jelenti azt, hogy felhagyunk a használatával, vagy megvétózzuk alkalmazásainak további fejlesztését. Ehelyett inkább megpróbálunk szigorú gyakorlati szabványokat bevezetni a biztonság garantálása érdekében.

Összegzés

„A nehéz az, amit azonnal meg lehet tenni; a Lehetetlen pedig az, amihez egy kicsit több idő kell.”
GEORGE SANTAYANA

Valaki egyszer azt mondta, hogy minden tudományos haladás igazi próbaköve az, vajon lehetővé teszi-e jobb gépek építését. Ezt a nézetet az a helyzetünk váltja ki, amelyet a természeti dolgok méretspektrumában elfoglalunk. Sokkal nagyobbak vagyunk az atomoknál, és sokkal kisebbek a csillagoknál. Mesterséges érzékszerveket kell alkotnunk, ha fel akarjuk tárni a nagyok és kicsik világát, meg akarjuk érteni a szélsőséges hőmérsékletet és sűrűséget mutató környezeteket, vagy meg akarunk birkózni a lenyűgöző komplexitással. Rájöttünk, hogy az Univerzum mélystruktúrájának, törvényeinek és komplex állapotainak megértéséhez vezető út olyan feltételek feltárásához vezet minket, amelyek nagyon távol állnak az őseink számára ismerektől. Annak határait, hogy végső soron mit fedezhetünk fel, valószínűleg inkább a technológiai korlátok szabják meg, semmint a képzeletünk korlátai. A Természet erőire vonatkozó legsikeresebb elméleteink már most is pontos előrejelzéseket tesznek az Univerzum működéséről olyan körülmények között, amelyeket jelenleg közvetlen kísérletekkel meg sem tudunk közelíteni. Valóban, ahhoz,

hogy kiderítsük, a Természet törvényeinek általunk alkotott verziója a helyes-e, úgy tűnik, meg kellene vizsgálnunk, mi történik akkor, ha az anyagot a legerősebb földi kísérleteinkben elérhetőnél 10¹⁵-szer (1 000 000 000 000 000) nagyobb hőmérsékletnek vetjük alá. Valószínűtlen, hogy ilyen jellegű közvetlen kísérletek valaha is lehetségesek lesznek.

Sajnos technológiai képességeink különféle korlátokba ütköznek. Ezek némelyike pénzügyi és gyakorlati jellegű. A demokráciák nem lesznek hajlandók a GNP-jük nagy részét olyan tevékenységekre áldozni, amelyek nem kínálnak azonnali megtérülést, miközben a társadalom komoly, tudományos megoldásokat igénylő környezeti vagy orvosi problémákkal néz szembe. Ezek a korlátok csak akkor fognak visszahúzódni, ha teljesen új módokat találnak az energiatermelésre. A kísérleti kutatásnak azonban vannak még ennél is mélyebb korlátai.

Spekuláltunk már azokról a lépésekről, amelyeket a civilizációk tehetnek, miközben felemelkednek, hogy uralják a nagy és a kicsi birodalmait. Végül ezeknek az előrelépéseknek meg kell küzdeniük azokkal a korlátokkal, amelyeket a Természet szab arra vonatkozóan, hogy milyen gyorsan tudunk információt továbbítani, milyen kicsiben tudjuk biztosítani a pontos időmérést, mennyi energiát kell fordítani az információszerzésre, mennyire vannak közel a kritikalitáshoz a körülöttünk lévő komplex rendszerek, és mennyire érzékeny a technológiánk a hibákra és a bizonytalanságok kaotikus felerősödésére.

A technológia fejlődése, valamint az extrém körülmények között lévő anyag viselkedésére vonatkozó elméleteink tesztelésének képessége megköveteli tőlünk, hogy az anyagot, az energiát és az információt olyan léptékekben manipuláljuk, amelyek egyre inkább elszakadnak a mindennapi tapasztalatainktól. Érdekes módon, a Természet törvényeinek meghatározó jellemzői úgy tűnik, ezekben a szélsőséges környezetekben mutatkoznak meg. Azzal, hogy elmélyedünk bennük, nem pusztán az öncélú teljességre törekszünk: az anyag ultra-magas hőmérsékleten való viselkedése alkotja a leginkább alapvető karakterének a lényegét. Ezeknek a magas energiák létrehozására vonatkozó korlátainknak a kikerülésére az egyik mód a csillagászati megfigyelések alkalmazása. Univerzumunk tágul, és úgy tűnik, korai szakaszában a hőmérséklet és az energia szélsőségeit is megtapasztalta.⁶⁷ Ha korai történelme megfigyelhető relikviákat hagyott hátra tüzes születéséről, akkor ezek új ablakot nyithatnak az anyag viselkedésére az elképzelhető legmagasabb energiákon. Figyelmünk most erre a kozmológiai történetre irányul.