A NAGY
TÖRTÉNELEM

A VILÁGEGYETEM ÉS BENNE ELFOGLALT
HELYÜNK TÖRTÉNETE
ÉVMILLIÁRDOKKAL EZELŐTTŐL
A TÁVOLI JÖVŐIG

David Christian

AKKORD KIADÓ

Az eredeti mű címe:

David Christian

Origin Story

Little, Brown and Company, New York, 2018

Fordította: dr. Both Előd

Lektorálta: Z. Karvalics László

Szerkesztette: Oláh Judit

Tördelés, tipográfia: Gelányi Mariann

Borítóterv: Szabó Vince

Copyright © 2018 by David Christian

Hungarian translation © Both Előd, 2019

Hungarian edition © Akkord Kiadó, 2019

Minden jog fenntartva. A könyv bármely részlete csak a kiadó előzetes engedélyével használható fel.

ISBN 978-963-252-132-9

Kiadja az Akkord Kiadó Kft.

www.gabo.hu

gabo@gabo.hu

www.dibook.hu

Felelős kiadó: Földes Tamás

Felelős szerkesztő: Várlaki Tibor

TARTALOM

Előszó

Bevezetés

Idővonal

1. RÉSZ: A KOZMOSZ

1. fejezet A kezdetek: az első küszöb

2. fejezet Csillagok és galaxisok: a második és harmadik küszöb

3. fejezet Molekulák és holdak: a negyedik küszöb

2. RÉSZ: A BIOSZFÉRA

4. fejezet Az élet: az ötödik küszöb

5. fejezet A Kis Élet és a bioszféra

6. fejezet A Nagy Élet és a bioszféra

3. RÉSZ: MI

7. fejezet Emberek: a hatodik küszöb

8. fejezet Mezőgazdaság: a hetedik küszöb

9. fejezet Agrárcivilizációk

10. fejezet Karnyújtásnyira a mai világtól

11. fejezet Az antropocén: a nyolcadik küszöb

4. RÉSZ: A JÖVŐ

12. fejezet Merre tartunk?

Köszönetnyilvánítás

Függelék: az emberi történelem statisztikai adatai

Kislexikon

Ajánlott irodalom

Jegyzetek

ELŐSZÓ

Történeteket mesélünk, hogy megértsük a dolgokat. Ez a vérünkben van.

– LIA HILLS, „RETURN TO THE HEART”

Egy modern eredettörténet gondolata benne van a levegőben. Ami engem illet, első lépésként összeállítottam egy a Nagy Történelemről szóló kurzus anyagát, amelyet először 1989-ben a sydney-i Macquarie Egyetemen adtam elő. A kurzust az emberiség történelme egyik megközelítési módjának tekintettem. Abban az időben orosz és szovjet történelmet tanítottam és kutattam. Attól tartottam azonban, hogy a nemzeti vagy birodalmi történelem tanítása (Oroszország egyaránt volt nemzet és birodalom) akaratlanul is azt az üzenetet közvetíti, hogy az emberiség a legalapvetőbb szinten, az egymással versengő törzsek szintjén megosztott. De vajon hasznos volt-e ezt az üzenetet tanítani egy nukleáris fegyverekkel terhelt világban? A kubai rakétaválság idején iskolás voltam, és élénken emlékszem, hogy arra gondoltunk, egy apokalipszis határára értünk. Hajszál híján minden elpusztult. Emlékszem, kíváncsi voltam arra, vannak-e „odaát”, a Szovjetunióban gyerekek, akik ugyanúgy aggódnak emiatt. Végtére, ők is emberek. Gyermekként korábban Nigériában éltem. Ez kialakította bennem azt a nagyon erős érzést, miszerint csak egyetlen, de rendkívül változatos emberi közösség létezik. Ez az érzésem megerősödött, amikor tinédzserként Dél-Wales egyik nemzetközi iskolájába, az Atlantic College-ba kerültem.

Évtizedekkel később hivatásos történészként azon kezdtem gondolkodni, hogyan tanítsuk az emberiség egységes történelmét. Meg tudom-e tanítani azt az örökséget, amelynek minden ember részese, és el tudom-e mondani ezt a történelmet a nagyszerű nemzeti történelmek elismerésével és tiszteletével? Meggyőződésemmé vált, hogy szükségünk van egy olyan történetre, amelyben a mi paleolitikumi őseink és a neolitikumbeli földművesek éppoly fontos szerepet játszanak, mint az uralkodók, a hódítók és a császárok, akiknek a szerepe a hagyományos történelemtudományt uralta.

Végül rájöttem, hogy ezek nem eredeti ötletek. 1986-ban William McNeill, a neves világtörténész kijelentette, hogy „az emberiség egésze diadalai és törekvései” történetének megírása „korunkban a történész szakma erkölcsi kötelessége.”1 Még korábban, de ugyanebben a szellemben írta meg H. G. Wells az emberiség történetét, az I. világháború mészárlásaira adott válaszaként.

Ma már nem létezhet másfajta béke, erre rájöttünk, csakis az egész világ közös békéje; mint ahogy semmilyen más jólét sem létezhet, csakis az általános jólét. Közös béke és közös jólét azonban nem jöhet létre közös történelmi elképzelések nélkül. ... Ha csak a szűklátókörű, önző és konfliktusos nacionalista hagyományok léteznek, akkor a fajok és a népek a konfliktus és a megsemmisülés felé haladnak.2

Wells még valamit megértett. Ha tanítani akarjuk az emberiség történetét, akkor valószínűleg meg kell tanítanunk mindenek történelmét is. Ezért tért ki A világtörténet alapvonalai (Outline of History) című művében az univerzum történetére is. Az emberiség történetének megértéséhez meg kell értenünk, hogyan alakult ki egy ilyen furcsa faj. Ez azt jelenti, hogy meg kell ismernünk az élet evolúcióját a Föld bolygón, ami azt jelenti, hogy ismernünk kell magának a Földnek a fejlődését, ami azt jelenti, hogy ismernünk kell a csillagok és bolygók történetét, ami azt jelenti, hogy meg kell ismernünk az univerzum fejlődését. Ma már pontosan és tudományos szigorúsággal mondhatjuk el ezt a történetet, ami Wells korában még elképzelhetetlen lett volna.

Wells az egyetemes tudást kereste, azt a tudást, amely a tudományágakat és a népeket egyaránt összekapcsolja. Minden eredettörténet egyesíti a tudást, még a nemzeti történetírások eredettörténetei is. A legnagyobb szabásúak sok időskálán, valamint a megértés és az identitás számtalan koncentrikus körén vezetnek végig, az éntől a családig és a klánig, a nemzetig, a nyelvi csoportig, vagy a vallási hovatartozásig, míg elérnek az emberiség és az élet hatalmas köreihez, és végül ahhoz az elképzeléshez, hogy az egész Világegyetem  részei vagyunk.

Az elmúlt évszázadok során azonban a különböző kultúrák közötti, egyre erősebb kapcsolatok bebizonyították, milyen nagymértékben ágyazódik be az összes eredettörténet és vallás a helyi szokásokba és környezetbe. Ez az, amiért a globalizáció és az új eszmék elterjedése megtépázta a hagyományos tudásba vetett hitet. Még az igazhívők is ráébredtek, hogy többféle eredettörténet létezik, amelyek nagyon különböző dolgokat állítanak. Erre egyes emberek saját vallási, törzsi vagy nemzeti hagyományaik agresszív, sőt erőszakos védelmezésével válaszoltak. Sokan viszont egyszerűen elveszítették a hitüket és meggyőződésüket, hogy helyünk van az univerzumban, és ezzel együtt elveszítették tájékozódóképességüket is. A hit elvesztése magyarázza, miért terjedt el széles körben az erkölcsök lazulása, a céltalanság érzése, az értelmetlenség, sőt néha még a kétségbeesés is, ami oly jellemző volt a XX. században az irodalomra, a művészetekre, a filozófiára és a tudományokra. Sokak számára a nacionalizmus bizonyos értelemben megadta a közösséghez tartozás érzését, de a mai, globálisan összekapcsolt világban nyilvánvaló, hogy a nacionalizmus elválasztja egymástól az embereket még akkor is, ha egy adott országban összeköti a polgárokat.

Ezt a könyvet abban az optimista meggyőződésben írtam, hogy mi, modern emberek nem arra ítéltettünk, hogy a széttöredezettség és értelmetlenség krónikus állapotában éljünk. A modernség kreatív hurrikánjából új, globális eredettörténet emelkedik ki, amely éppúgy tele van értelemmel, félelemmel vegyes tisztelettel és rejtélyekkel, mint bármely hagyományos eredettörténet, viszont számos tudományág legújabb tudományos eredményein alapul.3 Ez a történet távolról sem teljes, és talán bele kellene építeni a régebbi eredettörténetek meglátásait arról, hogyan kell jól élni, és hogyan éljünk fenntarthatóan. Mégis érdemes megismerni, mert a gondosan tesztelt információk és ismeretek örökségére támaszkodik, és ez az első olyan eredettörténet, amely magában foglalja az egész világ emberi társadalmait és kultúráit. Ez egy kollektív, nemzetközi projekt, olyan történet, amely Buenos Airesben is éppoly jól működik, mint Pekingben, Lagosban vagy Londonban. Ma sok tudós vesz részt ebben az izgalmas feladatban, hogy ezt a fajta eredettörténetet felépítsék és közzétegyék, miközben keresik, hogy minden más eredettörténethez hasonlóan, az ő munkájuk milyen iránymutatást adhat, és – a korábbi eredettörténetekkel ellentétben – milyen közös célok érzését keltheti ebben a mai, globalizált világban.

1989-ben tettem az első kísérletet arra, hogy az univerzum történetét saját felfogásom szerint tanítsam. 1991-ben, amikor elkezdtem leírni, amit addig elértem, elkezdtem a „Nagy Történelem” kifejezést használni.4 Csak amikor a történet kezdett lassanként összeállni a szemem előtt, akkor jöttem rá, hogy valójában egy újonnan felbukkanó, globális eredettörténet legfontosabb szálait próbálom kibogozni. Ma a Nagy Történelmet a világ különböző részein, számos egyetemen tanítják, sőt a Nagy Történelem Projekten keresztül középiskolák ezreiben is szerepel a tananyagban.

Szükségünk lesz a múltnak erre az új felfogására, amikor  a XXI. század súlyos kihívásaival és lehetőségeivel birkózunk. Ebben a könyvben ennek a hatalmas, bonyolult, szép és inspiráló történetnek a legfrissebb változatát próbálom elmesélni.

A NAGY
TÖRTÉNELEM

BEVEZETÉS

A formák, amelyek jönnek és mennek – és közülük csak egy a te tested – táncoló végtagjaim villanásai. Ismerj fel engem mindenben, és akkor mitől kellene félned?

– JOSEPH CAMPBELL, AZ EZERARCÚ HŐS, SHIVA HINDU ISTEN ELKÉPZELT SZAVAI

(Varjasi Farkas Csaba fordítása)

Teljesen lehetetlen, mint minden ilyen esemény, valószínűleg olyanok, mint amilyenek talán megtörténtek, de amelyek egyáltalán nem személyesedtek meg, és valószínűleg soha nem is fognak.

– JAMES JOYCE, FINNEGANS WAKE

Úgy érkezünk meg ebbe az univerzumba, hogy nincs választási lehetőségünk, sem az időt, sem a helyet nem mi döntjük el. Néhány pillanatig kozmikus szentjánosbogarakként együtt utazunk más emberekkel, szüleinkkel, testvéreinkkel, gyermekeinkkel, barátainkkal és ellenséginkkel. Más élőlények is az útitársaink, a baktériumoktól a páviánokig, mint ahogy élettelen dolgokkal is együtt utazunk: sziklákkal és óceánokkal, sarki fényekkel, holdakkal és meteorokkal, bolygókkal és csillagokkal, kvarkokkal és fotonokkal, szupernóvákkal és fekete lyukakkal, puskagolyókkal, mobiltelefonokkal és rengeteg üres térrel. A kavalkád gazdag, színes és titokzatos, és bár mi, emberek végül elhagyjuk, a kavalkád folytatódik. A távoli jövőben más utazók is csatlakoznak, majd ők is elhagyják a színes forgatagot. Végül azonban a kavalkád kifullad. Évmilliók múlva elhalványul, mint hajnalban a szellemek, és elenyészik az energia óceánjában, „amelyből vétetett”.

Mi lehet ez a furcsa tömeg, amellyel együtt utazunk? Mi a helyünk ebben a színes forgatagban? Honnan jött ez a nyüzsgés, merre tart, és hogyan foszlik végül semmivé?

Napjainkban, mi, emberek minden eddiginél részletesebben tudjuk elmondani a kavalkád történetét. Figyelemre méltó pontossággal tudjuk meghatározni, mit rejt a távoli világűr mélysége a Földtől több milliárd fényévre, és mi történt itt, a Földön évezredekkel ezelőtt. Meg tudjuk tenni, mert a tudás kirakósjátékának már rengeteg darabja a kezünkben van, ami megkönnyíti elképzelni az egész képet. A kirakós legújabb elemei megdöbbentő és nagyon friss eredmények. Történetünk számos darabja csak saját életem során került a helyére.

Részben azért tudjuk felépíteni ezeket a hatalmas térképeket univerzumunkról és múltjáról, mert nagy agyunk van, és mint minden értelmes szervezet, az agyunkat arra használjuk, hogy létrehozzuk benne a világ belső térképeit. Ezek a térképek egyfajta virtuális valóságot kínálnak, amely segít a tájékozódásban. Soha nem láthatjuk közvetlenül a világot minden részletében; ehhez akkora agyra lenne szükségünk, mint amilyen nagy maga az univerzum. Megalkothatjuk azonban a fantasztikusan bonyolult valóság egyszerű térképeit, és tudjuk, hogy ezek a térképek a valóságos világ fontos aspektusainak felelnek meg. A londoni metróhálózat hagyományos vázlata figyelmen kívül hagyja a legtöbb kanyart és más részletet, ennek ellenére több millió utazónak nyújt segítséget, hogy kiismerjék magukat a városban. Ez a könyv a Világegyetem egyfajta londoni metrótérképe.

A nyelv az, ami az embert megkülönbözteti az összes többi értelmes fajtól, mert ez a rendkívül hatékony kommunikációs eszköz lehetővé teszi számunkra, hogy megosszuk egymással egyéni világtérképeinket, és ezáltal sokkal nagyobb és részletesebb térképeket alkossunk annál, amilyet az egyéni agy létre tud hozni. A megosztás emellett azt is lehetővé teszi, hogy több millió más térképpel összehasonlítva ellenőrizzük saját térképeink részleteit. Ily módon az emberek minden csoportja felépíti a világ valamilyen képét, amelyben egyesítik rengeteg ember sok ezer év és sok generáció alatt született meglátásait, ötleteit és gondolatait. A kollektív tanulás ezen folyamatán keresztül az emberek képkockánként építkezve egyre gazdagabb térképeket állítottak össze az univerzumról a kétszázezer év alatt, mióta fajként létezünk. Ez azt jelenti, hogy az univerzum egy kicsiny része elkezdte önmagát nézni. Olyan ez, mintha az univerzum hosszú alvás után lassan kinyitná a szemét. Ma ez a szem az eszmék és információk globális cseréje; a modern tudomány pontossága és szigorúsága; az új kutatási berendezések, az atomokat szétzúzni képes részecskegyorsítók és a világűrben keringő távcsövek; és a hatalmas adatfeldolgozó teljesítményű számítógépek hálózatai révén egyre többet és többet lát.

A történet, amelyet ezek a térképek elmesélnek, a legszebb történet, amit csak elképzelhetünk.

Gyermekként csak akkor értettem meg bármit, ha el tudtam helyezni valamilyen térképen. Mint sokan mások, én is azért küzdöttem, hogy összekapcsoljam a vizsgált, egymástól elszigetelt területeket. Az irodalomnak semmi köze nem volt a fizikához; nem találtam kapcsolatot a filozófia és a biológia, a vallás és a matematika, vagy a közgazdaságtan és az etika között. Folyamatosan valamilyen keretrendszert kerestem, az emberi tudás különböző szigetei és kontinensei egyfajta világtérképét; látni szerettem volna, miként illeszkednek mindezek egymáshoz. A hagyományos vallási történetek soha nem érintettek meg különösebben, mert gyermekként Nigériában éltem, ahol nagyon hamar megtanultam, hogy a különböző vallások eltérő, és gyakran egymásnak ellentmondó keretet kínálnak annak megértéshez, hogyan jött létre a világ, és miért olyan, amilyen.

Ma, globalizált világunkban a megértés új keretrendszere kezd kialakulni. Ezt több ezer ember, több tudományterületről és számos országból építi, fejleszti és terjeszti. Ezeknek a felismeréseknek az összekapcsolása segíthet észrevenni azokat az összefüggéseket, amelyek egyetlen tudományterület határain belül maradva nem tűnnek fel; olyan, mintha egy hegytetőről szemlélnénk a világot, nem a síkság közepéről. Láthatjuk a különböző tudományágak tájképeit összekötő kapcsokat, így mélyebben elgondolkodhatunk az olyan átfogó témákról, mint a természet összetettsége, az élet jellege, sőt saját fajunk természete! Végtére is, jelenleg az embert számos különböző tudományág szemüvegén keresztül tanulmányozzuk (antropológia, biológia, fiziológia, főemlőskutatás, pszichológia, nyelvészet, történelem, szociológia), de ez a specializáció megnehezíti, hogy bármely egyén kellő távlatból figyelhesse az emberiség egészét.

A tudás különböző típusait összekapcsoló eredettörténetek keresése egyidős az emberiséggel. Szívesen elképzelem emberek egy csoportját, akik negyvenezer évvel ezelőtt, napnyugtakor a tűz körül ülnek. A Mungo-tó déli partjára képzelem őket, Új-Dél-Walesben, a Willandra-tavak térségében, ahol Ausztráliában a legrégebbi emberi maradványokat találták. Ma a paakantji, a ngyiampaa és a mutthi mutthi nép lakja ezt a területet, mi azonban tudjuk, hogy őseik már legalább negyvenötezer éve ott éltek.

1992-ben a helyi bennszülött közösség végre visszakapta egy ősük maradványait, amelyet a régészek 1968-ban fedeztek fel és Mungo-1 néven hivatkoztak rá. Ez a személy fiatal nő volt, akit csak részlegesen hamvasztottak el.1 Fél kilométerrel távolabb egy másik személy (mungo-tavi 3-as maradvány, LM3) maradványait találták meg, ő valószínűleg egy férfi lehetett, aki körülbelül ötvenéves korában halt meg. Ízületi gyulladásban szenvedett és fogai erősen lekoptak, valószínűleg azért, mert a fogai között szálakat húzott, hogy abból hálókat vagy zsinórokat készítsen. A testét gondosan és illő tiszteletadással eltemették, és kétszáz kilométerről hozott, porított vörös okker festékkel szórták be. A „mungói férfi” 2017 novemberében tért vissza a Mungo-tóhoz.

Mindketten körülbelül negyvenezer évvel ezelőtt haltak meg, amikor a Willandra-tavak, amelyek mostanra kiszáradtak, még tele voltak vízzel, halakkal és kagylóval, ami a madarak és más állatok sokaságát vonzotta a környékre, így könnyen lehetett rájuk vadászni vagy csapdába ejteni őket.2 Az élet nagyon kellemes lehetett a Mungo-tó körül, amikor ezek az emberek ott éltek.

Az általam elképzelt szürkületi beszélgetéskor sokan ültek a tűz körül, lányok és fiúk, idősebb férfiak és nők, valamint szülők és nagyszülők, egyesek állati szőrmébe takaródzva és csecsemőjüket ringatva. A gyerekek a tóparton kergetődztek, a felnőttek a vacsoráravalót szerezték meg: kagylót, frissen fogott halat, rákot és kengurusültet. Lassan a beszélgetés egyre komolyabb témákról folyt, és az egyik idősebb ember irányította. A hosszú nyári napok és hideg téli éjszakák sokaságán az idősebb emberek újra meg újra elmesélik azokat a történeteket, amelyeket az őseiktől és tanítóiktól hallottak. Azokat a kérdéseket teszik fel, amelyek engem is mindig izgattak. Hogyan alakult ki a táj, a hegyeivel és tavaival, völgyekkel és szakadékokkal? Hogyan keletkeztek a csillagok? Mikor éltek az első emberek, és honnan jöttek? Vagy mindig itt éltünk? Rokonai vagyunk-e az óriásgyíkoknak, a kenguruknak és az emuknak? (Az utolsó kérdésre a Mungo-tó népeinek és a modern tudománynak a válasza egyértelműen „igen!”) A mesemondók a történelmet tanítják. Történeteket mondanak el arról, hogyan teremtették meg világunkat a távoli múltban hatalmas erők és lények.

Éjszakák és nappalok hosszú során elmondott történeteikből kirajzolódnak a Mungo-tó népeinek átfogó létmagyarázatai. Ezek azok a tartósnak bizonyult elképzelések, amelyek az idők során nem rostálódtak ki. Összeillesztve nagyszabású mozaikot alkotnak a világról. Néhány gyerek első hallásra talán túl bonyolultnak és szövevényesnek találja a történetek egyes részleteit. A történeteket azonban sokszor hallják különbözőképpen elbeszélve, így nemcsak a történetekhez szoknak hozzá, hanem a bennük rejlő mély gondolatokhoz is. Ahogy a gyerekek öregszenek, a történetek a vérükbe ivódnak. Egyszer csak azt veszik észre, hogy már jól ismerik őket, így értékelni tudják szépségüket, finomabb részleteiket és jelentésüket.

Miközben a csillagokról, a tájról, a vombatokról, a kengurukról és őseik világáról beszélgetnek, a tanítók felépítik a megértés közös térképét, amely megmutatja a közösség tagjainak saját helyüket egy gazdag, gyönyörű és néha rettenetes univerzumban. Ez vagy te; innen jöttél; ez az, ami a születésed előtt is létezett; ez az az egész, amelynek te csak kicsiny része vagy; ezekkel a kötelességekkel és kihívásokkal találkozol, ha a hozzád hasonló emberek közösségében élsz. A történetek óriási erejűek, mert megbízhatók. Érződik, hogy igazak, mert a legjobb tudáson alapulnak, amelyet az ősök több generáción keresztül adtak át egymásnak. Ellenőrizték őket, majd annak a gazdag tudásnak az alapján győződtek meg a pontosságukról, a megbízhatóságukról és a koherenciájuktól, amely a Mungo-tavi közösség tagjai, őseik és szomszédaik számára, a csillagokról, a tájakról, a növényekről és az állatokról hozzáférhető volt.

Mindannyiunk számára hasznosak az őseink által alkotott térképek. Émile Durkheim neves francia szociológus szilárd meggyőződése volt, hogy az eredettörténetekben és a vallásokban rejtőző térképek alapvető fontosságúak önmagunk megismeréséhez. Azt állította, hogy nélkülük az emberek olyan mély kétségbeesésbe zuhanhatnak, és olyannyira hatalmukba kerítheti őket a céltalanság érzése, hogy akár öngyilkosságot is elkövethetnek. Nem csoda, hogy szinte minden ismert társadalomban az eredettörténetek az oktatás középpontjába kerültek. A paleolitikum társadalmaiban a fiatalok az idősektől tanulták meg az eredettörténeteket, éppúgy, ahogy a későbbi korok tudósai a kereszténység, az iszlám és a buddhizmus alapvető történeteit a párizsi és az oxfordi egyetemeken, vagy Bagdadban és Nálandában tanulták meg.

Mégis, furcsa módon, a modern világi oktatásból hiányzik egy megbízható eredettörténet, amely összekötné a tudás minden területét. Ez segíthet megmagyarázni, miért érzékelhető mindenütt a mai világban – Delhiben vagy Limában éppúgy, mint Lagosban vagy Londonban – a dezorientáció, a széttagoltság és az az irányvesztés, amelyet Durkheim leírt. Az a baj, hogy globálisan összekapcsolt világunkban annyi helyi eredettörténet létezik, amelyek az emberek bizalmáért és figyelméért versengnek, hogy akadályozzák egymást. Ezért a mai pedagógusok a történet egyes részeire összpontosítanak, a tanulók pedig tantárgyról tantárgyra haladva ismerik meg a világot. Az emberek napjainkban olyan dolgokról tanulnak, amiről a Mungo-tónál élt őseink soha nem hallottak, a differenciálszámítástól a modern történelemig és a számítógépes programok írásáig. Azonban mungo-tavi őseinkkel ellentétben, minket csak ritkán buzdít bármi arra, hogy a tudást egyetlen, összefüggő történetbe gyűjtsük oly módon, ahogyan a régimódi osztálytermekben helyi térképek sokaságát kapcsolták össze a világ egyetlen térképévé. Emiatt viszont be kell érnünk azzal, hogy csak széttagoltan értjük meg a valóságot és azt az emberi közösséget, amelyhez mindannyian tartozunk.

Egy modern eredettörténet

És mégis ... diribdarabokban bár, de kezd körvonalazódni egy modern eredettörténet. Mint a Mungo-tónál mesélt történeteket, a modern eredettörténetünket is őseink rakták össze, majd évezredeken át sok generáció tette próbára és ellenőrizte.

Ez természetesen különbözik a legtöbb hagyományos eredettörténettől. Részben azért, mert nem egy adott régió vagy kultúra hozta létre, hanem több mint hétmilliárd ember globális közössége, így a világ minden részéről összegyűjtött tudást tartalmazza. Ez az összes modern ember eredettörténete, amely a modern tudomány mindent átfogó hagyományaira épül.

Ellentétben számos hagyományos eredettörténettel, a modern eredettörténetben nem szerepel teremtő Isten, szerepelnek viszont energiák és részecskék, amelyek némelyike éppoly egzotikus, mint sok hagyományos eredettörténet panteonja. A konfucianizmus vagy a korai buddhizmus eredettörténeteihez hasonlóan, a modern eredettörténet is olyan univerzumról szól, amely egyszerűen csak van. Az értelme viszont semmilyen formában sem az univerzumból származik, hanem tőlünk, emberektől ered. „Mi az univerzum értelme? – kérdezte Joseph Campbell, a mítoszok és vallások tudósa. – Mi a bolha értelme? Egyszerűen csak ott van, és ennyi. A saját magunk értelme is csak az, hogy egyszerűen itt vagyunk.”3

A modern eredettörténet világa kevésbé stabil, turbulensebb és sokkal nagyobb, mint a legtöbb hagyományos eredettörténet világa. Ezek a tulajdonságok egyúttal rámutatnak modern eredettörténetünk korlátaira is. Habár hatókörét tekintve globális, ám nagyon friss, és ezért magán hordozza az ifjúság nyersességét és néhány hiányosságát. Az emberi történelem egy nagyon sajátos időpontjában alakult ki, és a modern kapitalizmus dinamikus és potenciálisan destabilizáló hagyományai rányomták bélyegüket. Ez megmagyarázza, miért hiányzik sok formájából a bioszféra iránti mély érzékenység, amely viszont a bennszülött népek eredettörténeteiben világszerte megtalálható.

A modern eredettörténet univerzuma nyugtalan, dinamikus, fejlődő és hatalmas. A geológus Walter Alvarez úgy emlékeztet minket arra, mennyire nagy, hogy felteszi a kérdést, hány csillag van benne. A legtöbb galaxist mintegy 100 milliárd csillag alkotja, és legalább ugyanennyi galaxis található az univerzumban. Ez azt jelenti, hogy (vegyünk egy mély lélegzetet) 10 000 000 000 000 000 000 000 (10^22) csillag alkotja az univerzumot.4 A legújabb megfigyelések 2016 végén azt jelezték, hogy talán sokkal több galaxis van az univerzumban, így nyugodtan hozzáírhatunk még néhány nullát ehhez a számhoz. Napunk nagyon hétköznapi tag ebben a hatalmas kompániában.

A modern eredettörténet még készülőfélben van. Új szakaszokat illesztenek hozzá, a meglévő részeket még ellenőrizni vagy rendezni kell, és az állványokat és az építési törmeléket el kell távolítani. Emellett még mindig vannak lyukak a történetben, így más eredettörténetekhez hasonlóan ebből sem tűnik el soha a rejtélyesség és az ámulat érzése. Mégis, az elmúlt néhány évtizedben az univerzumunkról alkotott képünk sokat gazdagodott. Ez csak tovább fokozhatja rejtélyességét, amit legjobban a francia filozófus, Blaise Pascal megfogalmazása éreztet: „A tudás olyan, mint egy gömb; minél nagyobb a térfogata, annál nagyobb felületen érintkezik az ismeretlennel.”5 Minden hiányossága és bizonytalansága ellenére ezt a történetet meg kell ismernünk, éppúgy, ahogy a Mungo-tó vidékén élők is megismerték saját eredettörténetüket. A modern eredettörténet az emberiség közös örökségét mondja el, így felkészíthet bennünket azokra a hatalmas kihívásokra és lehetőségekre, amelyekkel mindannyian szembesülünk a Föld bolygó történetének ebben a sorsfordító pillanatában.

A modern eredettörténet középpontjában a növekvő komplexitás elgondolása áll. Hogyan jelent meg univerzumunk, és hogyan hozta létre a dolgok, erők és lények gazdag kavalkádját, amelynek mi magunk is a részei vagyunk? Nem igazán tudjuk, miből jött elő, ha egyáltalán bármi is létezett az univerzumunk előtt. Azt azonban tudjuk, hogy amikor univerzumunk előbukkant az energia hatalmas habjából, akkor rendkívül egyszerű volt. Ez az egyszerűség változatlanul a kiinduló határfeltételünk. Végtére is univerzumunk legnagyobb része hideg, sötét, üres tér. Mindazonáltal, különleges és szokatlan környezetekben, mint például saját bolygónkon, tökéletes Goldilocks-feltételek állnak fenn, vagyis olyan a környezet, mint a medvebocs kásája Goldilocks történetében: nem túl meleg, de nem is túl hideg, nem túl sűrű, de nem is túl ritka, hanem pontosan megfelelő a komplexitás evolúciójához.6 Ezekben a Goldilocks-környezetekben az évmilliárdok során egyre összetettebb dolgok jelentek meg, olyanok, amelyeknek egyre több mozgó részük volt és bonyolultabb belső kapcsolatok határozták meg viszonyukat egymáshoz. Nem szabad abba a hibába esnünk, hogy az összetett dolgokat szükségszerűen jobbnak tételezzük fel az egyszerűeknél. A bonyolultság azonban számunkra, emberek számára fontos, mert mi magunk nagyon összetettek vagyunk, a dinamikus, globális társadalom pedig, amelyben ma élünk, az egyik legkomplexebb jelenség, amit csak ismerünk. Ha tehát megértjük, hogyan jöttek létre a komplex dolgok, és mely Goldilocks-feltételek engedték meg a felbukkanásukat, akkor jó úton járunk, hogy megértsük önmagunkat és azt a világot, amelyben ma élünk.

A kulcsfontosságú átmeneti pontokon összetettebb dolgok jelentek meg, e pontok közül a legfontosabbakat küszöböknek nevezem. Ezek a küszöbök képezik a modern eredettörténet bonyolult narratívájának vázát. Ezzel hangsúlyozom azokat a jelentős fordulópontokat, amikor a már meglévő dolgok átrendeződtek vagy más módon megváltozva hoztak létre valami újat, úgynevezett „megjelenő” tulajdonságokkal, vagyis olyan tulajdonságokkal, amelyek annak előtte még soha nem léteztek. A korai univerzumban nem voltak csillagok, mint ahogy bolygók és élő szervezetek sem. Ezután lépésről lépésre teljesen új dolgok kezdtek megjelenni. A csillagok hidrogénből és héliumból keletkeztek, a további kémiai elemek a haldokló csillagokban jöttek létre, a bolygók és a holdak az új kémiai elemekkel feldúsult jég- és porcsomókból keletkeztek, majd az első élő sejtek a kőzetbolygók kémiailag gazdag környezetében fejlődtek ki. Mi, emberek elválaszthatatlan részei vagyunk ennek a történetnek, mert a földi élet evolúciójának és diverzifikációjának termékei vagyunk. Ugyanakkor rövid, de figyelemre méltó történetünkben a komplexitás olyan sok, merőben új formáját hoztuk létre, hogy ma úgy tűnik, mi uraljuk a világunkban lezajló változásokat. Amikor valami új és a korábbinál bonyolultabb dolog jelenik meg eddig ismeretlen tulajdonságokkal, az mindig éppoly csodálatosnak tűnik, mint egy csecsemő születése, mert az univerzumban az az általános és uralkodó tendencia, hogy kevésbé komplexszé és egyre rendezetlenebbé váljék. Végül ez a növekvő rendezetlenség felé tartó tendencia (amit a tudósok entrópiának neveznek) diadalmaskodik, és az egész univerzum egyfajta véletlenszerű, mintázat vagy struktúra nélküli rendezetlenséggé válik. Ez azonban a távoli jövő zenéje, addig még nagyon hosszú utat jár be a Világegyetem.

Eközben úgy tűnik, hogy élénk és fiatal univerzumban élünk, amely tele van kreativitással. A Világegyetem születése – az első küszöbünk – éppen olyan csodálatos, mint modern eredettörténetünk bármely másik küszöbje.

IDŐVONAL

Idővonalunkban feltüntettük modern eredettörténetünk néhány fontos idejét. A táblázatban megadunk a hozzávetőleges abszolút idők mellett egy olyan átszámított időt is, mintha az univerzum 13,8 évvel ezelőtt jött volna létre, nem pedig 13,8 milliárd évvel ezelőtt. Ez a második megközelítés megkönnyíti történetünk kronológiájának megértését. Végtére is a természetes szelekció nem olyanná alakította elménket, hogy egykönnyen megbirkózzék több millió vagy milliárd év fogalmával, így ezt az összezsugorított kronológiát könnyebb felfogni.

A legtöbb, néhány ezer évnél régebben történt időpontot csak az elmúlt ötven évben, a modern kormeghatározó módszerek alkalmazásával sikerült megállapítani, amelyek közül a legfontosabb a radiometrikus kormeghatározás.

ESEMÉNY

ABSZOLÚT KOR

KOR OSZTVA EGYMILLIÁRDDAL

1. KÜSZÖB: az ősrobbanás, a Világegyetem eredete

13,8 milliárd éve

13 év és 8 hónapja

2. KÜSZÖB: felragyognak az első csillagok

13,2 (?) milliárd éve

13 év és 2 hónapja

3. KÜSZÖB: új elemek képződnek a haldokló, nagy csillagokban

Folyamatosan a 2. küszöbtől napjainkig

Folyamatosan a 2. küszöbtől napjainkig

4. KÜSZÖB: létrejön a Nap és a Naprendszer

4,5 milliárd éve

4 év és 6 hónapja

5. KÜSZÖB: a legkorábbi élet a Földön

3,8 milliárd éve

3 év és 9 hónapja

Az első nagy szervezetek a Földön

600 millió éve

7 hónapja

Egy kisbolygó elpusztítja a dinoszauruszokat

65 millió éve

24 napja

A emberfélék-vonal elválik a csimpánzok fejlődési vonalától

7 millió éve

2,5 napja

Homo erectus

2 millió éve

17 órája

6. KÜSZÖB: az első bizonyíték fajunk, a Homo sapiens megjelenésére

200 000 éve

100 perce

7. KÜSZÖB: véget ér az utolsó jégkorszak, elkezdődik a holocén; a mezőgazdaság legkorábbi jelei

10 000 éve

5 perce

Első bizonyíték a városok, az államok és az agrárcivilizációk létezésére

5000 éve

2,5 perce

A Római és a Han Birodalom virágkora

2000 éve

1 perce

A világzónák kezdenek összekapcsolódni

500 éve

15 másodperce

8. KÜSZÖB: elkezdődik a fosszilis üzemanyagok forradalma

200 éve

6 másodperce

A nagy gyorsulás; emberek lépnek a Holdra

50 éve

1,5 másodperce

9. KÜSZÖB: fenntartható világrend?

100 év múlva?

3 másodperc múlva

A Nap meghal

4,5 milliárd év múlva

4 év, 6 hónap múlva

A Világegyetem elsötétedik; az entrópia diadalt arat

Trillió és trillió évek múlva

Milliárd és milliárd évek múlva

I. RÉSZ

A KOZMOSZ

1. FEJEZET

A KEZDETEK:
AZ ELSŐ KÜSZÖB

Ha almás pitét készítenél a semmiből, először fel kell találnod az univerzumot.

– CARL SAGAN, KOZMOSZ

A fény hajdani születése így történt talán.

Forog a tér s meleg patásan fénymezőkre megy

Nyihogó smaragd istállóból

Megbűvölten a ló.

– DYLAN THOMAS, PÁFRÁNYDOMB

(Nagy László fordítása)

Fejest ugrunk egy eredettörténetbe

A bootstrapping eredeti jelentését tekintve az a lehetetlen feladat, amikor a csizmánk szárán lévő fület nagyon-nagyon erősen húzva a levegőbe akarjuk emelni magunkat (vagy Münchhausen báró története nyomán önerőből akarunk kikecmeregni valamely szorult helyzetből). A kifejezés újabban számítógépes szakkifejezésként terjedt el (rendszerbetöltés, bootolás, indítás vagy újraindítás), és arra a műveletsorra használják, amikor a számítógép a kikapcsolt állapotból elindul, és betölti a következő feladatait előíró műveletsort. Szó szerint természetesen az eredeti értelmében vett bootstrapping lehetetlen, mert valaminek a felemeléséhez szükség van valamilyen külső hatásra, emelőerőre. „Adjatok egy fix pontot, és én kifordítom sarkaiból a világot” – mondta a görög filozófus, Arkhimédész. De mi lehetne az a külső hatás, amelyik egy új univerzumot hoz létre? Hogyan történhet a „rendszerbetöltés” egy újonnan keletkező univerzum esetében? Vagy másként fogalmazva, ilyenkor hogyan szólhat az eredettörténet, amely leírja, miként jelent meg egy új univerzum?

Az eredeti értelemben vett bootstrapping szinte ugyanolyan nehéz feladat, mint az univerzum rendszerindítása. Az egyik lehetséges megoldás a kezdet problémájának eltüntetésére, ha feltételezzük, hogy az univerzum öröktől fogva jelen volt. Így nincs szükség rendszerbetöltésre. Sok eredettörténet valóban e feltevésen alapul. Ezt a felfogást vallotta sok mai csillagász is, köztük azok, akik a XX. század közepén kidolgozták az állandó állapotú Világegyetem elméletét. Ezen elképzelés szerint nagy léptékben a Világegyetem mindig olyan volt, mint amilyennek ma látjuk. Hasonló, de enyhén eltérő az az elképzelés, mely szerint létezett ugyan a teremtés pillanata, amikor hatalmas külső erők vagy mindenható lények elindították az univerzum működését, de azóta lényegében semmi sem változott. A Mungo-tó bölcsei valószínűleg ilyennek látták az univerzumot, vagyis olyan világot írtak le, amelyet őseik többé-kevésbé jelenlegi formájában hoztak létre. Isaac Newton Istent tekintette minden dolgok „első okának”, és úgy érvelt, hogy Isten az egész térben jelen van. Ezért gondolta Newton úgy, hogy az univerzum egésze alig változik. Az univerzum, amint egyik írásában kifejtette, „egy testetlen, élő és intelligens Lény érzékelő rendszere.”1 A XX. század elején Einstein annyira biztos volt abban, hogy az univerzum (nagy léptékben) változatlan, hogy egy különleges állandót adott hozzá a relativitáselmélethez annak érdekében, hogy egyenletei stabil univerzumot írjanak le.

De vajon kielégítő-e az örökkévaló vagy változatlan Világegyetem ötlete? Nem igazán, különösen, ha az elgondolásba be kell csempészni a folyamatnak a kezdő lökést megadó Teremtőt, amint a Teremtés könyvében olvasható: „Kezdetben teremtette Isten a mennyet és a földet.” (1Móz 1:1). A logikai ugrás nyilvánvaló, jóllehet néhány kifinomult elme számára is hosszú időbe telt, mire ezt világosan felismerték. Bertrand Russell tizennyolc éves korában vetette el a teremtő Isten fogalmát, miután elolvasta John Stuart Mill önéletrajzának következő bekezdését: „Apám azt tanította, hogy nem lehet megválaszolni a »Ki teremtett engem?« kérdést, mivel ekkor azonnal felvetődik a következő kérdés: »Ki teremtette Istent?«”2

Van azonban még egy rejtély. Ha egy isten elég nagy hatalmú ahhoz, hogy megtervezzen egy univerzumot, akkor annak az istennek biztosan bonyolultabbnak kell lennie, mint maga a Világegyetem. Így egy teremtő isten feltételezése azt jelenti, hogy egy fantasztikusan összetett univerzumot egy még sokkal bonyolultabb valakinek vagy valaminek az elképzelésével próbálunk megmagyarázni, aki vagy ami csak azért létezik, hogy a nála kevésbé összetett univerzum létezésére magyarázatot adjon… Egyesek azt gondolhatják, hogy itt valami nincs teljesen rendben.

Az ókori indiai himnuszok, a Védák minden eshetőségre készen fogalmaznak. „Nem nem-lét volt, és nem volt lét sem akkor. Nem volt ég és az égen túl a menny sem.”3 (Fórizs László fordítása.) Talán minden a létezés és a nemlét közötti ősi feszültségből származik, abból a homályos világból, amely nem egészen valami, de még lehet belőle valami. Talán úgy, ahogyan azt az ausztrál őslakosok mai szólása kifejezi: semmi sem teljesen semmi.4 Az ötlet trükkös, amelyet egyesek zavarosnak és misztikusnak tarthatnak, ezért elutasíthatják azt, ugyanakkor azonban feltűnő a párhuzam azzal a modern kvantumfizikába ágyazott elgondolással, miszerint a tér soha nem teljesen üres, hanem tele van lehetőségekkel.

De vajon létezik-e az energiának vagy a lehetőségeknek valamiféle óceánja, ahonnan bizonyos formák előbukkannak, mint a hullámok vagy a szökőárak? Ez olyan kézenfekvő elképzelés, hogy csábító arra gondolni, talán a kezdet kezdetére vonatkozó gondolataink saját tapasztalatainkból származnak. Minden reggel mindannyian megtapasztaljuk, hogyan látszik kialakulni egy tudatos világ a formák, érzések és struktúrák kaotikus tudattalan világából. Joseph Campbell ezt így fogalmazza meg: „Amint az egyén tudatossága az éjszaka azon tengerén nyugszik, amelybe álmában leereszkedik, és amelyből titokzatosan felébred; ugyanúgy, a mítoszok képeiben az univerzum abból az időtlenségből csapódik ki és azon nyugszik, amelyben újra feloldódik.”5

De ez talán túl metafizikus. Talán a nehézség az, ami logikus. Stephen Hawking azt állítja, hogy egyszerűen csak rosszul tesszük fel a kezdetekre vonatkozó kérdéseinket. Ha a téridő geometriája szférikus, tehát olyan, mint a Föld felszíne, de több dimenzióban, akkor az univerzum létezése előttre vonatkozó kérdések olyanok, mintha egy teniszlabda felületén keresnénk a kezdőpontot. Ez nem így működik. Az időnek nincs pereme vagy kezdete, éppen úgy, ahogy a Föld felszínének sincs széle.6

Napjainkban néhány kozmológus a fogalmak egy másik csoportjához vonzódik, amelyek visszavezetnek bennünket egy kezdet vagy vég nélküli univerzum eszméjéhez. Talán a mi Világegyetemünk egy végtelen multiverzum része, amelyben az ősrobbanások sorozatának eredményeképpen egyre-másra bukkannak elő új univerzumok. Ez az elképzelés helyes lehet, de jelenleg nincs meggyőző bizonyítékunk semmire, ami a saját, helyi ősrobbanásunk előtt létezett volna. Olyan ez, mintha a mi Világegyetemünk létrehozása olyan viharos esemény lett volna, hogy a létrejöttére vonatkozó minden információ törlődött. Ha léteznek is más kozmológiai falvak, egyelőre nem láthatjuk őket.

Őszintén szólva, nekünk sincsenek jobb válaszaink a kezdet kezdetének problémájára, mint bármelyik korábbi emberi társadalomnak. Egy univerzum történetének elindítása, a bootolás még mindig logikai és metafizikai paradoxonnak tűnik. Nem tudjuk, mely Goldilocks-feltételek engedhetik meg egy univerzum születését, és még mindig nem tudjuk ezt az eseményt jobban megmagyarázni, mint a regényíró Terry Pratchett tette: „Jelenlegi tudásunk helyzete így összegezhető: kezdetben semmi sem volt, de az a semmi felrobbant.”7

Az első küszöb: egy univerzum kvantumos indítása

A kezdet kezdetén történt rendszerbetöltés ma legelfogadottabb elképzelése az ősrobbanás. Ez a modern tudomány egyik legfontosabb paradigmája, olyan jelentőségű, mint a természetes kiválasztás a biológiában vagy a lemeztektonika a geológiában.8

Az ősrobbanás-történet legfontosabb elemei csak az 1960-as évek elején merültek fel. Akkor észlelték először a csillagászok a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzást – az ősrobbanásból visszamaradt, és a Világegyetemben mind a mai napig mindenütt jelen lévő energiát. Bár a kozmológusok még mindig küzdenek annak a pillanatnak a megértésért, amikor az univerzumunk létrejött, mégis el tudnak mondani egy tetszetősen hangzó történetet, amely kezdete (vegyenek egy mély lélegzetet, én pedig remélem, hogy nem tévesztem el) egy tízmilliomod billiomod billiomod billiomod másodperccel a Világegyetem születése utánig nyúlik vissza (azaz körülbelül a nulla időpont utáni 10–43 másodpercig).

Röviden összefoglalva a történet lényege a következő: kezdetben Világegyetemünk csak egyetlen pont volt, kisebb, mint egy atom. Mennyire kicsi? Fajunk elméje úgy fejlődött, hogy az emberi léptékű dolgokat legyen képes felfogni, ezért küzdenünk kell, ha el akarjuk képzelni az ilyen apró dolgokat, de segíthet, ha arra gondolunk, hogy akár egymillió atomot is belezsúfolhatunk a mondat végén álló pontba.9 Az ősrobbanás pillanatában az egész Világegyetem kisebb volt, mint egy atom. Ebbe a pontba zsúfolódott össze mindazon energia és anyag, amely a mai univerzumban jelen van. Az összes. Ez ijesztően hangzik, és először talán őrült ötletnek tűnik. De a jelenleg a birtokunkban lévő összes bizonyíték amellett szól, hogy ez a furcsa, apró és fantasztikusan forró objektum körülbelül 13,82 milliárd évvel ezelőtt valóban létezett.

Egyelőre nem értjük, hogyan és miért jelent meg ez az objektum. De a kvantumfizika azt állítja, és a részecskegyorsítók – amelyek elektromos vagy elektromágneses terek segítségével nagy sebességre gyorsítják fel az elemi részecskéket – igazolják, hogy a vákuumban valóban előbukkanhat valami a semmiből. Mindamellett, ha meg akarjuk érteni, mit is jelent ez, akkor elmélyülten tanulmányoznunk kell a semmit. A modern kvantumfizika szerint nem lehet egyidejűleg pontosan meghatározni a szubatomi részecskék helyzetét és mozgását. Ez azt jelenti, hogy soha nem jelenthetjük ki teljes bizonyossággal, hogy egy adott térrész üres, ami viszont azt jelenti, hogy az ürességben benne feszül annak a lehetősége, hogy ott valami megjelenhet. Mint a „Nem nem-lét volt, és nem volt lét” a hindu Védákban, úgy tűnik, hogy ez a feszültség idézhette elő univerzumunk rendszerbetöltését.10

Ma a Világegyetem történetének első pillanatára ősrobbanásként (nagy bumm) hivatkozunk, mintha az univerzum, mint egy újszülött, felkiáltott volna születésekor. Ezt a kedves kifejezést 1949-ben, Fred Hoyle angol csillagász alkotta, mert az ötletet olyan nevetségesnek tartotta. Az 1930-as évek elején, amikor először merült fel a hirtelen kezdet gondolata, a belga csillagász (és katolikus pap) Georges Lemaître az újszülött univerzumot „kozmikus tojásnak” vagy „ősatomnak” nevezte. Az ötletet komolyan vevő néhány tudós számára világos volt, hogy ha ilyen rengeteg energia préselődött össze a kezdeti állapotban, akkor az „ősatomnak” elképzelhetetlenül forrónak kellett lennie, és őrült tempóban tágulnia kellett, hogy enyhüljön a nyomás. Ez a tágulás ma is folyik; mintha egy hatalmas rugó több mint tizenhárom milliárd éven keresztül adná le a benne felhalmozott energiát.

Sok minden történt az ősrobbanás utáni első másodpercekben és percekben. A legfontosabb az volt, hogy megjelentek az első érdekes struktúrák és minták, az első entitások vagy energiák, amelyek jellegzetes, egyértelműen nem véletlenszerű formákat és tulajdonságokat mutattak. Egy jellegzetes, új minőség megjelenése mindig varázslatos. A modern eredettörténetben ennek újra meg újra tanúi leszünk, bár az, ami első pillanatban varázslatosnak tűnik, kevésbé látszik ilyennek, miután megértjük, hogy az új dolgok és azok új tulajdonságai nem a seholból vagy a semmiből bukkantak elő. Az új tulajdonságú új dolgok a már létező dolgokból és kölcsönhatásokból származnak, amelyek új módon rendeződnek el. Ezek az új elrendeződések mutatnak új tulajdonságokat, éppúgy, ahogyan a csempék más elrendezése új mintát hoz létre egy mozaikban. Lássunk egy példát a kémia világából. Általában a hidrogént és az oxigént színtelen gázoknak képzeljük. Kapcsoljunk azonban össze két hidrogénatomot egy oxigénatommal adott konfigurációban, és máris egy vízmolekulát kapunk. Helyezzünk sok ilyen molekulát egymás mellé, és azonnal merőben új minőséget kapunk, amit „vizességnek” nevezhetünk. Amikor új tulajdonságokkal jellemezhető formát vagy struktúrát látunk, akkor valójában a már korábban is létezett dolgok új elrendeződését tapasztaljuk. Az innováció új dolgok megjelenését jelenti. Ha a megjelenésre történetünk egyik szereplőjeként gondolunk, akkor azt valószínűleg testreszabottnak, titokzatosnak és kiszámíthatatlannak tekintjük, ami valószínűleg váratlanul ugrik elő a sötétségből, miközben új és meglepő irányba fordítja történetünk menetét.

A Világegyetem első struktúrái és mintázatai pontosan úgy jelentek meg, mintha az ősrobbanásból előbukkanó dolgok és erők új konfigurációkba rendeződtek volna.

A legkorábbi pillanatban, amelyre vonatkozóan bizonyítékunk van, a másodperc törtrészével az ősrobbanás után, az univerzum tiszta, véletlenszerű, differenciálatlan, alaktalan energiából állt. Az energiára úgy gondolhatunk, mint bizonyos lehetőségre, hogy valami történjék, vagyis a dolgok létrehozásának vagy megváltoztatásának képességeként. Az ősatomban megdöbbentő volt a gigantikus energia és az abszolút nulla fok fölötti sok billió fokos hőmérséklet. Ezután rövid időszak következett, amikor szupergyors tágulás, az úgynevezett felfúvódás (infláció) következett be. A tágulás ebben az időszakban olyan gyors volt, hogy a Világegyetem nagy része sokkal messzebbre került annál, amit valaha is láthatunk. Ez azt jelenti, hogy amit ma látunk, az valószínűleg csak egy apró része az egész Világegyetemünknek.

A másodperc törtrészével később a tágulás üteme lassult. Az ősrobbanás turbulens energiái lecsillapodtak, és ahogy a Világegyetem tovább tágult, az energia fokozatosan szétszóródott és hígult. Az átlagos hőmérséklet csökkent, és ez a folyamatos csökkenés jelenleg is tart. Ma az univerzum legnagyobb részének hőmérséklete mindössze 2,76 Celsius-fok az abszolút nulla fölött. (Az abszolút nulla az a hőmérséklet, amelyen mindenféle rezgés leáll.) Mi azonban nem érezzük ezt a dermesztő hideget, mint ahogy a Föld bolygó többi élő szervezete sem érzi, mert a napsütésünk melegen tart bennünket.

Az ősrobbanás szélsőséges hőmérsékletén szinte bármi lehetséges volt. Amint azonban a hőmérséklet csökkent, a lehetőségek köre szűkült. A hűlő univerzum kaotikus ködéből szellemekként kezdtek előbukkanni a különböző entitások, amelyek az ősrobbanás vad erejű kavargásában nem létezhettek. A tudósok a formák és struktúrák ezen átalakulásait fázisváltozásoknak nevezik. A mindennapi életünkben is tapasztalunk fázisváltozásokat, például amikor a gőz energiát veszít, és vízzé alakul át (amelynek molekulái sokkal kevésbé mozognak, mint a gőzmolekulák), vagy amikor a víz jéggé alakul (amelynek olyan kevés az energiája, hogy molekulái szinte csak egy helyben maradva rezegnek). A víz és a jég csak nagyon alacsony hőmérsékletek szűk tartományán belül létezhet.

Az ősrobbanás után egy milliárdod milliárdod milliárdod milliárdod másodpercen belül maga az energia is fázisváltozáson ment keresztül: négy nagyon különböző fajtára vált szét. Ma ezeket úgy ismerjük, mint a gravitációt, az elektromágneses erőt, valamint az erős és gyenge magerőket. Meg kell ismerkednünk egymásétól eltérő személyiségükkel, mert a továbbiakban ezek formálták univerzumunkat. A gravitáció gyenge, de hatótávolsága nagy, és mindig vonzó hatású, ezért hatása összegződik. Ez okozza az univerzum csomós struktúráját. Az elektromágneses energia negatív és pozitív formában egyaránt megjelenhet, ezért ezek a hatások gyakran közömbösítik egymást. Bár a gravitáció gyenge, mégis ez alakítja az univerzum nagy léptékű szerkezetét. Ezzel szemben az elektromágnesesség a kémia és a biológia szintjén dominál, ezért ez az a kölcsönhatás, amely összetartja testünket. A harmadik és a negyedik ismert, alapvető kölcsönhatást kissé fantáziátlanul erős és gyenge magerőknek nevezzük. Hatótávolságuk kicsi, ezért csak a szubatomi részecskék világában jutnak szóhoz. Mi, emberek közvetlenül nem tapasztaljuk őket, mégis fontos szerepük van a világ minden tulajdonságának alakításában, mert ezek a kölcsönhatások határozzák meg, mi történik mélyen az atomok belsejében.

Létezhetnek azonban további energiafajták is. Az 1990-es években a Világegyetem tágulási ütemére vonatkozó legújabb mérések azt mutatták, hogy a tágulás gyorsul. Kölcsönvéve azt az ötletet, amelyet először Einstein vetett fel, sok fizikus és csillagász azt állítja, hogy létezhet az antigravitáció valamilyen, a térben mindenütt jelen lévő formája, amelynek ereje az univerzum tágulásával együtt nő. Jelenleg ennek az energiának a tömege az univerzum teljes tömegének 70%-át teszi ki. Bár jelenleg már ez az energiafajta dominál az univerzumban, még nem értjük sem a mibenlétét, sem a működését, ezért a fizikusok sötét energiának nevezik. A kifejezést jobb híján használjuk. Mindenesetre jegyezzük meg jól ezt a fogalmat, mert a sötét energia mibenlétének megértése egyike a kortárs tudomány előtt álló legnagyobb kihívásoknak.

Az anyag az ősrobbanás után az első másodpercen belül jelent meg. Az anyag az, amit az energia ide-oda taszigál. Egészen egy évszázaddal ezelőttig a tudósok és a filozófusok az anyagot és az energiát két különböző, egymástól független dolognak vélték. Most viszont már tudjuk, hogy az anyag valójában az energia egyik, erősen tömörített formája. A fiatal Albert Einstein ezt a gondolatot 1905-ben egyik híres cikkében tette közzé. Formulája – amely szerint az energia (E) megegyezik a tömeg (m) és a fénysebesség (c) négyzetének szorzatával, azaz E = mc^2 – megmutatja, mennyi energiát tartalmaz adott mennyiségű anyag. Ha ki akarjuk számítani, mennyi energiát tartalmaz egy kis anyag, akkor az anyag tömegét nem elég megszorozni a fény sebességével (ami több mint egymilliárd kilométer óránként), hanem az eredményt még egyszer meg kell szoroznunk a fénysebességgel. Eredményül kolosszális számot kapunk, tehát ha egy apró darab anyagból kiszabadítjuk a belé sűrített energiát, akkor hatalmas mennyiségű energia szabadul fel. Ez történik, amikor felrobban egy hidrogénbomba. A korai univerzumban az ezzel ellenkező irányú folyamat játszódott le. Hatalmas mennyiségű energia préselődött bele az anyag apró darabjaiba, mint porszemcsék az energia hatalmas ködében. Figyelemre méltó, hogy nekünk, embereknek sikerült a Genf közelében működő nagy hadronütköztetőben rövid időre újra létrehoznunk ilyen hatalmas energiákat. És valóban, részecskék kezdtek előugrálni az energia forró óceánjából.

És még mindig csak az első másodpercben járunk...

Az első struktúrák

Közvetlenül az ősrobbanás után az energia kaotikus ködében önálló formák és struktúrák kezdtek megjelenni. Bár az energia köde továbbra is jelen van, a belőle felépülő struktúrák megadják eredettörténetünk formáját és cselekményét. Egyes struktúrák vagy minták évmilliárdokon át fennmaradnak, mások csak néhány másodpercig, de egyik sem tart örökké. Tovatűnnek, mint az óceán hullámai. A termodinamika első főtétele értelmében viszont az energia óceánja mindig jelen van; az energia úgynevezett megmaradó fizikai mennyiség. A termodinamika második főtétele viszont azt állítja, hogy az összes megjelenő forma végül feloldódik az energia óceánjában. A formák, mint például a tánc mozdulatai, nem maradnak fenn.

Az ősrobbanás után egy másodpercen belül néhány jellegzetes struktúra és forma alakult ki. Miért? Miért nem egyszerűen csak az energia véletlenszerű özöne alkotja az univerzumot? Ez alapvető kérdés.

Ha a történetünknek lenne egy teremtő istene, akkor könnyű lenne a struktúra magyarázata. Elég lenne azt feltételeznünk (amint azt számos eredettörténet teszi), hogy Isten előnyben részesítette a struktúrákat a káoszszal szemben. A modern eredettörténet legtöbb változata azonban már nem fogadja el a teremtő Isten fogalmát, mert a modern tudomány nem talál közvetlen bizonyítékot Isten létezésére. Sok embernek vannak Istennel kapcsolatos tapasztalatai, de a beszámolók szerint ezek a tapasztalatok egymástól eltérőek és ellentmondásosak, ráadásul reprodukálhatatlanok. Túlságosan megfoghatatlanok, túl diffúzak és túl szubjektívek ahhoz, hogy objektív, tudományos bizonyítékokat nyújtsanak.

Ezért a modern eredettörténetnek más módot kell találnia a struktúrák és formák megjelenésének magyarázatára. Ez azonban nem könnyű, mert a termodinamika második főtétele kijelenti, hogy előbb vagy utóbb minden struktúra lebomlik. Amint az osztrák fizikus, Erwin Schrödinger megfogalmazta: „Most felismerjük, hogy a fizikának ez az alapvető törvénye nem más, mint a dolgok természetes törekvése a kaotikus állapot felé (ugyanez a tendencia jellemzi a könyvtár könyveit, vagy a cikkek és kéziratok halmait az íróasztalunkon), hacsak ebben nem akadályozzuk meg őket.”11

Ha van egy rosszfiú a modern eredettörténetben, akkor az biztosan az entrópia, a struktúrák látszólag univerzális hajlama a véletlenszerűségre. Az entrópia a termodinamika második főtételének hűséges szolgája. Ha tehát az entrópiát is történetünk egyik szereplőjeként képzeljük el, kicsapongó és titokzatos, mások fájdalmára és szenvedésére ügyet sem vető figurára gondoljunk, aki lehetőleg soha nem néz a szemünkbe. Az entrópia is nagyon, nagyon veszélyes, és végül mindannyiunkat hatalmába kerít. Az entrópia az összes eredettörténet fináléjában megjelenik. Felold minden struktúrát, minden formát, az összes csillagot és galaxist és minden élő sejtet. Joseph Campbell költőien fogalmazta meg az entrópia szerepét a mitológiáról szóló könyvében: „A világ, amilyennek ismerjük ... csak egyfajta véget kínál: halált, szétesést és szívünk keresztre feszítését az általunk szeretett formák elmúlásával.”12

A modern tudomány a statisztika rideg nyelvén magyarázza az entrópia szerepét. A dolgok számtalan módon rendeződhetnek el, de ezek túlnyomó többsége strukturálatlan, véletlenszerű, rendezetlen. A legtöbb változás olyan, mintha egy 10^80 lapot tartalmazó kártyacsomagból húznánk (ebben a számban az egyes után nyolcvan nulla áll, nagyjából ez az atomok száma az univerzumban), majd a paklit újra meg újra megkeverve azt remélnénk, egymás után kihúzzuk az összes ászt. Ez elképzelhetetlenül ritka esemény, olyan ritka, hogy még akkor is valószínűtlen, ha a Világegyetem életkorának többszörösén keresztül egyfolytában csak a kártyákat keverjük. Az idő legnagyobb részében alig, vagy egyáltalán nem találunk bármilyen struktúrát. Ha bombát dobunk egy építési telekre, ahol már felhalmozták a szükséges téglákat, habarcsot, vezetékeket és festéket, mekkora esélye van annak, hogy amikor a por eloszlik, ott találunk egy kész házat, mindennel felszerelve, feldíszítve és beköltözésre készen? A varázslat világa figyelmen kívül hagyhatja az entrópiát, de a mi világunk nem. Ez az oka annak, hogy a Világegyetem nagy részében, különösen a galaxisok közötti hatalmas, üres terekben semmiféle formát és struktúrát sem találunk.

Az entrópia olyan nagy hatalmú, hogy nem könnyű megérteni, miként jöhetett létre a kezdet kezdetén bárminemű struktúra. Mégis tudjuk, hogy megjelentek. Ráadásul úgy tűnik, mintha az entrópia jóváhagyásával jelentek volna meg. Olyan ez, mintha cserébe azért, amiért megengedte, hogy a dolgok bonyolult struktúrákká kapcsolódjanak össze, az entrópia energia formájában egyfajta komplexitási adót követelt. Valójában látni fogjuk, hogy az entrópia sok különböző típusú komplexitási adót vetett ki, kicsit hasonlóan Nagy Péter orosz cárhoz, aki különleges kormányhivatalt alapított azzal a feladattal, hogy új adónemeket találjanak ki. Az entrópia kedveli ezt az üzletet, mert az összes komplex entitás által befizetett adók segítik az entrópiát, hogy kíméletlenül végrehajtsa feladatát, és az egész univerzumot formátlan katyvasszá alakítsa. Az entrópia által kirótt adó megfizetésének igazi lényege az, hogy ennek következtében egyre nő a káosz és szaporodik a hulladék, éppúgy, ahogyan a modern városok hatalmas mennyiségű szemetet és hulladékhőt termelnek. Mi mindannyian, életünk minden másodpercében folyamatosan fizetjük az entrópia adóját. Csak attól a naptól kezdve nem fogunk fizetni, amikor meghalunk.

Akkor tehát hogyan alakultak ki az első struktúrák? Erre a problémára a tudomány egyelőre nem tud kimerítő választ adni, bár sok ígéretes ötlet merült már fel.

Az energia és az anyag mellett az ősrobbanástól ered néhány alapvető működési szabály is. A tudósok csak a XVII. század tudományos forradalma idején kezdték megérteni, mennyire alapvetőek ezek a szabályok. Ma ezeket a szabályokat a fizika alapvető törvényeinek tekintjük. Ezek magyarázzák meg, hogy az ősatom tomboló és kaotikus energiái miért nem teljesen véletlenszerű irányokba csatornázódtak – a fizika törvényei jelölték ki a változás bizonyos útvonalait, miközben az egyéb lehetőségek szinte végtelen sokasága irányában megakadályozták fejlődést. A fizika törvényei kiszűrték azokat az állapotokat, amelyek nem voltak kompatibilisek velük, így a Világegyetem minden egyes pillanatban csak azon állapotok egyikében létezett, amely állapotok kompatibilisek az univerzum működési szabályaival. Ezek az új állapotok viszont további szabályokat generáltak, amelyek új útvonalak mentén irányították a változásokat.

A lehetetlen állapotoknak ez a folyamatos kiszűrése biztosította a legalapvetőbb struktúrák létrejöttét. Nem tudjuk, miért jöttek létre ezek a szabályok, vagy miért éppen olyan alakot öltöttek, amilyenek lettek. Még azt sem tudjuk, hogy elkerülhetetlen volt-e ezeknek a szabályoknak a létrejötte. Talán léteznek más univerzumok, amelyekben ezektől eltérő szabályok uralkodnak. Talán egyes univerzumokban a gravitáció erősebb, vagy az elektromágnesesség gyengébb. Ha ez így van, akkor ezeknek az univerzumoknak a lakói (ha egyáltalán léteznek), a miénktől különböző eredettörténeteket mesélnének. Talán egyes univerzumok csupán egymilliomod másodpercig léteztek, míg mások élettartama sokkal hosszabb a mi Világegyetemünkénél. Talán néhány univerzumban rengeteg egzotikus életforma alakul ki, míg mások biológiai temetők. Ha a mi Világegyetemünk tényleg egy multiverzumban létezik, akkor el tudjuk képzelni, hogy az univerzumunk létrejöttekor egy nagy kockadobás eredményeképpen a következő bejelentés hangozhatott el: „Oké, ebben az univerzumban legyen gravitáció és legyen elektromágnesesség, és az elektromágnesesség legyen 10^36-szor olyan erős, mint a gravitáció.” (Ez ténylegesen az elektromágnesesség és a gravitáció egymáshoz viszonyított erőssége, legalábbis a mi Világegyetemünkben.) Ezeknek a szabályoknak a létezése biztosította, hogy a mi Világegyetemünk soha ne váljék teljesen kaotikussá. Ennek köszönhető, hogy valahol garantáltan megjelenjék valamilyen érdekes dolog.

Az első struktúrák és minták azonnal megjelentek, amint az energia különböző formákban kezdett létezni. Amikor az energia belefagyott az anyag első részecskéibe, akkor ennek a folyamatnak is megvoltak a maga szabályai. A neutronok, a protonok és az elektronok, vagyis az atomok alapvető összetevői, az ősrobbanás után másodperceken belül megjelentek, akárcsak a proton és az elektron antirészecskéi (tehát a negatív töltésű protonok és a pozitív töltésű elektronok), amelyeket a fizikusok anyagnak, illetve antianyagnak neveznek. Amint a Világegyetem hőmérséklete azon érték alá csökkent, amely hőmérsékleten az anyag és az antianyag még könnyen létrehozható, megindult egy heves, az egész univerzumra kiterjedő, annihilációs versenyfutás, amelynek során az anyag és az antianyag megsemmisítették egymást, miközben hatalmas mennyiségű energia szabadult fel. Szerencsénkre az anyag parányi töredéke (talán egymilliárdod része) túlélte ezt a pusztítást. Az anyag megmaradt részecskéi stabillá váltak, mert a hőmérséklet hamarosan túl alacsony lett ahhoz, hogy visszaalakulhassanak tiszta energiává. Ez a maradék anyag az, ami a Világegyetemünket alkotja.

Ahogy a hőmérséklet csökkent, az anyag diverzifikálódott. Az elektronok és neutrínók fölött az elektromágnesesség és a gyenge magerő vette át az uralmat. A kvarkoknak nevezett furcsa részecskék erős magerővel összetartott tripletjeiből felépültek az atommagokat alkotó protonok és neutronok. Elektronok, neutronok, kvarkok, protonok, neutrínók... az ősrobbanás után néhány másodpercen belül a gyorsan hűlő univerzum néhány jól megkülönböztethető struktúrába zárult, amelyek mindegyikének saját megjelenő tulajdonságai vannak. Amint azonban az ősrobbanás vihara csillapodott, megszűnt az a szélsőségesen nagy energia, amely fel tudta volna bontani ezeket az ősi struktúrákat, és ezért az energiát és a részecskék különböző fajtáit, például a protonokat és az elektronokat többé-kevésbé halhatatlanoknak érzékeljük.

Így hozta létre az esély és a szükségesség kombinációja az első egyszerű struktúrákat. A fizika törvényei sok lehetőséget kiszűrtek – ez volt a folyamat szükséges része. Az esély ezután a megmaradt lehetőségekből válogatva véletlenszerűen átrendezte a dolgokat. Így működik minden. Erről a nanofizikus Peter Hoffmann így ír: „A fizika törvényei által megszelídített, és egy csipetnyi szükségszerűséggel kiegészített esély válik Világegyetemünk kreatív, mozgató és mindent összerázó erejévé. Minden szépség, amit a galaxisoktól a napraforgókig magunk körül látunk, a káosz és a szükségesség közötti kreatív együttműködés eredménye.”13

Az első atomok

Az ősrobbanás után néhány percen belül, amint a protonok és a neutronok összeálltak, újabb struktúrák jelentek meg. Egyetlen proton a hidrogénatom magja; két proton (két neutronnal) a héliumatom magját alkotja, így a Világegyetemben létrejöttek az első atomok. A protonok egyesülése azonban sok energiát igényel, mert pozitív töltésük taszítja egymást, márpedig az ősrobbanás után gyorsan csökkent a hőmérséklet, ezért nem lehetett még több proton egyesítésével nagyobb atommagokat létrehozni. Ez magyarázza Világegyetemünk egyik alapvető tulajdonságát: az összes atom közel háromnegyede hidrogén, a maradék többsége pedig hélium.

Sokkal nagyobb a sötét anyag részaránya, amelynek mibenlétét még nem sikerült megérteni, bár tudjuk, hogy létezik, mert gravitációs vonzása meghatározza a galaxisok szerkezetét és eloszlását. Néhány perccel az ősrobbanás után tehát Világegyetemünk a sötét anyag hatalmas felhőiből állt, amelyekbe beágyazódott a protonok és elektronok töredezett plazmája, és a rajtuk keresztülfolyó fény fotonjai.

A ma előforduló plazma legnagyobb része a csillagokban található. Itt meg kell állnunk, és mintegy 380 000 évet várnunk kell (körülbelül kétszer annyit, mint amióta fajunk a Földön létezik). Eközben a Világegyetem tovább hűlt. Amikor a hőmérséklet tízezer Celsius-fok alá esett, még egy fázisváltozás történt, ahogyan a gőz vízzé válik. Ennek a fázisváltozásnak a magyarázatához tudnunk kell, hogy a hő valójában az atomok mozgásának mértéke. Az anyag minden részecskéje állandóan valamekkora energiával rezeg, vibrál, mint a nyughatatlan gyerekek, a hőmérséklet pedig a vibrálás átlagos mértéke. Ez a rezgés valóságos. 1905-ben megjelent híres cikkében Einstein bebizonyította, hogy az atomok rezgése okozza a porszemcsék véletlenszerű kavargását a levegőben. Ahogy a hőmérséklet csökken, a részecskék kevésbé rezegnek, míg végül összekapcsolódhatnak. Ahogy a Világegyetem tovább hűlt, az elektromágneses erő a negatív töltésű elektronokat a pozitív töltésű protonok felé vonzotta, míg végül az elektronok vibrálása eléggé megnyugodott ahhoz, hogy befoghatók legyenek a protonok körüli pályákra. És íme! Megszülettek az első atomjaink, a bennünket alkotó és körülvevő összes anyag legalapvetőbb alkotóelemei.

Az izolált atomok általában elektromosan semlegesek, mert protonjaik pozitív és elektronjaik negatív töltése kiegyenlíti egymást. Tehát amikor az első atomok, a hidrogén és hélium kialakultak, a Világegyetem nagy része hirtelen semlegessé vált, és a bizsergő plazma elillant. Az elektromágneses erőt hordozó fotonok ettől kezdve szabadon áramolhattak az atomok és a sötét anyag elektromosan semleges ködén keresztül. Ma a csillagászok képesek kimutatni ennek a fázisváltozásnak a következményeit, mert a plazmából kiszabadult fotonok a háttérben az energia halk duruzsolását alkotják (a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzást), amely azóta is kitölti az egész Világegyetemet.

Ezzel eredettörténetünk átlépte az első küszöböt. Megszületett a Világegyetemünk. Már megjelentek benne olyan struktúrák, amelyeknek egyedi tulajdonságaik vannak. Meglelhetők benne az energia és az anyag különböző formái, amelyek mindegyikének saját személyisége van. Atomok találhatók benne. Emellett adottak saját működési szabályai.

Mi a bizonyíték minderre?

Ez a történet első hallásra bizarrnak tűnhet, mégis komolyan kell vennünk, mert rengeteg bizonyíték támasztja alá.

Az első arra utaló nyom, amely szerint az ősrobbanás valóban megtörtént, az a felfedezés volt, hogy a Világegyetem tágul. Ha viszont most tágul, akkor a logika azt diktálja, hogy valamikor a távoli múltban végtelenül kicsinek kellett lennie. Tudjuk, hogy a Világegyetem tágul, mert olyan eszközök és megfigyelési módszerek állnak rendelkezésünkre, amelyek a Mungo-tó népe számára még nem voltak elérhetők, noha biztosak lehetünk abban, hogy kiváló szabadszemes csillagászok voltak.

Newton kora óta a legtöbb csillagász feltételezte, hogy a Világegyetemnek végtelennek kell lennie, mert ha nem így lenne, akkor a gravitáció hatására egész anyaga egyetlen alaktalan masszává tömörült volna össze, mint az olaj a gödör alján. A XIX. században a csillagászoknak már kellően pontos eszközeik voltak ahhoz, hogy elkezdhessék a csillagok és galaxisok eloszlásának feltérképezését. Az ennek alapján készített csillagászati térképek azonban ettől nagyon eltérő képet mutattak a Világegyetemről.

A térképezést a ködökkel kezdték, vagyis azokkal az elmosódott objektumokkal, amelyek minden csillagtérképükön felbukkantak. (Ma már tudjuk, hogy a legtöbb köd egy-egy teljes galaxis, amelyek mindegyike csillagok milliárdjaiból áll.) Milyen messze vannak ezek a ködök? Pontosan mik lehetnek? Mozognak-e? Az idő múlásával a csillagászok rájöttek, hogyan lehet egyre több információt kibányászni a csillagok fényéből. Többek közt meg tudták állapítani a távolságukat, és azt, hogy közelednek-e vagy távolodnak.

A csillagok és a ködök mozgása vizsgálatának egyik legtrükkösebb módja a Doppler-effektust használja (amely a XIX. századi osztrák matematikus, Christian Andreas Doppler nevét viseli); segítségével meg tudjuk mérni, mekkora sebességgel közelednek felénk vagy távolodnak tőlünk a csillagok vagy a ködök. Az energia a strandon megfigyelhetőekhez hasonló hullámokban terjed, amelyeket frekvenciájuk jellemez. Szabályos közönként hullámhegyeket figyelhetünk meg, amelyek távolságát meg tudjuk mérni. Ha azonban mozgunk, akkor a frekvencia megváltozik. Ha a tengerben a parttól távolodva, a hullámokkal szemben úszunk, akkor úgy tűnik, mintha gyakrabban találkoznánk a hullámokkal. Ugyanez történik hanghullámok esetében. Ha egy zajt kibocsátó tárgy, például egy motorkerékpár közeledik felénk, akkor úgy tűnik, mintha a hanghullámok gyakorisága nőne, márpedig fülünk a nagyobb frekvenciát magasabb hangként értelmezi. Miután elhaladt mellettünk a motoros, a hang magassága csökken, mert ilyenkor a hullámok megnyúlnak. A motoros természetesen nem mozog a motorkerékpárjához képest, ezért ő mindvégig ugyanolyan magasságú hangot hall. A Doppler-hatás az elektromágneses sugárzást kibocsátó testek esetében is fellép, ott is kimutatható a frekvencia megváltozása, ha az objektumok egymás felé vagy egymástól távolodva mozognak.

Ugyanez az elv a csillagok világában is működik. Ha egy csillag vagy galaxis a Föld felé mozog, akkor úgy tűnik, mintha a fényhullámok frekvenciája nagyobb lenne. Látórendszerünk a nagyobb frekvenciájú látható fényt kék fényként értelmezi, tehát azt mondjuk, hogy a fény frekvenciája az elektromágneses spektrum kék vége felé tolódott el. Ha viszont a sugárzást kibocsátó égitest távolodik a Földtől, akkor úgy tűnik, hogy a fény frekvenciája a spektrum vörös vége felé tolódik el; a csillagászok azt mondják, az objektum fénye vöröseltolódást mutat. A frekvencia eltolódásának mértékéből azt is meg tudjuk mondani, milyen gyorsan mozog a csillag vagy a galaxis.

1814-ben egy fiatal német tudós, Joseph von Fraunhofer, megalkotta az első tudományos célra használható spektroszkópot, egy speciális prizmát, amely frekvencia szerint felbontja a csillagfényt, ahogyan egy közönséges üvegprizma a fényt a szivárvány színeire bontja. Fraunhofer a napfény spektrumában bizonyos frekvenciákon vékony, sötét vonalakat látott, mintha valamiféle kozmológiai vonalkód jelent volna meg. Két másik német tudós, Gustav Kirchhoff és Robert Bunsen végül laboratóriumi vizsgálataikkal kimutatta, hogy az egyes elemek a rájuk jellemző frekvenciákon bocsátják ki vagy nyelik el a fényenergiát. Úgy tűnt, mintha a sötét vonalak azáltal keletkeznek, hogy a Nap magjából eredő fényből a Nap hűvösebb, külső régióiban lévő különböző elemek atomjai a rájuk jellemző frekvenciájú sugárzást elnyelik. Ez ezeken a frekvenciákon csökkentette a kisugárzott energiát, ezért a színképben a megfelelő helyeken sötét vonalak jelentek meg. Ezeket a sötét vonalakat abszorpciós (elnyelési) vonalaknak nevezzük, és tudjuk, hogy a különböző elemek az abszorpciós vonalak különböző mintázatait hozzák létre. Vannak például olyan vonalak, amelyek a szénre, mások a vasra jellemzőek. Ha a csillag fénye vöröseltolódást mutat, akkor mindezek a vonalak a spektrum vörös vége felé tolódnak, miközben azt is pontosan megmérhetjük, mennyire tolódtak el. Ez a rendőrség sebességmérő eszközeinek csillagászati megfelelője.