Idegenek: szinte bizonyos, hogy sohasem fogunk találkozni földönkívüli civilizációkkal

Az egyik örökzöld kérdés, hogy vajon egyedül vagyunk-e az univerzumban, vagy pedig léteznek-e hozzánk hasonló vagy nálunk jóval fejlettebb technikai civilizációk is a kozmosz mélységeiben? A matematikai valószínűség alapján bizonyosnak vehetjük az idegenek létezését, sőt a világegyetem méretéből kiindulva még azt is, hogy az univerzum megszámlálhatatlanul sok technikai civilizációnak adhat otthont. De a híres elméleti fizikust, a Nobel-díjas Enrico Fermit idézve az univerzum néma, és semmi jelét sem mutatja annak, hogy az emberi civilizáción kívül léteznének más földönkívüli technikai civilizációk is világűr távoli vidékein. Az, hogy az idegenek ellátogathatnak-e hozzánk, vagy hogy az emberiség a jövőben maga is képessé válik-e csillagközi küldetések végrehajtására, nemcsak elméleti-filozófiai, hanem sokkal inkább fizikai-technológiai kérdés.

Valószínűtlen az idegenek földi látogatása Fotó: Kielder Observatory

Az Alpha Centauri hármas rendszere. Középen a piros körön belüli kevésbé fényes csillag a Proxima Centauri. Forrás: Wikimedia Commons

Ha a Földet egy narancsméretű gömbként fogjuk fel, ebben a modellben a Hold egy pingponglabda, ami 3,8–4 méter távolságra kering a narancsméretű Földtől. A Nap egy 15 méter átmérőjű gömb, ami 1,5 kilométeres távolságban fekszik ettől a lekicsinyített Föld–Hold-rendszertől. 

E modellben a Proxima Centauri, a legközelebbi csillag távolsága pedig durván annyi, sőt még valamivel több is, mint a Föld–Hold közepes távolság, azaz nagyjából négyszázezer kilométer.

 Így már talán könnyebb megérteni, hogy valójában mekkora távolságot jelentenek a még a kozmikus szomszédainknak számító, és „csak” néhány tucat vagy pár száz fényévre fekvő csillagok, illetve csillagrendszerek távolságai. Galaxisunk, a Tejútrendszer átmérője százezer fényév, a hozzánk legközelebbi szomszédos csillagváros, az Androméda-galaxis 2,5 millió fényévre fekszik tőlünk.

Galaxisunk, a Tejútrendszer átmérője kereken százezer fényév. Fotó: ESO/Y. Beletsk/Wikimedia Commons

 A több millió vagy több százmillió, illetve milliárd fényévre fekvő galaxisok távolságának emberi dimenzióba helyezése pedig szinte lehetetlen feladat. Egy vélelmezett űrjárműnek tehát még a közeli kozmikus környezetünk bejárására is – feltételezve, hogy e hipotetikus űrjármű a fény sebességével halad – több száz évre lenne szüksége, a legközelebbi szomszédos galaxis elérése viszont már kettő és fél millió évet venne igénybe. Véges élettartamú intelligens élőlények számára, mint amilyen az ember is, több egymást követő generáció teljes életciklusára lenne szükség ahhoz, hogy eljussanak egy galaxison belüli, alig pár száz fényév távolságra fekvő rendszerig.

 

Ezért nem lehet gyorsabban utazni a fénynél 

A sci-fi-regények és -filmek igen kedvelt, fantáziaszülte eszköze az irdatlan kozmikus távolságokat a fénysebesség többszörösével haladva leküzdő űrjármű. 

Ilyen űrjárműveket azonban csak és kizárólag a fantázia birodalmában lehet megépíteni, a gyakorlatban nem. 

Albert Einstein ismerte fel elsőként az 1905-ben publikált speciális relativitáselméletében, hogy a fény terjedési sebessége bármilyen inerciarendszerben a megfigyelő vagy a fényforrás sebességétől függetlenül állandó, és az univerzumban egyetlen kölcsönhatás sem terjedhet gyorsabban a fény sebességénél. 

Albert Einstein állította fel a speciális és az általános relativitáselméletet. Fotó: Getty Images

Vagyis a fény sebessége az abszolút felső sebességkorlát az univerzumban. Gyakran hallani, hogy egy, a földinél jóval fejlettebb technikai civilizációnak sokkal kiterjedtebbek és számunkra elképzelhetetlenül kifinomultabbak lehetnek a technológiai lehetőségei, ezért olyan problémákra is találhatnak megoldást, amelyek nekünk lehetetlennek tűnnek. Még ha ezt elviekben el is fogadjuk, azonban egy igen fontos realitásról nem szabad elfeledkeznünk: az univerzumban érvényesülő kölcsönhatások vagy törvényszerűségek, mint amilyen például a gravitáció, de a fény abszolút sebessége is egy magasan fejlett feltételezett technikai civilizációra ugyanúgy érvényesek, mint miránk. 

Az univerzum minden pontján ugyanazok a törvényszerűségek érvényesülnek. Forrás: NASA

Tehát egy nálunk sokkal fejlettebb civilizáció sem képes négyszögletes kört rajzolni, mert az intellektus lehetőségeinek határait az univerzális, a világegyetemben mindenütt érvényesülő törvényszerűségek jelölik ki. 

Az univerzum egyik pontjából a másikba sem lehet éppen ezért csak úgy hipp-hopp eljutni. 

Most egyelőre ne érintsük részleteiben azokat a technológiai-fizikai problémákat, amelyek „csak” egy fénysebességgel haladó űrjármű megépítésével járnának együtt. Ahhoz, hogy egy akkora méretű űrhajót, mint amilyen például a Nemzetközi Űrállomás fénysebesség közeli sebességtartományra gyorsítsunk fel, annyi energiára lenne szükségünk, mint amennyi jelenleg az emberiség egy havi teljes energiafelhasználása. 

Az idegen civilizációk csillagközi utazását ugyanolyan törvényszerűségek határolják be, mint a földi civilizáció lehetőségeit. Forrás: Devianart

De azt sem tudjuk pontosan, hogy egy hipotetikusan a fénysebesség tartományában haladó űrhajón milyen szerkezeti változásokat okozna ez az elképesztő sebesség. Amit biztosan tudunk, hogy a fényt hordozó és a vákuumbeli abszolút c sebességgel, vagyis fénysebességgel haladó részecske, a foton egyszerre anyag és hullámtermészetű. Tehát a fénysebességhez közeli űrutazás nagyon komoly technikai-technológiai kérdéseket is felvet.

 

A téridőugrás és a féregjáratok csak a sci-fi világában alkalmasak a csillagközi utazáshoz

Ugyancsak népszerű, vissza-visszatérő eleme a sci-fi-alkotásoknak a kozmikus távolságokat jelentősen lerövidítő téridőugrás, illetve a féregjáratokon át történő csillagközi utazás is. De mi a valós helyzet ezekkel az alternatív opciókkal? Az egyik legnépszerűbb sci-fi sorozat, a Star Trek asztronautái igen gyakran a féregjáratok vagy féreglyukak segítségével küzdik le a hatalmas kozmikus távolságokat. Akármennyire is szellemesnek tekinthetjük a téridő két pontja közötti elképesztően nagy valós távolság áthidalására felhasználni a gravitációs szingularitásból származó féreglyukakat, ennek gyakorlati kivitelezése azonban a jelenlegi ismereteink szerint szintén megoldhatatlan.

                                   Albert Einstein és Nathan Rosen, akik megalkották az Esinstein–Rosen-híd elméletét.                                              Fotó: Wikimedia Commons/Princeton University

Az elméleti kérdés az, hogy a fekete lyukak képesek-e valóban kinyitni a téridő két pontját összekötő féreglyukakat akként, ahogyan azt a Star Trek űrhajósai a téridőugráshoz használják. 

Noha az univerzum geometriája elvileg nem zárja ki ezt a lehetőséget, de az erre adott válasz mégis a határozott nem. 

A fekete lyuk olyan nem égitestszerű objektum, egy végtelen sűrűséggel és tömeggel rendelkező pont, vagyis szingularitás, amelyben nem érvényesülnek a fizikai törvényszerűségek. 

A fekete lyukak szingularitásában a tömeg és a térfogat végtelenné válik. Forrás: NASA/Wikimedia Commons

A fekete lyuk elméletben összepárosítható a hipotetikus tükörképével, a fehér lyukkal, és ezek kölcsönhatása létrehozhatja a féreglyukat, csakhogy ezek egyáltalán nem olyanok, mint a Star Trek kozmikus átjárói, hanem végtelenül instabil képződmények, amelyek abban a pillanatban összeomlanak, ha akár egyetlen elemi részecske is beléjük kerül. A modellszámítások azt mutatják, hogy egy hipotetikus féreglyuk még jóval azt megelőzően összeomlik, mielőtt még egy foton képes lenne áthaladni rajta. Albert Einstein 1915-ben felállított általános relativitáselméletének mezőegyenletei jósolták meg először a fekete lyukak létezését. Az einsteini egyenletek szerint ha elég nagy tömegű anyag húzódik össze rendkívül kis térfogatra, a gravitáció minden más erő fölébe kerekedve az anyagot egy végtelenül kis ponttá, szingularitássá húzza össze.

A fekete lyuk ellenpárja a fehér lyuk. Forrás: ESA

 Einstein mezőegyenletei engedik meg a fekete lyuk fordítottja, a fehér lyuk hipotetikus létezését. 

A fehér lyuk is egy olyan szingularitás, ami rendelkezik eseményhorizonttal, csakhogy a fekete lyukkal ellentétben ezt az eseményhorizontot kívülről soha sem érhetnénk el, mert folyamatosan rendkívül nagy energiával, fénysebességgel löki ki az anyagot magából. A mezőegyenleteken alapuló és a fekete, illetve a fehér lyuk kölcsönhatásából kialakuló átjáró, az úgynevezett Einstein–Rosen-híd összeköti ugyan a téridő két pontját, de csak egyetlen irányban. A másik probléma, hogy e féreglyuk bejárata az eseményhorizont mögött található, így ha valaki oda belép, nincs visszaútja, és örökre ott ragad.

Az eseményhorizonton túlról nincs visszatérés. Forrás: Devianart

 A féreglyukak hihetetlen instabilitása elméletben áthidalható lenne, csakhogy ehhez olyan mennyiségű egzotikus anyagra lenne szükség, amennyi az egész univerzumban sem lelhető fel. A féreglyukak – amelyeknek valós létét egyelőre még nem sikerült empirikusan is bizonyítani – éppen ezért aligha alkalmasak arra, hogy egy idegen civilizáció űreszköze ezen keresztül jusson el a Föld közelébe.

 

Miért néma az univerzum?

A híres Nobel-díjas magfizikus, Enrico Fermi, az első működő atomreaktor megalkotója vetette fel először azt a kérdést, hogy ha a matematikai valószínűség szerint rengeteg magas fejlettségű civilizációnak kell léteznie a világegyetemben, akkor mégis miért néma az univerzum, és miért nem találkoztunk még soha az idegenekkel? Az egyik legvalószínűbb válasz az előzőekből következik, nevezetesen: a csillagközi utazásnak annyi a fizikai akadálya, hogy az – a személyzet nélküli űrszondák kivételével – meg sem valósítható.

Valószínűtlen, hogy valaha is létrejön a közvetlen találkozó az idegenekkel. Forrás: Live Science

Nem könnyű tudomásul vennünk, hogy a kozmosz felfoghatatlanul nagy térsége és az egyes csillagrendszerek közötti elképesztő távolságok talán egyszerűen nem teszik lehetővé azt, hogy idegenek látogassanak meg bennünket, ahogy azt sem, hogy az űrszondáink kivételével valaha is elhagyhassuk a Naprendszert. Ha egyszer bebizonyosodna, hogy valóban egy idegen civilizáció küldötte jutott el a Földre, ez elsősorban nem azért lenne szenzáció, mert kiderülne, hogy rajtunk kívül is létezik az univerzumban intelligens létforma, hanem amiatt, mert bebizonyosodna, mégis valamilyen formában lehetséges a csillagközi utazás. Sajnos ez utóbbira az univerzumban érvényesülő kemény törvényszerűségek miatt minimális az esély.