Kvantumbiológia: az emberboldogítás leendő tudománya?
Michel Houellebecq: Elemi részecskék
(Magvető, 2001, fordította Tótfalusi Ágnes)
Társadalombírálat és tudománykritika
Michel Houellebecq regényeiben a botrányokozástól sem visszariadva hirdeti éles társadalombírálatát. Az európai/észak-amerikai társadalom szétesését, a hagyományra épülő közösségi kapcsolatok megszűnését, a kizárólagos életcéllá vált individualizmust ostorozza. Az erkölcsöknek az ötvenes-hatvanas évtizedhez kötött negatív fordulatáért a ,,hippiforradalmat” teszi felelőssé. A nyugati életmód romlását kiterjeszti az egész emberiségre, és előrevetíti fajunk önprogramozott elhalását.
Az ilyen regényekről nem szokás természettudományos ismeretterjesztő cikket írni. Mit tehetünk azonban akkor, ha az írói fikció az emberiség önfelszámolását a tudomány hihető valószínűséggel bekövetkező majdani vívmányaihoz köti? Houellebecq azt a tapasztalást aknázza ki, hogy a versengő (világ)hatalmi erők sosem sajnálják a pénzt a tudománytól az emberek feletti uralmat biztosító eszközök fejlesztésére. A rövidtávú haszonnal kecsegtető technikák hosszabb távú hatásait illető kételyeket elhallgatással, félreinformálással elsöprik az útból. A tudománytörténeti öröklét jutalmát remélő kutató pedig mindig talál érvet, hogy ,,kiszabadítsa” magát az általánosan elfogadott etikai korlátok fogságából.
Michel Houellebecq és könyvének borítója
Houellebecq szerint a XX. század végi emberiséget a ,,szabadság, egyenlőség, testvériség” programjának történelmi veresége után az emberi természet megváltoztathatatlanságának elfogadása jellemzi. Az emberi közösség jobbá tételének minden illúzióját kiszorítja az egyéni örömszerzés vágya. Az írói fikció kiindulópontja az, hogy a tudomány kész a társadalmi igény e fordulatának a kiszolgálására. Regényének magányos tudósát nem állítják meg erkölcsi megfontolások, amikor elindul az emberinél tökéletesebb, a múlandóságtól megszabadulni képes faj megalkotásának útján. Az ember tervszerű ,,átalakításával” létrehozott új faj egyedei nélkülözik az egyéni személyiségvonásokat, mindegyikük tökéletes örömérzést garantáló, hibamentesen továbbörökíthető genetikai kódot hordoz.
Gondolhatnánk, hogy egyfajta eredetieskedő fantáziálással állunk szemben, de a francia szellemi élet Houellebecq-kel átellenes világnézeti pólusán álló újmarxista filozófus, Alain Badiou is azonos prognózisra jut az emberi faj történetének a genetika előrehaladásával várható fordulatát illetően: ,,a XXI. század – … a ,,beletörődés abba, ami van” jegyében – megpróbál visszatérni az emberhez mint adottsághoz. […] ezt abban a pillanatban teszi, amikor a tudomány felhatalmazást ad rá (végre!), hogy állati eredetének mélystruktúrájáig bezárólag megváltoztassák az embert”. 51
Az emberi faj intelligens emberi tervezéssel történő önátalakítási fikciójának kibontása csak a mai biológiai ismereteken túllépő hipotetikus eredményekre utalva lehetséges. Houellebecq a kvantumfizika paradox sajátságaira építendő kvantumbiológiai megközelítéssel megalkotható eljárást vizionál a véletlenszerű kiválasztással létrejött emberi tulajdonságok megjavítására és azok tökéletes (hibátlan) továbbörökítésére. E vonatkozás realitásaival való szembesítés a célom, amikor a regényt természettudományos szemmel igyekszem bemutatni.
Erwin Schrödinger 1944-es tanulmánya 52 óta megújuló kísérletek történnek a kvantumfizika nemtriviális biológiai szerepének elméleti és kísérleti bizonyítására. A ,,nemtriviális” jelző fontos, hiszen a kvantumfizika szerepe a biológiai molekulák szerkezete és működése szempontjából magától értetődő, azaz triviális . Sokkal izgatóbb a kérdés: van-e kvantumfizikai vonatkozása a tudati tevékenységnek? Egy sokat idézett tanulmánykötet 53 a közelmúltban igyekezett megszólaltatni az agytevékenység kvantumos folyamatainak hipotézisét ellenző és azt támogató szakembereket. Ott olvasható a nemtriviális kvantumbiológiai hatások létezésének a következő gyakorlatiasan ironikus kritériuma: ,,a biológiában akkor beszélhetnénk nemtriviális kvantumeffektusról, ha lenne egy olyan hatás, amelynek megértése és használata elkerülhetetlenné tenne egy haladó szintű kvantumfizikai kurzust a biológusok képzésében”.
A humanista pedagógia és a modern természettudomány zsákutcája
Houellebecq regényének kettős tárgya a francia forradalommal induló társadalmi ábránd megvalósulásának ígéretét két évszázadon át támogató modern tudomány zsákutcába jutása és a demokrácia eszményére alapozott civilizációs fejlődés válsága. A regény felszíne alatti üzenetéből a kettős válság általa elképzelt ,,megoldásához” vezető gyökeres átalakulás előtörténete olvasható ki. Már a második oldalon elmagyarázza, hogy az általa vizionált változással az emberiség történetében csak kettő állja az összehasonlítást. ,,Metafizikai mutációra – vagyis az emberek világképének radikális és globális átalakulására – nagyon ritkán kerül sor az emberiség történetében […]. Még azt sem állíthatnánk, hogy a metafizikai mutációk csak a legyengült, már hanyatlófélben lévő társadalmakat támadják meg. Amikor a kereszténység megjelent, a Római Birodalom hatalma csúcsán állt […]. Az újabb metafizikai mutációt a modern tudomány színre lépése jelentette.” Houellebecq képzelete a harmadik nagy mutáció kezdetét ahhoz a felismeréshez köti, amely összekapcsolja a genetika és a kvantummechanika törvényeit.
A regényben egy féltestvérpár története példázza a jelenkor eszmei vákuumában az individuális örömérzet maximalizálására szűkülő önmegvalósítás és a minden társadalmi korlátot elutasító tudományos kutatás egymáshoz közelítő pályáit. Bruno, az irodalomtanár a szexuális gyönyört hajszolja, féltestvérét Michel Djerzinskit, a molekuláris biológia fizikus végzettségű sztárkutatóját éppen az emberi szenvedélyeket kizáró, lelkileg elsivárosodott élete teszi alkalmassá az embert leváltó új fajt ,,előkészítő” kvantumfizikai felfedezések kidolgozására.
Houellebecq Bruno szexuális aberrációját összeköti az őt egykor ért nevelőintézeti megaláztatásokkal. Frusztrációja az európai kultúra fennkölt hirdetőjét, a környezete elvárásait követve ,,baloldali” mezt viselő értelmiségit szélsőséges fajgyűlölővé változtatja: ,,Csak egy néger fiú volt az elsős irodalom szakos osztályomban, egy nagy lapaj, aki Bennek hívatta magát […]. Természetesen minden lány ennek a nagy páviánnak a kegyeiért versengett, és nekem, aki megpróbáltam Mallarmét tanítani nekik, semmi esélyem sem volt náluk. Tehát így kell végződnie a nyugati civilizációnak, állapítottam meg keserűen.” Végül, Bruno exhibicionista agressziót kísérel meg egy arab lánytanítványával szemben. Kiszabadulva az idegklinikáról, ahová a kollegiális szolidaritás menekítette, ,,nyilvánvaló volt, hogy nem taníthatok többet, de a Minisztérium visszahelyezett az irodalomtanítási bizottságba”. Jól fizetett hivatalnokként Bruno a szexuális szabadságra épülő ,,közösségeket” látogatja, és önmagától is elidegenedve várja teljes szellemi, majd fizikai leépülését.
A társadalmi súlyát vesztett humán értelmiséget képviselő irodalmár sorsával párhuzamos féltestvérének kiábrándulása a XXI. század vezető természettudományos irányzatának prognosztizált molekuláris biológiából. Michelt pályájának abban a szakaszában ismerjük meg, amikor felismeri, hogy a genetikai kutatások holtpontra jutottak.
Rádöbbenése nagyjából másfél évtizeddel azután következik be, hogy a molekuláris biológia francia nemzeti kutatóintézetének igazgatója, Desplechin felfigyel rá, a kvantummechanika alapjainak feltárásához úttörő kísérleteket végző Alain Aspect (létező személy, a Francia Akadémia tagja!) fiatal munkatársára. Michelt az író legfiatalabb tagként beleretusálja abba a csoportba, amely 1982-ben közzétette a Physical Review folyóiratban az Experimental realization of Einstein–Podolsky–Rosen–Bohm Gedankenexperiment: a new violation of Bell’s inequalities című közleményt. 54
Desplechin a következő gondolatmenettel győzi meg Michelt, hogy csatlakozzon intézetéhez: ,,A kémiai elemek listájának véges volta késztette Niels Bohrt első elméletei kidolgozására az 1910-es években – magyarázta Desplechin. Az elektromágneses és gravitációs mezőben működő atomról szóló bolygómodellnek szükségszerűen megoldások végtelenségéhez kellett volna vezetnie, a lehetséges kémiai elemek végtelenségének elméletéhez. Márpedig a világegyetem mintegy száz elemből állt. Ez a lista változtathatatlan és szigorú volt […]. A biológia napjainkban hasonló helyzetbe került. Az a tény, hogy az állatok és növények teljes birodalmában ugyanazok a makromolekulák és változtathatatlan sejtultrastruktúrák léteznek, szerinte nem írható le a klasszikus kémia határai között. Ilyen vagy olyan, egyelőre még megfoghatatlan módon a kvantumszint mindenképpen direkt módon avatkozik be a biológiai jelenségek szabályozásába.”
,,A biológusok úgy gondolkodtak, és úgy is ténykedtek, mintha a molekulák elkülönült anyagi részecskék lennének, amelyek között csak elektromágneses vonzó- és taszítóerők hatnak, és Desplechin meg volt győződve, hogy egyikük sem hallott még az EPR-paradoxonról vagy az Aspect-kísérletről, és hogy egyikük sem vette még a fáradságot, hogy tájékozódjék azokról a változásokról, amelyek a XX. század eleje óta a fizikában lejátszódtak. Az atomról alkotott képük nem állt túl távol Démokritosz felfogásától. Gyűjtögették a pontos és megbízható adatokat, de csak azért, hogy elősegítsék az anyag ipari felhasználását, és fogalmuk sem volt arról, hogy munkájuk elméleti talapzata alá van aknázva.”
A képzelt kutató véleménye mindennapos élményeink alapján sokunknak ismerős. Az élőlények legkülönbözőbb tulajdonságaival társuló újabb és újabb gének felfedezéséről szóló napi ,,sajtószenzációk”, amelyek azt sugallják, mintha minden emberi tulajdonság, sőt azok minden fokozata is önálló genetikai örökítő objektumot igényelne, mintha a biológusoknak a genetikus kód mögötti szervező elv mibenlétére vonatkozó tanácstalanságát mutatnák. A fizikus/kémikus visszaemlékezhet a XIX. század elejére, amikor az energia egységes fogalmának kialakulása előtt, annak minden formájára önálló fluidum létezését tételezték fel. A hőfolyadék vagy a mágneses fluidum képe ugyan tökéletesen hamis, mégis a hamisságokon átlépő Sadi Carnot olyan alapvető természeti elvet is megtalált ezekben a terminusokban gondolkodva, mint a hőerőgépek hatásfokának korlátozottsága (entrópiatétel). 55 Valószínű, hogy a ,,minden napra egy új gén”-megközelítéssel elért eredmények egy része is tartós tudományos érték, de hiányzik az egységesítő koncepció, amellyel a sokféleséget kevés számú genetikai alapegység közötti komplex kölcsönhatásból származtathatnánk. A jelenlegi örökléstani kutatásokból hiányzó egységes megközelítésre céloz Desplechin, amikor a kvantumkoherencia figyelembevételében látja a biológiai kutatás továbblépésének lehetőségét.
Michel elfogadja a meghívást, és világsikerű biofizikussá lesz. ,,Michel kutatócsoportja rengeteg eredményt halmozott fel. Igen ám – elmélkedett Michel –, csakhogy a Desplechin által első találkozásukkor felvetett problémákkal kapcsolatban egy mákszemnyit sem haladtak előre.” A totálisan rossz irányban haladó kutatások miatti csömöre leküzdésére egyéves szabadságot kér. Főnöke megadja a szabadságot, és ezzel Michel lehetőséget kap, hogy eleve hiányzó, emberi melegségű kapcsolatai után szakmai kapcsolataitól is ,,megszabaduljon”. Az újabb tudományos eredményekről kizárólag a világháló segítségével tájékozódik, de semmi meglepőre nem talál a rutinszerű (és rutinszerűen semmitmondó Nobel-díjakra vezető) tömegkutatás hírei között. Megszabadul a kutatását korlátozó bármiféle befolyástól. 56
Az eddig vázolt, a regény mintegy kétharmadát kitevő kettős irányú társadalomkritika izgalmas értelmezését adta Christian Monnin A regény mint részecskegyorsító című tanulmányában, amelyet a L’Atelier du roman 2001. júniusi számában jelentetett meg. A két féltestvér sorsát az Aspect-kísérlet (lásd a függeléket) gerjesztett kalciumatomjának bomlásakor szétrepülő két foton összefonódott állapotának fejlődésével állította párhuzamba.
,,[Bruno és Michel] távolodó, de egymást kiegészítő és egymáshoz kötött pályákon mozognak, amelyek nem nélkülözik a kvantumvilág nem szeparálhatóságát […]. Létezik egy olyan kapcsolat is az emberek között, amely sem társadalminak, sem biológiainak nem nevezhető, hanem szó szerint atomi szintű, atomizált . Michel és Bruno az elektromosan gerjesztett atom által kibocsátott két fotonhoz hasonlatos – hedonista és nemtörődöm közös anyával –, akiknek pályái távolodni látszanak. Bruno a túlzottan is emberi létbe ragad bele, míg Michel a lét embertelen oldalán marad […]. Két különböző univerzumban fejlődnek, mégis kétfajta módon is megmaradt összekötöttségük […], mintha izomorf ( egymásra egyértelműen leképezhető – P. A.) topologikus terekben fejlődnének, kis időbeli eltolódással. A kvantumos szétválaszthatatlansággal mutatott analógia azzal a ténnyel is igazolható, hogy Bruno életpályája meghatározza Michelét.” 57
A kvantumbiológiai boldogságteremtés mítosza és valósága
Michel magányos kutatómunkája tekintetében az írót nem vezethetik tudományos tények. Annyit sejtet, hogy hőse félrerakja a természetes DNS örökítési mechanizmusának tökéletesítésére, a tulajdonságokat degeneráló mutációk kiküszöbölésére (önjavító genetikus állomány létrehozására) törekvő próbálkozásokat. Michel a DNS-nél jóval kisebb, az információt ökonomikusabban tároló, nagy stabilitású, önreprodukáló molekulák számítógépes felderítésére koncentrál. Ez nem önkényes képzelődés, hiszen már az 1970-es években sikerült alig néhány ezer atomból felépülő, önreprodukáló, sőt alkalmas közegben természetes szelekciós továbbfejlődést is mutató kémiai rendszereket megvalósítani. 58
Az író fantáziájában a számítógéppel tervezett molekulák kvantumfizikai tulajdonságaira épülve megszülető hibátlan genetikai reprodukciós eljárás elvezeti az emberiséget a szaporodás szexuális útjáról való önkéntes lemondáshoz. Az új faj életéből kiküszöbölődik a hímek gyilkos versengése (Michel ezzel mellesleg ,,megoldja” a féltestvére nem szűnő szexuális vágyakozásának útjába álló legfőbb problémát). A tökéletes örökítés révén az egyéni létezés végességének tragédiája feloldódik a biológiai információ tökéletes továbbadásának végtelenségében. Az állandósult állapottal lezárul a fajfejlődés története. 59
Houellebecq fantáziája nem túl meggyőző az elképzelt végkifejlet és a tudomány mai állására építhető szerény tények közötti szakadék áthidalásában. E vélekedést osztja a korunk morális-tudományos válságának írói megragadását magasztaló, korábban már idézett C. Monnin is, aki irodalmilag lapos, átlagos sci-fi szintűnek ítéli meg a regényt (és az emberiség történetét) lezáró ,,önátalakítás” ötletét. Az író maga is fontosabbnak és sikeresebbnek tartja művének kritikáját a modern tudományból táplálkozó demokratikus társadalomról, mint a feltárt konfliktusok meghaladásának elképzelését.
Létezik-e nemtriviális biológiai kvantumhatás?
Zárásként a regény sugallatával felkeltett olvasói kíváncsiságomat szeretném kielégíteni, amikor arra a kérdésre keresem a választ, hogy létezik-e bármi nemtriviális kvantumbiológiai hatásra utaló felfedezés, ami magában hordozza valamely életfolyamatban egy 100%-osan hibátlan biológiai mechanizmus létezésének magyarázatát, illetve létrehozhatóságának ígéretét. 60
A Quantum Aspects of Life (Az élet kvantumvonatkozásai) című tanulmánykötetből (lásd az 53. lábjegyzetet) számos biológiai jelenségnek a kvantumfizikai szintre egyszerűsített, modellszerű tárgyalására tett próbálkozást ismerhet meg az olvasó. A kötet cikkeinek szerzői abban egységesek, hogy elutasítják az önálló élettörvény szükségességét az élő anyag létrejöttének megértéséhez. Richard Dawkinsra hivatkozva a biztos eseményhez közeli valószínűségűnek tartják az életjelenségeket mutató anyag kifejlődését fokozatos, önszerveződő lépések során át. Dawkins (Houellebecq hőséhez hasonlóan) az élet lényegét az örökítő önreprodukálás képességében ragadja meg. Ez a képesség viszont már megvan a vírusok bonyolultságánál jóval kevésbé összetett objektumokban, például a Spiegelmann-szörnynek nevezett, mindössze 218 nukleotidot tartalmazó RNS-szálban is (lásd az 58. lábjegyzetet), amely bizonyos környezetben spontán, külső manipuláció nélkül is létrejön! Valószínűsítik, hogy e ,,szörny” kialakulásának részleteit atomfizikai számításokkal minden további ,,élettörvény” nélkül is sikeresen leírják majd a kémikusok a kvantumkémia ismert törvényeit használva.
Az élet kvantumvonatkozásai című tanulmánykötet címlapja
A kvantumos mechanizmusok életjelenségekben játszott szerepével kapcsolatban a legérzékenyebb kérdés a kvantumos jelenségek koherenciája idő- és térbeli fenntartásának kihívása. A kvantumállapotok meleg, zajos környezetbeli dekoherenciáját (a szuperponált állapotoknak statisztikai keverékké romlását) többen elemezték, és arra jutottak, hogy a sejt ,,csontvázát” alkotó mikrotubulusok mentén terjedő, kezdetben koherens jel feltételezett kvantumkoherenciája 10 –10 s alatt megszűnik. Ez sokkal rövidebb időskála annál, mint ami az idegrendszerbeli kommunikációk átadását jellemzi.
A meleg környezet feltétlen koherenciaromboló hatásával szemben két kivételt szokás felhozni. Az egyik a magas hőmérsékletű szupravezetés. Jelenleg a legmagasabb elért hőmérséklet 135 K. A hagyományos szupravezetőkben az ellenállásmentes elektromos vezetés alapja az elektronok közötti vonzás kvantumos hatására kialakuló, egyetlen közös, sokrészecskés hullámfüggvénnyel jellemezhető Cooper-pár-kondenzátum, amelynek koherenciája nagyon hosszú időskálán fennmarad. A magas hőmérsékletű szupravezetés mechanizmusa még nem tisztázott, így ott a kvantumeffektusok fontosságát egyelőre nem lehet megítélni.
A fotoszintézis-komplex (PSU-ring) vázlata. A fényelnyelés a másodlagos fénybegyűjtő (LH II) egységek egyikében történik. Kémiai tárolása a reakciócentrum (RC) klorofillmolekulájában (LH I) induló összetett reakció eredménye. A fényenergia LH II LH I útjának mechanizmusa tartalmaz nemtriviális kvantumlépést. Az ábra nem a valós geometriai elrendezést mutatja!
A másik példa viszonylag új, a fotoszintézis kutatásának figyelmet érdemlő fejleménye. 2007-ben G. R. Fleming és munkatársai végeztek sikeres kísérletet a fotonoknak a fotoszintézis kiinduló lépését jelentő közel 100%-os hatásfokú elnyelési mechanizmusa kiderítésére. 61 A fotoszintézist megvalósító protein-klorofill-komplexumban úgynevezett fénygyűjtő antennaproteinek (LH II) nyelik el a megvilágítás fotonjait. Foerster fél évszázados elképzelése szerint a létrejövő elektrongerjesztés energiáját rezonáns gerjesztések sora adja tovább az antennák között, amíg a kémiai átalakítás reakciócentrumában elhelyezkedő klorofillmolekulához (LH I) kerül. A Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratórium (LBNL) kutatói lézeroptikai technikával kimutatták, hogy nem (esetleg nem kizárólagosan) diffúziós jellegű a fényenergia továbbítása. A fényenergia klorofillhoz történő elvezetésekor szokatlanul hosszú élettartamú koherens elektrongerjesztések keletkeznek. Jelenlétüket a mérő lézerfényben fellépő, a hulláminterferenciára jellemző lebegési jelenség észlelésével mutatták ki. A hullámszerű, térben kiterjedt továbbításnak a fénykvantum elnyelési hatékonyságára gyakorolt hatását abban látják, hogy az energia továbbításának egyetlen (véletlenszerűen kiválasztott) útja helyett az elnyelés helyétől a reakciócentrumhoz vezető lehetséges pályák mindegyikét érzékelő állapot alakul ki. Ezzel optimalizálja a biológiai rendszer a fényenergia célba jutását. A kép felidézi a kvantumos terjedés Feynman által javasolt, a lehetséges utakat változó súllyal figyelembe vevő pályaintegrálos megfogalmazását (lásd az előző tanulmányomban Toussaint regényéhez kapcsolt vázlatos ismertetését).
Az újabb vizsgálatok bizonyították az effektus hőmérsékleti stabilitását is. Míg 2007-ben az LBNL kutatói 77 K-en végezték méréseiket, 2010 februárjában G. D. Scholes torontói biofizikus csoportja tengeri algákon szobahőmérsékleten is kimutatta a jelenséget. 62
A koherens állapot fennmaradásának időtartama néhány száz femtoszekundum, az élő anyagban eddig megfigyelt leghosszabb értéknél is legalább egy nagyságrenddel hosszabb. Ezt a felfedezést a vizsgálatokat végző kutatócsoportok vezetői a kvantumbiológia megszületéseként értékelik.
A tudományos ismeretek jelenlegi szintje alapján világos, hogy Houellebecq rémálma a tudomány embert leváltó ,,haladásáról” messze túllép a szaktudományos eredmények, sőt a hipotézisek ma komolyan vehető körén. Provokatív túlzásaival az író mégis igen hatásosan üzent a biofizikai kutatás beláthatatlan hatósugaráról és a saját felelősségét csupán a technikai kérdések sikeres megválaszolására korlátozó kutatói magatartás felmérhetetlen kockázatáról.
Függelék
Alain Aspect munkatársaival a kalciumatom legkülső elektronhéján található két elektron magasabb energiájú pályára gerjesztését követően az alapállapotba történő visszatérésükkor kibocsátott és egymással ellentétes irányba szétrepülő két fotont követte egymástól mért nagyjából 13 méteres távolságukig. A kalciumatom kiinduló (gerjesztett) és végső (alap)állapota egyaránt gömbszimmetrikus. Ennek következtében a perdület (az impulzusmomentum) megmaradása azt követeli meg, hogy a két foton együttes állapota is gömbi szimmetriájú legyen (impulzusmomentumuk eredője zérus legyen).
Egyetlen foton azonban vektori jellegű, azaz jellemzi egy kitüntetett irány. A két fotonnak olyan kölcsönös irányítottságúnak kell lennie, hogy együttesükben a kitüntetett irány láthatatlanná váljon. Az irány létéről egyetlen foton esetében a fény polarizáltsága árulkodik. A két foton úgy fonódik össze gömbszimmetrikussá, hogy egyikük polarizációs állapota éppen kompenzálja a másikét.
A két foton azonban teljesen megkülönböztethetetlen. A bomlás során ugyanakkora az esélye annak, hogy a mondjuk ,,északnak” haladó foton jobbra forogva (cirkulárisan) polarizált, mint annak, hogy balra forogva polarizált. A ,,délre” kilövődött másik fotonra ugyanez igaz. Összefonódottságuk a teljes rendszer gömbszimmetrikusságának következménye: ha az egyiken elvégzett mérés, mondjuk, jobbra polározottságot jelez, akkor teljes bizonyossággal tudható, hogy a másik is jobbra polarizált, és fordítva.
Hogyan kapcsolódik ez a kísérleti helyzet Einstein, Rosen és Podolsky 1935-ben megjelent, a kvantumelmélet teljességét megkérdőjelező cikkéhez? Õk természetesnek tűnő definíciót javasoltak valamely rendszer egy ,,objektív természeti tulajdonságának” létezésére. Ha a szóban forgó tulajdonság 100%-os biztonsággal megállapítható anélkül, hogy a tulajdonságot hordozó objektum állapotát az információszerzés eljárása megváltoztatná, akkor az objektum ezen tulajdonsága objektíven létezőnek minősül.
A fotonpár egyik fotonja segítségével a másik fotonnak ilyen objektív természeti tulajdonságát állapíthatjuk meg! Polarizációs szűrő segítségével elemezve az egyiket, a polarizációjára kapott eredményből oly módon tudhatjuk meg, hogy a másik foton milyen polarizációjú, hogy azon semmiféle mérést nem végeztünk. Ha a két foton több méterre eltávolodott már egymástól, akkor természetes feltennünk, hogy az érintetlen foton állapotára nem gyakoroltunk semmilyen hatást.
Az Einstein–Podolsky–Rosen-, röviden EPR-paradoxonhoz vezető út kiindulópontja éppen az a feltételezés, hogy a távoli foton állapotát nem befolyásolhatja a kísérletezőnek az az elhatározása, hogy melyik polarizációra érzékeny szűrővel végez mérést a mérő-fotonon. A két lehetőség (balra, illetve jobbra cirkuláris polározottság) közül bármelyik gyakorisággal valósul meg. Ám bármelyik lehetőség mérése 100%-os biztonsággal megállapítja a távoli foton polarizációját. Einstein és munkatársai ebből azt a következtetést vonták le, hogy a távoli fotonnak mindkét tulajdonsága egyidejűleg megvan, különben hogyan lenne előhívható? Viszont a kvantummechanika ezt tagadja. Ez az ellentmondás az EPR-paradoxon nevet viseli.
Einstein és munkatársai ezért olyan mélyebb természetleírás létezését vizionálták, amely többletinformációk (rejtett paraméterek) birtokában egyszerre képes számot adni olyan tulajdonságokról, amelyek a kvantummechanika eredményei szerint összeférhetetlenek. Ha a rejtett paraméterek értékét nem rögzítjük, akkor ez a mélyebb leírás feltételezésük szerint éppen visszaadja a kvantummechanikai jóslatokat. John Bell 1964-ben azonban képes volt arra, hogy matematikai képletre fordítsa le az EPR-elemzést. Rámutatott, hogy a kísérlet sokszori elvégzésével felvehető statisztika egy olyan fotonpárra, amely az Einstein és barátai által elképzelt rejtett paraméteres elmélettel leírható módon viselkedik, eltér a kvantummechanikai jóslattól! Az eltérő viselkedést jellemző mennyiségek között egyenlőtlenség formájában is megfogalmazta következtetését, amit a szakirodalom Bell-egyenlőtlenség néven emleget. Aspect kísérletének eredményei az EPR-viselkedést tükröző egyenlőtlenségeknek ellentmondanak, az eredmények a kvantummechanikai jóslatot követik.
Az eltelt évtizedekben egyre nagyobb mértékben sikerült eltávolítani egymástól az összefonódott kétfotonos rendszer alkotórészeit. Legutóbb Anton Zeilinger bécsi professzor a Kanári-szigetek egyikén, a tenerifei csillagvizsgálóba kitelepült laboratóriumban hozta létre e párt. A fotonpár egyik tagján ott a helyszínen végezték el a polarizációs állapotmérést. A másik tagot 140 km repülés után egy másik szigetecskén észlelték. A kvantumkoherenciát sikerült ekkora távolságon is fenntartani. Ez a 2008-ban elvégzett rekordjavító kísérlet cáfolja azt az elképzelést, hogy a finoman kezelt, a környezeti ráhatások koherenciát rontó hatásaitól megkímélt kvantumrendszerek egyes részeinek tulajdonságai több száz kilométerre eltávolodva egymástól függetlenné válnak. Einsteinnek és követőinek elemzései ott tértek el a valóságtól, hogy feltételezték a lokalitás tulajdonságának korlátlan érvényességét. A legutóbbi kutatási javaslat az egyik fotont egy űreszközről visszaverve juttatná el észlelési helyére, s ily módon több ezer kilométeres távolságon ellenőrizné a két iker-foton összefonódottságának fennmaradását. Sok-sok kísérlet elvégzésének az elmúlt 30-35 évben leszűrt tanulsága az, hogy a kvantumvilág nem lokális!
Részletes elemzésem célja nemcsak az volt, hogy ismertessem a kiváló francia fizikusnak Houellebecq regényében felbukkanó tudományos eredményét, de mindezzel Jean-Philippe Toussaint előző fejezetben bemutatott hősének furcsa tekintetkerülő magatartása is erősebb megvilágítást kaphatott. Képzeljük el, hogy egy fotoniker több százmillió évvel ezelőtt indult kozmikus útjára egy szomszédos civilizáció laboratóriumából. A vele összefont párja a laborban, fényvezető gyűrűben körberohanva ,,várja” összefonódott sorsuk alakulását. Egyszer majd a távolodó iker egy sok millió fényévnyi távolságra elhelyezkedő emberi szemben elnyelődik. A szem köztudomásúan érzékeny a foton polarizációjára, azaz a fotont valamelyik egyértelmű polarizációs állapotában nyeli el. A galaxisméretűvé duzzadt ikerállapot másik komponense ekkor azonnal beugrik a kiegészítő polarizációba. Lehet, hogy ez a kvantumugrás elindít egy méregpumpát, amely beteljesíti a helyi Fizikai Kutatások Akadémiája elnöke, Schrdngr úr macskájának végzetét. A nagy hatalmú politikus-tudós parancsára felszállnak a fényt lehagyni képes neutrínók áramával hajtott csillagközi járművek, és elindulnak, hogy bosszút álljanak a távoli detektor által fogságba ejtett és távhatásával szerencsétlenséget okozó fotonért.
Úgye biztonságosabb becsukott szemmel, működésképtelenné tett emberi fotondetektorral járni-kelni?