Számos természettudományos ismeret ma mindennapjaink elválaszthatatlan része. Nemcsak arról van szó, hogy Galilei és Newton, Einstein és Heisenberg vagy Darwin neve mindenki fülében ismerôsen cseng, de nemigen van, aki valamit ne hallott volna a relativitáselméletrôl, a kvantummechanikáról vagy a természetes kiválasztódásról. Olyan szavak, mint elektron, tranzisztor, mûhold, ultrahang vagy mikrohullám és sok más hasonló ma már nemcsak szakszövegekben fordulnak elô, hanem gyakran használatosak a mindennapi beszédünkben is.

Egyébként szinte elképzelhetetlen korunkban úgy élni, hogy valaki a Földet a világ közepének tartja, és fogalma sincs arról, hogy a televízió vagy a számítógépek mûködésében az elektromosságnak alapvetô szerepe van, és hogy például mi az oka annak, hogy a levegônél nehezebb repülôgép fel tud emelkedni a levegôbe, és nem esik le. Még tovább sorolhatnánk az olyan alapvetô ismereteket, amelyek nélkül nemcsak nehéz a mai világban eligazodni, de komoly veszélyekkel is jár, mert ezekkel az ismeretekkel nem rendelkezô embereket nagyon könnyû manipulálni, félrevezetni.

Még alig néhány évtizeddel ezelôtt szinte mindenki elfogadta, hogy egy ország gazdasági ereje természeti kincseitôl függ. Manapság közhelynek számít, hogy ezek a tényezôk másodrendûek, és gazdasági szempontból is a polgárok mûveltsége, szakértelme és az ország tudományos és fejlesztési kapacitása az, ami számít. Gondoljunk csak például Japánra vagy Németországra.

Az utca embere viszont manapság is sokszor úgy gondolkozik, hogy a tudományos kutatást a legkönnyebb nélkülözni, mert nem látja kapcsolatát a mindennapi élettel és a korszerû mûveltséggel. Azt mondja, hogy miért van szükség drága kutatási nagyberendezésekre: részecskegyorsítókra, rádióteleszkópokra, különleges elektron-mikroszkópokra stb. "Hiszen ezek nélkül meg lehet élni!" Csakhogy, ha ezen az úton elindulunk, és így próbálunk tovább gondolkodni, akkor ugyanígy mondhatjuk, hogy mûvészet, színház, költészet stb. nélkül is meg lehet élni, azokra is kár áldozni. És valóban mindezek nélkül, azaz tudomány, mûvészet stb. nélkül meg lehet élni, csak az a kérdés, hogy az ilyen élet emberi élet-e?

A természettudománynak tehát mind mindennapi életünk, civilizációnk problémáinak megoldásához, mind korszerû mûveltségünk, mai kultúránk szempontjából, amelynek a természettudomány szerves része, alapvetô szerepe van. A természettudomány kezdetei és fô jellemzôi

Érdemes, ha röviden is, visszatekinteni a természettudomány múltjára és kialakulására. Már az ókori népek is számos megfigyelést tettek a természet jelenségeire vonatkozólag, fôleg a csillagászat volt fejlett ebben a vonatkozásban. A 16—17. században azonban döntô változás történt ezen a téren. Ekkortól a természet jelenségeit nemcsak gondosan megfigyelték, de méréseket végeztek, és ahol csak lehetett, kísérleteket is végrehajtottak. Ettôl az idôtôl kezdve lett minden természetre vonatkozó ismeret alapja a megfigyelés, a kísérlet és a mérés. Ez az a kor, amelyet Galilei, Kepler, Newton neve, továbbá Vesalius, Servet és Gilbert neve fémjelez. Természetesen számos további nevet lehetne említeni, akiknek szintén jelentôs szerepük volt a tulajdonképpeni természettudomány kialakításában. A természettudomány alapjai, vagy ahogy ezt más szavakkal ki szokták fejezni, "alapvetô paradigmája" máig sem változtak. Szokták mondani, hogy a kvantummechanikában más a helyzet, mert ott a mérôeszközök megváltoztatják a vizsgálandó jelenséget (ez az oka az ún. Heisenberg-féle bizonytalansági relációnak, amely szerint meghatározott mennyiségek esetében a mérés pontossága nem növelhetô tetszôleges mértékben). Ez igaz, de a különbség a makroszkopikus fizikához képest ilyen szempontból nem minôségi. "Egy hideg hômérô csillapítja lázamat, ha nem is számottevô mértékben. Minden mérés kölcsönhatás, s minden kölcsönhatás megváltoztatja a kölcsönhatás elôtti állapotot. Míg a hideg hômérô lázcsillapító hatása elenyészô, az atomi méretek világában a mérések során fellépô kölcsönhatások jelentôsen befolyásolhatják a mérési eredményt" (Horányi Gábor).

A természettudománynak kezdeti korszakát az jellemzi, hogy egyszerû jelenségekbôl kiindulva kezdték el a természet vizsgálatát, és ennek során bizonyos alapfogalmakat kellett tisztázniuk, megfelelô mûszereket kellett tervezniük és építeniük. Ahogy Planck írta: " minden fizikai megismerés fejlôdése a legszorosabban kapcsolódik a fizikai eszközöknek és méréstechnikájuknak a finomodásához". Mindenesetre a természettudományos fejlôdés hajnalán azt akarták megvizsgálni, de részleteiben és pontosan, hogyan leng az inga, hogyan gurul a golyó, hogyan esik a szabadon esô test, milyenek az ember belsô szervei, és hogyan mûködnek. A természettudományos úttörés a fizikában, illetve a csillagászatban kezdôdött, és kiderült, a természet alapvetô törvényeit a matematika nyelvén lehet kifejezni.

Érdemes néhány szót ejteni az így kialakult természettudomány fô jellegzetességeirôl. A történelem folyamán minden kultúra arra törekedett, hogy a világra, jelenségeire vonatkozólag minél határozottabb és lehetôleg végleges választ adjon. A természettudományos valóságmegközelítés ettôl teljesen különbözô jellegû: nyílt az új ismeretek felé, saját eredményeit állandóan kritikával illeti, a legelfogadottabb és legszebb elméletet is elveti, ha arról kiderül, hogy megbízhatóan elvégzett, reprodukálható kísérletekkel vagy megfigyelésekkel ellenkezik.

Talán a legjellemzôbb a természettudományokra az objektivitás vagy legalábbis az erre való határozott törekvés. Arról van szó, hogy ha valamit egyszer megbízhatóan megállapítottunk, megmértünk, mondjuk egy adott fénysugár hullámhosszát vagy egy radioaktív bomlás felezési idejét, akkor nem mondhatja valaki, hogy az neki nem tetszik, és jobb volna, ha pl. fele annyi lenne, mint amit megmértünk. Ez nevetséges. Egyébként akármilyen kultúrában nôtt is fel valaki, legyen az japán, kínai vagy dél-amerikai, ha mint természettudós végez kutatásokat, "egy nyelvet beszél", azaz hasonló kutatási módszereket alkalmaz, illetve ugyanazok a kritériumok érvényesek arra vonatkozólag, hogy mit fogad el igaznak, helyesnek.

Még egy fontos vonást emelünk ki itt, tudniillik azt, hogy a természettudomány "intézményesült". Ez azt jelenti, hogy a tudományos kutatásnak tulajdonképpen két fázisa van. Az elsô a természettudományos módszerekkel elért eredmény. A második, amelyet a tudományban nem lehet "megspórolni", az a tudományos eredmény publikálása: elôadásokon, konferenciákon, folyóiratban stb., azaz a küzdelem azért, hogy az új eredményt a tudományos közvélemény elfogadja, hogy az beépüljön a tudomány épületébe. Ha valaki ezzel a második fázissal nem törôdik, hanem elért eredményét a fiókjába teszi, akkor tulajdonképpen nem tudományos kutatómunkát végez, hanem amatôr idôtöltést. Teljesen hasonló a helyzet, ha az eredményt nem a fiókjába rejti, hanem olyan folyóiratban közli, amelyet senki sem olvas, amely nem jut el a világ legfontosabb tudományos mûhelyeibe. Ilyenkor aztán hiába veszi elô valaki a fiókjából az eredményt vagy az ismeretlen folyóiratban elrejtett cikket mondjuk tíz év múlva, amikor valaki más újra eléri a szóban forgó eredményt, és megfelelôen megküzd azért, hogy az beépüljön az elfogadott tudományos ismeretek közé, mert az érdem azé, aki ezt a "harcot" eredményesen végigküzdötte. Természetesen minél eredetibb, meglepôbb az új eredmény, általában annál kitartóbban kell megküzdeni elfogadtatásáért.

Vannak, akik azt gondolják, hogy a természettudomány, de fôleg a fizika száraz adatok halmaza, a tudós pedig - ahogy Czeslaw Milosz írta - "a könyvei fölött gubbasztó, száraz, hitevesztett, a jóra és a rosszra érzéketlen, [...] aki mindent az okok és okozatok mechanizmusára vezet vissza". Ilyet csak az gondolhat, akinek nagyon rossz volt a fizikatanára és nem tudta megmutatni neki a természeti jelenségek szépségét, érdekességét, és csak képletek halmazának, unalmas példák tömegének látja a fizikát, sôt a természettudományt is. A fizika, természettudomány eredményes tanítása olyan élményt kell hogy adjon a tanulóknak, hogy késôbb, ha egész más pályára kerülnek, akkor is megôrizzék érdeklôdésüket a természet jelenségei, az új természettudományos felfedezések iránt. Egyébként ez például az irodalomtanítással sincs másképpen. Ha valaki az iskolában nem tanulja meg az irodalom szeretetét, vagyis azt, hogy érdemes verseket, regényeket olvasni, hogy az hozzátartozik emberségünkhöz, vagyis hogy a szépirodalom valóban szép és érdekes, és ehelyett írók, költôk életrajzi adatait, esetleg néhány memoritert vágott csak be, annál az irodalomtanítás célját tévesztette.

Visszatérve a fizikára és természettudományra, érdemes megfontolni, amit a fizikus Heisenberg, illetve a szintén fizikus, Nobel-díjas Feynman írt: "Súlyos, mégis gyakori tévedés azt hinni, hogy a tudományban egyedül a logika, valamint a meghatározott törvények megértése és helyes alkalmazása érvényesül. Hiszen a képzeletnek a tudományban is döntô szerepe van. Igaz ugyan, hogy csak józan és gondos kísérletek során juthatunk a tények felismeréséhez, de az elszigetelt tények egységes képpé rendezésekor nagyobb hasznát vesszük megérzéseinknek, mint a gondolkodásnak." (Heisenberg) "A kísérleti megfigyelések történetének kezdetén - de beszélhetnénk bármilyen másfajta tudományos megfigyelésrôl is - a dolgok ésszerû magyarázatát az intuíció, az ösztönös megérzés sugallja." "Fantáziánk kimeríthetetlen abban az értelemben, hogy képesek vagyunk megérteni a valóság jelenségeit." (Feynman — kiemelések tôlem, B.D.) Van talán, akinek hajmeresztônek tûnik, hogy a legegzaktabb természettudományban az intuíciónak, a megérzésnek vagy a fantáziának döntô szerepe van. Saját kutatási tapasztalataimból is elmondhatom, hogy egy bizonyos vizsgálatba, mérésbe belekezdünk egy bizonyos szándékkal, koncepcióval. Jönnek a mérési adatok, és eleinte az ember nem lát benne semmiféle összefüggést, értelmet. És egyszer csak jön a "szikra", az intuíció, és rá kell jönni, hogy mit is jelentenek tulajdonképpen ezek az adatok, mi is következik belôlük. Errôl különben szinte minden természettudós így nyilatkozik.

A továbbiakban nem azzal kívánunk foglalkozni, hogy a mindennapi életet, a technikát és a gazdaságot hogyan alakította át a tudomány haladásán alapuló mûszaki fejlôdés: hogy alakult át háztartásunk, irodai munkánk, hírközlésünk, orvosi gyakorlatunk és szórakozásunk. Arról sem szólunk, hogy ez a fejlôdés milyen új veszélyeket is hozott. Ezek nagyon fontos témák, azonban feltétlenül külön tanulmányt igényelnének, és itt nem térhetünk ki rájuk.

Amirôl beszélni szeretnénk, az az, hogy a tudomány haladása hogyan alakította át világképünket, mennyiben járult hozzá kultúránk, mûveltségünk gazdagodásához.

Az agykutatás igen nagy lépést tett elôre az elmúlt évtizedek során. Folyik a vita, hogy a számítógép képes lesz-e olyan teljesítményre, mint az emberi agy. Tény, hogy a számítástechnika nemcsak szorosan véve a számítások elvégzésében hozott forradalmat (napok, hónapok alatt elvégezhetô számításokat esetleg percek alatt tud elvégezni), hanem ma már a közlekedés, az adminisztráció, a raktározás stb. stb. nem képzelhetô el nélküle. Jelentôsége azonban más távlatban is szemlélhetô. Gondoljunk arra, hogy az írás feltalálása milyen fontos lépés volt az emberi társadalom, a kultúra haladásában. Ezt megelôzôen az ismereteket csak az emberi agyban lehetett tárolni, illetve az emberi közösségben maradtak meg az információk. Újabb hatalmas lépés volt a könyvnyomtatás, amely az emberi tudást nemcsak tárolta és megmaradását biztosította, de elterjesztésében is addig elképzelhetetlen, új lehetôséget teremtett. Ebben a vonulatban a számítógép perifériáival együtt elképzelhetetlen új lehetôségeket nyit meg az emberi tudás tárolására és elterjesztésére, mintegy hatalmas mértékben kibôvíti az emberi agyat, amelyben nem szükséges most már sok mindent tárolni, ezt könnyen hozzáférhetô módon biztosítja a számítógép memóriája, mintegy kiterjesztve az ember agyának memóriakapacitását. Visszatérve az emberi agy és a számítógép közötti analógiára, ma - röviden, sematikusan kifejezve - úgy látjuk, hogy az agy "olyan számítógép", amelynek "hardvere", huzalozása nem fix, hanem dinamikusan változik. A kérdés azonban távolról sem lezárt.

Térjünk vissza arra a gondolatra, hogy az emberi kultúrát mennyiben gazdagította a természettudomány. Röviden úgy foglalhatjuk össze, hogy rendkívül nagy mértékben kiterjesztette a megismert valóság határait. Ráébresztett annak gazdagságára túl az érzékszerveinkkel közvetlenül elérhetôn. Gondoljunk például az elektromágneses színképre. Mint ismeretes, ez az infravöröstôl a legkeményebb gammasugárzásokig terjed, közben a mikrohullámokkal, rádióhullámokkal, a látható fénnyel és a röntgensugárzással. Ebbôl a hatalmas tartományból érzékszerveink alig valamit: a látható fényt és az infravörös sugárzás egy részét érzékelik, arányaiban még a "jéghegy csúcsánál" kevesebbet. Számos hasonló példát mondhatnánk az ultrahangtól a kozmikus sugárzásig, vagy a mágnesességtôl a gravitációs térig, az atomi és szubatomi világig. Ma tudjuk, hogy a legkülönbözôbb sugárzások kereszttüzében élünk, amelyekbôl szinte semmit sem észlelünk addig, míg egy megfelelô mûszert nem alkalmazunk. Itt vannak például a rádióhullámok, amelyekrôl csak akkor veszünk tudomást, ha egy rádiókészüléket bekapcsolunk.

Térjünk vissza egy pillanatra az elektromágneses színképre. Vegyük itt észre azt is, hogy külön érdekessége a természettudománynak, hogy a mindennapi szemlélet számára teljesen távol esô dolgokat hogyan tud szerves kapcsolatba hozni egymással. A rádióhullámok és a röntgensugárzás, a látható fény vagy a mikrohullámok egymástól teljesen különbözônek tûnnek "az utca embere" számára. Ugyanakkor természettudományos ismereteink, kísérleteink révén tudjuk, hogy ezek ugyanolyan természetûek: elektromágneses sugárzások, és csak hullámhosszukban különböznek. Más esetben úgy vélik, annak hogy az alma leesik a fáról, és hogy a bolygók miként keringenek a Nap körül, semmi köze sincs egymáshoz. Pedig ezeket a jelenségeket ugyanazzal tudjuk magyarázni: a gravitációs kölcsönhatással. Sokáig úgy gondolták, hogy a mágnesességnek és az elektromosságnak nincsen semmi köze egymáshoz. Ma tudjuk, hogy a mágnesség forrása a mozgó elektromos töltés. Így valójában nem is beszélhetünk külön mágnességrôl és elektromosságról, hanem elektromágneses jelenségekrôl, elektromágneses térrôl. Az optika is az elektromágneses jelenségek egyik fejezetévé vált, hiszen mint láttuk, a fény nem más, mint bizonyos hullámhossz-tartományba esô elektromágneses rezgés.

Nem kétséges, hogy az ún. ôsrobbanásra vonatkozó ismeretek legalább annyira átalakították a szemléletünket, mint annak idején a kopernikuszi világkép. Ma az univerzumot nem statikusnak tartjuk, hanem tudjuk, hogy a világmindenség mintegy 100 milliárd galaxisával (az egyes galaxisokban kb. 100 milliárd csillaggal) állandóan tágul, és ez a tágulás körülbelül 15 milliárd évvel ezelôtt kezdôdött, amikor az egész mai univerzum anyaga egy rendkívül kis térrészben volt összesûrítve. Izgalmas és érdekes területe ez a mai természettudományos kutatásnak, amelyben a világ legkisebb alkotóelemeire, az elemi részecskékre vonatkozó tudásunk összeér az univerzumra vonatkozó ismereteinkkel. Az ôsrobbanás, illetve a táguló világegyetem jelenségeit ugyanis csak az elemi részecskékre vonatkozó ismeretek segítségével lehet megérteni. Az ôsrobbanás kutatásában számos tisztázatlan kérdés van még, de a lényeget tekintve nagyon határozott kísérleti bizonyítékaink vannak. Ezek közül külön ki kell emelnünk az ún. maradéksugárzás észlelését és megmérését. Az ôsrobbanás elmélete szerint ugyanis egy bizonyos elektromágneses sugárzás, az említett maradéksugárzás kell hogy jelen legyen mindenütt a világmindenségben éppen az ôsrobbanás, a "nagy bumm" következtében. Az 1960-as évek közepén ezt a maradéksugárzást sikerült megtalálni az elôrejelzéseknek megfelelôen. Érdekes megjegyezni, hogy ennek felfedezése szinte véletlenül történt. Azok a fizikusok találták meg, akik nem az ôsrobbanással, a táguló világegyetemmel foglalkoztak, hanem a mûholdak rádiójeleit vették. Ennek során bizonyos zavaró sugárzást észleltek, és ennek hullámhosszát pontosan bemérve kiderült, hogy ez éppen az ôsrobbanás-elmélet által elôre jelzett maradéksugárzás.

Számos szemléletünket alakító, korunk gondolkodását befolyásoló eredményrôl lehetne még szólni. Csak megemlítjük, hogy több természettudomány-ág együttmûködésének eredményeképpen sikerült megfejteni az emberi öröklôdés törvényeit, és ez elvezetett a génsebészethez, sôt az emlôsök klónozásához. Az a tény pedig, hogy néhány évtizeddel ezelôtt ember lépett a Holdra, az egész emberi történelemben elôször egy másik égitestre, ahhoz szinte az egész természettudomány és technika minden eredményére szükség volt. Nem tagadhatjuk, hogy a Holdra lépés ténye valóban egyedülálló esemény az emberiség történetében.

Végül kitérünk még arra, hogy a fizikában három "forradalom" játszódott le ebben az évszázadban. A relativitáselmélet bebizonyította, hogy az évszázadokon keresztül uralkodó newtoni mechanika csak addig érvényes, amíg a fénysebességet nem közelítjük meg. Akkor új törvényeknek, új matematikai formuláknak adja át a helyét. Hasonlóképpen a kvantummechanika, amely az atomi világ mozgástörvénye, a newtoni mechanika determinizmusát valószínûségekkel helyettesítette. A legújabb terület az ún. káoszelmélet, amely a természeti jelenségek rendkívül széles körét tudja értelmezni a szívritmuszavaroktól a sáskák szaporodásán és a járványok kifejlôdésén keresztül a meteorológiai légtömegek mozgásáig. Eszerint a kiindulásnál meglévô igen kis bizonytalanságok sok esetben itt is csak valószínûségi kijelentéseket engednek meg a rendszer jövôjére vonatkozólag, továbbá hogy kis effektusok aránytalanul nagy, súlyos következményekkel járhatnak. Erre vonatkozik az a félig-meddig tréfás megállapítás, hogy egy pillangó szárnyrebbenése ezer kilométerekre esetleg egy tornádó oka lehet.

Az elôbbiekben inkább csak példákat mutattunk be arra, hogy a legújabb természettudományos eredmények hogyan befolyásolják a mai ember gondolkodását, hogyan járulnak hozzá mai kultúránkhoz, alakítják képünket a világról.

A legnagyobb mûvészek mindig a kor mûveltségi színvonalán állnak, és ez tükrözôdik mûveikben. Már P.B. Shelley azt írta A költészet védelme címû esszéjében, a mûvész szent feladatának tekinti, hogy " befogadja a tudományok eredményeit, hozzáigazítva azokat az emberi vágyakhoz, átszínezve az emberi szenvedélyekkel, és ily módon vérként és csontként belefoglalja az ember természetébe".

Victor Vasarely szerint: "Az érzékeinkre ható közvetlen természet évezredek óta ihlette mûvészeinket." "A kibôvült gigantikus fizikai természet, relativitásával, elektromágneses és fényhullámaival, anyag-, tér- és idôproblémáival, csodáival és titkaival miért ne lehetne az új költészet és szépség kiapadhatatlan forrása?"

Egy fizikus csak csodálni tudja, hogy John Updike hogyan írja le egyik szereplôjének érzelmi hullámzását pontos analógiát véve a fény kettôs természetérôl: "Fritz meghökkent, ettôl a nem várt érzelemtôl, melyet nem is ok-okozat lánca hívott életre, hanem egyszerre volt hullám és részecske, egyazon idôben két hasadékon áthaladó egyetlen foton."

A magyar irodalomból bizonyára az egyik legszebb példa Tóth Árpád Lélektôl lélekig címû versének egyik versszaka:

Tanultam én, hogy általszûrve a
Tudósok finom kristálymûszerén,
Bús földünkkel s bús testemmel rokon
Elemekrôl ád hírt az égi fény.

Világos, hogy "a tudósok kristálymûszere" a spektrométer, és valóban ennek segítségével derült ki, hogy az egész világmindenség ugyanazokból az elemekbôl épül fel. A költô elôtt a huszadik század elsô évtizedeiben már egyértelmû, hogy az egész világmindenség ugyanazokból az elemekbôl áll. Érdemes megjegyezni, hogy alig száz évvel korábban a nagy francia filozófus, Auguste Comte még azt az álláspontot képviselte, hogy a Nap és más égitestek kémiai összetételét sohasem fogjuk megtudni.

Babits Mihály pedig mintha a káoszelmélet fentebb említett pillangóeffektusáról írna.

Nem hiszek az Elrendelésben,
mert van szívemben akarat,
s tán ha kezem máskép legyintem,
a világ is másfelé halad.

Azt hiszem, nem kétséges, hogy a mai kultúra a természettudományok eredménye nélkül sokkal szegényebb lenne, és az az ember, aki mindezekrôl semmit sem tud, esetleg nem is akar tudni, önmagát szegényíti, és valójában nem is a mai korban él.