Számos természettudományos ismeret ma mindennapjaink elválaszthatatlan része. Nemcsak arról van szó, hogy Galilei és Newton, Einstein és Heisenberg vagy Darwin neve mindenki fülében ismerősen cseng, de nemigen van, aki valamit ne hallott volna a relativitáselméletről, a kvantummechanikáról vagy a természetes kiválasztódásról. Olyan szavak, mint elektron, tranzisztor, műhold, ultrahang vagy mikrohullám és sok más hasonló ma már nemcsak szakszövegekben fordulnak elő, 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 működésében az elektromosságnak alapvető szerepe van, és hogy például mi az oka annak, hogy a levegőnél nehezebb repülőgép fel tud emelkedni a levegőbe, és nem esik le. Még tovább sorolhatnánk az olyan alapvető ismereteket, amelyek nélkül nemcsak nehéz a mai világban eligazodni, de komoly veszélyekkel is jár, mert ezekkel az ismeretekkel nem rendelkező embereket nagyon könnyű manipulálni, félrevezetni.

Még alig néhány évtizeddel ezelőtt szinte mindenki elfogadta, hogy egy ország gazdasági ereje természeti kincseitől függ. Manapság közhelynek számít, hogy ezek a tényezők másodrendűek, és gazdasági szempontból is a polgárok műveltsége, 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 korszerű műveltséggel. 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 művészet, színház, költészet stb. nélkül is meg lehet élni, azokra is kár áldozni. És valóban mindezek nélkül, azaz tudomány, művészet 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 korszerű műveltségünk, mai kultúránk szempontjából, amelynek a természettudomány szerves része, alapvető szerepe van. A természettudomány kezdetei és fő jellemzői

Érdemes, ha röviden is, visszatekinteni a természettudomány múltjára és kialakulására. Már az ókori népek is számos megfigyelést tettek a természet jelenségeire vonatkozólag, főleg a csillagászat volt fejlett ebben a vonatkozásban. A 16—17. században azonban döntő változás történt ezen a téren. Ekkortól a természet jelenségeit nemcsak gondosan megfigyelték, de méréseket végeztek, és ahol csak lehetett, kísérleteket is végrehajtottak. Ettől az időtől 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 jelentős szerepük volt a tulajdonképpeni természettudomány kialakításában. A természettudomány alapjai, vagy ahogy ezt más szavakkal ki szokták fejezni, "alapvető paradigmája" máig sem változtak. Szokták mondani, hogy a kvantummechanikában más a helyzet, mert ott a mérőeszközök megváltoztatják a vizsgálandó jelenséget (ez az oka az ún. Heisenberg-féle bizonytalansági relációnak, amely szerint meghatározott mennyiségek esetében a mérés pontossága nem növelhető tetszőleges mértékben). Ez igaz, de a különbség a makroszkopikus fizikához képest ilyen szempontból nem minőségi. "Egy hideg hőmérő csillapítja lázamat, ha nem is számottevő mértékben. Minden mérés kölcsönhatás, s minden kölcsönhatás megváltoztatja a kölcsönhatás előtti állapotot. Míg a hideg hőmérő lázcsillapító hatása elenyésző, az atomi méretek világában a mérések során fellépő kölcsönhatások jelentősen befolyásolhatják a mérési eredményt" (Horányi Gábor).

A természettudománynak kezdeti korszakát az jellemzi, hogy egyszerű jelenségekből kiindulva kezdték el a természet vizsgálatát, és ennek során bizonyos alapfogalmakat kellett tisztázniuk, megfelelő műszereket kellett tervezniük és építeniük. Ahogy Planck írta: " minden fizikai megismerés fejlődése a legszorosabban kapcsolódik a fizikai eszközöknek és méréstechnikájuknak a finomodásához". Mindenesetre a természettudományos fejlődés hajnalán azt akarták megvizsgálni, de részleteiben és pontosan, hogyan leng az inga, hogyan gurul a golyó, hogyan esik a szabadon eső test, milyenek az ember belső szervei, és hogyan működnek. A természettudományos úttörés a fizikában, illetve a csillagászatban kezdődött, és kiderült, a természet alapvető törvényeit a matematika nyelvén lehet kifejezni.

Érdemes néhány szót ejteni az így kialakult természettudomány fő jellegzetességeiről. A történelem folyamán minden kultúra arra törekedett, hogy a világra, jelenségeire vonatkozólag minél határozottabb és lehetőleg végleges választ adjon. A természettudományos valóságmegközelítés ettől teljesen különböző jellegű: 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 legjellemzőbb 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 nőtt 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 első a természettudományos módszerekkel elért eredmény. A második, amelyet a tudományban nem lehet "megspórolni", az a tudományos eredmény publikálása: előadásokon, 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 törődik, hanem elért eredményét a fiókjába teszi, akkor tulajdonképpen nem tudományos kutatómunkát végez, hanem amatőr időtöltést. 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 műhelyeibe. Ilyenkor aztán hiába veszi elő 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 megfelelően megküzd azért, hogy az beépüljön az elfogadott tudományos ismeretek közé, mert az érdem azé, aki ezt a "harcot" eredményesen végigküzdötte. Természetesen minél eredetibb, meglepőbb az új eredmény, általában annál kitartóbban kell megküzdeni elfogadtatásáért.

Vannak, akik azt gondolják, hogy a természettudomány, de főleg 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, sőt a természettudományt is. A fizika, természettudomány eredményes tanítása olyan élményt kell hogy adjon a tanulóknak, hogy később, ha egész más pályára kerülnek, akkor is megőrizzék érdeklődésüket 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, költők 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 döntő 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 megfigyelésről is - a dolgok ésszerű magyarázatát az intuíció, az ösztönös megérzés sugallja." "Fantáziánk kimeríthetetlen abban az értelemben, hogy képesek vagyunk megérteni a valóság jelenségeit." (Feynman — kiemelések tőlem, B.D.) Van talán, akinek hajmeresztőnek tűnik, hogy a legegzaktabb természettudományban az intuíciónak, a megérzésnek vagy a fantáziának döntő 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 belőlük. Erről 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 műszaki fejlődés: hogy alakult át háztartásunk, irodai munkánk, hírközlésünk, orvosi gyakorlatunk és szórakozásunk. Arról sem szólunk, hogy ez a fejlődés milyen új veszélyeket is hozott. Ezek nagyon fontos témák, azonban feltétlenül külön tanulmányt igényelnének, és itt nem térhetünk ki rájuk.

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

Az agykutatás igen nagy lépést tett előre 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 elvégezhető számításokat esetleg percek alatt tud elvégezni), hanem ma már a közlekedés, az adminisztráció, a raktározás stb. stb. nem képzelhető el nélküle. Jelentősége azonban más távlatban is szemlélhető. Gondoljunk arra, hogy az írás feltalálása milyen fontos lépés volt az emberi társadalom, a kultúra haladásában. Ezt megelőzően 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 lehetőséget teremtett. Ebben a vonulatban a számítógép perifériáival együtt elképzelhetetlen új lehetőségeket nyit meg az emberi tudás tárolására és elterjesztésére, mintegy hatalmas mértékben kibővíti az emberi agyat, amelyben nem szükséges most már sok mindent tárolni, ezt könnyen hozzáférhető 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 elérhetőn. Gondoljunk például az elektromágneses színképre. Mint ismeretes, ez az infravöröstől a legkeményebb gammasugárzásokig terjed, közben a mikrohullámokkal, rádióhullámokkal, a látható fénnyel és a röntgensugárzással. Ebből 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 mágnesességtől a gravitációs térig, az atomi és szubatomi világig. Ma tudjuk, hogy a legkülönbözőbb sugárzások kereszttüzében élünk, amelyekből szinte semmit sem észlelünk addig, míg egy megfelelő műszert nem alkalmazunk. Itt vannak például a rádióhullámok, amelyekről 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 eső dolgokat hogyan tud szerves kapcsolatba hozni egymással. A rádióhullámok és a röntgensugárzás, a látható fény vagy a mikrohullámok egymástól teljesen különbözőnek tűnnek "az utca embere" számára. Ugyanakkor természettudományos ismereteink, kísérleteink révén tudjuk, hogy ezek ugyanolyan természetűek: 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 mágnességről és elektromosságról, hanem elektromágneses jelenségekről, elektromágneses térről. Az optika is az elektromágneses jelenségek egyik fejezetévé vált, hiszen mint láttuk, a fény nem más, mint bizonyos hullámhossz-tartományba eső elektromágneses rezgés.

Nem kétséges, hogy az ún. ősrobbanásra 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 ezelőtt kezdődött, amikor az egész mai univerzum anyaga egy rendkívül kis térrészben volt összesűrítve. 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 ősrobbanás, illetve a táguló világegyetem jelenségeit ugyanis csak az elemi részecskékre vonatkozó ismeretek segítségével lehet megérteni. Az ősrobbanás 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 ősrobbanás elmélete szerint ugyanis egy bizonyos elektromágneses sugárzás, az említett maradéksugárzás kell hogy jelen legyen mindenütt a világmindenségben éppen az ősrobbanás, a "nagy bumm" következtében. Az 1960-as évek közepén ezt a maradéksugárzást sikerült megtalálni az előrejelzéseknek megfelelően. Érdekes megjegyezni, hogy ennek felfedezése szinte véletlenül történt. Azok a fizikusok találták meg, akik nem az ősrobbanással, a táguló világegyetemmel foglalkoztak, hanem a műholdak rádiójeleit vették. Ennek során bizonyos zavaró sugárzást észleltek, és ennek hullámhosszát pontosan bemérve kiderült, hogy ez éppen az ősrobbanás-elmélet által előre jelzett maradéksugárzás.

Számos szemléletünket alakító, korunk gondolkodását befolyásoló eredményről lehetne még szólni. Csak megemlítjük, hogy több természettudomány-ág együttműködésének eredményeképpen sikerült megfejteni az emberi öröklődés törvényeit, és ez elvezetett a génsebészethez, sőt az emlősök klónozásához. Az a tény pedig, hogy néhány évtizeddel ezelőtt ember lépett a Holdra, az egész emberi történelemben először 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 valószínűségekkel helyettesítette. A legújabb terület az ún. káoszelmélet, amely a természeti jelenségek rendkívül széles körét tudja értelmezni a szívritmuszavaroktól a sáskák szaporodásán és a járványok kifejlődésén keresztül a meteorológiai légtömegek mozgásáig. Eszerint a kiindulásnál meglévő igen kis bizonytalanságok sok esetben itt is csak valószínűségi kijelentéseket engednek meg a rendszer jövőjére 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 előbbiekben 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 művészek mindig a kor műveltségi színvonalán állnak, és ez tükröződik műveikben. Már P.B. Shelley azt írta A költészet védelme című esszéjében, a művész 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 művészeinket." "A kibővült gigantikus fizikai természet, relativitásával, elektromágneses és fényhullámaival, anyag-, tér- és időproblémáival, 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 szereplőjének érzelmi hullámzását pontos analógiát véve a fény kettős természetéről: "Fritz meghökkent, ettől a nem várt érzelemtől, melyet nem is ok-okozat lánca hívott életre, hanem egyszerre volt hullám és részecske, egyazon időben két hasadékon áthaladó egyetlen foton."

A magyar irodalomból bizonyára az egyik legszebb példa Tóth Árpád Lélektől lélekig című versének egyik versszaka:

Tanultam én, hogy általszűrve a
Tudósok finom kristályműszerén,
Bús földünkkel s bús testemmel rokon
Elemekről ád hírt az égi fény.

Világos, hogy "a tudósok kristályműszere" a spektrométer, és valóban ennek segítségével derült ki, hogy az egész világmindenség ugyanazokból az elemekből épül fel. A költő előtt a huszadik század első évtizedeiben már egyértelmű, hogy az egész világmindenség ugyanazokból az elemekből 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 mindezekről semmit sem tud, esetleg nem is akar tudni, önmagát szegényíti, és valójában nem is a mai korban él.