„Figyelemreméltó, hogy egyetlen papírlapra leírhatjuk az összes, negyvenhárom nagyságrendet átfogó fizikai jelenséget irányító törvényt, a Világegyetem 10 milliárd fényévnél is távolabbi zugaitól a kvarkok és a neutrínók mikrovilágáig. A papírlapon csak két egyenlet állna, Einstein gravitációelmélete és a Standard Modell. Számomra ez adja meg a legalapvetőbb szinten a természet végső egyszerűségét és harmóniáját.” (Michio Kaku) Minden élőlény, amelynek már fejlettebb érzékszervei vannak, valamilyen módon „vizsgálja” a környezetét, sőt az így szerzett információkat valamilyen módon hasznosítja is. Persze a különféle fajok a legkülönfélébb módon reagálnak a környezet hatásaira. Az egysejtűek például csak azonnali válaszra képesek: ha az inger forrása veszélyes, akkor eltávolodnak tőle, de ha hasznos számukra, akkor közelednek hozzá. A fejlettebb idegrendszerrel rendelkező állatok már nemcsak genetikailag előre meghatározott viselkedési mintákkal tudnak reagálni a környezeti hatásokra, hanem arra is képesek, hogy „elmentsék” memóriájukban ezeket. Tulajdonképpen ezzel a környezetnek egy leegyszerűsített modelljét alkotják meg. A modellezési képesség minden idegrendszer alapvető tulajdonsága. A legfejlettebb agyú állatok – például a delfinek vagy az emberszabású majmok – és az ember rendkívül bonyolult modellek megalkotására is képesek. Az állatok esetében ez nem racionális gondolatok segítségével történik, hanem leginkább automatikusan. Az ember éppen azzal vált el viselkedésben az állatvilágtól, hogy kifejlesztett egy különleges modellalkotó képességet, a beszélt nyelvet. A nyelv nagyszerű képessége alkalmas arra, hogy az ember a világ dolgait, jelenségeit, de még a saját belső élményeit is szavak és mondatok segítségével tárolja az elméjében és a társainak is tovább adja. A kultúránk fejlődésének jóval későbbi korszakaiban, nagyjából a 16. század óta kezdtek kialakulni a modellalkotásnak azon formái, amelyek lehetővé tették a tudományos gondolkodás kialakulását. Nagyjából 330 évvel ezelőtt egy nagy varázsló rábukkant a Világegyetem titkainak megfejtéséhez vezető kulcsra. Isaac Newton volt ő, aki megnyitotta előttünk a tudás birodalmát. A „varázslat” eme speciális ágának művelői addig szokatlan és ismeretlen eljárásokat kezdtek alkalmazni: matematikai jeleket írtak papírjaikra, és kísérleteket végeztek. Ma már természetesnek találjuk ezeket a módszereket, és elméleti, illetve kísérleti tudományos kutatásnak nevezzük. Napjaink természettudósai elfogadják, hogy a természet működésének hátterében valamilyen megfejthető információ rejtőzik. És ez mindenfajta tudományos kutatás értelme: kideríteni a világ valamilyen, addig ismeretlen tulajdonságát. Tulajdonképpen a tudósok is modelleket alkotnak, amelyeket ők előszeretettel neveznek elméletnek. Egy ilyen modell megalkotásánál először is behatóan tanulmányozzák a jelenséget. Megpróbálják megérteni a lényegét, a mélyebben rejlő összefüggéseket. Ezután – elsősorban természetesen a fizikai modelleknél – megkeresik az új elmélet matematikai kereteit. Gyakran ez a feladat nehezebb része. Albert Einstein az általános relativitáselmélet fizikáját nagyjából másfél év alatt kidolgozta, de még további kilenc évet dolgozott megfeszítetten, amíg megtalálta a helyes matematikáját. És még mindig nincs vége a történetnek. Ezután jön az, amit a legtöbb gondolati rendszer valahogy elfelejt megtenni: ellenőrzik a modell helyességét. Ez egyrészt kísérletekkel történik, másrészt az egyenletek megoldásával előrejelzéseket tesznek, és ellenőrzik, hogy azok mennyire felelnek meg a valóságnak. Ez egy nagyon szigorú önjavító- és szűrőrendszer, a legelegánsabb elmélet is megbukhat egyetlen ellentmondó tényen, ahogy maga Einstein mondta: „Végtelen számú kísérlet sem bizonyítja, hogy igazam van, de egyetlen kísérlet is bizonyíthatja, hogy tévedtem!” A modern biológia legbecsesebb modellje az öröklődésen és a természetes szelekción alapuló evolúció elmélete. Ez egy átfogó és rugalmas elmélet, olyan színtér, amelyen számos szűkebb elmélet és kísérleti program fejlődhet ki. Ugyanakkor azt is el kell mondanom, hogy még közel sem teljes és egyértelmű. Olyan általános érvényű evolúciós elmélet, amelyben a paleontológusok és a biológusok ismereteit ellentmondásmentes egységbe lehetne foglalni, ma még nem létezik. Általában abból indulnak ki, hogy az élet újabb formáinak létrejöttét véletlenszerű genetikai mutációk és a környezet kiválasztási tényezőinek együtthatása okozza. Kicsit szakszerűbben: a természetes kiválogató mechanizmusok a mutációk random létrejött eredményei közül a túlélésre leginkább alkalmasakat válogatják ki. A matematikusok, a modellezők, a fizikusok és az informatikusok ezzel nem értenek egyet. Ők az állítják: valamilyen nagyobb adathalmaz véletlenszerű változata – mint például a genetikai anyagé – sohasem vezet magasabb rendű rendezőelvhez, hanem csak egy rendezetlenebb adathalmazhoz. De más tényezőket is figyelembe kell venni. Például éppen az evolúciós kutatásairól híres Max Planck Társaság a költöző madarakon végzett érdekes kísérletsorozatot, és a vizsgálatok azt bizonyították, hogy a genetikai mutációk bizonyos esetekben célirányosak voltak, és ennek következtében már néhány nemzedék alatt a megváltozott környezeti feltételekhez való alkalmazkodás irányában hatottak. Ez az eredmény ellentmond annak a felfogásnak, amely szerint az evolúció nagyon hosszú folyamat. Éppen ezért nagyobb számú új faj, illetve fajnál magasabb rendszertani kategória – nemzetség, rend – rövid időn belüli megjelenése teljesen érthetetlen jelenségnek tűnik. Itt van például a kambriumi robbanásként ismert esemény. Az élet kifejlődésével kapcsolatban há­rom alapvető kérdésre kellene tudjunk válaszolni: mikor, hol és hogyan történt? Ezek közül mindössze a mikor kérdésben értek el némi előrehaladást a kutatók. Az ausztráliai Pilbara-dombok a tengerparti Port Headland városkából sűrű bozótoson átkeveredve érhetők el. Az ottani kőzetekben 3,5 milliárd éves életnyomokat találtak: az élet egykori jelenlétét alátámasztó stromatolitoknak nevezett mikroszkopikus nyomokat és a kőzetekbe ágyazódott parányi alakzatokat találtak a kutatók, és sokan úgy vélik, hogy ezek a mikrofosszíliák az élet legkorábbi nyomai. Sőt a legújabb kutatások egy teljes, megkövesedett ökoszisztémára utaló bizonyítékokat hoztak felszínre. Létezhetett-e még ennél is régebben az ÉLET? Nyilvánvaló, hogy a Pilbara-szervezetek nem készen jöttek létre – a megjelenésüket megelőzően már kellett lennie egy evolúciós időszaknak. Így teljes bizonyossággal annyit állíthatunk, hogy a földi élet 3,5 és 4 milliárd évvel ezelőtti korban alakult ki. Sokkal nehezebb válaszolni a hol kérdésre. Darwin egy „kicsiny, meleg pocsolyáról” tűnődött, amelyik tele van szerves vegyületekkel, és amelyet a Nap lát el energiával. Ennek az „őslevesnek” sok más típusát is felvetették, sekély lagúnáktól keresztül az óceán egészéig. Más kutatók a tengerek mélyén található, forró vizet kilövellő vulkáni kürtők környezetét tartják az Élet keletkezésének a helyszínének. De egyelőre még az sem világos, hogy az Élet valóban a Földön keletkezett-e. Sok tudós komolyan kutatja annak a lehetőségét, hogy az első mikrobák akár a Marsról is érkezhettek, potyautasként megtapadva kidobott marsi kőzetek felületén. Miért éppen a Mars? A jó krimik technikáját alkalmazva ezt már csak a következő cikkben fogom elmesélni… Nagy Péter