Kritikus tömeg vagy kritikus sűrűség?


A közbeszéd szereti átvenni a természettudományos szakkifejezések tömör gondolatiságát. Aztán jól-rosszul használják, koptatják e kifejezéseket, és lassan elfelejtik az eredeti jelentésüket. A "kritikus tömeg" kifejezést a fizika "találta fel". Újabban előszeretettel emlegetik a tudományos kutatás eredményességének előfeltételei között. Egy álmosítóan idegesítő akadémiai ülésen kezdtem átgondolni azokat az érveket, amelyek bizonyítják, hogy az újdonságerejű tudományos alkotások létrejöttének körülményei szögesen ellenkeznek azzal a helyzettel, amelyet a kritikus tömeggel a maghasadás fizikájában megragadunk. Jutott időm arra is, hogy rátaláljak egy, a közcélt jobban szolgáló fogalomra. Létezik egy újabb keletű, nagyon kifejező fizikai fogalom, a "kritikus sűrűség", amelynek használata tökéletesen alkalmasnak tűnik a tudomány szervezeti fejlesztésén gondolkodó politikusok vagy a politika jó irányú befolyásolásán fejüket törő kutatók számára. Alább szerénytelenül e fogalom használatára buzdítanám az ügyben értekezőket.

A reaktor dúsított urántöltetében a 235-ös izotóp minden atomja azonos eséllyel fog be egy lassú neutront, és sugároz ki újabb hármat hasadása közben. Mindegyikük tökéletesen azonos valószínűséggel, de kiszámíthatatlan pillanatban hasad, és válhat ezáltal a láncreakció részévé. A reaktormérnök nem keres az uránatomok között "kezdeményező tehetségűt". Tudható, hogy egységnyi térfogatban, egységnyi idő alatt hány neutronbefogás történik, a 235-ös izotópmagok mindegyike egyformán "reményteli". Adott izotóp-összetétel, fütőelemek meghatározott alaki elrendezése esetén meghatározható az az össztömeg, amely a reakció folyamatos fennmaradásához kell, ez a kritikus tömeg.

A tetszetős fogalom kínálja magát és valóban alkalmas bizonyos társadalmi jelenségek szemléltetésére. A nagyvárosi közlekedés autós dominanciáját megváltoztatni kívánó biciklisták tökéletes névválasztással keresztelték el felvonulási akciójukat "Kritikus Tömeg"-nek. Itt a kétkerekű közlekedők mindegyike ugyanakkora hozzájárulással segíti a kívánt hatást, az autós közlekedés lassítását, esetleg megbénítását. Ha elegendő számú felvonuló gyűlik össze, a forgalom városszerte lelassul, vagy akár teljesen bedugul, függetlenül attól, hogy hány diák és hány államelnök kerekezik közöttük. A biciklizők homogén tömeget alkotnak, amelyben mindenkinek azonos a szerepe.

A tudományos kutatók hangyaszorgalmú hadának tevékenysége azt a látszatot kelti, hogy az ő esetükben is azonos valószínűséggel pattan ki a sugárzó ötlet bármelyik kutatóból, de természetesen erről szó sincs. A nagy szellemi kisugárzású kutató valóban váratlanul ad hírt magáról először. De aztán minden sors egyéni. Sokaknál a sikeres megszólalások száma egyre növeli annak valószínűségét, hogy újabb és újabb gondolattermékenyítő sugárzást bocsátanak ki. A szorgalmas rutinmunkára képes kutató esetében az önálló sugárzás valószínűsége egy idő után nullára csökken, de vannak kis valószínűségű öregkori fellángolások. Másoknál a fiatalkori sugárzás egyetlen, megismételhetetlen emlékké szépül. A sokféle sors közös következménye, hogy a tudományos sugárforrások emberközege időben növekvő inhomogenitású.

Az alkotó sugárzásra képes kutató munkája, alkotása megindít egy folyamatot, amelynek lényege a részletek kidolgozása, a továbbfejlesztés, a termékké alakítás. Ehhez valóban magasan képzett kutatók-fejlesztők kellenek, de szó sincs arról, hogy valamiféle láncreakcióval ők maguk is szellemi sugárforrássá váljanak. A rendszerre a kritikus tömeg bevezetését és számítását lehetővé tevő homogenitás nem alkalmazható.

Amikor egy állandó "szellemi tömegű" (adott kutatólétszámú) rendszerben mindenkire kötelező módon megnövelik az önálló kutatási programot vivő egységek minimális létszámát, akkor csökkentik annak az esélyét, hogy új sugárzási centrumok jöhessenek létre. A kipróbált nagy ötletek esélyeit az alsó létszámkorlát növelése látszólag növeli, de eltűnik az a közeg, amelyben az újabb nagy alkotásokhoz vezető, a befutottakkal versenyre kelni igyekvő szabad próbálkozás folyik. Az alig növekvő létszám mellett végrehajtott témakoncentráció a kiemelésre kerülő csoportok körül tökéletesre fokozhatja a szellemi vákuumot. Az együttműködve versengő környezet hiánya csökkenti a preferált csoportok esélyeit is. A "kritikus kutatói tömeg" hasonlata éppen az eredményes tudományos alkotás létrejöttének megindulását képtelen megragadni.

A kritikus sűrűség a kozmológia nagy jelentőségű fogalma. Ez az érték adja meg a választóvonalat egy önmagába roskadó és egy örökké táguló univerzum között. A gravitáló anyagban a kritikusnál nagyobb sűrűség esetén győz az összehúzódás, az összeroppanás tendenciája. A folyamatosan táguló tudományos univerzumot hajtó kutatósűrűség éppen ellenkező hatású. A kutató, sugározni képes elmék egyfajta antigravitációs képességet hordoznak: a kritikus elmesűrűséget meghaladni képes tudományos közösség fog (gyorsulva) tágulni. Van az einsteini kozmológiában is hasonló, az univerzumot gyorsulva tágító anyagfajta, az ún. "sötét energia". A társadalom esetében a kutatósűrűség növelésével gyorsuló társadalmi expanziót eredményező szubsztanciát nevezhetjük "felvilágosító energiá"-nak. Az emberi látóhatár tágulásának fenntartásához a meghódított új szellemi terrénumokra is biztosítani kell legalább a kritikus kutatósűrűséget, különben a tágulás leáll. A kormányzat és a versenyszféra reálisan vállalható feladata a táguló viszonyokhoz vezető kritikus kutatósűrűség fenntartása, netán meghaladása!

Mi történik a "felvilágosító energiá"-val homogén módon kitöltött világban egy későbbi időszakban? Kétségtelen, hogy vannak, akiknek sugárzása taszít és magányos teljesítményük nem képes a kezdetben homogén elmesűrűségű rendszerben szerkezetet létrehozni. De vannak - a gravitációhoz hasonlatosan - szellemi tömegükkel vonzerőt kifejtő, kiemelkedő személyiségek. Ezek körül a "felvilágosító energia" csomósodni kezd, netán eléri a (szellem)fúziós reakció beindulásához szükséges elmehányadot. (Ennek méretét nem naptömeg-egységben, hanem einstein-elmehányadban mérhetnénk.) A kozmológiából fakadó intuíciónk azt súgja, hogy ilyen felfénylő tudáscsillagokban szellemi univerzumunk "felvilágosító energiájá"-nak nem több mint 1-2 ezreléke tömörül. A körülöttük elhelyezkedő "sötét anyag"-ban folyik a kísérletezés, amelynek eredményeként a legváratlanabb módon és helyen alakulhat ki új szellemi sugárzási központ. A fénylő csillagok - az elmesűrűséget fenntartó tudománypolitikának hála - nem vákuumban, hanem ígéretet hordozó, még magáról jelt nem adott kutatósűrűségben helyezkednek el, abból akár további kutatói anyagot vonzhatnak magukhoz.

A tudományos csillag-, majd galaxiskeletkezés olyan folyamat, amelyet semmiféle kormányzati szuperagy vagy piaci ösztönzés nem szabályozhat. A tudomány autonóm folyamatai vezetnek a szellemi csillagképződés folyamatainak beindulásához. Egy kormány vagy egy befektető választhat magának egy-egy hasznot hozónak remélt csillagot, de nem felejthetik, hogy a kritikus sűrűség fenntartásának feltételeit is nekik kell biztosítaniuk.
Ennél a gondolatnál ért véget az akadémiai szavazgatás. Álmodozásomat a jövő évi ülésszakon bizonyára folytathatom. Addig talán mások is rászoknak a "kritikus (kutató)sűrűség" fogalmának használatára a "kritikus tömeg"-gel szemben.
 

PATKÓS ANDRÁS

Természet Világa, 138. évfolyam, 7. szám, 2007. július
http://www.termeszetvilaga.hu/ 
http://www.chemonet.hu/TermVil/