A Hét 1982/2 (27. évfolyam, 27-52. szám)
1982-12-11 / 50. szám
Tudománytechniha Egykori fizikatanárunk az egyetemen a következő megjegyzéssel vezette be az atomfizikáról szóló előadássorozatát: „A kvantum-elméletet legfeljebb ötven ember ha érti a világon; száz ember őszintén hiszi magáról, hogy érti; kétszáz ember úgy tesz, mintha értené. És a többiek? Ők csak egyszerű statiszták ebben a színjátékban." Mi. szegény vegyészhallgatók ebből egyszer s mindenkorra levonhattuk magunknak azt a tanulságot, hogy kár minden fáradságért, a kvantumelméletnek csupán bámulói lehetünk, de értői sohasem. Meglehet persze, hogy a derék professzor vigasztalásnak szánta szavait, arra az esetre, ha netán a megszokottnál is nehezebbnek tűnne a kvantumelméletet taglaló fejezet a tankönyvben, de akárhogy is volt. megállapításával csak még inkább misztifikálta ezt az egyébként is meglehetősen szövevényes tudományágat. A kvantumelmélet megalkotói és továbbfejlesztői: Max Planck (1858— 1947), Albert Einstein (1879—1955), Niels Bohr (1885—1962), Max Bom. Paul Dirac (1902—), Werner Heisenberg (1901 — 1976) és a többiek — a XX. századi fizika megannyi klasszikusa — eposzi méretűvé nőttek a szemünkben, s amikor W. Heisenberg 1969-ben Prágába látogatott és előadást tartott a Károly Egyetemen, mi is ott tolongtunk az impozáns méretei ellenére is szűknek bizonyult előadóteremben, hogy lássuk és halljuk őt, jóllehet vajmi kevés esélyünk volt rá, hogy egyáltalán megértsük azt, amiről beszélni kívánt. Ha jól emlékszem, előadásában felidézte a Göttingenben. Max Bom asszisztenseként eltöltött esztendőket is, azokat a kutatásokat és vizsgálódásokat, amelyek az ún. mátrixmechanika kidolgozásához és a Heisenberg-féle határozatlansági elv megfogalmazásához vezettek. E felfedezések lényegét és jelentőségét természetesen csak jóval később értettem meg (ha ugyan megértettem egyáltalán — v. ö. a fizika-professzor megállapításával!). s ekkor hallottam azokról a szenvedélyes vitákról is, amelyek a húszas évek második felében kezdődtek és évtizedeken át két táborra osztották a fizikusokat. Az egyik, nagyobb létszámú csoport tagjai — az ún. koppenhágai iskola képviselői — Niels Bohr, Max Bom és Werner Heisenberg körül tömörültek, a másik csoportnak Albert Einstein és Erwin Schrödinger (1887— 1961) volt a vezéralakja. Ez a vita a tudománytörténetben a maga módján egyedülállónak számít, hiszen itt nem egy elavult tanítás védelmezői csaptak össze egy korszerűbb elmélet híveivel, hanem ugyanazt a tudományos megállapítást értelmezték eltérően a résztvevők. A részletek taglalására itt nincs lehetőségem, a lényeg az, hogy a probléma kétféle megközelítése a kvantummechanika kétféle kidolgozását teremtette meg. Az egyik a már emlegetett mátrixme-A megállított futóhomok A Kizil-Kum sivatag déli részén, a Gazli és Duldul között kiépített autópálya mentén kialakult 30 km hosszúságú vándordünét, a szél által felhalmozott futóhomokhalmot sikerült megállítani a taskenti vasúti kutatóintézetben kifejlesztett vékony védőhártyával. A homokszilárdító készítmény a zsír- és olajipar hulladékaiból készült, és 3.5 liter elegendő belőle egy hektárnyi futóhomok bepermetezéséhez. A néhány mikron vastagságú védőréteg megMAX BORN (1882-1970) chanika, amelynek alapgondolata Heisenbergtől származik, egzakt matematikai kifejtését Max Born, Pascual Jordan (1902—) és Heisenberg valósította meg, a másik megfogalmazás, az ún. hullámmechanika lényegében az előbbivel egy időben (1925 táján) született és Schrödinger nevéhez fűződik. A mátrixmechanika és a hullámmechanika, bár eltérő alapállásból és különböző matematikai apparátussal dolgozva, ugyanarra a végeredményre jutott; a két interpretáció egyenértékűségét maga Schrödinger bizonyította be, ennek ellenére élete végéig berzenkedett a kvantummechanika statisztikai értelmezése ellen. Az eddig elmondottak során több ízben is leírtuk Max Born nevét, aki a szélesebb közvélemény előtt talán nem annyira ismert mint Einstein vagy Heisenberg, a XX. századi fizikában azonban vitathatatlanul fontos szerepet játszott. 100 évvel ezelőtt, 1882. december 11 -én született Boroszlóban (egykor Breslau, ma Wroclaw), egy jónevü anatómiaprofesszor fiaként. A szülői házban gyakran megfordultak az idősebb Bőm munkatársai és természettudományos műveltségű barátai, így aligha meglepő, hogy a kis Max már igen korán érdeklődni kezdett a tudományos kérdések iránt. De ugyanakkor a művészetek: az irodalom, a képzőművészet és a zene is vonzották őt, s ha a későbbiekben végül mégis a természettudományok mellett döntött, a humán tárgyakhoz sem lett teljesen akadályozza a futóhomok további vándorlását — ennek az öntözésben is hasznát vehetik. A vizsgálatok szerint a védőhártyával kezelt homokdombokon két év alatt összefüggő zöld növényzet alakult ki — más körülmények között ehhez 25—30 év szükséges. DDT-gyűjtő méhek Brazília északi részén, az ltuxí folyó forrásvidékén a maláriát terjesztő szúnyogok ellen harcolva DDT-vel szórták be több település házainak hűtlen: rendszeresen figyelte a szépirodalom eseményeit és élete végéig csiszolta zongorajátékát. Érdemes volna egyszer kimutatást készíteni róla, a század hány kiváló fizikusa volt egyúttal jól képzett muzsikus is; nem sokan akadnának közöttük, akik semmilyen hangszeren nem játszottak. Einstein például olyan szenvedélyes hegedűjátékos volt, hogy amikor először járt Max Bornék otthonában két mondattal üdvözölve a ház asszonyát azonmód a hegedűje után nyúlt és a késő éjszakába nyúlóan Bach-szonátákat játszott Bomnal, aki zongorán kísérte őt. Max Bom, híven apja tanácsához egyetemi tanulmányai megkezdésekor nem döntött végérvényesen arról, melyik tudományágat választja kutatómunkája terepéül. Egyszerre több, egymástól elég távol álló tantárgyat is kiszemelt magának, és hűségesen látogatta az előadásokat. ......nemcsak matematikai és természettudományi, hanem filozófiai, művészettörténeti és más előadásokat is hallgattam — írta Hogyan lettem fizikus c. tanulmányában. — Eleinte a csillagászat vonzott leginkább. (...) Az obszervatórium azonban gyengén volt felszerelve. Semmit sem hallottunk asztrofizikáról, a csillagokról, a ködökről, folyton csak a bolygótáblázatokról, végtelen numerikus számításokról volt szó. Ezt hamarosan meguntam. Figyelmem a matematika felé fordítottam, és meglehetősen alapos képzésben volt részem. Hálás vagyok Rosanes professzornak a lineáris algebrába való bevezetésért, amelynek során megtanultam a mátrixszámítást. Ez a tudás később a saját kutatásaimban igen értékes segédeszköznek bizonyult." Nos a mátrixszámítás valóban fontos szerepet játszott mind Max Bom, mind pedig a kvantumelmélet sorsának további alakulásában. Amikor 1925-ben Heisenberg a Bohr— Sommerfeld féle atommodellt tanulmányozva rádöbbent annak néhány alapvető ellentmondására, egy érdekes összefüggésre is felfigyelt, amelyről dolgozatot is írt, nyomdába azonban már nem tudta elküldeni, mert megbetegedett, ezért Max Bomt, felettesét kérte meg rá, hogy foglalkozzon a kézirattal. „Számomra azonnal világossá vált koncepciójának jelentősége — mondta harminc évvel később Max Bom a Nobel-díj átvételekor —, s a kéziratot elküldtem a Zeitschrift für Physiknek. A Heisenberg-féle szorzási szabály sehogyan sem hagyott nyugodni (A°B — B°A # 0, tehát a szorzás nem kommutativ — L. T. megj.), s nyolcnapi megfeszített gondolkozás és próbálkozás után hirtelen eszembe jutott egy algebrai elmélet, amelyet Rosanes professzortól Breslauban tanultam. A matematikusok jól ismerik az ilyen sémákat, és azokat, melyek meghatározott szorzási szabályokkal kapcsolatosak, mátrixoknak nevezik. Ezt a szorzási szabályt a Heis erg-féle kvantumfeltételekre alkalmazva azt találtam, hogy azok a mátrix falait. Röviddel ezután rajokban jelentek meg a házakon az Eufriesia purpurata máhfaj egyedei. A brazíliai egyetem kutatói jónéhány méhpéldányt befogva is megvizsgálva, szokatlanul nagy DDT-tartalmat találtak a méhek szöveteiben. Normális körülmények között hat mikrogrammnyi méreg elpusztít egy méhet. a megvizsgált példányok szervezetében viszont átlagosan 20—30 mikrogramm DDT-t találtak testsúlygrammonként. A kutatók DDT-okJatta! átitatott deszkalapokat helyeztek ki a vizsgált területre. Csakhamar megjelentek a méhrajok és nagy sietséggel gyűjtötték a mérget. A vizsgálatokból kiderült, hogy a méhek hátsó lábainak közelében levő gyűjtőtartályban — ezekbe gyűjtik főátlójában álló elemekkel egyeznek meg. Könnyű volt kitalálni, hogy az átlón kívüli összes többi elemnek nullának kell lennie, s így a különleges pq-qp-2xi formula adódott. Ez azt jelenti, hogy a p impulzus és a q koordináták nem írhatók le puszta számokkal, hanem olyan szimbólumokkal, melyek szorzata a tényezők sorrendjétől függ; ahogy mondani szokás, a tényezők nem felcserélhetök. (Aha Planck-állandó, I az egységvektor, i a képzetes egység jele — L T. megj.) Ez az eredmény oly távoli területekre vitt, mint a partot nem látó tengerészt, s csak azt sajnáltam, hogy nincs velem Heisenberg. Az első pillanattól meg voltam győződve arról, hogy megfogtuk a valóságot." A java természetesen még csak ezután következett; amidőn Heisenberg felépült makacs influenzájából Max Bomnal és Pascual Jordánnál közösen konkrét matematikai formába öntötték a sejtéseket s nem sokkal később Wolfgang Pauli (1900—1958) a mátrix-mechanika segítségével kiszámította a hidrogénatom energiaértékeit, ami fényesen igazolta az elmélet helyességét. Max Bom tudományos eredményei (elég csak molekulaelméleti és kristálytani munkásságára utalni) már önmagukban is biztosították volna azt a helyet, amelyet a XX. századi fizikában kivívott magának, mégis munkásságának kicsúcsosodását a mátrixmechanika kiépítése és az ún. Göttingeni iskola megteremtése jelentette. „Kétségtelen — írta Heisenberg —, hogy ezeken a Bom-szemináriumokon készitődött elő az új atomfizika talaja. A kvantummechanika név itt már 1924-ben azokhoz a fogalmakhoz tartozott, melyekkel természetesként jellemezték az új törekvések célját. Bomnak sikerült ifjú munkatársai érdeklődését úgy felszítani, hogy még a menzán vagy a harzi sípályákon is olyan közvetlenül beszélünk a kvantumpályákról s a csillagászati perturbációszámításról, mint valami hétköznapi eseményről. Bőm iskoláját összehasonlítva Bohr koppenhágai intézetével, szabad tán a göttingeni iskola javára írnunk, hogy Bőm erősebben bízott Bohrnál a zárt, matematikailag szigorúan megfogalmazható kvantummechanika létezésében; abban tehát, hogy nem, kell végül is a newtoni mechanika, kvantumfeltételek és fénykvantum-hipotézis közötti ellentétek s kompromisszumok világában maradni." Max Bom írta az első könyvet a kvantummechanikáról, amelyet sokáig tankönyvként is használtak az egyetemeken. Sajátos felépítésű és korszerű elméleti alapokon nyugvó optikai tankönyvét még évtizedek múltán is szeretettel emlegették a szakmabeliek. LACZA TIHAMÉR normális körülmények között a virágport — különösen nagy a DDT-koncentráció. vagyis a méhek nyilvánvalóan virágpor módjára gyűjtögetik a DDT-t. A veszedelmes rovarpusztító méreg sem tájékozódási rendellenességet, sem görcsöket nem okozott a vizsgált méhekben. A DDT-t gyűjtögető méhek élettartamát a közönséges méhekével összehasonlítva sem találtak lényeges eltérést. Mi sarkallja a méheket a DDT-fogyasztásra, ami nyilván nem árt, de nem is használ nekik? A kutatók szerint a méreg illata bizonyos növények aroma-anyagaira hasonlít. Ám hogy miként küzdi le a méhek anyagcseréje a mérget, erre a kérdésre mindmáig nincs válasz. 18
