A Hét 1992/2 (37. évfolyam, 27-52. szám)
1992-09-25 / 39. szám
MINERVA A FÜL FIZIKUSA MAGYAROK AMERIKÁBAN A tudomány embereiről a nagyközönség körében számtalan téves adat, legenda, hiedelem kering, amely bizonyosan összefügg azzal a ténnyel, hogy az egyszerű halandók számára olykor felfoghatatlan kérdésekkel foglalkoznak. A magyar tudománytörténet sem mentes az Ilyen tévhitektől. A köztudatban például elterjedt, hogy SZENT-GYÖRGYI ALBERT (1893—1986) az egyetlen "igazi" magyar Nobel-díjas, mivel Magyarországon tette meg világraszóló felfedezését a C-vltaminról. A pontosítás kedvéért megjegyzendő, hogy ugyan szegedi professzorkodása Idején — 1937-ben — ítélték oda neki az orvosi Nobel-díjat, viszont a felfedezéseihez elvezető alapkutatásait F. G. Hopkins Cambridge! laboratóriumában végezte. Ezzel szemben BÉKÉSY GYÖRGYöt (1899—1972) általában csak magyar származásáért tartják számon, holott felfedezéseinek nagy részét Magyarországon tette, ráadásul ó volt az egyetlen, aki munkás életének több mint a felét hazájában töltötte, tíz évvel többet Szent-Györgyinél. Sokan orvosnak is hiszik, mivel ezt a Nobel-díjat kapta meg 1961-ben, holott pontosan annyi köze volt a biológiához, mint Wilhelm Conrad Röntgennek, aki találmányával felbecsülhetetlen szolgálatot tett az orvostudománynak. Békésy György magyar diplomatacsaládban született 1899-ben, egyetemi tanulmányait Bemben kezdte, majd Budapesten fejezte be a fizikai doktorátus megszerzésével 1923-ban. Ezt követően huszonhárom éven keresztül a budapesti posta távbeszélő intézetének kutatólaboratóriumában dolgozott. Magyarországi kutatásait csak egy év erejéig — 1926—27-ben — szakította meg, ekkor a Siemens és Halske cég berlini központi kutatólaboratóriumában tevékenykedett, ahol ez idő tájt a holográfia megalapítója, a későbbi fizikai Nobel-díjas Gábor Dénes is dolgozott. Békésy közvetlenül doktorátusának megszerzését követően kezdett el foglalkozni az emberi hallás mechanizmusának a vizsgálatával. A hang érzékelésének folyamatát eredetileg Hermann F. Helmholz magyarázta meg 1857-ben az ún. rezonanciaelmélet felállításával. Azt már akkor tudták, hogy a fülkagyló és a hallójárat segítségével jut el a hang a dobhártyára, innen a középfülben a hallócsontocskák, a kalapács, az üllő és a kengyel továbbítják. A kengyel mintegy 3,6 mm2-es felületen érintkezik a 3 mm x 1,5 mm nagyságú ovális ablakkal. A veszteségek elkerülése végett a dobhártya és a csontocskák között a nyomásváltozás (fizikai szempontból impedanciaáttétel) 1:36 arányú. A belső fülben a legfontosabb szerv a csiga, a hang rezgés formájában az itt jelenlevő folyadékban terjed tovább. Helmholz abból a tényből kiindulva, hogy a csigát egy membrám, a Corti-fóle szerv választja ketté, amely mintegy huszonnégyezer rostot tartalmaz, arra a következtetésre jutott, hogy a beérkező hangrezgés hatására a megfelelő rost rezonálni kezd, e rezonancia alapján az idegek közvetítésével fogja fel az agy a hang erejét (intenzitását), magasságát (frek-20 A HÉT vendáját) és színét (az ún. felsőbb harmonikus rezgések számát). Ehhez az elmélethez a matematikai alapot Jean Baptiste Fourier elmélete szolgáltatta, aki egy emberöltővel korábban bebizonyította, hogy még a legbonyolultabb zörej is különféle frekvenciájú és erősségű (amplitúdójú) szinuszrezgések keverékéből áll össze (ezt Fourier-féle sor, ill. tétel néven tárgyalja az elméleti matematika). így természetszerűleg a hangnak megfelelő egyes rostok rezgésbe jönnek (akárcsak a kifeszített zongorahúrok ha rezonáns frekvencia éri őket), majd összegzés útján létrejön a teljes értékű hangérzet. Csakhogy ennek az elméletnek volt egy számottevő hiányossága, hogy a csigában rezonanciára nem kerülhet sor, ezt már maga Helmholz is elismerte. Ugyanis a szinuszrezgós a legerősebb (legnagyobb amplitúdójú) a negyed hullámhossznak megfelelő ponton (ez nemcsak a hangrezgésre vonatkozik, emiatt ebből a tényből indul ki a televíziós antennák méretezése is). Mivel a hang fizikai szempontból nem egyéb, mint a légrészecskék rezgése (vagy a levegő gyors nyomásváltozása), a hullámhossz a A csiga membránjának szerkezete k 5 8 10 Az emberi hallószerv felépítése: 1-fülkagyló, 2-hallójárat, 3-dobhártya, 4-kalapács, 5-üllő, 6-kengyel, 7-Eustach-kürt, 8-ovális ablak, 9- csiga, 10-körcsatomák, 11-kerek ablak hang terjedési sebességének közvetlen függvénye. Azt tekintetbe véve viszont kiderül, hogy a fülünk által érzékelhető legmélyebb hang (16 Hz) hullámhossza húsz méter, míg a legmagasabbó (16 000 Hz) nagyjából két centiméter, ami azt jelenti, hogy a leghosszabb rostnak ötmóteresnek, a legrövidebbnek öt milliméteresnek kellene lennie a rezonancia létrejövésóhez! A fülcsiga méreteinek ismeretében az embernek denevér módjára csak a legmagasabb hallható, valamint az ultrahangokat szabadna érzékelnie. Ezt az ellentmondást Heimholz bárhogy is próbálta, nem tudta feloldani. Az akusztikusok már régóta a "terepkísérleteket" általában laboratóriumi modellkísérletekkel szokták kiegészíteni (olykor helyettesíteni), hogy ily módon jussanak a lehető legpontosabb információkhoz. Békésy a hallási folyamat feltérképezésekor is ehhez a jól bevált módszerhez folyamodott: a csigát pontosan utánzó modellt készített, ezen végezte el a szükséges méréseket. A csigát hidrodinamikus rendszernek tekintette (mivel valóban folyadékot tartalmaz), ekkor derült ki, hogy bár Helmholz jó úton indult el, helytelen következtetésre jutott, amikor úgy képzelte, hogy a hang közvetlenül — rezonanda útján — rezegted meg a rostokat. A zárt rendszerben ugyanis — akárcsak a tóba dobott kő esetében — tovahaladó hullámok keletkeznek. Ezen hullámok amplitudómaximuma meghatározott helyhez kötött. E helyen létrejövő hullámzás hatására az érzéksejtek szőrei a nyomás és a húzás következtében elhajlanak, ez alakítja ki a megfelelő hangérzetet. A tulajdonképpeni hanganalízis már a csigában létrejön, ez az agyban csak tovább finomodik. Tudományos tevékenységének elismeréseképpen 1939-től Bókésyt a budapesti egyetem kísérleti fizikaprofesszorának nevezik ki, innen kerül 1946-ben a stockholmi Karolínska Intézetbe vendégkutatónak. Egy évvel később az Egyesült Államokba költözik, ahol gyakorlatilag haláláig a Harvard Egyetem munkatársa. Kutatásainak eredményeit — teljes életművét — 1960-ban publikálja Hallási kísérletek (Experiments in Hearing) című munkájában. Művének fogadtatására, visszhangjára mi sem jellemzőbb, hogy a soron következő, 1961. évi Nobeldíjat neki ítélik. Hogy az orvosit kapta meg, abban minden bizonnyal szerepe van annak a ténynek, hogy egy fiziológiai jelenség fizikai magyarázatát adja meg, viszont az sem hagyható figyelmen kívül, hogy ugyanebben az évben a fizikai Nobel-díjat nem kisebb egyéniség, mint Rudolf Ludwig Mössbauer kapta (ráadásul ő is megosztva Robert Hofstadterreí) a gammasugárzás területén végzett vizsgálataiért és a modern fizika egyik legjelentősebb felfedezéséért, a Mössbauer-effektusórt. Sem akkor, sem azóta senki se vonta kétségbe, hogy megérdemelten lett a fizikai Nobel-díj kitüntetettje. Valójában Békésy sem panaszkodhatott, hiszen az atommagkutatás nagy öregje — túlzás nélkül az atomfizika "atyja" —, Ernest Rutherford sem kapott soha fizikai Nobeldíjat. A változatosság kedvéért a kémiaival tüntették ki. OZOGÁNY ERNŐ
