Technikatörténeti szemle 9. (1977)
A MÉRÉS ÉS A MÉRTÉK AZ EMBERI MŰVELŐDÉSBEN című konferencián Budapesten 1976. április 27–30-án elhangzott előadások I. rész - Jeszenszky F.: Mérés és kvantummechanika
JESZENSZKY FERENC* A MÉRÉS PROBLÉMÁJA A KVANTUMMECHANIKÁBAN A kvantummechanika kialakulása, ami egész fizikai világképünk gyökeres átalakulásához vezetett, egy teljesen ártalmatlannak tűnő probléma megoldásával kezdődött. Közismert tény, hogy a melegített testek elektromágneses sugárzást bocsátanak ki. Alacsonyabb melegítési hőmérsékleten kizárólag hősugárzást — vagyis viszonylag alacsony frekvenciájú elektromágneses hullámokat —; magasabb melegítési hőmérsékleteken viszont a sugárzás egy része látható fény — vagyis magasabb frekvenciájú elektromágneses hullámok — formájában jelentkezik. A fizikus számára a fenti jelenségnek — a hőmérsékleti sugárzásnak — a problémája a következő kérdésben fogalmazható meg: Adott melegítési hőmérsékleten a kibocsátott sugárzás energiája hogyan oszlik meg a különböző frekvenciájú hullámok között, más szavakkal: mi a hőmérsékleti sugárzás spektrális eloszlása? A XIX. század végén a fizika abban a helyzetben volt, hogy a kérdést mind kísérletileg, mind elméletileg meg tudta válaszolni. A baj csak az volt, hogy az elméletileg levezetett eloszlásfüggvény egyáltalán nem egyezett meg a kísérleti úton nyert eloszlásfüggvénnyel, sőt: következményeiben képtelenségekre vezetett. A botrányos helyzetből 1900-ban Max Planck találta meg a kivezető utat. Planck elvetette azt az addig általánosan elfogadott feltételezést, miszerint a sugárzó test energialeadása folytonos, és feltételezte, hogy az energialeadás diszkrét, a sugárzás frekvenciájával arányos energiájú „kvantum"-okban történik. (Az arányossági tényező az ún. Planck-állandó h = 6,62xl0 —27 ergsec.) Ezzel a kiindulással Plancknak sikerült elméleti úton egy olyan eloszlásfüggvényt levezetnie, amely teljesen összhangban van a kísérleti tapasztalatokkal. A XX. század első két évtizedében ezután megsokasodtak azok a kísérleti eredmények, amelyek mind az energia kvantumos jellegére utaltak. Elég, ha a fényelektromos jelenségre, a szilárd anyagok fajhőjének hőmérsékletfüggésére, valamint az atomok vonalas színképére utalunk. A későbbi kutatások arra is rámutattak, hogy nemcsak az energia, hanem más fizikai mennyiségek (pl. az impulzusmomentum) is lehetnek kvantumos jellegűek. Nem célunk most, hogy a kvantumhipotézis fejlődéstörténetét végigkísérjük. Összefoglalásul csak annyit kell mondanunk: a kísérleti eredményekből arra a * MTA, Budapest.
