Diakonia - Evangélikus Szemle, 1987
1987 / 2. szám - Vankó Péter: A teológia és a 20. századi fizika kapcsolata
58 VANKÖ PÉTER: A TEOLÓGIA ÉS A 20. SZÁZADI FIZIKA kvantumokban képesek sugárzó energiát leadni. Plancknak erre semmilyen indoka nem volt, de ilyen módon minden nagyságrendben érvényes, pontos megoldást kapott, ami teljesen megegyezett a mérésekkel.3 Itt most nem iudjuk végigkövetni az elkövetkező harminc év fejlődését a fizikában. Az atomok, az elektronok, a rádioaktivitás kutatása hirtelen megoldatlan kérdések tömegét vetette föl, és egyre nyilvánvalóbbá vált, hogy a klasszikus fizika eszközeivel ezeket a problémákat nem lehet megoldani: — Az atommag körül keringő elektronoknak a klasszikus elmélet szerint folyamatos sugárzás közepette el kellene veszteniük energiájukat, és az atommagba kellene zuhanniuk. Ezzel szemben az atomok csak nagyon pontosan meghatározott frekvenciájú sugárzást bocsátanak ki. és nagy részük hihetetlenül stabil, állandó; nem bomlanak el, nem változnak meg. — A sugárzások — és így a látható fény — kvantáltságát (tehát hogy a sugárzás csak meghatározott energiájú kvantumokban, „csomagokban” terjedhet) Planck első feltételezése után sok kísérlet igazolta. A fénykvantumot, mint részecskét, Einstein elnevezte fotonnak. Ugyanakkor jól ismertek voltak az optika korábbi eredményei, amelyek csak a fény hullámtermészetével magyarázhatók meg. (Például az interferencia, ami a hullámoknak az a tulajdonsága, hogy egymást kioltani vagy erősíteni képesek, attól függően, hogy egy „hullámhegy” „hullámvöggyel”, vagy egy másik „hullámheggyel’' találkozik.) A huszas évek közepén Niels Bohr körül csoportosuló fiatal tudósok fejében megszületett a kvantummechanika. Egy matematikai reprezentáció, amely leírja az összes ellentmondónak tűnő jelenséget, s amely önmagában teljesen következetes, sőt amelyből új, eddig ismeretlen jelenségeket lehetett kikövetkeztetni; ezeket a kísérleti fizikusok hamarosan meg is találták. Az elegáns matematikai leírás, az összes gyakorlati tapasztalattal való egyezés azonnal meggyőzte a fiatal fizikusokat. Ugyanakkor a „nagy öregek”, Planck, Einstein, bár elismerték használhatóságát, nem tudták egészében elfogadni, mert az elmélet „klasszikus nézőpontból” elfogadhatatlan állításokat tartalmaz. A kvantummechanika nem (nem közvetlenül) a részecskék mozgását vizsgálja térben és időben, hanem egy közvetlen fizikai tartalmat nem hordozó matematikai függvény (az „állapotfüggvény”, jele pszi) változását a térben és az időben. A leírás determinisztikus, hiszen az okság elve nélkül nincs tudomány. De ennek a fiktív matematikai szimbólumnak és a megtapasztalható fizikai valóságnak a kapcsolata már bonyolultabb. Egyrészt a kezdeti feltételeket a Heisenberg-féle határozatlansági reláció (lásd később) értelmében elvileg is csak egy meghatározott pontossággal mérhetjük meg, tehát soha nem állapíthatjuk meg pontosan, hogy „mi van”. Másrészt a pszi állapotfüggvény csak azt a valószínűséget adja meg, amivel egy adott esemény bekövetkezik. Makroszkopikus rendszereknél ez a valószínűségi leírás a részecskék nagy száma miatt nagyon határozott, a klaszikus elmélettel egyező eredményt ad. De mikroszkopikus rendszereknél (amilyen az atom, az elemi részecskék, az anyag finom szerkezete, de talán a nagyon bonyolult felépítésű struktúráit makrorendszereknél is mint pl. az emberi idegrendszer) ez a határozatlanság jelentős lelhet, a klasszikus fizika nem használható, és egy konkrét esemény kimenetele elvileg sem jósolható meg teljes biztonsággal. Nézzünk erre egy példát, ami már közvetlenül filozófiai következtetéseinkben fog segíteni! Ha egy fénysugarat két keskeny résen engedünk keresztül, akkor a két fénysugár a rések mögött szétterül, és egymással találozik, interferál. Ha egy ernyőt vagy fotólemezt helyezünk a rések mögé, jellegzetes csíkos interferenciaképet láthatunk. A jelenséget nagyon jól le tudjuk írni a fény hullámtermészetével — ezt a kísérletet az iskolában is láthattuk.
