Múzsák - Múzeumi Magazin 1979 (Budapest, 1979)
1979 / 2. szám
zetét a testekről leváló, azok alakját hűen utánzó, vékony hártyák keltik bennünk. Az atomisták persze jól tudták, hogy az elméletnek nemcsak a látás érzetét kell megmagyaráznia, hanem már ismert fényjelenségekről is számot kell adnia, például a fény tükrözéséről, némely anyag átlátszóságáról, mások átlátszatlanságáról. Ki is tértek elméletükben az ókori világ minden ismert fényjelenségére. így a fény részecske elméletének ősét kerek egésszé formálták. Az átlátszóságot például azzal magyarázták, hogy „likacsos” szerkezetet tulajdonítottak az átlátszó testnek, amelyen zavar nélkül hatolhatnak át a látást közvetítő vékony hártyák. A nem átlátszó testek viszont tömörebb szerkezetükkel állják útját a röpdöső hártyáknak. Epikurosz és Lucretius részecske elmélete tulajdonképpen a newtoni időkben megfogalmazott, fény részecske elmélet ókori elődjének tekinthető. Lucretius elmélete érdekes ötvözete az ókori korpuszkuláris és hullámelméletnek. Arról, hogy a közvetítő közeg milyen szerepet játszik, így ir: „... amint tovaszáll, rögtön löki, tálja előre A levegőt, mi közötte s a szem közt tölti el a tért És az ezáltal folyvást szemeink felé tódul És a szembogarat mintegy dörzsölve, belé hat.” Az ókori gondolkodóktól az ezerhatszázas évekig az optika tudományában rengeteg tapasztalat, megfigyelés született, fontos optikai műszerek első példányai kerültek ki gondos mesterek kezéből. De a nagy kérdés, hogy mi a fény, még mindig eldöntetlen volt, bár megfejtésén kiváló gondolkodók fáradoztak. A két fénymodell tovább élt, sőt ezekben az években kapta első, mai szemmel nézve is tudományos köntösét. A korabeli tudományos viták megértéséhez érdemes összefoglalni a Newton korában már ismert optikai jelenségeket. A fényről alkotott elképzeléseknek ugyanis az összes ismert optikai jelenségre kielégítő magyarázatot kellett adniuk: A fény két közeg határfelületéhez érkezve a határfelületről visszaverődhet; a határfelületen áthaladó fény, irányát megváltoztatva halad tovább az új közegben; keskeny résen áthaladó, vagy testek szélénél haladó fénysugár nem egyenes vonalban halad tovább, hanem mintegy az akadályok mögé is behatolva; a fény interferenciára képes; egyszínű fénysugarak találkozásánál világos és sötét tárgyak váltakozása jelzi az erősítési és kioltási helyeket; a fehér fény több egyszínű fény keveréke és alkalmas módon fel is bontható ezekre (ennek felfedezése szintén Newton érdeme). Ismert volt még a fény polarizációjának jelensége: bizonyos anyagok a fényt két, egymástól némileg eltérő viselkedésű sugárra bontják. A fény részecske modelljét Newton nevével szokás összekapcsolni: „Nyilvánvaló, hogy minden test szilárd részecskéből áll, még a fénysugarak is minden bizonnyal szilárd testek.” Ez lehetett az a mondat, amelynek alapján a fényrészecske elméletének hívei a következő évszázadokban Newton nevét írták a zászlajukra, mert Newton sok, a fentihez hasonló megfogalmazásban a részecske modell mellett foglalt állást. Kétségtelen, hogyha a fényt mint apró testecskék, golyócskák özönét képzeljük el, ezzel e fény visszaverődését és törését szemléletesen tudjuk magyarázni. Ez a golyómodell azonban nem magyarázza a fényinterferencia és a fényelhajlás jelenségét. Azonban a korabeli hullámelmélet sem volt képes az összes addig ismert optikai jelenség magyarázatára. Ugyanis éppen a legfontosabb, a hullámoptikától magyarázatot váró jelenségekkel nem tudott mit kezdeni. És csak az elkövetkező századok pontosabban kidolgozott és az ellentmondásokat kiküszöbölő hullámelmélete tudta határozott fölényét éreztetni a golyómodellel szemben. Ugyanakkor az összes hullámelméletnek elkötelezett tudós ahhoz, hogy a fényt mint valamiféle hullámot elképzelje, kénytelen volt feltételezni egy, ez egész világmindenséget kitöltő, végtelenül rugalmas anyagot, az étert, mert ellenkező esetben képtelenek lettek volna számot adni arról, hogy „mi hullámzik”. Hiszen a megszokott hullámtapasztalatok mindegyikében adva volt a megnyugtatóan érzékelhető közeg: a levegő vagy a víz. Newton, amidőn a hullámelmélet elleni érveinek szépen szerkesztett rendszerét előterjesztette, így foglalt állást ebben a kérdésben: „Aziránt, hogy a mennyet folyékony közegek töltik meg, hacsak azok nem felettébb ritkák, igen nagy kétely merül fel azzal kapcsolatban, hogy a bolygók és üstökösök szabályos és felettébb hosszadalmas mozgást végeznek mindenféle lehetséges utakon, az égi térségben. Mert hiszen ebből világos, hogy az égi térség mentes mindennemű érzékelhető anyagtól is.” Newton valójában a hullám és korpuszkula elmélet sajátságos ötvözetét dolgozta ki. A következő évszázadokban az ő nevével kicsit erőszakoltan összekapcsolt korpuszkuláris elmélet uralkodott egészen a XIX. századig, amikor a hullám- elmélet kerekedett felül, bár az éter kérdése az elméleti és gyakorlati kutatókat egyaránt nehéz próba elé állította, mindaddig, amíg ki nem derült, hogy az éter feltételezésére nincs is szükség. Felfedezték az elektromágneses hullámokat és hamarosan kiderült, hogy a rádióhullámok és a fény azonosak, csupán hullámhosszuk különbözik egymástól, és ezért van szükség észlelésükhöz más-más érzékelőre. Persze tudomásul kellett venni, hogy az anyag nemcsak az érzékszerveink által könnyen megközelíthető formákban létezik, hanem olyan formákban is, amelyekről csupán közvetett információk útján szerezhetünk tudomást. Az elektromágneses hullámok tulajdonságainak egyre pontosabb és alaposabb megismerése azt a gondolatot ébreszthette, hogy megoldódott az évszázados talány, és a vitáknak mindenkorra vége. Századunk elején ezt a nyugalmat alaposan felkavarta egy újabb felfedezés, a fényelek- romos jelenség megismerése. Ha elektromosan feltöltött fémlemezt vörös fénynyel megvilágítunk, töltéseit nem veszti el, bármilyen erős is legyen a vörös fény, és bármilyen soká tartson is a megvilágítás. A kísérletet lila fénnyel megismételve a fémlemez nyomban elveszti töltéseit, bármilyen gyenge fénnyel világítjuk is meg. Ha feltételezzük, hogy a fény hullám, akkor ennek a kísérletnek az eredménye teljességgel érthetetlen. A hullám ugyanis energiát szállít. Ha a fényhullámban ugyanúgy egyenletesen oszlik el a „szállított energia”, mint például a vízhullámban, akkor csupán türelem kérdése lenne kivárni, ómig a vörös fény annyi energiát szállít a feltöltött fémlemez feleslegben levő elektronjaihoz, hogy azok kilépéséhez a fémből a teljes energiaadag rendelkezésre álljon. A látszólagos ellentmondást Albert Einstein oldotta meg. Feltételezte, hogy a fényhullámban az energia nem egyenletesen oszlik el, hanem az elektromágneses tér olyan anyagforma, amely jól meghatározott energiaértékkel jellemezhető „adagokba”, kvantumokba sűrűsödik. Einstein elmélete a gyakorlatban is kiállt minden próbát. Feltámadt tehát Newton dualista hullám-korpusz- kula elmélete, természetesen a kor tudományos eredményeinek megfelelő magasabb fokon. A gondolkodó ember nemcsak egy tudományos elmélettel lett gazdagabb, hanem egy fontos gondolattal is: ha meg akarjuk ismerni a világot, óvakodnunk kell attól, hogy tudományos előítéletek alapján ilyennek vagy olyannak képzeljük el. A világ, a természet, az anyag ilyen is, olyan is, nem tűri a ráerőszakolt rendszert. > Ha ma tesszük fel a kérdést: mi is a fény? - így válaszolhatnánk. A fény, mint minden a világon, anyag; az anyagnak egy, az emberi szemlélet számára elég nehezen hozzáférhető formája. Megismeréséhez a legrövidebb út más anyagokkal való kapcsolatának tanulmányozásán át vezet. Ezek a megfigyelések és tapasztalatok pedig azt mutatják, hogy a kölcsönhatás módjától függően, hol interferenciára képes hullámtulajdonságú anyagként, hol pedig a más anyagokat sebes golyózáporként ostromló, korpuszkuláris természetű anyagként viselkedik. KARÁCSONYI REZSŐ 8
