Új Szó, 2011. január (64. évfolyam, 1-24. szám)
2011-01-04 / 2. szám, kedd
www.ujszo.com ÚJ SZÓ 2011. JANUÁR 4. Tudomány 11 Alapjaiban változtatta meg a természettudományos szemléletet - Erwin Schrödinger Nobel-díjas osztrák fizikus halálának félévszázados jubileumán A nőcsábász zseni Schrödinger hullámmechanikájáról a fizika legnagyobbjai is elismerően nyilatkoztak Albert Einsteint imádták a nők. Egy dolog viszont neki sem sikerült: feleségét és szerelmét összehoznia egymással. Ez a bravúr Erwin Schrödinger nevéhez fűződik, aki egyidejűleg két asszonnyal élt együtt, akik ráadásul jó barátnők voltak. Az már csak hab a tortán, hogy időnként így is félrelépett. OZOGÁNYERNŐ Pedig első látásra meglehetősen szürke alaknak tűnt. Erre egyik tanítványa, későbbi jó barátja és munkatársa, Jánossy Lajos így emlékszik vissza: „Első személyes benyomásom mindig élénken emlékezetemben marad. Beléptem a berlini egyetem egyik nagy előadótermébe, hogy meghallgassam előadását. Ekkoriban Berlinben a professzorok, sőt a tanársegédek is igen gondosan öltöztek. Belépett egy kis, vidékiesen öltözött emberke, és elkezdte előadását, hevesen gesztikulálva, erős bécsi kiejtéssel. Bevallom, első reakcióm a nevetési inger volt. De hamar Schrödinger hatása alá kerültem... Miközben előadott, úgy tűnt, hogy a témával akkor és ott küzd meg.” Egyik botrány a másik után Életrajzi adatait tekintve olybá tűnik, meglehetősen unalmas élete volt: 1887. augusztus 17-én Bécsben született, és ötven évvel ezelőtt, 1961. január 4-én ugyanott hunyt el. Pedig keveseknek adatott meg olyan színes, izgalmas, sőt zaklatott sors, mint neki: a fél világot beutazta, egyik botránya a másikat követte, többször is üldöztetésnek volt kitéve, tudományos tevékenységét tekintve is viharok dúltak körülötte; miközben csak fél évre volt szüksége ahhoz, hogy a feje tetejére állítsa a fizikát, sőt még a biológusok számára is kulcsfontosságú impulzusokat adott. Karrierje szokványosán indult: a bécsi egyetem elvégzése után 1910-ben asszisztenssé nevezik ki, és a doktori fokozat megszerzése után 1914-ben magántanárrá habitálják. Ekkor négy év kiesik az életéből: behívják katonának, az I. világháború alatt- tüzértisztként szolgál. A békeévek kezdetén végigjárja a fiatal kutatók szokásos útját: egy-két szemesztert tölt Jénában, Stuttgartban, míg 1920-ban ki nem nevezik Breslauban (ma Wroclaw) egyetemi tanárnak. A következő évben már a világhírű zürichi egyetemen ad elő, ahonnan 1927-ben Berlinbe távozik. Közben 1925 telén beindítja a fizika második forradalmát. Korszakalkotó felismerésének közvetlen előzménye, hogy három hónappal korábban a mindössze 24 éves Werner Heisenberg megalkotja bizonytalansági egyenletét. Ráadásul nem a matematika hagyományos apparátusával, vagyis egyenletekkel, hanem egész számokat tartalmazó, sajátértékekkel dolgozó mátrixokkal. A fizikus társadalom nagy része tanácstalan: el sem tudják képzelni, hogy egy atomi részecske, esetükben az elektron egyes jellemzőit ne lehessen egzakt módon megmérni, sőt még csak azt se lehessen megállapítani, hogy valójában részecske vagy hullám. Az elektronok minden oldalról körülvesznek bennünket, minden villamos és elektronikus berendezésben az áramot szállítják. Korábban semmi kétség sem fért ahhoz, hogy pontszerű részecske. Csakhogy: valamennyi atomban, még az élő szervezetben is a mag körül az elektron nem keringhet részecskeként. Ha részecske lenne, akkor elektromágneses sugárzást bocsátana ki, aminek következtében egyre alacsonyabb pályára kerülne, míg bele nem zuhan a magba. Ezt pedig jól láthatóan nem teszi meg. Heisenberg botrányt okozó elméletéből az derül ki, hogy egyszerre lehet mindkettő, sőt mozgásának egyes jellemzőit (hely, mozgásállapot stb.) is csak valószínűségi adatokkal lehet megadni. Vagyis úgy tűnik, mintha egy dobókocka egyes lapjainak az értékei adnák meg a végeredményt. Einstein hevesen tiltakozott: az Isten nem kockajátékos. Niels Bohr - aki kezdettől a fiatalok oldalán állt - megüzente neki: te csak ne mondd meg Istennek, hogy mit csináljon. Győzelemre vitte a hullámmechanikát Ebben a parázs légkörben vette ki szokásos téli szabadságát Erwin Schrödinger, hogy barátnője társaságában két kellemes hetet töltsön a svájci Alpokban. Közben a felesége otthon maradt. Ez alatt a tízegynéhány nap alatt alkotta meg a róla elnevezett hullámegyenletet. Kiindulópontként azt feltételezte, hogy az elektron nem részecske, hanem hullám, így a klasszikus matematika eszközeivel, függvényekkel tudta kifejezni e részecske jellemzőit. A fizikusok fellélegeztek: végre érthető módon találják meg a megfelelő eredményt. Számunkra fájdalmas tény, hogy egy hónappal Schrödingert megelőzve Lánczos Kornél magyar fizikus is felállította a hullámfüggvényt, csakhogy ezt az ifjú nemzedék vezéregyénisége, Wolfgang Pauli szabályosan szétcincálta, képtelenségnek tartva az eredményt. Schrödinger nem várta meg, hogy őt is leiskolázzák: már a következő hónapban közölt egy újabb tanulmányt, majd még négyet. Ezzel győzelemre vitte a hullámmechanikát. Ami a legérdekesebb, bár nem ez volt a szándéka, a fiatalokat is igazolta: negyedik tanulmányában bebizonyította, hogy az ő és Heisenberg egyenlete egyenértékű. így a gigászok küzdelméből valamennyien győztesen kerültek ki: Heisenberg 1932-ben vehette át a fizikai Nobel-díjat, egy évvel később harcostársa, Paul Dirac és Schrödinger közösen, Wolfgang Pauli egy kicsit később, 1945-ben. Csupán Láczos Kornél maradt hoppon. Az már sovány vigasz lehetett a számára, hogy a Nemzetközi Fizikai Elméleti Központ utólag elismerte elsőségét. De ekkor már valamennyi érintett az öröklétben egyezkedhetett egymással. Hogy mekkora hatással volt hullámechanikája a fizikusok világára, arra a legjellemzőbb adat, hogy 1960-ig több mint százezer (!) dolgozatban szerepelt, a legnagyobbak elismerően nyilatkoztak róla. Robert Julius Oppenheimer, az atombomba atyja szerint „egyike minden idők legtökéletesebb, legfontosabb és legszeretetreméltóbb tudományos eredményeinek”; Arnold Sommerfeld, a napjainkig legtökéletesebb atommmodell megalkotója, akit igazán méltánytalanság ért, hogy nem kapta meg a Nobel-díjat, úgy nyilatkozott róla, hogy Schrödinger elmélete a XX. század felfedezései között is a legbámulatosabb. Vándorbottal a kezében A múlt század húszas éveinek közepén Berlin volt a fizikafővárosa. A zajos siker hatására a kvantumhipotézis felállítója, a nagy Max Planck hívta meg a Humbold Egyetem tanárának. Innen 1933-ban távozott, amikor Hitler hatalomra került. Angliába emigrálva az Oxfordi Egyetemen helyezkedett el. Még egy évig sem maradhatott: a konzervatív britek nem nézték jó szemmel, hogy két asszonya van, ezért Princeton- ba távozott. Ugyanezen ok miatt innen is el kellett mennie, végül 1936-ban a grazi egyetem oktatója lett. Alig két év múltán Hitler bekebelezte Ausztriát (Anschluss), ezért ismét vándorbotot kellett fognia a kezébe. Némi hányattatás után (először Olaszországba szökött, majd Oxfordban, később Gentben adott elő) az ír fővárosban telepedett le, ahol megbízták a dublini Institute for Advanced Studies felállításával. Tizenhét évig maradt, bár magánéletét itt is kifogásolták. Sőt, újabb botrányokba is keveredett: két ír nőtől is gyermeke született. írországi tevékenysége idején Schrödinger megpróbálta tisztázni, hogy az elektron mintájára a többi részecske - a protonok, neutronok, az ezekből felépülő atommagok (pl. alfa sugarak) és a fényt hordozó foton - mikor viselkedik hullámként, mikor részecskeként. Kísérletei egy részét magyar munkatársával, Jánossy Lajossal folytatta a dublini egyetemen, majd azt követően, hogy a magyar tudós hazatért, leveleket váltottak egymással, ami a fizikatörténet egy izgalmas kérdésére világít rá. Az eredeti kísérletet még Thomas Young végezte el 1804-ben. Két, egymáshoz közeli résen engedte át a fényt, amely keveredett egymással, bizonyítva, hogy hullámzásról van szó. Egyébként nem kis merészség kellett ennek a felfedezésnek a közzétételéhez, az isteni Newton képmása alatt - aki meggyőződéssel vallotta, hogy a fény apró részecskékből, korpuszku- lákból áll -, az angol akadémián, a Royal Society-ben. Nem volt mit tenni, el kellett ismerni a fény hullámtermészetét. Schrödinger macskája Eltelt egy évszázad, amikor Albert Einstein 1905-ben tisztázta, hogy a fény olyan hullámzás, melyet részecskék - fotonok - alkotnak, s ezek hullámfelületet hoznak létre. Ám mi a helyzet akkor, ha nem egész fotonrajok hagyják el a fényforrást, csupán egyedi részecskék? Tud egyetlen foton is az egyik vagy másik résen áthaladva hullámként viselkedni és akár keveredni is egymással, esetleg önmagával? Ez olyan paradoxonhoz vezet, amelyet Schrödinger macskája néven tart számon a tudománytörténet. Eszerint a macska egy lőporos hordón ül, amelyet óránként egyetlen, a két rés egyikén, vagy egyidejűleg mindkettőn áthaladó részecske robbant fel. A rések eközben néha nyitva, néha zárva vannak. A hagyományos kvantumelmélet szerint, amelyet még Einstein dolgozott ki, a macska egy óra elteltével vegyes állapotban van: félig élő, félig halott. A végleges állapot akkor következik be, amikor a megfigyelő ezt beméri. A helyzet fonáksága egyértelmű: nem érdekes, mi történt a megfigyelés előtt, vagyis a kettős állapotnak nincs jelentősége, másrészt teljes képtelenség, hogy a megfigyelés véglegesítsen egy fizikai állapotot. Aligha csodálható, hogy az ekkorra már legnagyobb élő tudósnak tekintett Einstein nem ismerte el a kvantummechanika eredményeit. Csakhogy bebizonyosodott: a gyakorlatban működik. Olyany- nyira, hogy napjainkban az ipar egynegyede hasznosítja ezeket a képtelenségnek tűnő jelenségeket. Ha belegondolunk, mindennapi életünk is paradoxonokra épül: senki sem botrán- kozik meg azon, hogy a déli féltekén - Ausztráliában vagy Új- Zélandon az emberek fejjel lefelé „lógnak”, miközben ezt észre sem veszik. Ez adja meg a fizika szépségét. Kiruccanás a biológia területére Ugyancsak dublini tevékenységéhez kötődik kiruccanása a biológia területére: 1944-ben megírta a Mi az élet című művét, amelyben felveti, hogy az élő szervezet molekuláris szinten tárolja az öröklődés anyagát. Eszmefuttatása térítette el a fizikától Francis Cricket, és ugyancsak elementáris hatással volt James Watsonra. A Schrödinger által kijelölt úton haladva fedezték fel a DNS kettős spirálját, amelyért 1962-ben átvehették az orvosi-fiziológiai Nobel-díjat. Schrödinger 1956-ban nyugdíjba vonult, ekkor visszatért szülővárosába. Itt hunyt el, 73 éves korában. Egy kis faluban, Alpbachban temették el. Elmondható róla, hogy alapjaiban változtatta meg a természettudományos szemléletet. Az utókor azzal tisztelgett emléke előtt, hogy az - azóta megszűnt - ezerschillinges bankóra nyomtatták rá az arcképét. A Nemzetközi Csillagászati Unió pedig krátert nevezett el róla a Holdon. Tudományos tevékenységével és magánéletével egyaránt nagy viharokat váltott ki (Fotók: archívum)
