A továbbiakban néhány olyan, a fizikai kutatások területén létező problémát szeretnék felsorolni, amelyek megoldását a következő évektől, évtizedektől remélem, vagy amelyek legalábbis az érdeklődés középpontjában lesznek.

A részecskefizika fő dilemmája a relativitáselmélet és a kvantum-mechanika közötti inkompatibilitás, vagyis más módon megfogalmazva a gravitációs erőnek a magerőkkel továbbá a gyenge és elektromágneses kölcsönhatásokkal való egyesítése, egységes elméletbe foglalása.

Az asztrofizika az utóbbi években óriási lépésekkel fejlődött és így jó esélye lehet annak, hogy az ősrobbanás a sötét anyag és energia a kozmológiai állandó és az ezekhez kapcsolódó problémákat megoldja.

A kvantummechanika talányai - érthetően - sokakat izgatnak. Mit írnak le elméleteink, mi a megfigyelés vagy mi az információ, még mindig nyitott vagy részben nyitott kérdések, amelyek válaszra várnak. de nyitott még az a kérdés is, hogy milyen mértékig unikálisak a fizikai törvények?

A magfizika az utóbbi években már lehetőséghez jutott az instabil atommagok tanulmányozására. A radioaktív ionokat gyorsító modern berendezésektől joggal remélhetjük, hogy segítségükkel ezen a területen is alapvető kérdésekre kaphatunk választ.

Néhány probléma a kondenzált anyagok világából. A magas hőmérsékletű szupravezetés területén még várnak ránk meglepetések, többek között a szobahőmérséklet feletti kritikus hőmérséklet elérése. Megoldásra vár az olvadás mechanizmusának, a folyadékok szerkezetének, vagy az üvegszerű állapotba való átmenetnek a megértése. A turbulencia problémájával már mintegy 500 éve foglalkoznak a "kutatók", és tulajdonképpen még mindig nem értjük. De izgalmas problémákat rejt a Bose-Einstein-kondenzátumban megvalósítható atom-lézerek fizikája, illetve alkalmazásai is.

Az utóbbi néhány évben előtérbe került az egyedülálló atomok, az egyes fotonok vagy az egyes kvantumállapotok vizsgálata. Itt is sok újdonság vár még ránk, majd ezekre alapozva lehet visszatérni a komplexebb rendszerekre például a kvantumszámítógépek megvalósítására.

A komplex rendszerek, illetve folyamatok vizsgálata különben is előtérbe kerül. Az önszerveződés, perkoláció, káosz, fraktálképződés és egy sor más alapvetően nemlineáris probléma még sok munkát ad a fizikusoknak, de a gazdaságtól a biológiáig terjedő széles területen tevékenykedő szakembereknek is.

Már említetem, hogy különösen három terület, a nanoméretek és az informatika tudománya, illetve a molekuláris biológia területén intenzív tudományos kutatómunka folyik, és bevonulóban vannak a mérnöki gyakorlatba. Ez azért is fontos, mert nő a gazdaság igénye az új technológiák iránt és ezek az új technológiák nagyrészt ezen a három területen, illetve ezek kölcsönhatásából (bio-informatika, nanoméretű logikai kapuk) fognak születni.

A nanoméretek tudománya az anyagok atomi szintű viselkedését vizsgálja annak érdekében, hogy megértsük az ezen tudományban zajló folyamatokat, befolyásoljuk, illetve alkalmazzuk azokat. Fontosságukat - talán elsőként - Feynman értette meg. Ő jósolta meg azokat a lehetőségeket, amelyek még ma is csak előttünk állnak. Ezen mérettartományban a meghatározó technológiák az önszerveződésen fognak alapulni, a minősítő-mérő rendszerek alapvető eszközei pedig a pásztázó alagútmikroszkóppal (STM) induló család (különböző erő mikroszkópok, AFM stb.) és közeli tér mikroszkópok (NFOM) valamint a nagyfelbontású elektronmikroszkóp lesznek.

Az információs forradalom, amelynek hajnalát már most is láthatjuk a telefónia, számítástechnika és televízió házasságából született, amelyhez a különböző szenzorok társulnak egy egységbe integrálva az érzékeléstől a cselekvésig terjedő folyamatokat. Feynman óta tudjuk, hogy az információ fizikai mennyiség, így természetesen energiatartalma is van. Feynman becslést is adott egy bitnyi információhoz tartozó minimális energiaszükségletre, és abból látható, hogy a jelenlegi gyakorlat ennél több nagyságrenddel nagyobb energiát használ fel. Ezért mind a kutatás mind a gyakorlat számára még bőven van lehetőség a továbblépésre.

A biotechnológia talán az átlagember által is legjobban látható és követett terület. Eredményei, melyek ígéretesek, de ugyanakkor vitatottak is, az életminőség javítása területén talán még a reálisnál is nagyobb várakozások forrásai. De a génmanipulált ételek vagy a klónozás lehetőségei olyan megalapozott vagy megalapozatlan félelmet, gyakran ellenállást váltanak ki a társadalomból, amelyek még az indokolt és etikai alapon sem támadható kutatásoknak is fékjeivé váltak, illetve válhatnak.

Mindezek ellenére mindhárom technológia rohamléptekkel fejlődik, exponenciálisan növekvő súllyal jelennek meg a modern gazdaságban.

Mi lesz, lehet ennek a fejlődésnek az eredménye? Olcsóbb fogyasztási cikkek jelennek meg nagyobb használati értékkel. Karóra méretű szuperszámítógépet hordhatunk magunkkal, amely óriási memóriával is rendelkezik. Mikromechanikai gépek jelennek meg, amelyek a nanoelektronika eszközeinek felhasználásával "gondolkodóvá" is tehetők. Személyspecifikus gyógyszerek készülnek és számos betegség el fog tűnni földgolyónkról.

Az információ pedig a legértékesebb árucikké válik.

Mindezek a változások felszabadítják az emberi kreativitást, mivel a rutinmunkákat gépekre lehet bízni. A gépek tehát a huszonegyedik század társadalmaiban hasonló szerephez jutnak, mint az ókori társadalmakban a rabszolgák.

Mint korábban is, az emberiség minden jónak felfedezte a rossz oldalát is, és ez a jövőben is így lehet. A számítógépes terrorizmus már meg is jelent társadalmainkban, és hogy a hasonló káros lehetőségeket minimumra szorítsuk, az emberek hozzáállásának, morális szintjének kell javulnia és ehhez - többek között - a társadalomtudományoknak kell sokat tenniük.

Természetesen mindez, amit felvázoltam, másképp is történhet. Ami azonban biztosan kijelenthető: mind a fizika, mind az új technológiák, mind ezeknek egymáshoz való viszonya más lesz, mint ma. De az is biztonsággal állítható, hogy a fizika, mint módszer jelentősége nő mind a tudományban, mind a gyakorlatban.

Sok példát lehetne arra is említeni, hogy a fizika és a kémia közötti határvonal egyre inkább elmosódik. És ez nem csak azért van így, mert az anyagtudomány, mint egyre terjeszkedő diszciplína a fizika és kémia integrációjára épül, vagy mert a szilárdtestfizika által vizsgált "minták" jelentős része kémiai úton születik. A határvonalon helyezkedik el a felületkutatás jelentős hányada és a fizika által megszült vizsgálati módszerek nagy számban kerülnek alkalmazásra a kémiai vizsgálatokban.

A nanoméretű rendszerek kutatásában, illetve jövőbeni gyakorlati alkalmazásában nagy szerep jut az úgynevezett önszerződés folyamatának, amely a jövőbeni nanoelektronika és más nanoméretű alkalmazások technológiáinak alapja lehet.

Erősödik a fizika alkalmazásaival foglalkozó kutatás, aminek jelei már ma is látszanak. Hadd említsek néhány példát.

A nanoméretű rendszerekről már szóltam. De nem említettem meg azt a körülményt, hogy ebben a mérettartományban a kvantumjelenségek már szóhoz jutnak, sőt meghatározóvá válhatnak. Anélkül, hogy ennek részleteit vázolnám a számítástechnikai alkalmazásokkal (kvantum számítógép) kapcsolatos kutatásokat említem meg.

A fizika szerepe természetesen döntő az informatikai kutató-fejlesztő munkában általában is. Különösen fontosnak tartom a különböző szenzorok fejlesztéséhez, illetve alkalmazásaihoz kötődő kutatásokat, amelyek a számítógépek "érzékszerveiként" új fejezetet nyitnak a robotika vagy általában az intelligens gépek területén.

A fúziós energiatermelés már hosszú ideje az emberiség energiagondjait megoldó reményteljes jövő. De mikor következhet ez be? Azt hiszem, hogy akkor, amikor erre feltétlenül szükség lesz. És úgy látszik, még nem értünk el idáig.

Az időjárás-előrejelzés bizonytalanságait mindnyájan saját bőrünkön is érezzük. És ezt csak részben magyarázhatjuk a számítástechnika jelenlegi korlátaival. A fő ok a jelenleg használt modellek számos bizonytalansága:

• Az időjárás könnyen instabillá, nehezen előrejelezhetővé válik. Gondoljunk csak arra, milyen gyökeres változások következnének be, ha a Golf-áram leállna.
• Még nem értjük a fizikai klíma változásai és a bio-geokémiai ciklusok közötti összefüggéseket.
• A klímaváltozások hatása az emberi életfeltételekre óriási, de ezeket még alig értjük.

Természetesen a listát még hosszan lehetne sorolni, de talán állításom igazolására ennyi is elég.

Végül néhány szó az európai fizikáról. Mindaz, amit az előzőekben elmondtam, Európára is igaz. van azonban egynéhány speciálisan Európára érvényes és említésre méltó körülmény. Mindenekelőtt hagyományainkra illik hivatkozni, hiszen a modern fizika bölcsője ezen a vidéken ringott. És noha néhány területen sikerült vezető szerepünket megőrizni, illetve megszerezni, alapvetően lemaradtunk a világ élvonalától. Pedig potenciális versenyképességünk megvan, és még javítható is. Oktatásunk viszonylag jó és az Európai Kutatási Térség víziója, amely a kutatásban és a kutatási infrastruktúrában kívánja az eddiginél erősebb összefogást, a célok összehangolását megvalósítani, optimizmusra adhat okot, különösen akkor, ha az Európai Unió tagországaiban, így Magyarországon is sikerül 2010-ig elérni azt, hogy nemzeti jövedelmünk legalább 3%-át költsük kutatás-fejlesztésre.

Ezen erőfeszítésekben - meggyőződésem szerint - a fizika súlya meghatározó marad, ami az EU tag Magyarország fizikájának jövőjét is meghatározhatja. A siker rajtunk, magyar fizikusokon is múlik.

_________________________________