Fizikai Szemle 2006/12. 427.o.
E.F. Taylor, J.A. Wheeler: TÉRIDŐFIZIKA
Typotex Kiadó, Budapest, 2006
Képzeljünk el egy nyelvkönyvet, amely különféle játékokat
mutat be, amelyek követéséhez meglepően kevés
idegen szóra, kifejezésre van szükség, és amikor végére
jutunk a játékoknak, tehát a könyvnek, kiderül, hogy
egész jól tudjuk használni azt a bizonyos idegen nyelvet.
Képesek vagyunk bonyolult kérdéseket megérteni, rájuk
az idegen nyelv szabályainak megfelelő választ adni,
pedig a nyelv alapjairól alig esett szó.
Ezt az utat választották a szerzők a speciális relativitáselmélet
elmagyarázásához. Azt, hogy nem mennek végig
a szokásos történeti vagy didaktikai fejezeteken, hanem
különböző játékokba vonják be az olvasót. A nappali és
éjszakai földmérők adatainak összehasonlításából a koordináta-
transzformációk tulajdonságai következnek - elegendő
hozzájuk némi középiskolás matematika. Einstein
posztulátumainak ismertetése után az események geometriája
épp olyan egyszerűnek bizonyul, mint amilyen a
térbeli tájékozódás egy térkép alapján. A sebességparaméter
fogalmának bevezetésével teljes az analógia az
egyszerű geometriai és a relativisztikus összefüggések
között, mindössze a trigonometrikus függvényeket kell a
megfelelő hiperbolikus függvényekkel helyettesíteni. Manapság,
amikor minden valamirevaló kalkulátor szolgáltatja
a megfelelő függvényértékeket, kevesen fognak
visszariadni a szerzők által javasolt néhány algebrai művelet
követésétől. Cserébe a speciális relativitáselmélet
leghíresebb példáit és paradoxonait kvantitatív módon
lehet kezelni, a megértést számításokkal ellenőrizni.
További érdeme a könyvnek a relativisztikus dinamika
egyszerű megalapozása a négyesvektorok segítségével. Az
impulzus, tömeg és energia kapcsolatának mélyreható
elemzése világossá teszi a relativitáselmélet jelképévé lett
E = mc2 képlet valódi jelentését. Elmagyarázza például,
hogy relativisztikus gáz nyugalmi tömege nem egyenlő a
gázt alkotó részecskék nyugalmi tömegének összegével.
Végül még arra is telik a kérdezve kifejtő módszer segítségével,
hogy a téridő görbülete és a gravitáció kapcsolatát
elemezze, anélkül, hogy az általános relativitáselmélet
közönséges halandó számára fel nem fogható mélységeire
hivatkozna. Tudatosan vagy nem, ám dramaturgiailag
indokoltan a történet végén újra megjelenik a két földmérő,
akik most mint egyszerű utazók mérik ki a megtett
távolságok összehasonlításával a Föld görbületét, jelezve,
hogy az általános relativitáselmélet is elmondható mérhetően
és érthetően, csak kell rá szánni egy kis időt.
A könyv először 1963-ban jelent meg, magyarul 1974-ben,
5000 példányban. Ez a mennyiség két-három év
alatt elfogyott, tehát a könyv harminc éve magyarul alig
hozzáférhető. Ez az oka az oktatáson belüli háttérbe szorulásának.
Azokon az egyetemi kurzusokon, ahol lehetőség
van a speciális relativitáselmélet alapjainak ismertetésére,
a Taylor és Wheeler könyvének magyar fordítása a
nehezen hozzáférhető ajánlott könyvek között szerepel.
Ezt a nehézséget csak kis létszámú kurzusoknál sikerül
legyőzni, ahol az elérhető néhány példány körbeadható.
Nincs hasonló könyv, ami a tanulságos példák, paradoxonok
végigkövetésében pótolhatná.
Az egyetemi tankönyvek és jegyzetek elképesztő mennyiségét
az ambiciózus oktatók nagy száma és a szüntelen
oktatási reformok együtt okozzák. Átlagos felhasználási
élettartamuk öt és tíz év között lehet. Van néhány nagy
kivétel, mint Landau tíz kötetes Elméleti fizikája vagy a
Born-Wolf-féle Optika. Ezek azonban szakemberek jól körülhatárolható
köréhez szólnak, míg a Taylor-Wheeler
minden olyan egyetemistához, akinek természettudományos
programja a speciális relativitáselméletnek nem csupán
néhány címszavát, hanem megértését is tartalmazza.
Az új és még újabb, többnyire angol nyelvű kiadások magasztaló
recenziói gyakorlott egyetemi oktatóktól származnak,
és manapság bárki olvashatja ezeket a világhálón.
A jelenleg 95 éves J.A. Wheeler életművében ez a
könyv csak egy epizód. Harminc éves sem volt, amikor
Bohrral közösen írt tanulmányukban kimutatták, hogy a
lassú neutronok hasítják az U235 magját. Ezek után nem
csoda, hogy lényeges szerepe volt az atombombához
vezető Manhattan-programban. Alapvető felismerésekre
jutott a kvantummechanikában (az S-mátrix formalizmushoz
kapcsolható tevékenységéhez), és az általános relativitáselméletben
a modern kozmológia számára ő alkotta
meg a fekete lyuk fogalmát.
A speciális relativitáselmélet magabiztos használatára
tanító könyv meghatározó epizódnak bizonyult, hiszen a
Wheeler életművében alapvető szerepet játszó általános
relativitáselmélet felé a kikerülhetetlen első lépcsőfokot
jelenti. A hosszú élet lehetőséget adott a folytatásra ugyanazzal
a szerzőtárssal, és 2000-ben megjelent Taylor és
Wheeler könyve A fekete lyukak felfedezéséről: Bevezetés
az általános relativitáselméletbe (Exploring Black Holes:
Introduction to General Relativity). Jó lenne a közeljövőben
beszámolót olvasni e könyv magyar kiadásáról is!
Füstöss László
BME, Fizikai Intézet