A TERMÉSZETTUDÓSOK TUDOMÁNYÁNAK HATÁRAI

Kürti Miklós
Oxfordi Egyetem Mérnöki Kar,
a Royal Society tagja,
az MTA tiszteleti tagja

Gyakran mondják - és el is hiszik -, hogy a tudósok általánosságban nem tisztelői a dogmáknak és, hogy a természettudományos kutatásra jellemzőnek tekinthetők a “Felix qui potuit rerum cognoscere causas" és “Omnia probate bonum tenete" latin mondások. Ezek szerint a természettudósok állandóan azon fáradoznak, hogy megtudják, miért vannak vagy történnek a dolgok és az ebben elért haladásban örömüket lelik. Továbbá: mindent próbára tesznek és amit jónak találnak, azt elfogadják, megtartják.

Jelen cikkemben megvizsgálom, hogy a tudósok mennyire is felelnek meg ezeknek a magasztos ideáloknak. Lehetséges, hogy valóban nincsenek dogmáink; visszautasítjuk - néha tetemes kockázatot vállalva az olyan fogalmak vagy elméletek elfogadását, amelyeket vallási vagy politikai tekintélyek rögzítettek. Viszont nagyjában-egészében óvatosak, sőt konzervatívok vagyunk: gyanakvással fogadjuk az olyan új eszméket, amelyek elfogadott elméleteknek ellentmondani látszanak, illetve csak lassan fogadjuk el őket. Ha valamilyen elméletet a megfigyelések vagy kísérletek egyszer már az ésszerű kétségbevonás határán túlmenően megerősítettek, hiszünk is benne. Azt is szinte axiomának tekintjük, hogy az érzékeink által felfogott jelenségek állandóan hatályos törvények szerint mennek végbe és ezekkel meg is magyarázhatók. Ez a hozzáállás néha késlelteti, néha veszélyeztetheti a természettudomány haladását. Némi képmutatás van abban, ha természettudósok szemére hányják az Egyháznak, amiért Galileit üldözte eretnek nézetei miatt. Nekünk, természettudósoknak nincsen ugyan pápánk, viszont erőteljesen ható közösségi szellemünk van. A következőkben néhány “megtörtént" esetet fogok leírni, részben dokumentáris jellegű alátámasztással, részben pedig anekdotaszerűen. A példák egyébként abban is különböznek nagy mértékben, hogy milyen kihatással jártak a tudomány haladására vagy a, társadalomra. Első példánkban egy új tézis visszautasítása szó szerint emberéletek ezreibe került; más esetekben kevésbé drámai következményekkel járt és mindössze néhány ember indokolt szégyenkezésére szolgáltatott okot. ¹

A gyermekágyi láz esete

A gyermekágyi lázat már az ókorban is ismerték, de csak a 17. század után pusztított nagyobb méretekben. Így pl. Európában megszokott dologgá vált, hogy a kórházak szülészeti osztályain a nők 10 %-a ebben a betegségben hal meg; Lombardiában az 1773. évi járvány idején egyetlen nő sem élte túl a szülést.

1846-ban egy 28 éves magyar orvos, Semmelweis Ignác Fülöp tanársegéd lett a bécsi Általános Kórház szülészeti osztályán. Ő fedezte fel a gyermekágyi láz okát és írt elő egy módszert ezen betegség elkerülésére, vagy legalábbis előfordulása gyakoriságának csökkentésére. Az addig általánosan elfogadott magyarázat szerint a fertőzés a levegőn keresztül terjed és a légköri körülmények, hőmérséklet, nedvesség mind befolyásolják a “miazma" hatásosságát. Ne felejtsük el, hogy Semmelweis felfedezése csaknem 20 évvel előzte meg Lister antiszeptikus eljárásokkal kapcsolatos munkáját és Pasteur felfedezését, miszerint az erjedést, csak úgy mint a sebek üszkösödését stb. mind élő szervezetek okozzák.

Bécsben a befekvő kórház két klinikából állt, különálló asszisztenciákkal. Amint a következő táblázat mutatja, a halálozási arányok ijesztően magasak voltak.

Az is látható, hogy az I. sz. klinikán a halálozási arány kétszer-háromszor magasabb volt, mint a II. sz. klinikán, mely tény Bécsben közismert volt. Olyannyira, hogy - mivel az egyes klinikákra szóló felvételek másodnaponként váltakoztak, a nők semmi fáradságot nem sajnáltak, hogy elkerüljék az I. sz. klinikára való beutalást.

Semmelweis megvizsgált mindenféle elképzelhető tényezőt, mely a különbséget okozhatta volna, pl. az épület szerkezetét, szellőzését stb, de nem talált ilyet. Egyik gyanújának tárgya például egy szokás volt. Az utolsó kenetre kihívott lelkész, akit mindig egy csengettyűs ministráns kísér, a II. sz. klinikán közvetlenül a súlyosan betegek osztályára mehetett be, az I. sz. klinikán viszont több elfekvő termen keresztül kellett mennie. Semmelweis lehetségesnek tartotta, hogy a halál közelségének ezen tanújele esetleg az elfekvő nőkre is ártalmas stress-hatást fejt ki, így saját szavaival elmondva - “az emberiességre hivatkozva, nehézségek nélkül el tudta intézni a lelkésszel, hogy ezentúl némi kerülővel és csengetés nélkül, de mindenképpen észrevétlenül megközelíthesse a betegszobákat. Ily módon a két osztály körülményei ebben a vonatkozásban hasonlókká váltak, de a halálozási arányban tapasztalt különbség maradt a régi." A Kórház régebbi statisztikáit átböngészve, Semmelweis megállapította, hogy az 1833 és 1839 közötti időszakban a halálozási arány a két klinikán magas, de hasonló volt: 6,2 % az I. sz. klinikán, 5,7 % a II. sz. klinikán. Ez vezette rá Semmelweist a probléma megoldására. 1839-ig mindkét klinikán folyt orvostanhallgatók és szülésznők kiképzése, viszont 1840 után a kiképzés ketté vált: orvostanhallgatók az I. sz. klinikán, szülésznők a II. sz. klinikán. Semmelweis tudta, hogy a medikusok és a szülésznők kiképzése egy fontos vonatkozásban különbözik: utóbbiak nem végeztek boncolásokat, előbbiek pedig igen. A boncolásokra általában korán reggel került sor, méghozzá sok esetben olyan nők holttestein, akik az előző 24 óra alatt haltak meg. Ezután, ill. egy felületes kézmosás után vettek részt a medikusok a naponként megtartott viziteken. Semmelweis feltételezte, hogy a fertőzést esetleg a kórtermekben vizsgálódó medikusok kezeire tapadó “kadaverikus részecskék" okozhatják. Ezen feltételezésének ellenőrzése végett a következő hirdetmény kifüggesztésére adott utasítást a klinikákban: “Minden medikus vagy orvos, aki a kórtermekbe vizsgálat elvégzése céljából belép, köteles kezét alaposan megmosni, mégpedig klórmészoldatban, amely a kórtermek bejáratához közel, megfelelő mosdótálakban található. Ez a fertőtlenítés elegendőnek látszik a vizit előtt. Az egyes vizsgálatok között a kezek csak szappannal és vízzel mosandók."

Az eredmény feltűnő volt. A halálozási arány, amely 1847 áprilisában 18,3 %-ot ért el, májusban 12,2 %-ra, júniusban 2,4 %-ra és az év végére 1,3 %-ra esett vissza. Az 1847-1861 időszakra vonatkozó átlag 3,3 % (I) és 2,9 % (II) volt, ami az 1840-1846-os időszakra vonatkozó 9,8 (ill. 3,8) %-kal hasonlítandó össze.

Eredetileg Semmelweis a gyermekágyi lázat “kadaverikus részecskéknek" tulajdonította, ámde egy incidens, mely sajnálatos módon 11 nő halálát okozta, világossá tette, hogy egyéb szerves anyagok is okozhatják. “1847 októberében felvettünk egy terhes asszonyt, akinek váladékos méhdaganatja volt és történetesen abba az ágyba fektettük, amelynél a vizit mindig kezdetét vette. Ezen páciens vizsgálata után mi, vizsgáló orvosok, mindig csak szappannal mostuk meg a kezünket. Az eredmény az volt, hogy a vele együtt beutalt 12 asszony közül 11 meghalt. A váladék hatóanyagát a szappanos víz nem tette ártalmatlanná és a vizsgálat során a többi páciensre vittük át. Ezek szerint a gyermekágyi lázat nemcsak kadaverikus részecskék okozzák, amelyek a kézre tapadnak, hanem gennyes váladékok is, melyek élő szervezetektől erednek és ezért a vizsgáló orvosok kezét... minden egyes páciens vizsgálata után... szükséges klórmésszel megtisztítani."

Ezzel az orvostudomány olyan betegség leküzdésére alkalmas, egyszerű módszerrel gazdagodott, amely egyedül Európában évente tízezernyi szülő nő halálát okozhatta. Ahelyett azonban, hogy lelkesen fogadták volna ezen módszert, az orvostársadalom döntő többsége nem vett róla tudomást, vagy hevesen támadta. Feltehető, hogy ez főleg annak volt tulajdonítható, hogy nem szívesen ejtették volna el azon elméletet, miszerint a gyermekágyi láz fertőző betegség, mely a levegőn át terjed. Még Oliver Wendell Holmes harvardi professzor, aki pedig meglehetősen közel járt ahhoz, hogy Semmelweis felfedezését maga is megtegye, “miazmáról" beszél, mely “befekvő kórházak falain belül keletkezik és olyan szívós, hogy szinte lehetetlen kiirtani". - Talán ennél is fontosabb lehetett az a tény, hogy Semmelweis tanításának elfogadása annak elismerését jelentette volna, hogy maguk az orvosok felelősek a szülő nők haláláért, mert kezeikkel megfertőzik őket.

Semmelweis 1850-ben hagyta el Bécset: Budapestre nevezték ki egyetemi tanárnak. Folytatta a harcot tanításának elismeréséért, publikálta “A gyermekágyi láz etiológiája, fogalma és megelőzése" című nagy életművét és számos, erős hangvételű “Nyílt levelet" írt korának legnagyobb szülészeinek. A következő rövid kivonatok jól tükrözik ezen keserű, indulatos kifakadások hangulatát. Amikor Spaethnek ír, akkor - célozva azon 1924 asszonyra, aki a bécsi befekvőkórházban elkerülhető fertőzés folytán életét vesztette - így fogalmaz: “Ebben a tömeggyilkosságban, Professzor úr, Ön is résztvett. Véget kell vetni ennek az emberölésnek." A würzburgi Scanzoninak címzett levélben azt írja: “Az Ön tanításának, Udvari Tanácsos Úr, hátterében olyan asszonyok holttestei fellelhetők, akiket az ignorancia ölt meg. Megrendíthetetlen elhatározásom, hogy véget vetessek ennek a gyilkos munkának. Hogyha azonban Ön folytatná a gyermekágyi láz járványos jellegének alátámasztására szolgáló publikálását, Isten és az emberek előtt gyilkosnak kell nyilvánítanom."

Kétségtelen, hogy elmélete elfogadtatására irányuló törekvéseinek kudarcai és az a tudat, hogy ezek tízezernyi, különben megmenthető asszony életébe kerülnek, hozzájárult elmebetegségének kifejlődéséhez. 1865 augusztus 13-án halt meg elkeseredett és tragikus hősként és már nem tudhatta meg azt a hírt, hogy az előző nap, vagyis 1865 augusztus 12-én Joseph Lister, a Glasgow-i egyetem sebészprofesszora, eredményesen végezte el az első operációt, amelyben az antiszeptikus technikát alkalmazták - ami egyértelmű igazolása volt Semmelweis tanításának.

Az energia átalakulása és a vektoriális anyagcsere az élő sejtben

A második példa arra, hogy tudományos elméletet eleinte erősen támadnak és csak tetemes idő eltelte után fogadják el, nem olyan drámai, mint Semmelweis története. Nincsen benne szó emberi szenvedésről és az a 16 év, amelynek el kellett telnie addig, amíg Dr. Peter Mitchell elméletét a sejtekben végbemenő energiaátadásról elismerték, nem késleltette számottevően a sejtbiológia haladását.

Mitchell 1920-ban született, Cambridgeben járt egyetemre és ugyanott kezdte tudományos munkáját a Biokémiai Tanszéken. 1955-ben az Edinburgh-i Egyetemre került, ahol az Állattani Tanszék keretein belül kémiai Biológiai egységet alapított. Adjunktus, majd docens lett, de 1963-ban egészségi okokból le kellett mondania állásáról. Cornwallba költözött, ahol a következő 2 évben nem végzett tudományos munkát: idejét arra fordította, hogy egy évvel azelőtt vásárolt, elhagyott nagy uradalmi épületet tatarozzon, családi házzá és vele egybe épített kis kutatóintézetté átalakítsa. Tudott dolog volt, hogy Mitchell rajong a régi szép épületekért és nagy gyakorlata van azoknak restaurálásában, valamint - szükség esetén korszerű célokra alkalmassá tételében.

Cambridge-i egyetemi évei óta megszakítás nélkül tudományos érdeklődése annak a kérdésnek szólt, hogy a szervezeten belüli vegyi átalakulások (a metabolizmus vagy anyagcsere) folyamatainak energiája hogyan kapcsolódik az élő rendszerekre olyan jellemző dinamikus hatásokhoz, az azokat fenntartó “erőkhöz" és áramokhoz. 1950-ben megfogant benne a “vektoriális anyagcsere" elve, amely szerint a vegyi átalakulás folyamatainak lényeges része, hogy specifikus vegyi csoportok a térben határozott irányokban haladnak enzimeknek katalitikus tartományain és katalitikus hordozókon keresztül. Ezek szerint maga az anyagcsere - amely az új meglátás szerint vektoriális metabolizmusnak tekintendő - lenne a prímér mozgatója az élő rendszerek mozgási folyamatainak. Ismeretes, hogy az anyagcserefolyamatokban igen lényeges szerepe van az adenozin-trifoszfátnak (ATP), mely hasznos energiatároló, ugyanis könnyen képes energiát. leadni, amennyiben valamely enzim hatására elveszíti egyik foszfát-csoportját. Az ily módon szabaddá vált energia meglehetősen csekély, nevezetesen kb. negyvened része annak, ami egy glükoz-molekula oxidációja során felszabadul. A visszamaradt adenozin-difoszfát (ADP) most már ugyanolyan “haszontalan", mint egy kezelt (érvénytelenített) vasúti jegy. Ismételt felhasználása csakis “érvényesítés" után lehetséges; Mitchell gondolata már most az volt, hogy az “érvénytelenítés" és “újraérvényesítés" ezen mechanizmusának megmagyarázására éppen a vektoriális metabolizmus fogalma alkalmas.

Bizonyos esetekben a foszforiláció (az ADP átalakítása ATP-be) mechanizmusa ismert volt, annak az energiának felhasználásával, mely a glükoz anyagcseréből származik, így például a cukornak enzim (történetesen élesztő) hatására bekövetkező alkoholikus fermentációja esetében. Megállapítást nyert, hogy a folyamatban több közbülső termék keletkezik és elfogadhatónak látszott az a feltételezés, miszerint a foszforilálás hasonló mechanizmussal lenne magyarázható, legalábbis egyszerű szervezetekben, így pl. baktériumokban és szövetsejtek mitochondriáiban. Az oxidatív foszforilálásban végbemenő energiaátadás ilyen természetű kémiai elmélete azonban nehézségekbe ütközött, ugyanis nem sikerült egyik közbülső, energiában gazdag terméket sem azonosítani.

1961-ben, egy a “Nature"-hez beküldött cikkben. Mitchell gyökeresen új mechanizmus feltételezésére tett javaslatot, melynek alapja az a hipotézis volt, miszerint az energiaátadás az oxidatív foszforhálásban protonok, oxid-ionok s elektronok mozgása révén megy végbe. Ezt a “kemiozmotikus" energiaátadást a szervezet különböző tartományait egymástól elválasztó membránok teszik lehetővé. Ezek a membránok igen vékony, elektromosan polarizált struktúrák, amelyek enzimeket tartalmaznak és amelyekben igen erős (1 MVm^-1 = 1 millió Volt méterenként nagyságrendű) elektromos terek hatnak. Ez a forradalmi elképzelés nem nagyon tetszett a biokémikusok többségének, annál kevésbé, mivel annak idején semmilyen kísérleti eredmény nem támasztotta alá. Erre csak azután kerülhetett sor, hogy a Glynn Research Institute-ban (körülbelül 1965-ben) megindult a kutató munka. Ettől kezdve a dolgok jól haladtak, de még így is egy évtizednél többnek kellett eltelnie, amíg a “kemiozmotikus" elmélet a megfogalmazástól az általános elismerésig jutott el. Mitchellt a Royal Society 1974-ben választotta meg tagnak; a Nobel-díjat 1978-ban kapta meg.

Érdekes összehasonlítani az eddig elmondott két történelmi esetet. Mindkét esetben egy új ötlet és elmélet azért nem részesült elfogadásban, mert nem volt összhangban szilárdan meghonosodott elméletekkel: Semmelweis esetében a közvetlen érintkezés útján történő fertőzés a levegőn keresztül bekövetkező, “miazmatikul" szennyezéssel, illetve Mitchell esetében a kemiozmotikus energiaátvitel a kémiai úton történő energiaátadással szemben. Az elfogadásig eltelt idő tekintetében nem is olyan nagy a különbség: Semmelweis esetében 20 év, Mitchell esetében 14-18 év. Fontosnak tűnik, hogy az új ötletekkel szemben megnyilvánuló ellenállás ma ugyanolyan erős, mint hajdanában, pedig a Semmelweist és Mitchellt elválasztó száz év alatt az új tudományos elméletek és eredmények felfedezésének üteme sokszorosára növekedett. Másfelől azonban az új anyagok vagy jelenségek felfedezését gyakran hamarosan (pl. a magas hőmérsékletű szupravezetők esetében), sőt néha túlságosan is készségesen fogadják el. (Pl. a szobahőmérsékleten megvalósított magfúzió.)

Hogyha most a két történet közötti eltéréseket vesszük szemügyre, ezeknek magyarázatát a főszereplők egyénisége közötti különbségekben, valamint munkájuk alapvetően különböző jellegében kell keresnünk. Semmelweis tízezernyi nő életét próbálta megmenteni. Amint a statisztikai és a maga klinikai munkája meggyőzte Semmelweist elméletének helyességéről, szenvedélyesen megvédte minden támadással szemben, arra törekedett, hogy módszerét elfogadják és az egész világon bevezessék. Amikor ez nem következett be, egyre agresszívebb lett: nyílt leveleinek hangvétele valóban nem volt olyan, amilyen tudósok közötti levelezésben elvárható. Lehet ugyan azon töprengeni, hogy türelmesebb hozzáállás Semmelweis részéről vajon siettette volna eszméinek elfogadását, de a történelmi tények megváltoztathatatlanok. Ezeknek alapján pedig Semmelweis a gyermekágyi lázra vonatkozó elméletére, valamint az elkerülésére ajánlott módszerére igaz Max Planck megállapítása, mely Peter Mitchell rövidített fordítása alapján (és magyarra továbbfordítva, ford. megj.) így szól: Új tudományos elméletek győzedelmeskedése nem az opponensek meggyőzésének, hanem ezek kihalásának köszönhető általában.

Mennyire különböző Mitchell kemiozmotikus elméletének története! Ugyancsak mellőzéssel és megtámadtatással kezdődik, ámde azzal ér véget, hogy a kémiozmotikus elmélet az általánosan elismert elméletek státuszát nyeri el! Mitchell nem próbált emberéleteket megmenteni: mindössze azt tűzte ki céljául, hogy a biokémiai folyamatokat alapvetően új módon láttassa, amire az ADP foszforilálása egy korai példával szolgál. Így tehát a szenvedély a szenvedés a kétségbeesés, amelyek Semmelweis történetét végig kísérik, Mitchell történetéből teljesen hiányoznak; ellenkezőleg: szinte tökéletes útmutatást kapunk arra, hogyan lehet tudományos vitákban a kételkedőket a saját ügynek megnyerni és hogyan válnak támadók szövetségesekké. Legjobb, ha Mitchellnek a Royal Institution of Cornwall 1979 évi közgyűlésén mondott beszédéből idézek néhány részletet:

“Szinte természetes, hogy a kemiozmotikus elméletet, amely első látásra inkább fizikainak, mint kémiainak tűnhetett, legtöbb biokémikus kollégám nem fogadta jó szívvel, amikor 1961-ben munkahipotézisként felvetettem. Új elméletem valójában nem volt sokkal több mint fantázia - amit Karl Popper filozófus konjektúrának, találgatásnak nevezne. Ezen felül a munkaterület elismert művelőinek többsége nagyon rossz néven vette tőlem annak feltételezését, hogy azon, rendkívül energiadús csatoló faktorok, amelyeken hozzávetőleg húsz évig dolgoztak bizakodva, egyszerűen nem léteznek. Úgy érezték, hogy új elméletem lényegében azt a sértő állítást involválja, hogy zsákutcában mozognak."

“Amikor Glynn-ben 1965-ben Dr. Jennifer Moyle és jómagam megterveztük a gyakorlati kutatóprogramunkat, az volt a helyzet, hogy a kemiozmotikus elmélet jóslatainak megfelelő kísérletekkel való ellenőrzése terén még nagyon kevés történt. Így hát elhatároztuk, hogy erőinket erre központosítjuk."

“Idő hiányában most nem közölhetek részleteket a végzett kísérleti munkáról, nem térhetek ki a kísérleti kutatások, valamint az emberi kapcsolatok létesítésének, és az emberek meggyőzésének lassú előrehaladására, ebben nagyszámú tudós szerepére számos laboratóriumban világszerte. Elég itt annyit elmondanom, hogy az új elmélet egyre több és több kísérleti kutatót késztetett arra, hogy új típusú kísérleteket végezzen... s így a régi elmélet sorsa fokozatosan (és fájdalmasan) elvetés lett; nyerő az új elmélet volt, ugyanis a tudósok végül is meggyőződtek arról, hogy a kísérleti eredményeket az új elmélet jobban írja le, mint a régi:

A “meggyőződés" szó itt sokkal fontosabb, mint esetleg gondolnánk. Winston Churchill egyszer azt mondta, hogy “Mi formáljuk az épületeinket, ezért azok formálnak bennünket." Ez a tudósokra is vonatkozik, akiknél fennáll annak lehetősége, hogy foglyai lesznek annak a fogalomrendszernek vagy keretnek, amelyet ők maguk alakítottak ki - végül is képtelenné válva arra, hogy a kereten kívüli valóságot helyesen lássák. Glynnben mi nagyon is intenzíven érzékeltük ezt a problémát, hiszen gyakorlatilag az oxidatív energiaátadás munkaterületén dolgozó elismert kutatók mindegyike azzal kezdte, hogy építgette és megerősítette a kémiai elméletet. Ezek után csak természetes, hogy nem szívesen járultak hozzá annak az intellektuális rendszernek lerombolásához, amelyet olyan sok idő s igyekezet árán építettek fel és tökéletesítettek, még ha alapjai - mint kiderült - gyengék is. Az egymással szemben álló kémiai és kemiozmotikus elméletek hívei közötti eszmecsere nagyon nehezen indult. Ennek oka nemcsak az, hogy az alapvető fogalmak s hozzáállások nagyon eltérőek voltak, hanem az a tény is, hogy a tudományos információcsere jelenlegi nagy rendszerei inkább a versenyszerű szembenállást, minta nyílt eszmecserét stimulálják a különböző gondolkodásmódok hívei között. Ezen akadályok legyőzése érdekében a Glynn Kutatóintézetben az információcsere személyes kapcsolatokra alapozott formáit alakítottuk ki. Megszerveztük annak kereteit, hogy egyes kutatók Glynnban dolgozzanak, élvezzék az intézet kellemes légkörét és a bennlakó kutató-igazgató vendégszeretetét. A tapasztalatok azt mutatták, hogy ilyen körülmények között az agyak merevsége kienged, az előítéletek leküzdése már nem lehetetlenség, kiküszöbölése sokszor olyan könnyen oldható meg, ahogyan ez általában nem sikerülhet, akár a zsúfolt és nyüzsgő konferenciák versenyszerű légkörében, akár a tudományos sajtó nyilvános fóruma előtt. Végül is arra a meggyőződésre jutottunk, hogy csak a személyes kommunikáció fenti körülmények között megvalósítható, megértést és fogékonyságot kiváltó formái alkalmasak arra, hogy eszmék nagyobb lélegzetű konfliktusainak feloldását segítsék elő."

Planck fent idézett mondása igaznak tűnik Semmelweis esetében, Mitchell viszont elégtétellel mondhatta: “Úgy gondolom, hogy a kemiozmotikus elmélet általános elfogadása olyankor, amikor a kémiai elmélet eredeti megalkotói és szószólói még mindig tudományos alkotó erejük teljében vannak, azt jelenti, hogy eredményesen dolgoztunk és sikert értünk el - ámde természetesen csakis azért, mert ugyanazok az emberek, akik eredetileg tekintélyes és meggyőzően vitatkozó tudományos ellenfeleink voltak, tiszteletre méltó jóindulatot és önzetlenséget tanúsítottak." Hozzátehetnők, hogy Mitchell személyes levéltára, amelyet a kemiozmotikus elmélet tárgyában lebonyolított, többszóz levélnyi anyagot foglal magában.

Van azonban még egy mondás, mégpedig Schopenhaueré, amely - úgy látszik - nemcsak filozófiai problémákra, hanem természettudományos felfedezésekre is vonatkozik: “Minden probléma három fázison keresztül jut el a végleges megoldásáig. Az elsőben nevetségesnek látszik, a másodikban támadják, és a harmadikban nyilvánvalónak veszik a megoldást."

Ha a fenti cím így szólt volna, hogy “Az energia meg nem maradása" , vagy “Az impulzus meg nem maradása", Bizottságunk elnöke - bizonyára anélkül, hogy a szerzővel ezt külön megbeszélte volna gépelési hibaként kihúzta volna a “nem" szót. Ugyanerre a sorsra jutott volna a fenti cím is - 35 évvel ezelőtt. Nem véletlen, hogy az első cikk, mely komolyan megvitatta annak lehetőségét, hogy a paritás megmaradásának elve sérül, óvatosabb, tompábban megfogalmazott címmel jelent meg: “A paritás gyenge kölcsönhatásokban való megmaradásával kapcsolatos kérdések."

Mi is ez az elv, amelyet - egészen az 1956-ban történt megcáfolásáig - a fizika egyik alapvető megmaradási tételének tekintettek? Legtalálóbb megfogalmazása talán így szól: “Bal" és “Jobb" abszolút értelemben megkülönböztethetetlen. Másképpen fogalmazva: Nincs abszolút értelemben különbség egy tárgy és annak tükörképe között. T.D. Lee és C.N. Yang fent említett, a Physical Review 1956. októberi számában megjelent cikke azt a merész állítást tartalmazta, hogy létezhetnek olyan fizikai jelenségek, amelyeknél egy tárgynak és tükörképének megkülönböztethetetlensége már nem áll fenn. Az említett állítás azt a látszólag feloldhatatlan ellenmondást volt hivatva feloldani, mely két elemi részecskének, nevezetesen a tau és a theta mezon látszólagos azonosságából adódott. Ha ezek a részecskék elbomlanak, az így keletkező pi-mezonok különböző paritásúak, így tehát, amennyiben a tau és theta mezonok azonosak, úgy az egyik bomlási folyamatban a paritás nem marad meg. Lee és Yang elméleti megfontolásokkal is támasztották alá azon hipotézisüket, hogy a paritás invarianciája a fizikai folyamatok nagy többségében érvényes, de esetleg nem áll fenn olyan átalakulásoknál, amelyek igen gyenge kölcsönhatások eredményeképpen jönnek létre, így például a tau és theta-bomlásoknál. Ezután fogalmilag egyszerű, technikai kivitelét tekintve pedig nem túl nehéz kísérlet elvégzését javasolták hipotézisük helyességének ellenőrzésére.

Ismeretes, hogy béta-részecskék kibocsátásával járó radioaktív bomlásokban gyenge kölcsönhatások nyilvánulnak meg. Tekintsük azonos irányban orientált pörgő radioaktív magok (vagyis mind az óramutató járásával megegyező, vagy pedig ellentétesen pörgő magok) összességét. Ha a “felfelé" és “lefelé" irányokban kibocsátott béta-részecskék (elektronok) száma azonos, a megfordított valóságos tárgy megkülönböztethetetlen a tükörképétől, vagyis a paritás megmarad. Hogyha azonban különbség van a “felfelé" és “lefelé" végbemenő emissziók között, a tárgy és tükörképe között különbség tehető, vagyis a paritás nem marad meg. Szerencsére néhány évvel az említett cikk előtt már sikerült (igen alacsony hőmérsékleten) beta-részecskéket kibocsátó ⁶⁰Co-magokat igen hatékonyan orientálni, így tehát a bétaemisszió előre-hátra-aszimmetriájának mérésével ha észlelhető - a Lee-Yang hipotézis ellenőrzése megvalósíthatónak ígérkezett.

Ennek a történetnek a kapcsolata jelen cikk általános tematikájával kiderül, ha megismerjük az előzmények egy részét. A “magorientáció" tanulmányozása, vagyis az orientált radioaktív magok által kibocsátott gamma-sugárzások anizotrópiájának kimérése 1951-ben vette kezdetét. Az első, ebből a szempontból megvizsgált mag a ⁶⁰Co volt, amely bétasugarak emissziójával gerjesztett ⁶⁰Ni-maggá bomlik; ez viszont gamma-sugarak kibocsátásával tovább alakul alapállapotú ⁶⁰Ni-maggá. A gamma-sugárzás anizotrópiájának mérése könnyű volt, mivel - a paritás megmaradásából következően - az intenzitás eloszlása szimmetrikusa mag “egyenlítőjére" vonatkozólag; így nem volt szükség a magok polarizációjára, elég volt őket “párhuzamossá állítani". A polarizált és a párhuzamossá állított magok sugárzásain végzett mérések eredményei valóban azonosak voltak, no de végtére ezek a kísérletek nem is a paritás megmaradásának ellenőrzésére szolgáltak, ez ugyanis - az elektromágneses sugárzások esetére - már évtizedek óta ellenőrzöttnek számított. Felmerült ugyan néhány “mag-állítgató" részéről az a gondolat, hogy meg lehetne nézni, mi is a helyzet a béta-sugárzások esetében, de a kollegák az ilyen kísérleteket ugyanolyan feleslegeseknek tekintették, mintha valaki ellenőrizni kívánta volna a perpetuum mobile lehetetlenségét. Itt hangsúlyozni kell, hogy a béta-sugaras kísérlet elvégzése többet igényelt volna, mint a detektorok egy részének kicserélését. A gamma-sugarak átható volta miatt ugyanis a kriosztáton kívül is el lehetett végezni rajtuk a mérést, a béta-számlálást azonban a kriosztátban kellett volna elvégezni, közel a sugárforráshoz. Emiatt aztán nem egészen fair dolog, ha a kísérleti fizikusoknak szemrehányásokat tesznek (mint pl. P.M.S. Blackett tette), amiért vakon hitték az elméleti fizikusoknak és hogy a Lee és Yang által előre megjósolt felfedezést több évvel korábban megtehették volna, ha egy nagyon egyszerű kísérlet elvégzésére szánták volna el magukat. Amint látni fogjuk, sok hónapos előkészületekre lett volna szükségük.

Amikor a Lee-Yang-féle hipotézis 1956. nyarának folyamán preprintek révén ismeretessé vált, sok fizikus meglehetősen szkeptikus volt és időpazarlásnak vélte a Lee-Yang-teszt elvégzését. El lehet például gondolkodni azon, milyen állásfoglalás történt volna a Physical Review referálóinak és szerkesztőjének részéről, ha a paritás megmaradásának kérdését valamely kevéssé ismert intézményben dolgozó ismeretlen fizikus vetette volna fel, nem pedig a Columbia University ill. Princeton Institute for Advanced Study két nagyhírű fizikusa. A publikációig eltelt idő (június 22 - október 1) valószínűleg sokkal hosszabb lett volna, sőt a kéziratot esetleg még nem is fogadták volna el. (Zárójelben szóvá teszem azt a történetet vagy mendemondát, miszerint egy ismeretlen fizikus a húszas évek elején a Physical Reviewnak beküldött volna egy cikket, amelyben hasonló gondolatokat fejtett ki, mint néhány évvel később de Broglie. A cikk nem jelent meg, de létezése nincs bebizonyítva.)

Egyike azoknak a fizikusoknak, akik úgy vélték, érdemes elvégezni a Lee és Yang által javasolt tesztet, a béta-spektroszkópiában jártas C.S. Wu professzor (Columbia University) volt. Szüksége volt olyan team közreműködésére, amely polarizált ⁶⁰Co-mintáról tudott gondoskodni. 1956-ban az egész világon mindössze négy laboratórium létezett, ahol megvolt az a szakértelem és felszerelés, amely alacsony hőmérsékleten megvalósított mag-orientációhoz szükséges és ily módon viszonylag rövid idő alatt előkészíthető lett volna a kísérlet. Ezek közül kettő az USA területén található.

Így aztán, valamikor 1956 július havában, Wu professzor asszony meglátogatta Dr. Louis Roberts-ot Oakridgeben és javasolta neki a paritás-kísérlet elvégzését. Roberts azonban abban az időben el volt foglalva olyan kísérletekkel, amelyeknek tárgya a maghasadás esetleges irányfüggő effektusai voltak, ezért Wu professzor másutt próbálkozott, mégpedig a National Bureau of Standards-ban, Dr. Ambler és Dr. Hudson-nál. Mindkettő szakember volt az alacsony hőmérsékletek fizikája terén és jártas a millikelvin nagyságrendű hőmérsékleteken végzett kísérletezésben. Ezen felül 3 évvel korábban Amblernek sikerült elsőként ⁶⁰Co-magokat jó hatásfokkal polarizálni.

A kísérlet előkészületei 1956. augusztusában kezdődték; a döntő kísérleteket decemberben végezték el; a cikket a Physical Review 1957. január 15-én kapta meg és az 1957. febr. 15-i számban jelenttette meg. Az American Physical Society new-yorki kongresszusán már speciális plenáris ülés foglalkozott a paritás megsértésének elméleti és kísérleti aspektusaival.

Az NBS (National Bureau of Standards)-ben elvégzett, a paritás sértésére vonatkozó kísérletet gyakran és (tévesen) Wu-féle kísérletként tartják számon. Talán helyénvaló, hogy ezen történeti áttekintés keretében megmagyarázzuk a helytelen elnevezés eredetét. A kísérlet nyilvánvalóan team-munka eredménye, amelyben Wu professzoron kívül résztvettek: Dr. Ambler és Dr. Hudson (alacsony hőmérsékletek fizikája), Dr. Hayward (magfizika) és Mr. Hopper (kutató asszisztens), mind az NBS munkatársai. A publikált cikk szerzői névsora: C.S. Wu, E. Ambler, R.W. Hayward, D.D. Hopper és R.P. Hudson. A nevek ezen sorrendje tisztán véletlenszerű és Ambler-nek felesleges lovagias gesztusának tulajdonítandó. Amikor az egybegyűlt szerzők a kézirat véglegesítése után rátértek a nevek sorrendjének kérdésére, zavart csend támadt. Ennek megtörése érdekében Ambler Wu-hoz fordult és azt mondta: Mivel Ön közülünk az egyetlen hölgy, kíván-e elsőnek aláírni? Wu válasza “igen" volt. Az utóbbi 35 évben megváltozott a világ. Ambler kérdését manapság sértésnek tekintenék és a válasz valószínűleg így hangoznék: “Ugyan miért? Írjuk csak alá alfabetikus sorrendben!"

A fenti kérdést minden bizonnyal sokszor teszik fel maguknak a tudományos folyóiratok szerkesztői, akiket súlyos felelősség terhel. Egy tekintélyes folyóiratban történt publikálás új elméletekre vagy kísérletekre bizonyos rangot és hihetőséget ruház és nem mindig könnyű eldönteni, hogy egy adott kéziratra a fenti 3 jelző közül melyik illik rá. Ezen felül a hihetőségen kívül a publikálás dátuma is számít, hogyha prioritási kérdések merülnek fel, ami tudományos megbecsülés és díjazás, valamint szabadalmi jogok formálása szempontjából fontos lehet.

A misztifikációk csoportjában meg kell különböztetni a csalás szándékával, a hírnév szerzése érdekében közzé tett kísérleteket az olyan elméleti fejtegetésektől, amelyeknek célja rosszul megalapozott elméletek (és az emberek velük kapcsolatos hozzáállásának) nevetségessé tétele. Az alább csupán a második kategóriával szándékozom foglalkozni, hiszen az első kategória megbeszélése belevezetne a tudomány területén elkövetett csalások és becsapások nagy ingoványába, ennek megtárgyalása pedig külön cikket, esetleg külön bizottságot igényelne.

Legtöbb tudóstársamnak van kedvenc misztifikáló cikke, de ezek közül legtöbb általános sajtótermékben, nem pedig tudományos folyóiratban jelent meg. A magam részéről legjobbnak azt a megtréfáló cikket tartom, amely 60 évvel ezelőtt a “Die Naturwissenschaften" c. német heti folyóiratban jelent meg; mint egy levél a szerkesztőhöz:

Tekintsünk egy hexagonális kristályrácsot; ennek abszolút zéruspontját az jellemzi, hogy a rendszer minden szabadsági foka “be van fagyva", vagyis a rács minden belső mozgásának meg kell szűnnie. Kivétel természetesen az elektronok mozgása a Bohrpályákon. Eddigton szerint minden elektronnak 1/ szabadsági foka van, ahol a Sommerfeld-féle finomszerkezeti állandó. Az elektronokon kívül kristályunk protonokat is tartalmaz, amelyeknek ugyanannyi szabadsági fokuk van, hiszen Dirac szerint egy proton az elektrongáz egy lyukának tekinthető. Így hát az abszolút zéruspont elérése érdekében anyagunkból neutrononként (=1 elektron + 1 proton, hiszen kristályunkról feltételezzük, hogy semleges) 2/ - 1 szabadsági fokot el kell vonnunk, ui. az elektronok pályamenti mozgásának megfelelő egy szabadsági foknak meg kell maradnia; ily módon a zéruspont hőmérsékletére a T₀=(2 _-1) fok értékét kapjuk.

Ha feltételezzük, hogy T₀= -273⁰, 1/ -ra a 137 értéket kapjuk, ami a hibahatáron kétségtelenül belül megegyezik a teljesen független úton kapott értékkel. Könnyű arról meggyőződni, hogy eredményünk független a kristályszerkezettől.

G. Beck, H. Bethe, W. Riezler Cambridge, 1930. december 10. - Megjelent 1931. január 9. A kézirat 1930 decemberének közepe táján került

Dr. Berlinerhez, aki köztiszteletben álló fizikus (és sok éven át a “Naturwissenschaften" folyóirat szerkesztője) volt. A szerzők közül kettő - G. Beck és H. Bethe (utóbb Nobel-díjas) - fiatal, de nemzetközileg ismert fizikus volt, a cikk címe értelmesnek látszott, így tehát lehetséges, hogy Berliner nem is vette magának a fáradságot, hogy rendesen elolvassa a cikket, hanem publikálás végett továbbította. A szerzők viszont meglepetéssel konstatálták, hogy kis tréfájuk komoly cikk-ként, nem pedig jókedvű karácsonyi ajándékként jelent meg rövidesen azután, hogy így tartja a hagyomány - egyik este egy vendéglőben “kifőzték", ahol a három szerző elvitatkozgatott arról, hogy bizonyos körökben mekkora fontosságot tulajdonítanak a finomszerkezeti állandó reciprokénak (1/ = hc/2 e² = 137, amit abban az időben sokszor Eddington-féle számnak neveztek).

Tény, hogy - Berliner - annak ellenére, hogy a szöveg pimaszul nyegle első (és utolsó) mondatát elolvasva, gyanút kellett volna fognia - nem vette észre, milyen képtelen állítás az, miszerint összefüggés lenne egy 3 fizikai alapállandóból összekombinált, dimenzió nélküli kifejezés, illetve a jégpont Celsiusfokokban kifejezett hőmérséklete között. Ez arra mutat rá, milyen könnyű fizikai jelentést tulajdonítani önkényesen levezetett, de sokszor használt számoknak.

[Egyébként gyakran tűnődöm, vajon szerencsés dolog-e, ha a termodinamikai hőmérsékleteket (tehát nem az érzékszerveink által definiált hőmérsékleteket) az ideális gáz hőkitágulása alapján vezetjük be. A magam részéről szívesebben azt mondom, hogy a termodinamika csak hőmérséklet-arányokat képes definiálni. Megmérve a víz gőznyomását, párolgáshőjét, továbbá a víz és a vízgőz fajhőjét és sűrűségét a hármaspont (T_t) és a forráspont (T_b) között, ezzel kísérleti úton meghatároztuk ezen két hőmérséklet arányát; konkréten T_b/T_t = 1, 33608 adódik. Ha ezután úgy döntünk, hogy T_b -T_t = 100 legyen, azt találjuk, hogy T_t = 100/0,36608 = 273,16.]

G. Beck és társszerzői cikkének misztifikáció jellegét viszonylag könnyű volt leleplezni. A következő példa esetében a minősítés nem volt ilyen egyszerű számomra. Az Europhysics Letters c. folyóirat 1986. január 1-én indult. A főszerkesztői minőségemben kapott kéziratok tömegében az elsők között akadt egy, melynek némileg provokatív címe így szólt: “A térbeli dimenziók pontos számának meghatározása". A genfi CERN-ből küldte be C. Jarlskog (a stockholmi és bergeni egyetemek professzora) és F.I. Yndurain, a CERN egyik munkatársa. Mivel térelméletben nem vagyok jártas, nem könnyen fogadtam el azt az állítást, miszerint “a térelmélet perturbatív sorfejtéseiben nem-egész számú térbeli dimenzióknak is lehet értelme", és azon töprengtem, hogy e kézirat beküldésével vajon nem azt akarták-e kideríteni a szerzők, hogyan reagál felcseperedő folyóiratunk egy ravaszul megírt misztifikációra. A szövegben található utalás “a CERN TH-osztályán ügyködő, spanyolul beszélő maffiára" hasonló gyanúkat ébresztett bennem, hiszen ritkán találhatók az ehhez hasonló, informális kijelentések a komoly, tudós szövegekben. Fentiek ellenére, kompetens kollégákkal történt konzultáció után, belenyugodtam, hogy ez sem megtréfáló szándékú, sem értéktelen anyag és elfogadtam a cikket egyetlen feltétellel, hogy t.i. az eredeti címet a következőre változtassák: “Egész-e vajon a térbeli dimenziók száma?"

Történeteim közlésével többek között arra akartam buzdítani a Bizottságot, tegyen közzé további példákat arra, hogy tudósok - akár balgán, akár bölcsen eljárva -tartózkodók vagy lassúak az új ötletek elfogadásában. Nem közöltem viszont olyan példákat, amikor a tudósok közösségének egyes részei nem vesznek tudomásul, vagy nem fogadnak el jelenségeket, (a) mert a fizika törvényeivel nem magyarázhatók, vagy (b) mert fontos (jogos) érdekek forognak kockán.

Az első kategóriába tartozik például az érzékszerven kívüli jelfelfogás (ESP - extrasensory perception), a telepátia, a varázsvesszős vízkutatás, a hipnózis orvosi alkalmazásai és sok minden egyéb. Ezek hevesen vitatott kérdések és bár a magam részéről szívesen hallgattam volna meg pl. az ESP-nek józan értékelését és indulatmentes megvitatását, ezzel nyilván egy másik ICUS-ig kell várni.

Ugyanez vonatkozik az olyan esetekre, amikor kommerciális vagy politikai jellegű nyomás befolyásolja a tudósok nézeteit és hozzáállását. Az 1960-as években, amikor a nagyfeszültségű villamos távvezetékek száma gyorsan növekedett, sok panasz hangzott el, főleg idősebb hölgyek részéről, akik ilyen távvezetékek közelében laktak, hogy megfájdul a fejük, általános rossz közérzet uralkodik rajtuk, stb. Az illetékes villamosművek ekkor megnyugtató nyilatkozatokat adtak ki; bizonygatták, hogy a távvezetékek nem okozhatnak fizikai hatást és hogy “mindez képzelődés". Egyes tudósok talán őszintén hitték is, hogy ilyen effektusok nem léteznek. És mégis, 20 évvel később felfedezték, hogy gyenge, kis frekvenciájú elektromágneses tereknek igenis lehet hatásuk biológiai anyagra. Jelenleg több országban is dollármilliókat költenek arra, hogy végére járjanak ezeknek a jelenségeknek. Amennyiben ui. az effektusok ártalmasak az egészségre, úgy a villamos energiát elosztó hálózatokat üzemeltetőkre óriási költségek hárulhatnak. Ezen kívül a tudomány szavahihetőségének is árt, ha a nagyközönség is észreveszi, hogy tudósok időnként nem hajlandók egyes jelenségek realitását tudomásul venni és csak lassan ismerik el, hogy tévedtek.

Cikkem tematikájából és természetéből adódóan olyan példákat ragadtam ki, amelyek nem éppen hízelgőek a tudós közösségre nézve. Mégis úgy vélem, hogy mi tudósok általában elfogadható módon járunk el. Csak arról nem szabad elfeledkeznünk, hogy a tudományos dogmák befolyása a tudomány haladására ugyanannyira ártalmas lehet, mint a vallási vagy a politikai dogmák uralma.

_____________________________

Előadás az 1991-ben Koreában tartott nemzetközi konferencián a “Tudomány Egységé"-ről. A cikket a szerző engedélyével közöljük. - Fordította Haiman Ottó, ELTE Atomfizikai Tanszéke.