ÉRTELEM ÉS ÉRTELMETLENSÉG A FIZIKÁBAN

Telegdi Bálint
Genf

Megpróbáltak a címben jelzett esetekre példákat találni. Amint várható, képtelenségek könnyen adódnak, de igazán értelmes dolgok terén csak nagyon nehezen akadtam néhány példára. Azt hiszem felesleges bizonygatni a tudomány természetéből következik -, hogy a mindennapi “vajaskenyér-fizika" értelmes. Jobb lett volna Rotterdami Erasmustól kölcsönözni a “Laus stultitiae" (A balgaság dicsérete) címet.

Kezdjük az elektrospinnel. Ez két frissen végzett leydeni fizikus, Goudsmit és Uhlenbeck ragyogó ötlete volt 1926 nyarán. A környezetükben akkor éppen csak egyetlen idősebb fizikus volt, Ehrenfest, aki bele is egyezett, hogy megjelentessenek egy rövid közleményt a Nature-ben. Kicsivel később visszatért Leydenbe a fizika nagy öregje, Lorentz, és a két ifjú neki is előadta az ötletüket. Nagy bánatukra Lorentz azt az ellenvetést tette, hogy ha ez igaz volna, akkor az elektron forgási sebessége felülmúlná a fénysebességet, vagy pedig a mérete lenne az atom méretével egyenlő. Elkeseredetten rohantak Ehrenfesthez, és kérték vonja vissza a cikket. Ehrenfest azonban már postázta, és csak annyit mondott: “Ne aggódjanak - maguk még fiatalok, nem kockáztatják a tekintélyüket!" Kevéssel ezután Bohr válasza ez volt: “Lorentz nagy fizikus - talán a ma élők között a legnagyobb, azonban már öreg és azt hiszi, hogy a klasszikus fizika törvényeinek az atomon belül is érvényesnek kell lennie. Ne aggódjanak feleslegesen!"

Goudsmit és Uhlenbeck megfogadta a tanácsot, és másik levelet is postára adtak - ezúttal a Naturwissenschaft címére. (Meg kell jegyezni, hogy tőlük függetlenül Kronig is eljutott a spin fogalmához, őt Pauli lebeszélte az ötletről.) De ezzel még nincs vége a történetnek. Einstein egyik megjegyzéséből kiindulva vetette fel Goudsmit és Uhlenbeck a spin-pálya-csatolást, de a számított érték egy kettes faktorral eltért a kísérleti eredményektől. Az akkor 22 éves L.H. Thomas ezt hamarosan megmagyarázta, mint a relativisztikus kinematika egyenes következményét. Pauli képtelenségnek tartotta Thomas elképzelését és több levelet írt Bohrnak, hogy akadályozza meg a publikálást. Végül is Pauli beismerte vereségét - azt írta “Ich war der Esel" (Én voltam a szamár). Egyszerű tanulság vonható le ezekből az anekdotákból. Nem elég a nagyszerű ötlet, hinni is kell benne. Nagy emberek kritikája a legtöbbször sokat segít, de egyes esetekben akadályozhat.

A tükörszimmetria hiányára (paritássértésre) a legeklatánsabb példa az, amikor a béta-bomlásban kibocsátott elektronok “kis csavarként" viselkednek, azaz longitudinálisan polarizáltak. Ezt 1956-ban fedezték fel, de rájöhettek volna már 20 évvel korábban is. Röviddel a spin felfedezése, de még Mottnak az elektronszórás spineffektusáról írt cikke előtt, az amerikai kísérleti fizikus Cox elhatározta, hogy elvégez egy olyan kettős szórási kísérletet, mint amilyent Barkla a röntgensugarak transzverzális polarizációjának kimutatására. Cox és tanítványa Chase évekig dolgozott, majd beszámoltak arról, hogy “olyan különbségeket észleltek, mint ami egy jobbra, illetve balra forgató szimmetriatengely között áll fenn". Nem fogták fel, hogy paritássértésről van szó, és senkinek nem volt annyi “józan esze", hogy ezt megmondja nekik. Tanulság: boldogok a tudatlanok. Ha jobb kísérleti felszereléssel rendelkeztek volna, forradalmi felfedezést tehettek volna.

A tudatlanság végzetes is lehet. Joliot-Curie és munkatársai neutronok által visszalökött protonokat észleltek ködkamrában. Ezt ők fotonoknak, azaz Compton-effektusnak tulajdonították, elfeledkezve arról, hogy ott a hatás 1/m²-tel arányos. Ezért nem fedezték fel a neutront!

Máskor az volt a baj, hogy valaki túl sokat tudott. Az elméleti fizikusok - Wigner tanításai alapján - annyira át voltak hatva a kvantummechanika szimmetriaelveitől, hogy azonnal elvetettek minden összefüggést, amely nem volt invariáns a “diszkrét szimmetriák", azaz a térbeli tükrözés, idő- és töltéstükrözés szempontjából. (Egy kivétel azért van ez alól az előítélet alól: Louis Michel, egy alig olvasott összefoglaló cikkében megemlíti a lehetőséget, hogy gyenge kölcsönhatásban lehet paritássértés.) Csak 30 évvel a kvantummechanika felfedezése után állapította meg Lee és Yang, hogy az invariancia nem a priori adottság, hanem a dinamika függvénye: csak kísérlet döntheti el, hogy érvényes-e vagy sem.

Ferminek a róla elnevezett statisztikáról írt munkájában akadunk egy szerencsés véletlenre. Sokan nem tudják, hogy Fermi ezt még az “igazi" kvantummechanika felfedezése előtt készítette. Nem tett mást, mint hogy a Pauli-elvet alkalmazta egyatomos gázra. Elkeseredetten keresett olyan állapotot, ahol a reális gáz degenerált lesz - természetesen nem talált, mivel a gáz jóval a degeneráció előtt kondenzál. Nem alkalmazta viszont statisztikáját vezetési elektronokra, amivel pedig megoldották volna a hiányzó fajhő rejtélyes problémáját. Ma már mindenki Fermi-eloszlást említ, ha fémekről van szó. Jó példája ez a “Máté-elvnek". “Adj a gazdagnak, és végy el a szegénytől..."

Ebben a részben több olyan dologról lesz szó, amely a "nonszensz" (értelmetlenség) kategóriába tartozik. Az első ezek közül az a mód, ahogyan mind az Ó-, mind az Újvilágban szemlélik a fizikát. A fizika tudvalevőleg megfigyelésre alapozott természettudomány (A magyarok természettannak hívták), ezzel szemben - akármi legyen az egyetemi előadás címe, tartalmilag főképpen elméleti. A hallgatóknak nincs alkalmuk megismerkedni a kísérleti fizika eszmei tartalmával. Nem csoda tehát, ha a legtehetségesebbek szinte mindenütt az elméleti fizika mellett kötnek ki. A legtöbb végzett hallgató tudja mi a Lamb-eltolás, egyesek ki is tudják számítani, de nem igen akad olyan, aki tudná, hogy Lamb hogyan végezte méréseit, és mennyi ragyogó ötlet kellett ahhoz, hogy célját elérje. Ha ezt ismernék, akkor megértenék, hogy a kísérleti és elméleti fizika között nem intellektuális síkon van a különbség, hanem csak a technikai megközelítésben.

Egy másik furcsaság az, amit én az “energiaskála arisztokratizmusának" neveznék, és leginkább a nagy laboratóriumokban észlelhető. A 100 GeV-es berendezésen dolgozó A fizikus lenézi B-t, aki 10 GeV-en dolgozik (A három évvel korábban szintén ezt használta), B viszont megmosolyogja C-t az ő GeV-es készülékével (amelyet korábban ő is használt), C meg D-n sajnálkozik, akinek sugárnyalábja 100 MeV-es stb. Kevesen látják be, hogy a nagyobb készülék előnye éppen az, hogy egy felfedezéshez kevesebb képzelőerőre van szükség...

Van olyan tévedés, amely a legnagyobb fizikusoknál fordul elő, és főleg idősebb korban, mégpedig az, hogy sóvárognak arra, hogy egy végső elméletet alkossanak, amely - akár bevallják, akár nem - a végét jelenti majd a fizikának. Ide sorolható Einstein egységes térelmélete, Heisenberg világegyenlete.

Senki sem tagadhatja, hogy a természettudományok általában és a fizika különösen, olyan emberi tevékenység, amely átnyúlik a határokon. A fizikához, csillagászathoz, űrkutatáshoz igen nagy berendezések szükségesek, ezért természetes, hogy itt jött létre először nemzetközi együttműködés, amely más szaktudományok művelőit is utánzásra ösztönözte. Sajnos, a dolog nem mentes a nemzeti elfogultságtól, legalábbis a fizikusok részéről. A nagyenergia-fizikusok szervezete, rövidítve ICFA célja, hogy előmozdítsa azt, hogy a “következő" gyorsító Világgép legyen. 15 éven keresztül mindegyik “következő" program túl kicsinek bizonyult ahhoz, hogy Világgép váljon belőle. A Japánban 1983-ban tartott konferencián döntöttek volna arról, hogy az USA-fizikusok által javasolt 10-20 TeV energiát adó proton-szuperütköztető legyen a Világgép. Ezen a konferencián Robert Wilson, az amerikai gyorsítótervezők nagy öregje megjegyezte: “Akkor gondolunk a nemzetköziségre, ha már nem elegendők a hazai eszközök." A texasi szuperütköztető terve a sovinizmus szellemében keletkezett, mert ne feledjük, hogy a neve Ronald Reagan Fizikai Laboratórium lett volna. Az előirányzott költség nem bizonyult reálisnak, így Wilson mondása nem érvényes rá. Ma már a terv halott, de fatálisak a tudományos, anyagi és erkölcsi következményei. A sovinizmus sovinizmust szül, ezért bízom én a következő CERN-gyorsító, az LHC nemzetközi sikerében.

________________________