Fizikai Szemle honlap |
Tartalomjegyzék |
Radnai Gyula
ELTE Anyagfizikai tanszék
Simonyi Károly A fizika kultúrtörténete című könyvében sok érdekes dokumentumot, fotót közöl. Az egyik legérdekesebb ezek közül az, amelyik az első Solvay-konferencia résztvevőiről készült. A fotót egy brüsszeli fényképész, bizonyos Benjamin Couprie készítette egy szerencsés pillanatban. Eduardo Amaldi (1908-1989) olasz fizikus, az 1970-es és 1973-as Solvay-konferencia elnöke szerint ez talán minden idők leghíresebb fényképe, amit fizikusokról készítettek. A helyet és az időpontot is jól ismerjük: Brüsszel, Hotel Metropole, 1911. október 30. - november 3. Itt és ekkor tartották az első Solvay-konferenciát (1. kép).
A SOLVAY márkanév ma már egy multinacionális vegyi konszernt jelöl, amelynek központja Brüsszelben van és 40 országban 17 ezer embert foglalkoztat. Megalapítója Ernest Solvay (1838-1922) belga iparmágnás, aki az ipari méretű szódagyártás olcsó és hatékony módszerét dolgozta ki. Nem járt egyetemre (elég sokat betegeskedett), viszont nagybátyja kémiai üzemében sok jó ötlettel állt elő és nemsokára önállósította magát. 1872-ben szabadalmaztatta ipari szódagyártási találmányát, gyárakat létesített Németországban, Angliában, Amerikában és viharos gyorsasággal meggazdagodott (2. kép).
A 19. században a gazdag emberek előtt több út is állt vagyonuk hasznosítására, nemes cselekedet volt a jótékonykodás. Magyarországon például Semsey Andor (1833-1923) tűnt ki ebben az időben a természettudomány pártolásával. Földbirtokát bérbe adva fejedelmi bőkezűséggel támogatta azokat az intézményeket, amelyek feladata a természettudomány és a műveltség terjesztése volt. A Nemzeti Múzeum, a Földtani Intézet, a Természettudományi Társulat anyagi támogatása mellett Eötvös Loránd gravitációs méréseit több mint százezer koronával segítette. Jelentős összeggel járult hozzá az Eötvös Collegium könyvtárának felszereléséhez, ösztöndíjat létesített az egyetemen maradó fiatal tudósok számára.
Belgiumban Ernest Solvay
maga alapított tudományos kutatóintézeteket.
A századforduló
körül Európában tért hódító
szabadegyetemi mozgalom keretében
1894-ben hozta létre az
Institut des Sciences Sociales
nevű szociológiai kutatóintézetet,
majd nemzetközi fizikai-kémiai
intézetet alapított. A nemzetközi
jelző hangsúlyos, Solvay-nek több országban voltak
érdekeltségei, ezért természetesnek
tartotta, hogy a tudományos kutatást is nemzetközileg
összehangoltan végezzék a tudósok, ezt
akarta elősegíteni.
Így jött az az ötlete is, hogy nemzetközi részvételű konferenciát hívjon össze Brüsszelbe a tudomány legaktuálisabb kérdéseinek megvitatására. A meghívottak számát 20 és 30 között, a konferencia időtartamát egy hétben szabta meg. Minden költséget vállalt, még az utazási költségeket is. De mi legyen a konferencia tárgya, és kik legyenek a meghívottak? Ezt valószínűleg nem akarta egyedül eldönteni. Talán azt szerette volna, ha a hozzá közel álló kémiai-fizikai problémák közül jelölik ki a megvitatandó témát. Ennek kiválasztására pedig a berlini egyetem fizikai-kémiai intézetének vezetője, Walther Nernst (1864- 1941) látszott a legalkalmasabbnak, aki maga is feltaláló volt, akárcsak Solvay. Sejteni lehetett, hogy jól megértik egymást.
Walther Nernst Solvay által is ismert találmánya egy
fényforrás volt, amely mindenek előtt az ívlámpát
készült kiváltani az utcai közvilágításban. A "Nernstlámpa"
világítótesteként kerámiarúd szolgált, amelyet
először egy platina izzószál fűtött fel olyan magas
hőmérsékletre, aminél már a rajta átfolyó áram hatására
önálló világításba kezdett. Nernst megfogalmazása
szerint ez a kerámiarúd "szilárd elektrolit" volt, a
hőmérséklet emelkedésével egyre nőtt a vezetőképessége,
ezért még vashuzalt is sorba kellett kötni vele,
hogy stabilizálják a működését. Mindez egyetlen lámpatesten
belül - kissé bonyolult
eszköz lehetett Edison szénszálas
izzólámpájához képest.
Egyetlen előnye az volt, hogy
normál légköri nyomáson működött,
nem kellett hozzá vákuum,
mint az izzólámpához.
Nernst azonban nemcsak jó
feltaláló, hanem jó menedzsere
is volt találmányának, sikerült
eladnia az AEG számára. Az
érte kapott pénzt Göttingenben
az általa alapított fizikai-kémiai
intézet fejlesztésére fordította. Ezért is bízott benne
Solvay, akinek a szemében ő az igazi, alkotó tudóst
testesítette meg (3. kép).
Nernst 1905-ben Göttingenből Berlinbe ment át, mivel az itteni egyetemi fizikai-kémiai intézet igazgatójává nevezték ki. Itt alkotta meg és hozta nyilvánosságra - egy karácsony előtti társulati előadáson - nevezetes tételét, a termodinamika harmadik főtételét. A jókor, jó helyen kimondott tétel nagy visszhangra talált. Először Max Planck (1858-1947) fogalmazta át fizikusok számára: "az abszolút zérus hőmérséklethez közeledve az entrópia is zérushoz tart", nemsokára pedig a tudományos köztudatba is bevonult, mint "az abszolút zérus fok elérhetetlenségének elve". Ez a tétel végleg megalapozta Nernst tudományos tekintélyét.
1910-ben Berlinben az anyagok fajhőjének viselkedését tanulmányozta egyre alacsonyabb hőmérsékleteken, és elméleti magyarázatot keresett arra, miért tart a szilárdtest fajhője nullához, miközben hőmérséklete az abszolút zérushoz közeledik. Kiváló fiatal segítői voltak: Frederick Lindemann (1886-1957) Angliából és Arnold Eucken (1884-1950) Jénából nála doktoráltak. Az elméleti megalapozást Svájcból várta egy nemrég feltűnt fiatal elméleti fizikustól, akit 1905 óta kísért figyelemmel. 1909-ben Salzburgban találkoztak, a német orvosok és természettudósok társulatának évi közgyűlésén. Albert Einstein (1879-1955) nagy visszhangot váltott ki előadásával az itteni matematikai konferencián. Max Planck és Arnold Sommerfeld (1868-1951) egyaránt el voltak ragadtatva tőle.
A rejtélyes elméleti probléma az energiakvantum mibenléte volt, amelyet Planck a feketesugárzás tárgyalására vezetett be már egy évtizeddel ezelőtt. Planck azt tételezte fel, hogy az üregsugárzásban az üreg falait alkotó oszcillátorok energiája csak diszkrét értékeket vehet fel. Einstein a hatáskvantum érvényességét 1905- ben kiterjesztette magára a fényre (fotonhipotézis) és 1906-ban a kristályos szilárdtest minden atomjára. Így tudta megmagyarázni a szilárdtest fajhőjének nullához tartását. Egyelőre az abszolút hőmérséklettel való exponenciális függés jött ki Einstein modelljéből, ami sajnos nem nagyon egyezett a mérésekkel, de legalább kijött annyi, hogy nullához tart a fajhő.
Einstein modelljét később Peter Debye (1884-1966) finomította, majd Max Born (1882-1970) és Kármán Tódor (1881-1963) közösen megalkották a kristályban egymáshoz csatolt atomi rezgések dinamikai elméletét (fononhipotézis), és ez már kiadta a fajhőnek az abszolút hőmérséklet harmadik hatványával való arányosságát az abszolút zérus fok közelében, ami jól egyezett a mérésekkel. Mindez azonban már a Solvay-konferencia után történt, a konferencia előtt egyedül Einstein kvantumos levezetése létezett. Érdekességként érdemes megemlíteni, hogy az 1970-es években Angliában a Nuffield Physics Project Nevill Mott (1905-1996) bátorítására a középiskolások számára is érthető szinten tárgyalta az "Einstein-kristályt" a kvantumfizika bevezetőjeként. Nálunk Marx György (1927-2002) szellemi irányítása mellett Tóth Eszter kísérelte meg ennek adaptálását a gimnáziumok negyedik osztálya számára írt fizika tankönyvében.
 |
 |
Nernst úgy gondolta, hogy leginkább a kvantumhipotézis az a téma, ami ennek a konferenciának megvitatandó témája lehet, ezért a kvantumhipotézis megalkotóját, Max Planckot (4. kép) kérte meg 1910-ben, hogy vállaljon főszerepet a leendő konferencián, előtte pedig segítsen a meghívandó résztvevők kiválasztásában, szervezzék együtt a konferenciát. 1910-ben Planck 52 éves volt, Einstein csak 31. Einstein neve még nem jelentett elég vonzerőt a meghívandó tekintélyes tudósok számára, vagyis Nernst helyesen döntött, amikor Planckot választotta. Planck azonban 1910-ben még elutasította Nernst ajánlatát. Nem elvi, fizikai meggondolásból, hanem személyes okból. Még csak egy éve múlt akkor, hogy felesége meghalt tbc-ben, s ő egyedül maradt négy gyerekükkel. Egy évvel később azonban Planck magára talált, újra megnősült és bizakodóan tekintett a világba. Elvállalta, hogy segít a konferencia szervezésében. Megállapodtak a konferencia címében is: La Théorie du Rayonnement et les Quanta (Sugárzás- és kvantumelmélet).
A brüsszeli konferencia hivatalos nyelve érthetően - az akkori általános szokás szerint - a francia lett, de németül és angolul is szabad volt megszólalni, előadást tartani vagy a diszkusszióban részt venni.
A konferencia résztvevőinek kiválasztásakor előnyben voltak a Nobel-díjasok. Akkor már tíz éve létezett ez a kitüntetés, amelyet a Svéd Tudományos Akadémia döntése alapján lehetett elnyerni a világ bármely részéből. Egyre nagyobb tekintélyre tett szert a Nobel- díj minden tudományterületen. Most a fizikai és a kémiai Nobel-díjasok jöhettek szóba.
Fizikából 1901-ben az első Nobel-díjat Conrad Röntgen (1845-1923) német tudós, akkor már a müncheni egyetemen működő professzor kapta meg. Az 1911-ben 66 éves kísérleti fizikus azonban már nem nagyon vett részt a tudományos életben, nem hívták meg.
1902-ben a holland Hendrik
Lorentz (1853-1928) (5. kép) és
Pieter Zeeman (1865-1943)
kapták a fizikai Nobel-díjat.
Zeeman Lorentz kérésére vizsgálta
meg kísérletileg, hogy
van-e hatása a mágneses térnek
a gázkisülések fénykibocsátására.
Zeeman észrevette, hogy a
gázkisülések vonalas színképe
megváltozik, a színképvonalak
mintegy "felhasadnak", hol két,
hol három, egymáshoz közeli
vonalra (Zeeman-effektus). A jelenséget Lorentz tudta
értelmezni. 1911-ben Lorentz már elismert elméleti
fizikus volt nemcsak Európában, de Amerikában is.
1909-ben publikálta Elektronelmélet című könyvét,
amely a Columbia Egyetemen tartott előadásaira épült.
Jól beszélt angolul, németül, franciául. Ez, és kiegyensúlyozott
természete tette alkalmassá arra, hogy Planck
és Nernst a konferencia elnökének javasolják. Zeemant
nem hívták meg, helyette más kísérleti fizikusokat
hívtak, akiknek kutatásai jobban kapcsolódtak a
konferencia témájához.
1903-ban a francia Henri Becquerel (1852-1908), Pierre Curie (1859-1906) és Marie Sklodowska Curie (1867-1934) kaptak megosztott Nobel-díjat fizikából a radioaktivitás felfedezéséért. Közülük 1911-ben már csak Marie Curie élt. Őt meghívták - végül ő lett az egyetlen nő a résztvevők között (6. kép).
1904-ben Lord Rayleigh
(John William Strutt) (1842-1919)
angol tudós kapta a fizikai
Nobel-díjat, leginkább az
argon felfedezéséért
(7. kép). Neki a feketesugárzás
hosszú hullámhosszú részére sikerült 1900-ban megfelelő
elméletet és formulát találnia, fiatal tanítványa,
bizonyos James Jeans (1877-1946)
segítségével. Rayleigh
Cambridge-ben Maxwellt követte
a Cavendish Laboratórium
élén; tanítványa volt a két
Thomson (apa és fia, mindketten
Nobel-díjasok) és az indiai
Chandra Bose (1858-1937) is.
1905 és 1908 között Lord Rayleigh
volt a londoni tudományos
akadémia, a Royal Society
elnöke. Azután már inkább
csak a Lordok Házában szólalt
fel, ott is csak akkor, ha fizikáról
volt szó. Elhárította a meghívást, de írt egy kétoldalas
levelet Nernstnek, amit ő fel is olvasott, a résztvevők
pedig meg is vitattak a konferencián.
1905-re Philipp Lenard (1862-1947) küzdötte ki magának a Nobel-díjat, miután évekig hangoztatta, hogy Röntgen is csak neki köszönheti a felfedezését. Hogy, hogy nem, nem hívták meg a Solvay-konferenciára.
De nem volt a meghívottak között J. J. Thomson (1856-1940) sem, az 1906-os kitüntetett. Lord Rayleigh tanítványa és 1884 óta utóda Cambridge-ben a Cavendish Laboratórium élén. Éppen 1911-ben építette meg az első jól működő tömegspektrográfot. Igazi invenciózus mérnök-fizikusként nagyszerű kísérleteket talált ki és végzett el, emellett számos tanítványt nevelt, akik közül heten lettek később Nobel- díjasok. Az igaz, hogy sem a feketesugárzással, sem a kvantumossággal nem foglalkozott, az anyag és az atom szerkezete azonban nagyon is érdekelte. Az is igaz, hogy hiába az ő kísérletei bizonyították be az elektromosság "atomos" szerkezetét, haláláig nem volt hajlandó az általa feltárt legkisebb negatív töltésű részecskék megnevezésére elfogadni az "elektron" szót.
1907-ben egy chicagói fizikus, Albert Abraham Michelson (1852-1931) kapott fizikai Nobel-díjat pontos optikai méréseiért. Ő volt az első amerikai, aki Nobel-díjat kapott. A relativitáselmélet szempontjából alapvető fénysebességmérése nagyon érdekelte volna Lorentzet és Einsteint is, de a relativitáselmélet nem volt napirenden a Solvay-konferencián. Érthető, ha Nernst és Planck nem javasolta Michelson meghívását.
1908-ban francia fizikus, Gabriel Lippmann (1845-1921) is optikai kutatásért nyerte el a Nobel-díjat: egy olyan színes fényképezési eljárást dolgozott ki, amelyik a fény interferenciáján alapult. Akik odaítélték a díjat, valószínűleg azt várták, hogy olyan sikert arat majd ez a találmány a mindennapi életben, mint amilyet annak idején Röntgen felfedezése aratott. Nem így történt. Még több évtizedet kellett várni, amíg egy interferencián alapuló fényképészeti eljárás, a Gábor Dénes (1900- 1979) által feltalált holográfia valóban világsikert ért el. Lippmann sok mindennel foglalkozott optikán kívül is a fizikában, de egyik se kapcsolódott a konferencia témájához, ezért őt se hívták meg.
1909-ben "a drótnélküli távíró kifejlesztésében való érdemeik elismeréséül" kapott a német Karl Braun (1850-1918) és az olasz Guglielmo Marconi (1874-1937) megosztott fizikai Nobel-díjat. Egyikük se volt elméleti érdeklődésű fizikus, ők invenciózus, gyakorlati emberek, feltalálók voltak. Talán el se jöttek volna a konferenciára, ha meghívják őket.
1910-ben viszont olyan fizikus kapta meg a díjat, aki egész életében az intermolekuláris erőkkel foglalkozott és megalkotta a reális gázok mind a mai napig használatos állapotegyenletét. Johannes Diderik van der Waals (1837-1923) holland fizikus (8. kép) még a korelnök Solvay-nál is idősebb volt egy évvel, ezért várható volt, hogy nem szívesen jön el vitatkozni a fiatalokkal a legújabb elméleteken, de azért meghívták. Már csak azért is, mert ő volt a legutóbb kitüntetett fizikai Nobel-díjas. Azt, hogy 1911-ben kit fognak kitüntetni, persze még senki se tudta. Van der Waals kimentette magát, nem vett részt a konferencián.
 |
 |
 |
 |
A kémiai Nobel-díjjal kitüntetettek között volt egy fizikus, akinek a radioaktivitással kapcsolatos kutatásai szoros kapcsolatban voltak Curie-ék kutatásaival. 1908-ban kapott kémiai Nobel-díjat Ernest Rutherford (1871-1937) "az elemek bomlásának vizsgálataiért és a radioaktív anyagok kémiájában elért eredményeiért". 1907-ig a montreali McGill Egyetem fizikaprofesszora volt, akkor viszszajött Európába, és a manchesteri, kiválóan felszerelt fizikai laboratórium igazgatója lett. Őt meghívták, el is jött (9. kép).
Manchesterből meghívták azt a fizikust is, aki létrehozta ezt a laboratóriumot. Arthur Schuster (1851-1934) egyaránt jó volt az elméleti és a kísérleti fizikában. (Tőle származik többek között az antianyag létezésének gondolata is.) Az 1900-ban megnyitott laboratóriumot, amely hamarosan a Cavendish Laboratórium versenytársává vált, 1907-ben adta át a tanszékkel együtt a nála húsz évvel fiatalabb Rutherfordnak. Most elhárította a meghívást, gondolta elég, ha Manchestert Rutherford képviseli (10. kép).
Cambridge-ből is volt még egy fizikus, aki Lord Rayleigh mellett szerepelt a meghívottak között, de nem tudott eljönni: Joseph Larmor (1857-1942) (11. kép). Nevét ma a fizikusok leginkább a Larmor-precesszió (atomok, elektronok mágneses momentumának precessziója külső mágneses térben) kapcsán szokták emlegetni. Ír származású elméleti fizikus volt, aki meggyőződéssel hitt az éterben és Írország egységében. Lorentz pártján volt Einsteinnel szemben a távolság- és idődilatáció kérdésében. Elméletileg helyesen határozta meg a gyorsuló elektron sugárzási terét és az elektronok rezgésére vezette vissza a színképvonalak felhasadását külső mágneses térben. 1911-ben a Cambridge-i Egyetem képviseletében sikeresen pályázott brit parlamenti képviselői mandátum- ra - ez akkor fontosabb volt számára, mint részt venni a Solvay-konferencián.
Cambridge-et James Jeans képviselte a konferencián, teljes erőbedobással. Előadást is tartott, s a diszkussziókban tevékenyen vett részt. 1904 és 1909 között Princetonban volt az alkalmazott matematika professzora, közben egyetemi tankönyveket publikált elméleti mechanikából és elektrodinamikából - így matematikailag jól felkészülten vehetett részt a konferencián a kvantumelmélettel kapcsolatos vitákban (12. kép).
Lorentz, miután elvállalta az
elnökséget, nagy örömmel fogadta,
hogy meghívják ide vele egyidős
kísérleti fizikus kollegáját
is. Heike Kamerlingh Onnes
(1853-1926) (13. kép) nagyszerű
"hideglabort" épített ki Leidenben,
egész Európából hozzá
jártak tanulni az alacsony hőmérsékletű
kísérletek iránt érdeklődő
fizikusok. Egyetlen versenytársa
volt: a skót James Dewar
(1842-1923) Londonban, de
őt is sikerült megelőznie: 1908-
ban Kamerlingh Onnes cseppfolyósította először az
utolsó "permanens" gázt, a héliumot. Nernst számára
magától értetődő volt Kamerlingh Onnes meghívása, ő
maga is alacsony hőmérsékletű kísérletekkel bajlódott.
Arra viszont Kamerlingh Onnes se számított, hogy
éppen 1911-ben, a konferenciát megelőző hónapokban
sikerül felfedeznie egy teljesen új jelenséget, a szupravezetést,
amire majd csak a kvantumfizika lesz képes
magyarázatot adni.
Hollandiából tehát két fizikus vett részt az első Solvay- konferencián, Dániából pedig csak egy, Martin Knudsen (1871-1949). Ő a gázok kinetikus modelljével foglalkozott, érdekes megállapításokra jutott mind elméleti, mind gyakorlati szinten a koppenhágai műszaki egyetemen. Különleges figyelmet szentelt azoknak az állapotoknak, ahol a gázmolekulák közepes szabad úthossza meghaladta az edény méreteit.
Belgium a konferencia házigazdája volt. Ennek megfelelően a belga résztvevők leginkább a konferencia lebonyolításában vettek részt, Solvay közeli munkatársai voltak. Georges Hostelet (1875-1960) szociológus, Edouard Herzen (1877-1936) vegyész, aki még további öt Solvay-konferencián segített a szervezésben. Robert Goldschmidt (1877-1935) léghajózási szakértő volt - rejtély, hogyan lett a konferencia egyik titkára.