Fizikai Szemle honlap |
Tartalomjegyzék |
A fizika élő legendája távozott el közülünk. Határozottan különbözni kívánó személyisége, új utakat nyitó
kreativitása, csillogó előadókészsége (talán jogosan is) kialakította kortársaiban azt a meggyőződést, hogy ő
korunk legokosabb embere. Nobel-díjas és szupersztár volt egyszemélyben, aki még a kvantummechanika
alapjaihoz is tudott minőségileg újat mondani a 20. század második felében.
1918. május 11-én született New York egyik külvárosában. Az értelmet tisztelő zsidó nevelés, a híres
brooklyni iskola, a feltörő északkelet-amerikai ipari társadalom, az atomfizika megélt felfutása egyaránt
hozzájárultak egyénisége és tehetsége kibontakozásához. Alig végezte el az egyetemet, a kiváló elméleti
fizikust Los Alamosba szólítják a Manhattan-terv megvalósításához. Nem akármilyen élmény egy 24 éves
ösztöndíjas fiatalnak! A tudós közösség és a katonai vezetés meglepően jól elviseli, sőt hasznosítja
egyáltalán nem mindennapi viselkedését. MIT, Harvard, Cornell, Cal Tech - az Egyesült Államok és talán
a világ legkiválóbb egyetemei karrierjének további lépcsőfokai. (Végül is a California Institut of Technology
professzora lett Dél-Kaliforniában, ahol egy emeleten több fizikai Nobel-díjas tanított, mint máshol egy
egész nagy országban.)
A modern fizika próbaköve mindig a hidrogénatom volt. A Balmer-képleten szenvedett kudarcot a klasszikus
fizika, az atom bolygó-modellje. Bohr erőszakot követett el a mechanikán és az elektrodinamikán,
kvantumfeltételeivel kihozta a Balmer-képletet. Az alapállapotnak azonban egységnyi pályaperdületet
kellett tulajdonítania, ami mágneses mezőben többféleképpen állhatna be. Ezt a spektroszkópiai megfigyelés
és a periódusos rendszer első sorának rövidsége egyaránt cáfolta. A Balmer-képletet azután a
kvantummechanika (Heisenberg és Schrödinger, 1925-1926) tudta jól értelmezni. A színképvonalak
(negyedik tizedesjegyben megfigyelt) relativisztikus tömegnövekedés és a relativisztikus
spinpálya-kölcsönhatás következményét (1927) Dirac magyarázta meg. Ezt követte a hiperfinomszerkezet
feltárása, ami az atommag ponttöltéstől eltérő voltának tulajdonítható.
A II. világháború során az atombomba mellett kifejlődött a mikrohullámú technika is. Ezt felhasználva
Lamb (1947-ben) megrázó tényt fedezett fel. A Dirac-féle finomszerkezet szerint az energiaszint helye
csak az a főkvantumszámtól és a j teljes perdülettől függhetne, de két hidrogén-energiaszint
(2s1/2 és 2p1/2) közös n=2, j=1/2 értékük ellenére 1,05777 GHz
mértékben felhasad! Az anomáliát Hans Bethe magyarázta meg (elméleti fizikus hagyomány szerint
vonaton utazva, egy borítékon végzett számítással). Az elektromágneses térerősségek Heisenberg-féle
határozatlansági összefüggésből adódó zéruspontrezgése és a negatív energiájú elektronok Dirac által
elképzelt óceánjában a pozitív atommag által kiváltott polarizálódás a mag közvetlen szomszédságában
megváltoztatja az elektromos térerősséget. A Coulomb-törvénytől való parányi eltérés tolja meg a maghoz
közelebb elhelyezkedő 2s1/2 elektronállapotot a 2p1/2 állapothoz
viszonyítva.
Bethe így magyarázta a Lamb-eltolódást. Becslése durva volt és nemrelativisztikus. A magas frekvenciákat
önkényesen levágva csalt ki véges különbséget a kvantumelektrodinamika végtelenjei közül. Ez nem elégítette
ki az eleganciára adó matematikai fizikusokat, hiszen a hidrogén-színkép az egész modern elméleti fizikai
próbaköve. Tomonaga (Japán) és Schwinger (USA) olyan szembeszökően relativisztikus ruhát szabtak a
kvantumelektrodinamikára, ahol két végtelent sokkal kevesebb lelkiismeretfurdalással lehetett kivonni
egymásból. A Lamb-eltolódás hivatalosan is elméleti magyarázatot nyert. A számítások azonban
embertelenül elvontak és nehezek voltak (emlékezik reá a megemlékezés szerzője egyetemi hallgató
korából). A fiatal Feynman meg akarta érteni, át akarta tekinteni a kvantumelmélet, elektromosság és
relativitás nagyszabásúan kibontakozó fúzióját, sőt számolni kívánt vele. Ehhez a kvantummechanikának
aligha volt ideális kiindulópontja. Feynman a kvantumelméletnek egy valóban relativisztikus szemléletű
megalapozást adott, amely a vizsgált anyag lehetséges történeteit veti egybe. Ennek alapján kidolgozott
egy olyan számítási eljárást, amely egyetemi hallgatók számára a mélységekbe való lemerülés kötelezettsége
nélkül is lehetővé tette, hogy az elméletet mind több konkrét jelenségre alkalmazzák. Így vált a relativisztikus
kvantumelektrodinamika a természettudományok mindmáig legtöbb tizedesjegyre ellenőrzött
axiómarendszerévé, minden további szintézisre törekvés példaképévé. A Feynman-gráfok szerint a
hidrogén-atom elektronja kibocsát egy fotont (értsd: mezőt kelt), majd szóródik az atommag
Coulomb-erőterén, végül visszanyeli fotonját (azaz a saját maga által keltett mező visszahat rá). Mindez
rajzban egyszerűen szemléltethető. A vázlaton minden egyes vonalszakasznak egy matematikai tényező
felel meg, majd a szorzatot integrálni kell az elektron impulzusaira. Kiadódik a Lamb-eltolódás. Az
ilyen Feynman-gráfok minden nagyenergiájú fizikus praktikus gondolkodási mintáivá váltak, miként az
elektrotechnikai kapcsolási rajzok a szerelők fejében. (A rádiót is lehet javítani a nélkül, hogy le kellene
buknunk a Maxwell-elektrodinamika mélységeibe.) A relativisztikus kvantum-elektrodinamikáért
Tomonága, Schwinger és Feynman 1965-ben elnyerte a Nobel-díjat. A világban a Feynman által
megfogalmazott gondolkodási minták terjedtek el.
A gyorsítók mind nagyobb energiájú, mind rövidebb hullámhosszú részecskéket állítottak elő. Az
anyag mélyszerkezetét egyre nagyobb felbontóképességgel tapogatták le a részecskenyalábok. Amikor
Stanfordban (Kalifornia) megépült a 3 km hosszú lineáris gyorsító, az olyan szuper-elektromikroszkóp lett,
amely megpillantotta a 10-16 m átmérőjű proton belsejében lapuló töltéscsomókat, a kvarkokat. A kísérletek
alapján Feynman értelmezte a proton belső szerkezetét (parton-modell). Sokunk számára emlékezetes
Feynman 1972-ben e kísérletről tartott előadása Balatonfüreden, a Szívkórház előadótermében.
(Neutrinó '72 konferencia, első az azóta kétévenként ismétlődő nemzetközi neutrinókonferenciák
sorozatában.) Majd az Eötvös-Egyetem nagy fizikai előadójában és Debrecenben egyetemi hallgatóknak
magyarázta el a kvark-modellt. (Sokunkban elevenen él rendkívüli egyénisége. A pesti Duna-parton lépett
először hazánk földjére. Előadásait végtagjainak művészi koreográfiája illusztrálta. Vendégkönyvünkbe
szöveg-közhely beírása helyett Feynman-gráfot rajzolt. Pihenésként egy nehéz nap éjszakáján négy óra
hosszat dobolt lazításként a szerző balatoni verandaasztalán. Hazánktól, a magyar fizikusleányoktól a
Fekete Macskában búcsúzott. Itt jártának emlékét általa ültetett, immár terebélyes hársfa őrzi a balatonfüredi
Tagore-sétány fizikussorán.)
Richard Feynman maradandót alkotott a bétabomlás elméletében, a statisztikus fizikában és sok más
területen. Foglalkozott a kérdéssel: állít-e a természet elvi határokat a számítógéppel elvégezhető műveleti
mennyiség elé, vagy aszimptotikusan minden kiszámítható? Ő magyarázta meg az amerikai közönségnek,
mi vezetett a Challenger katasztrófájához. (Csak elemi fizikatudásból és felelősségérzetből kellett volna kicsivel
több.) Egyszer megkérdezték: miért tér mégis mindig vissza a nagyenergiájú fizikához? "Ha valaki mutatna
ennél érdekesebbet, az kezdene foglalkoztatni. De ez senkinek sem sikerült."
Bevezető egyetemi előadássorozata minden kultúrnyelven, magyarul is közönségsiker volt, pedig nem
könnyű olvasmány. Előadásait a tradicionális szakmai zsargon lepucolása, a mély lényeg egyéni kifejtése
jellemzi. Egy másik, tágabb közönségnek szóló előadásorozatát is olvashattuk. Könnyed önéletrajzi
beszámolója ("Maga biztosan csak viccel, Feynman úr!") talán szintén lefordítódik. Richard Feynman
kortársunk volt és mindnyájunk ismerőse: cselekvően irányította, nevelte minden ma élő fizikus
gondolkodását. Vidáman viselt nehéz betegség után 1988. február 15-én távozott közülünk. Képei,
gondolkodásmódja, modelljei agyunkban élnek immáron kitörölhetetlenül.
Marx György