Fizikai Szemle 1999/8 - Marx György: A fizikatanítás és erkölcsi nevelés
Fizikai Szemle honlap |
Tartalomjegyzék |
Marx György
Eötvös Egyetem Atomfizikai Tanszéke
Korábbi évezredekben, évszázadokban oly lassú volt a társadalmi-technikai haladás üteme, hogy egy emberélet (egy-két nemzedék) alatt észrevétlen maradt. Állni látszott az idő. Az Ókor tudósaitól elvárták, hogy korábban élt "klasszikus" szerzőket olvassák, tanulják, tanításaikat továbbadják. Isten kegyelméből uralkodtak császári dinasztiák "örökkönvaló" birodalmak fölött. Az uralkodók és hívők végső célja a halhatatlanság volt, ezért a szobor lett az ember modellje. A világ megmutatására időtlen művészeteket teremtettek: építészet és szobrászat fejezte ki az ember vágyát az állandóság biztosítására. Időtlen tudományokat: geometriát, égi szférákat, merev testek statikáját fejlesztették ki a környezetben történő tájékozódásra. Rendhagyóan csúnya jelenségnek ítélték a változást, amit a világrendből úgyis hamar kiküszöböl a természet és a társadalom. A szülők adták át tapasztalataikat az új nemzedékeknek, így az apa számított tekintélynek (méginkább a nagyapa, feltétlenül az, aki öreg és tapasztalt). Az erkölcsi törvények kőtáblába voltak vésve.
De Galilei felkiáltott: - És mégis mozog a Föld! - 500 évvel ezelőtt észrevehetővé vált a haladás: Columbus új világot fedezett föl. A barokk ízlés számára a mozgás lett szép: zene és dráma (tehát időben játszódó alkotás) vált az Újkor művészeti ideáljává. Még az Egyházat is megreformálták. Haladás lett a divat: Toynbee már a Vadnyugat (az ismeretlen határvidék) hívását hangsúlyozta. Marx Károly osztályharcról és forradalomról értekezett. Időtlen tudományok helyét elfoglalta a newtoni dinamika és a darwini evolúció. A gőzgép lett az ember modellje, amely a tüzelővel táplálkozik, hogy mozgást teremtsen. Az Archimedes által bevezetett statikus erő helyett az energia vált a fizika központi fogalmává, mert az mozgásra váltható. Hogy gépeket működtessenek, a szén és acél fontosabbá vált, mint az arany és márvány. Immáron nem aranyért, hanem olajért törnek ki háborúk.
Az ipari forradalom a társadalmat is mozgásba hozta. Az emberek földekről gyárakba, falvakból városokba áramoltak. Az öregek tisztelete és utánzása többé nem volt elég az új környezetbe belépő új generációk számára. A társadalom föltalálta az iskolát.
A gőzgép föltalálása (Watt, 1765) és a gőzmozdony (Stephenson, 1825) közt, az elektromágneses indukció fölismerése (Faraday, 1831) és a váltóáram használata (Zipernowsky, 1885) közt, a távíró (Morse, 1821) és a telefonközpont (Puskás Tivadar, 1879) közt, tehát a tudományos fölfedezés és a műszaki alkalmazás közt két emberöltő is eltelt. Időt adott az iskolának, hogy az új tudományos és technikai gondolatokat beültesse a fiatalok gondolkodásába. A fiatalok szemében az apa helyett a tanár lett tekintély.
A 19. század második felében kötelezővé tették a közoktatást. De a tanrend, tanterv, tankönyv telítődött a 19. század végére. Mechanikát, geometriai optikát, egyenáramú hálózatokat tanított a fizika, örökös kémiai elemek vegyülését (oxidáció és redukció) tanította a kémia, változatlan fajok rendszertanát és anyagcseréjét tanította a biológia. A természettudományos tantárgyak tanárai nem szóltak szépségről és erkölcsről, a humanista és hazafias erkölcsi nevelést a művészetek, irodalom, történelem tanáraira hagyva. Ma látjuk, hogy a feladatok ilyen megosztása kétséges eredményekkel járt. Ahogy Koestler Artúr mondotta:
- Újabbkori történelmünk során több embert öltek meg (nacionalista, faji, vallási) ideológiák nevében, mint anyagi javakért.
És ekkor, száz esztendővel ezelőtt valami nagyon váratlan történt: a 19. századot egy 20. század követte, ami nagyon más lett, mint az előző évszázadok. A modern természettudomány és annak édes gyermeke, a csúcstechnika a haladás ritmusát évszázadokról évtizedekre gyorsította föl. Elektron és elektromágneses hullám hatásosabb eszköz lett, mint az arany vagy acél. A nyers erő vagy tartalékolt energia helyett a kifejlesztett, begyűjtött és realizált információ adja meg az ipari termék értékét. (A figyelem ráterelődött az információ negatív aspektusára is, az entrópiára, ami világunkban leírja a zaj, rendetlenség és szennyezettség spontán növekedését.) Neumann János szerint az ember megfelelő modellje a számítógép, mert azt is újra lehet programozni, ha a változó feladatok megkívánják.
- A neutron fölfedezése (Chadwick, 1932) és a neutron-láncreakció szabadalma (Szilárd Leó, 1934) közt alig két év telt el, csakhamar atomreaktor is működni kezdett (Chicago 1942, Obnyinszk 1946), majd atombombák robbantak (Hirosima és Nagaszaki 1945).
- A kvantummechanika használhatónak bizonyult a szilárdtestek elektronszerkezetének megértésére (Wigner Jenő, 1942), majd csakhamar fölfedezték a tranzisztort (Bardeen, Wigner tanítványa, 1947); így hordozható tranzisztoros rádiók otthonunkba hozták a világ híreit, ami nacionalista és fundamentalista forradalmakat lobbantott lángra újságoktól messze élő írástudatlan beduinok közt is.
- Az elektronikusan programozható számítógép (Neumann János, késő 1940-es évek) megalkotását követte az e-mail (Kemény János, korai 1960-as évek). Manapság szórakozás, művészet, politika, kereskedelem, pénzátutalás tv-a és e-mailen fut, megközelítvén a fény sebességét.
Mindezek a változások egyetlen emberéleten belül (a mi életünkben) mentek végbe! Nem csoda, hogy elhalványult a szülők és tanárok tisztelete. A 20. század közepére a tizenévesek új bálványa a popsztár lett, aki a máról (és holnapról?) énekelt nekik. Az ipari forradalmat diadalra vivő Nyugatot válságba sodorta a történelem gyorsuló áradása. A "kultúrát" költészet helyett a tv képviseli, és a tv-műsorban több embert ölnek, mint a való életben (Gábor Dénes). A tradicionális nevelés és a gyorsan váltó műszaki környezet közt támadt ellentét tünetei a hazulról megszökő fiatalok és maglikra maradt öregek, a társadalomból kivonuló hippik és konzervatív értékrend ellen falfirkákkal, vandalizmussal, terrorizmussal (Amerikában céltalan iskolai gyilkolgatással) tiltakozó gyerekek:
- Állítsátok meg a világot! Ki akarunk szállni!
A tömegkommunikáció, a politikai élet, de még a spontán társadalmi (humanista, vallásos, környezetféltő szerveződések is értetlenül szemlélték, ahogy a privát életet olyan "idegenek" árasztják el, mint nemlineáris fizika (káosz), kvantummechanika (chip), molekuláris genetika (klón), nukleáris technika (atomerőmű). Ma már nyilvánvaló: az új évszázad (évezred) új etikát igényel.
- A hazafias erkölcs valamikor megálljt parancsolt az ország nyelvénél és az ország határánál, de a sugárhajtású repülés és parabolaantenna, rockzene és Internet, atombomba és ballisztikus rakéta tarthatatlanná, sőt közveszélyessé tette a határon túl nem látó nacionalista, faji, vallási fundamentalizmust. (Nem is szólva arról, hogy a hazánkban keltett savanyú eső a szomszéd országok fenyveseit pusztítja el.)
- A globális erkölcs elfogadása nyilatkozatban könnyű, de megvalósítása nagyon nehéz. Az a szén-dioxid, amit az Első Világ autói, erőművei, ipara bocsát ki, évszázadon át gyűlik a légkörben és az éghajlat globális melegedésére vezet. (Az ipari forradalom 1 fokkal, az elmúlt fél évszázad fél fokkal megemelte a földi átlaghőmérsékletet. Eddig 1998 volt a történelem legmelegebb éve.) A fölfokozott párolgás a trópusokon szárazságot, éhínséget, erdőtüzeket eredményez. A forróégövi tengerek fokozott párolgása intenzívebbé teszi a víz légköri cirkulációját. Az elpárolgott víz nem maradhat örökre a levegőben, valahol - ahol hűvösebb van - lehull. Északon több és tartósabb hótakaró veri vissza a napfényt, ami hidegebb telet hoz. Ez mérsékelt égövön meredekebb hőmérsékletkülönbséget, orkánokat és felhőszakadásokat, tavaszi-nyáreleji áradásokat hozhat világszerte. Fölkészüljünk-e arra, hogy nálunk is rendszeressé válik az idei nyárelőn megtapasztalt monszun-szezon? Vagy vegyük komolyabban az Európai Unió nyomását a széndioxid-kibocsátás csökkentésére? Személyesre fordítva: a magasabb fogyasztású autó vásárlója (óceánon túl vagy akár Budapesten) érez erkölcsi felelősséget, amikor (évekkel, évtizedekkel később) áradatba fulladnak gyerekek (Bangladeshben, Hevesben vagy Nógrádban)? (Erről a "hivatásos környezetvédő mozgalmaink" elfelejtenek nyilatkozni.)
- A szülői erkölcs értelmében gondoskodnunk kell kiskorú gyermekeink táplálásáról és neveléséről. De fluor-klór-szén-vegyületeket (amilyen például a freon) használunk hűtőszekrényeinkben, klímaberendezéseinkben. Ha innen meghibásodáskor, bontáskor kiszöknek a freon-molekulák, akár száz évig is megmaradnak a légkörben. Egy évtized alatt földiffundálnak a sztratoszférába, ott pedig katalizálják az ózonpajzs megritkulását. Az a freon, amit az 1970-es években kieregettünk, az 1980-as években lyukat nyit az ózonpajzson, a lyukon átáradó (bioaktív) ultraibolya-B sugárzás az 1980-as években megtámadhatja a napfürdőző fiatalok bőrét, minek hatása bőrrákként jelentkezhet az 1990-es években. A bőrrák-esetek száma mostanra megháromszorozódott a huszonéves magyar fiatalok körében! A légkör állapota nem érdekli a politikusokat (akik a következő választásra figyelnek), sem a vállalkozókat (akiknek az évvégi zárszámadás fontos), csak azokat, akiknek gyermekeik és tanítványaik vannak. Nekik kell megérteniök: gyermekek bűnhődnek az atyák vétkeiért.
A környezeti morál azt jelentette: tiszta udvar, tiszta ház! De ma jobban el kell gondolkozni: megépítsük-e a fővárost elkerülő autópályákat? (Hiszen például a Déli Autópálya veszélyeztetné a békák vonulási sávját.) Vagy ne építsük meg? (De ekkor a kamionforgalom légszennye a Villányi-úti iskolásgyerekek egészségét veszélyeztetné. Béka vagy gyerek?) Hasonló pro és kontra érvek hallhatók az M0 körgyűrűvel szemben is. (Noha minden autós tudja, hogy autópályán fékezés nélkül gyorsan lehet haladni, kevesebb benzin és olaj fogy, tehát végeredményben kisebb a légszenny.)
A szexuális morál szabályai kőbe vannak vésve. A való életben azonban a szexuális viselkedést a fogamzásgátló bevezetése jobban liberalizálta, később az AIDS elterjedése jobban megszigorította, mint bármely írott törvény. Ezért a téma nem kerülhető meg természettudományos órákon. Így az a kérdés sem, hogy mennyi gyerek születik, fogy-e a magyarság vagy nő.
A humanista morál lényeges eleme Nyugaton a magánélethez való jog. Amikor Dolly (a kiónozott birka) világrajött, az aszexuális utódnemzés mély indulatokat váltott ki a "humanisták" körében, akik irodalomban és történelemben járatosak voltak, de molekuláris genetikában nem, ezért a szőlőoltvány gyümölcséből származó bort nyugodtan szürcsölik. A 21. század első nagy tudományos vállalkozása az Emberi Genóm Program, az emberi DNS-készlet föltérképezése. Gondoljuk meg: milyen előnnyel jár majd, ha az ember megtudhatja, milyen betegségre hajlamos genetikai öröksége miatt: célzott szűrővizsgálatra járva kivédheti az életét megrövidítő, de ismert fenyegetést. De mi lesz, ha a biztosító társaság értesül erről és felemeli a biztosítási díjat? Vagy reménybeli leendő munkaadónk, és az elutasítja pályázatunkat? Meg kell-e vallanunk genómunkat szerelmünknek? Megtudhatja születendő gyermeke genetikai mintáját az anya, hogy eldöntse: megszülje vagy elvetélje magzatát? Amit tudni lehet, nem illik eltitkolni. De el tudják-e majd dönteni: mi a jó és mi a rossz? Mit ígér az átlagostól eltérő genetikai minta: gügye születne vagy géniusz?
A humán tárgyak tanárai nincsenek tudományosan arra felkészítve, hogy ezeket az új etikai kérdéseket megbeszéljék tanítványaikkal. Ahogy a múltszázadi regények olvasásán nevelődött irodalmárok nem fordítanak gondot a tegnap esti tv-film elemzésére, még kevésbé az Interneten milliószám hozzáférhető (és tanítványaink által olvasott) oldalak etikai és esztétikai megítélésére. Sok történelemtanár jobban otthon érzi magát a 18. és 19. században, mint a kifutó 20. vagy az érkező 21. században. Ezért a természettudományos nevelésnek kell fölvállalnia a felelősséget és feladatot, hogy erkölcsi nevelést is adjon a 21. század leendő polgárainak. De jeleztük: az iskolai tantervek lényegében telítődtek a 19. század végére, azóta pedig nem növekedett a (gimnáziumi) tanórák száma. Hát akkor mit tanítsunk:
Korábbi iskolai neveltetésünk az elsőnek említett alternatívákat súgja, újságolvasó-tévéző diákjainkat viszont jobban érdeklik a másik témakörök. Márpedig a matematika a világ időtlen modelljét kínálja. A történelem múlt időben van: jól meg tudja magyarázni, miért történnek úgy a dolgok. A földrajz jelen idős: pontosan leírja, hol húzódnak a jelenlegi országok jelen határai. A fizika dolgozik jövőidőben: célja a jelenségek előrelátása. A fizikát ez teszi fontossá ebben a gyorsuló korban minden fiatal számára. Gábor Dénes, Nobel-díjas tudósunk írta "A jövő feltalálása" című könyvében:
- Mózes megmutatta népének az Ígéret Földjét, de ezután még 40 éven keresztül járt velük a pusztaságban, amíg az arra érdemes nemzedék föl nem nőtt. A 40 év most sem irreális becslés egy új nemzedék fölnevelésének időigényére, amely tájékozódni tud majd a szabad idő bőségének csúcstechnika által megteremtett korszakában, legfeljebb jobb alternatívát kellene találnunk a pusztaságnál. Most, az információs forradalom korában ez a várakozási idő talán le is rövidíthető - olyan tanárok kiképzésének vagy átképzésének tartamára, akik majd föl tudják nevelni az új korszak munkásainak első nemzedékét. De talán nem is a tanárok átképzése időigényes, hanem a döntéshozó politikusoké.
A történelem sodrát a csúcstechnika gyorsítja. Mózessel szemben nem is adatott 40 esztendő az emberiség problémáinak megoldására. A tudományos kutatólaboratóriumoktól egyetemekig, ott tanárjelöltek kiképzésétől azok munkába állásáig, majd diákjaik iskolaéveitől azok választópolgárrá, sőt döntéshozóvá éréséig túlságosan hosszú az út. - Márpedig az a társadalom lesz a nyertes, amelyik képes eme átalakulás fölgyorsítására, az fogja befolyásolni a közgazdaságot és világtörténelmet a 21. században - mondotta másik Nobel-díjasunk, Oláh György.
Itt válik fontossá a kutató és tanár, tanár és diák, sőt kutató és diák közvetlen kapcsolata, amely át is lépheti a tanmenet időbeosztását. Ne feledjük a közmondást: - Egy újszülött babának minden vicc új. - A tizenéveseket nem érdeklik a tradíciók, ők előbb láttak lézer-mutatót és számítógépet, mint csigasort és egyenáramkört, előbb találkoztak influenzavírussal, mint pásztortáskával. Ha az iskolában minden fiatal látja, hogy a természettudomány felhasználható a jövő emberszabásúbbá formálására, mint amilyen a múlt (a 20. század) volt, akkor a természettudomány válik számukra érdekessé, azt érzik magukénak, akár még szüleik átnevelésére is képesek lesznek.
Demokráciában a döntést, a választást a kínálkozó alternatívák közt a népnek kell meghoznia. Érteniök kell, hogy mik a reális alternatívák, mert a döntéssel együtt vállalniok kell a döntéssel járó felelősséget, és döntésüket rá kell kényszeríteniök a politikusokra. Egy tudós, egy tanár sem vállalkozhat arra, hogy a jövő század minden fölmerülő kérdésére most megadja (megtanítsa) a végleges választ. Ha esténként minden polgár tévézni szeret, villamost, háztartási gépet, villanylámpát használ, ez elkerülhetetlenül villany-csúcsfogyasztással jár. Hogyan fedezzük ezt? Szén- és atomerőmű hirtelen fölfűtése nem gazdaságos. Vízierőművel? - de ez károsan érinti az árterek változatos élővilágát. Olaj- vagy gázerőművel? - de a jövő században gázt és olajat már csak a közlekedés fogja használni, mert gőzgéppel vagy atomreaktorral nem lehet autót hajtani. Vagy szokjunk le az esti tv-ről?
A belépő nemzedéknek értenie kell majd, hogy miről van szó, nekik kell vállalniok a jövőt, vállalkozni annak alakítására. Ezért meggyőződésem, hogy a 21. század nagy problémáit (fogyasztói társadalom, energiaéhség, klímaváltozás, népesedés, AIDS-járvány, tömegpusztító fegyverek kiküszöbölése) csak mindenkihez szóló neveléssel, a tudományos gondolkodásmód közkinccsé tételével lehet majd megoldani.
__________________________
A Tudományos Világkonferenciához csatlakozó "Fizika tanítás a 21. századnak" és az "Az Univerzum jövője - a civilizáció jövője" konferenciákon tartott előadások alapján.