Fizikai Szemle 2000/4. 137.o.

SZUPERPONÁLT ÁLLAPOTOK A FIZIKÁBAN ÉS A TÁRSADALOMBAN

Amerika

- A Piarista Gimnáziumban érettségiztem 1956-ban. Meglepetésemre felvettek a Műegyetemre. De csakhamar kirobbant a forradalom. Annak bukása után, 1956. november 24-én hagytam el az országot.
- Először Ausztriába, majd két hónap múltán Amerikába mentem. Ott künn egy 15 hetes kurzuson kellett megtanulnom angolul. Azután kiléptem a világba. Egy konyhában kaptam mosogatói állást, 1957 tavaszára már odáig jutottam, hogy megkedvelt a főpincér és bevitt New Yorkba, hogy megkezdjem magam fölfele harcolni az amerikai vendéglátóiparban. Egyszer azután New Heavenben meglátogattam Lénárd Jánost, aki korábban úszóedzőm volt a Lokomotívban, vele együtt hagytam el Magyarországot. Azt mondta: - Itt van a közelben a híres Yale Egyetem, ismerem annak úszóedzőjét. Menjünk el és kérdezzük meg, nem lehet-e Neked egy ösztöndíjat szerezni az egyetemre. - Elmentünk és sikerült. 1957 őszén kezdtem járni a Yale Egyetemre.
- A vesztes háború után otthon, Budapesten úgy éreztem, azon kell dolgozni, hogy a romokba roskadt társadalom kiláboljon a pusztulásból, ezért lettem mérnök. Villamosmérnökként kezdtem a Yale-en is. Közben körülnéztem az amerikai társadalomban, és azt láttam, hogy az amerikaiaknak már mindenük megvan, ami fontos. Csak olyan tennivalók maradtak a mérnökök számára, hogy az embereknek ne kelljen felállni, amikor a televízión csatornát váltanak. De én nem kívántam ilyen feladatokkal eltölteni az életemet. Ezért 1959-ben nekivágtam a tudománynak. Nem gondoltam, hogy zseni vagyok, de a fizikát legalább szívesen csináltam.
- Amikor negyedévben megkaptam a diplomámat, volt a szputnyik-láz tetőponton Amerikában. Megduplázódtak az álláslehetőségek. Én is kaptam egy ösztöndíjat, hogy a Yale-en maradjak. Először általános relativitáselmélettel foglalkoztam John Wheeler tanítványa, Diter Brill mellett. De a téma túl matematikának tűnt számomra. (Később, az 1960-as években ha nem is kísérletekre, de már megfigyelésekre támaszkodhatott a kozmológia, ekkor már kiesit sajnáltam, hogy abbahagytam.)
- Oxfordból ekkor érkezett a Yale-re Willis Lamb, a kvantumelektrodinamika egyik nagy egyénisége, aki a Lamb-féle vonaleltolódás kimutatásáért kapott korábban Nobel-díjat. Lamb ekkor már a lézer elméletével foglalkozott, ez volt a kvantumoptika kezdete. Én is ebből doktoráltam nála 1966-ban.
- Közben kitört a vietnami háború. Ez segített abban, hogy kiismerjem magam az amerikai világban, elveszítsem illúzióimat, talán gyorsabban, mint más bevándorlók. Amerikai állampolgár voltam, de nem kellett bevonulnom, csak egy igazolást kellett fölmutatnom az egyetemtől, hogy egyetemi hallgató vagyok. Mi "halasztottunk". De aki szegény munkásgyerek volt, vagy pláne fekete, nem kerülhette el a behívást. Mennie kellett a távoli Vietnamba, harcolni (és meghalni) vélt vagy valós amerikai érdekekért. Elidegenedtem az amerikai életformától, én is részt vettem a diákellenállásban.

Bristol

- Így esett, hogy kaptam az alkalmon, amikor a University College fölajánlott egy postdoc állást Edwin Powell mellett Londonban. A University College után a Queen Mary College következett, ahol Valatin Jánossal dolgoztam; majd a Sheffield University következett. 1970ben neveztek ki a Brístoli Egyetemre előadónak (lecturernek, docensnek). Ez a fizikai tanszék nagyon meleg hangulatú, otthonteremtő intézet volt. Közben lett egy angol (drámaíró) feleségem is, meg egy angol leányunk. Bristolban maradtam, ma bristolinak érzem magam.
- Angliában a szilárdtestfizika felé indultam el. Bristolba a fémes ötvözetek elektronszerkezetének kutatása vitt. Ott e téren Nevil Mott és John Zimon voltak az elődeim. Büszke vagyok, hogy e téren elért eredményeimért most megkapom az Amerikai Metallurgiai Társaság Hume Rothery Díját. (Hume Rothery oxfordi vegyészprofesszor volt, aki először ismerte föl, hogy a fémek fázisdiagramját azok elektronszerkezete határozza meg. Korábban a fázisdiagramot atom-atom-kölcsönhatással próbálták magyarázni, sikertelenül.)
- Az elektron-fonon-kölcsönhatást tanulmányozva elsőként tudtam kiszámítani a fémes szupravezetők átmeneti hőmérsékletét az 1970-es években. Meg tudtam magyarázni, hogy miért alacsony itt, magas ott az átmeneti hőmérséklet a Periódusos Rendszerben. Most restellem, de az 1980-as évek elején arra a konklúzióra jutottunk, hogy 30 K fölött nem nagyon lehetséges szupravezetés, így új szupravezetők keresése csakhamar le fog zárulni. De 1987-ben fölfedezték a magashőmérsékletű szupravezetőket! Ez újra visszacsalt a témához. Azóta is ez foglalkoztat, mivel ez a probléma máig sincs megoldva. Ez közös szégyenünk, hiszen azóta több, mint egy évtized telt el. Ezekről a nagyon komplikált szerkezetű anyagokról (egy cellájukban 24-25 atom is van) nagyon sokat tudunk, és még sem értjük, hogy miért szupravezetnek. A Cooper-párok nem s állapotúak, hanem vagy d, vagy s+d kvantumállapotban találhatók. Ráadásul a Cooper-párok megjelennek már a szupravezető átmeneti hőmérséklet fölött; bár ott még nem "kondenzálódnak". Sok "magyarázat" született, de minden professzor csak saját tanítványait tudta meggyőzni. Én erről tartok egy szemináriumot most májusban a Budapesti Műszaki Egyetem Fizikai Intézetében.
- Újabban Bristol lett a kvantumcomputerek kutatásának egyik centruma, nemrég három professzort is neveztek ki erre a témára. Mivel a kvantumszámolás fizikája nem esik messze a kvantumoptikától meg a szupravezetéstől, magam is érdeklődni kezdtem iránta. A klasszikus számítógépek 0 vagy 1 diszkrét bináris alternatívájával számolnak. A kvantummechanikában a feles elektronspin állhat "fölfelé" vagy "lefelé", de a valódi lehetőségek száma ennél nagyobb lehet, de méréskor ezt a többletet (az elektron "múltját") elveszítjük és csak bináris alternatíva (+1/2 vagy -1/2) marad. Feynman eredeti észrevétele nyomán a kvantumszámítógép a kvantumos többletlehetőséget reméli kihasználni azáltal, hogy félmakroszkopikus elemeket, q-biteket alkalmaz, amelyeknél ez a kvantummechanikai gazdagság még megvan, de valahogyan ki lehet mérni a szuperponált állapotot. Én ezt olyan pici szupravezető cellákkal szeretném megvalósítani, amelyek mérete kisebb, mint a kvantummechanikai koherenciahossz. Néhány hónapja Nakamura csoportja Japánban képes volt tapasztalatilag megmutatni, hogy a törekvés nem reménytelen. Az n és n+1 számú Cooper-párt tartalmazó állapotok szuperpozícióját úgy tudták észlelni, hogy a vizsgált szupravezető cella legalább hatszor ingadozott az és az kvantumállapot között! Kvantumcomputerhez ennél többre lenne szükség: legalább 10000 ingadozás nyomonkövetésére! Még hosszú lesz a küzdelem a dekoherencia ellen. De csinálni kell. Talán a pici szupravezető-cellák vezetnek majd el a kvantumcomputerhez. A törekvés mindenesetre érdekes kaland, ami vagy sikerre vezet, vagy nem.

Koppenhága

- A Fizikai Szemlében láttam, hogy Michael Frayn drámája, a "Koppenhága", amely Bohr és Heisenberg 1941-es koppenhágai találkozását dolgozza föl, Budapesten is figyelmet keltett (Fizikai Szemle 1999/7, 1999/10.) Itt a két nagy fizikus arról vitatkozik, hogy a 2. világháború alatt lehet-e és kell-e maghasadáson alapuló bombát csinálni - és melyik oldalon. Magam mielőtt Pesten a piaristákhoz jártam - egy évig a Madách Gimnáziumban tanultam. Ott volt sorstársam Neuburg Pali. Ő is 1956-ban ment ki, angol irodalmat tanult Cambridge-ben, majd az angol televízió producere lett. Egyik születésnapi partyján a sok vendég között akadtam össze Michael Fraynnel, akinek már készen volt a dráma első kézirata. A Farm Hallban történtekről beszélgettünk. 1945-ben, a 2. világháború végén a szövetségesek az angliai Farm Hallba internálták az atombomba-programmal foglalkozó német fizikusokat, köztük Heisenberget. Az angolok kihallgatták őket, beszélgetéseiket is titokban lehallgatták. A titkos anyagot 30 év múltán "Farm Hall Report" címen közreadták. A könyvhöz egy bristoli professzor kollégám, Sir Charles Frank írta az előszót, aki 30 évvel korábban a kihallgatásokat vezette. A könyv megjelenésekor több előadást tartott a témáról, így a Farm Hall anyag számomra sem volt ismeretlen. A Michael Fraynnel folytatott beszélgetés oda vezetett, hogy a szerző megkért: olvassam el a drámakéziratot; és ha találok benne szakmai pontatlanságot: javítsam ki. Ezt megtettem, de csak egy-két olyan mondatot kellett korrigálnom, amit fizikus úgy nem mondott volna. De a munkát élveztem. A drámát Londonban bemutatták, és egy éven át nagy közönségsiker volt. Nemrég mutatták be New Yorkban, ott a bemutatón nemcsak a kortársak, John Wheeler és Vicky Weisskopf, de Heisenberg fia, Joachim is jelen volt. Örülök, hogy a dráma híre Budapesten is érdeklődést keltett.
- Egy hete jelent meg egy hosszabb beszélgetés David Burkkal, azzal a híres színésszel, aki Bohr szerepét játszotta. Burk egy tipikus angol egyéniség, aki valamilyen "józan" fenntartással van az intellektuális érveléssel szemben. Mindig gyanús neki, ha valaki túl okos, Talán ez vezette arra, hogy egy kemény tréfának tegye ki Michael Fraynt, a dráma szerzőjét. Elmesélte, hogy a próbák hetei alatt minden este keményen dolgozott egy "dokumentum" elkészítésén. Ez egy "hitelesen piszkos" összegyűrt papír volt, amin le volt írva Bohr és Heisenberg szóbanforgó koppenhágai találkozása. A papírt a dráma londoni bemutatóját megelőző este egy névtelen boritékban becsúsztatta Michael Frayn ajtaja alá, a következő kísérő üzenettel: - Itt van az igazság, ami a Farm Hall pincéjéből került elő. - Michael Frayn megtalálta, elolvasta, elhitte és megrendült! Mint Burk megjegyezte: - Csak egy ilyen briliáns ember vehetett be egy ilyen vad és kaján tréfát! - Frayn maga is megfelelt az angol példaképnek, mert utólag hajlandó volt mosolyogni a viccen, és ma teljesen barátságos a viszony a színész és az író között.
- A szuperpozíció elve a kvantummechanikának olyan nehéz oldala, hogy azt egy átlagember - a dráma egy átlagnézője - teljességében aligha fogja föl. Olyan magyarázat, mint amilyent Schrödinger adott a macskával, csak félreviszi az átlagember képzeletét, és Angliában ráadásul ellenszenvet vált ki. Heisenberg tudatosan küzdött azért, hogy megszabadítsa az embereket a mikrovalóságról alkotott képeiktől, amilyen például az atom naprendszer-modellje, bolygópályákon keringő elektronokkal. A drámában is mondogatja: - Számolni kell! A végén minden jól fog kijönni! - Bohrt viszont gyötörte a megértéssel pszichológiailag együttjáró képszerűség ellentmondásossága. Ez elválasztotta Heisenberget Bohrtól, a válaszfal a drámában is megjelenik. De alig hiszem, hogy ezt az aspektust a nézők többsége értékelte volna. Michael Frayn nagy komikus íróként van számontartva, de tapasztaltam: ő érti a szuperponált állapotot. Fizikakönyvekből értette meg.
- Hogy a közönség mégis miért élvezi Michael Frayn drámáját? Hogy egy drámának vagy festménynek hatása legyen, nem föltétlenül szükséges, hogy nézőközönsége értsen minden kulisszatitkot, hogy teljesen tudja: az író vagy festő hogyan érte el hatását. Ez nem föltétlenül von le az alkotás értékéből. Azt hiszem, hogy a határozatlanság elvét ismerve és tudatosan használva a szerző a valóság határozatlanságát bemutató drámai helyzetet teremtett. Heisenberg vajon nem tudott vagy nem akart atombombát csinálni? Ezt a határozatlanságot a szerző sikeresen kommunikálta, általa fölkeltette a közönség érdeklődését - mert amikor valami a végén majd erre vagy arra dőlhet el, az izgalmas. (Azt az utalást, hogy a radioaktív bomlásnál is van ilyen határozatlanság, már kevesen érthették.)
- Érdekes, hogy más angol drámaíró is fordult ihletért a tudományhoz. Például a cseh származású Tom Stoppard egyik korábbi drámájában már szerepeltek kvantummechanikai gondolatok. Később Stoppard eljött Bristolba, és ott elbeszélgetett - vacsorázott - a káoszelmélet nagy szakértőjével, Michael Berryvel, azután megírta az Arcadiát, ami a káosz jelenségét ülteti drámai színpadra. Magyarországon talán Madách Imre "kontárkodott" be ilyen mértékig a művészet felől a tudományba. Angliában mi most olyan kort élünk meg, amelyben nagy a közérdeklődés a tudomány iránt. Olyan nagyhatású tudós kommunikátoraink vannak, mint Paul Davies, Richard Dawson, Steve Hawking vagy Roger Penrose. Kritikusaik szerint csak sznobok imitálják az érdeklődést és megértést. De én hiszek abban, hogy van társadalmi hatásuk. Arra a kíváncsiságra alapoznak, hogy érdekes tudni, hogyan működik köröttünk a világ. Ha elérik az emberek képzeletét, a társadalom felé megfogalmazhatják az emberiség aktuálisan élő problémáit is. Hiszek e tevékenység társadalmi szerepében.

(Marx György)