SIMONYI KÁROLY

... az egek és tengerek minden jelensége 


(HUYGENS, NEWTON)

A 17. század második felében a szaktudományok kutatóinak végleg nem kellett törôdniük semmiféle ideológiával, sem az arisztotelizmussal, sem a – szerzôje szándéka szerint azt felváltani hivatott – dékartizmussal. Ez utóbbit lassan-lassan éppen olyan pejoratív mellékzöngével kezdték emlegetni, mint korábban az arisztotelizmust. Pozitív hatása azonban észrevétlenül is érvényesült: felébresztette az emberekben az igényt a tiszta fogalmak, a tiszta fogalmakat használó világos okfejtés iránt: a clare et distincte követelmény szinte szlogenné vált. De descartes-i örökség a fizikában az igény a mechanikai világmagyarázat iránt. Ezt az irányzatot Newton késôbb még kihangsúlyozza: a világ jelenségei az anyagi testek között ható erôk és ezek hatására létrejövô mozgások összessége. Még a 19. század végén is olyan nagy tudós, mint Kelvin kijelentette, hogy csak akkor ért meg egy jelenséget, ha arról mechanikai modellt tud készíteni. Az elektromágneses térrôl nem tudok ilyen modellt készíteni, így nem is értem – hangoztatta.

 

Az arisztotelizmus és a dékartizmus természetesen nem halt ki egészen; visszavonult az egyetemek falai közé, és ott elsôsorban a dékartizmus volt sokáig az uralkodó eszmerendszer. Így pl. egy 1676-ban kifejezetten az egyetemi ifjúság számára – in usum juventutis academicae – írt könyv ezzel a descartes-i mottóval indul: Semmit sem állítok, semmit sem akarok elhitetni senkivel, hacsak világosan és megcáfolhatatlanul az ész meg nem gyôzött annak igaz voltáról.

Tagadhatatlan, hogy a szerzô azon igyekezete, hogy a logikával kezdje a metafizikán, teológián át egészen az ütközési törvényekig, sôt a mágneses jelenségekig, minden ismeretet 1200 oldalon, egységes keretbe foglalva tárgyaljon, nagyon imponáló. Eltûnôdhetünk azonban azon, hogy a tudós professzor hogyan tudta összeegyeztetni a könyv mottójával azon állítását, amely a De Angelis et Daemonibus fejezetben található, hogy ti. az angyalok teljes létszáma, 9 értékes jegyre megadva, éppen 301 655 172 fô.

Amíg a középkorban az egyetemek a pezsgô tudományos élet központjai voltak, az eljövendô 2–3 évszázadra kiestek ebbôl a szerepbôl. Ezt a szerepet a tudományos társaságok, folyóiratok vették át. Itáliában már korábban mûködtek tudós társaságok: így többek között az 1603-ban Rómában megalakult Accademia dei Lincei, vagy a Firenzében 1657-ben alapított Accademia del Cimento. 1660-ban megalakult az angol Royal Society, 1666-ban az Academie des Sciences. 1665-ben megindult a Philosophical Transactions folyóirat, ugyanebben az évben a Journal des Savants és végül 1682-ben Leibniz folyóirata, az Acta Eruditorum. A tudományos élet nagyon hasonlított a maihoz: a tudósok cikkeket küldtek be a folyóiratokhoz, leveleztek egymással, feladatokat tûztek ki, prioritási harcokba bonyolódtak, intrikáltak, lobbiztak, legtöbbször nemzeti alapon.

A tudós társaságok rendszerint jól körülhatárolták tevékenységük körét, hogy elkerüljék az általuk terméketlennek tartott vitákat, mintegy felosztva ezzel a szellemi tevékenységeket az egyetemek és a tudós társaságok között. Hooke – a szilárdságtan Hooke-törvényének megalkotója – így határozza meg a Royal Society feladatát:

A Royal Society hivatása és célja, hogy elômozdítsa a természet dolgainak, valamint a kézmûvességnek, iparnak, mechanikai ügyességeknek, mérnöki munkának, úgyszintén a találmányoknak jobb megismerését kísérletek útján (nem keverve bele teológiát, metafizikát, erkölcsöt, politikát, grammatikát, retorikát vagy logikát). Továbbá: hogy megvizsgáljon a természetre, matematikára vagy mechanikára vonatkozó minden rendszert, elméletet, elvet, hipotézist – amelyet bármely jelentôs szerzô, legyen az régi vagy modern, kitalált, feljegyzett vagy gyakorolt.

De a szintézis vágya nyíltan vagy titokban a szûk látókörû szaktudósban is él:

És mindezt abból a célból, hogy így össze lehessen állítani egy megbízható filozófia teljes rendszerét, amely meg tud magyarázni a természettel és a mesterségekkel kapcsolatos minden jelenséget és ésszerûen számot tud adni a dolgok okairól.

A 17. század harmadik negyedében a nemzetközi tudományos élet legismertebb és legelismertebb alakja a holland Huygens.

Tehetségérôl, mûveirôl, jelentôségérôl szuperlatívuszokban kellene beszélnünk, de vigyázni kell a jelzôkkel. Nem szabad elfelejtenünk, hogy a 17. század a géniuszok százada, amelyben valamilyen nézôpontból jó néhány tudóst megillet a legmagasabb értékítélet:

Kepler, a legcsapongóbb fantáziájú, de legpontosabb és legfegyelmezettebb megfigyelô;
Galilei, a józan, határozott célkitûzésû, azon belül a legmodernebb metódusú kutató;
Descartes, a saját elméletének foglya, de a legátfogóbb, a legnagyobb hatású;
Pascal, akiben az elméleti, a kísérleti adottság és az írói készség a legharmonikusabb; és végül még hátravan a század óriása, az összehasonlíthatatlan, a legnagyobb: Newton.

Hol van köztük Huygens helye? Elôször is le kell szögeznünk, hogy Huygens nem filozófus, nem irodalmár, szaktudós: fizikus és matematikus, akárcsak Arkhimédész, akihez módszerét és szerepét hasonlítani szokták.

Huygensszel lett a fizika mai értelmben vett egyetemi szintû: megállapításai – fényelméletének kvalitatív vonatkozásaitól eltekintve – túlmennek a középiskolai anyagon és az egyetemen oktatott mechanika szerves részeivé váltak; és vele vált a fizika olyan szaktudománnyá, amelynek mûvelése és elôrevitele egy ember teljes energiáját leköti. A filozófiatörténetben talán az egy kortárs, Leibniz kivételével a fizikusok csak mellékalakok, és fordítva, a filozófiatörténet hôseinek kevés eredményét tudják a fizikusok felhasználni.

Nem általános filozófiai elvekbôl indul ki. Egyszerû, szemléletes, számszerûen is megfogalmazott fizikai elveket állít gondolatmenetei élére. Eredményei kivétel nélkül ma is helytállók, a gyakorlatba átvihetôk, és Huygens igen sokat át is vitt. Elôdeire, elsôsorban Galileire épített, és – bármennyire is tiltakozott ellene – igen nagy hatással volt rá Descartes. Kutatási irányukat egyenes vonalban vitte a betetôzés, a newtoni mechanika felé. Ahol vizsgálatai nem torkollottak közvetlenül ide, mint amilyen a kinetikus és .potenciális energia egymásba alakulásának felismerése, ott a newtoni mechanikából késôbb levezetett eredményeket anticipálta.

Most már megadhatjuk Huygensnek is a jelzôk szuperlatívuszát: a század legfegyelmezettebb, legkritikusabb szellemû és legtöbb konkrét eredményt felmutató fizikusa – az egyetlen Newtont kivéve.

Hogy mennyire modern filozófiai beállitottságú volt, azt a Traité de la Lumière, vagyis Értekezés a fényrôl címû munkájának elôszava bizonyítja. Ez az elôszó helyet kaphatna bármely mai fizikakönyvben. A humán értelmiségiek számára ennél világosabban nem lehet megforgalmazni a fizika módszerét. Ez a módszer elkerüli a baconi "gyûjtögessük a tényeket" és a descartes-i "elefántcsonttoronyba zárkózva gondolkodjunk" tanácsok buktatóit. Egyben rámutat arra, hogy a fizikus a közhiedelemmel ellentétben egyáltalán nem tartja megállapításait abszolút igaznak, csak valószínûnek. Hogy ez a valószínûséggel kifejezett bizonytalanság mit jelent a gyakorlatban, azt egy Holdraszállás–visszatérés manôver realizálása szemléltetheti. Íme az elôszó:

Amíg a geométerek állításaikat biztos és megtámadhatatlan elvekbôl vezetik le, addig itt az elveket azok a következtetések bizonyítják, amelyeket belôlük le lehet vonni; ezen dolgok természete nem engedi; hogy másképp lehessen csinálni. Ilyen módon mindig el lehet érni a valószínûség olyan fokát, amely gyakran alig kevesebb, mint a teljes bizonyítás. Ez a helyzet például akkor, ha a dolgok, amelyeket levezettünk a feltételezett elvek segítségével, tökéletesen megfelelnek azon jelenségeknek, melyeket a megfigyelés szemünk elé tárt; különösen, ha ezek igen nagy számúak, továbbá és fôleg, ha el tudunk képzelni és meg tudunk jósolni olyan új jelenségeket, amelyeknek az alkalmazott hipotézisekbôl kell következniök és ha úgy találjuk, hogy a tények megfelelnek jóslásunknak.

Azok a tudósok, akikrôl eddig már beszéltünk, minden bizonnyal nagyon megsértôdnének azon, hogy jelentôségüket azzal mérjük, hogy mennyire készítették elô a Newtonhoz vezetô utat, tehát hogy mennyire voltak Keresztelô Jánosai a századvég Messiásának, Newtonnak. Vonatkozik ez különösen Descartes-ra, pedig az ô ütközési törvényei még a maguk hibás voltukban is jelentôséget éppen azzal nyertek, hogy elôkészítették ezt az utat:

Galilei kinematikai megállapításait ma is úgy tanuljuk – tanítjuk, ahogy nála szerepelnek. Azok nem voltak hibásak. Miért nem lehetett közvetlenül csatlakozni hozzájuk?! Ha elôrehozzuk a végeredményt, Newton mozgástörvényét, amely szerint nagy erô nagy gyorsulást hoz létre, akkor felmerül a kérdés, hogy a nagyobb súly, amely kétségkívül nagyobb erôt jelent, miért nem okoz nagyobb gyorsulást? Miért esik minden test egyforma gyorsulással – és így természetesen egyforma végsebességgel. Ennek a ténynek leszögezése Galilei idejében forradalmi gondolat volt, mert hozzájárult az arisztotelizmus megdöntéséhez, viszont nem mutatta meg a kibontakozáshoz vezetô utat. Galilei kortársai közül már többen észrevették, hogy itt a tömegnek kettôs szerepe van: egyrészt valami aktív, ható erô jellegû és valami passzív, ami ennek az erônek ellenszegül. Ma az aktív szereplôrôl azt mondjuk, az a gravitáló tömeg, a passzívról pedig, hogy a tehetetlen tömeg. Közvetlen szemléletünk számára a különbség így mutatható meg. Ha egy súlyos golyót kezünkben tartunk, akkor az erô, amit ilyenkor izmainkban érzünk, a súlyos tömeggel arányos. Ha a golyót egy vízszintes síklapra helyezzük, akkor kiküszöböltük a gravitációs vonzás hatását. Ha most a golyónak sebességet akarunk adni és gyorsítjuk, amit ilyenkor érzünk izmainkban, az a tehetetlen tömeggel arányos. Még szemléletesebb, de itt ismereteinkbôl még többet kell elôrehoznunk, a következô kísérlet. Forgó zsámolyon ülünk, mindkét kezünkben súlyzót tartunk. Ezek gravitáló tömege húzza kezünket függôlegesen lefelé, ha a zsámoly áll. Meghatározott forgássebesség mellett a golyók távolabb kerülnek a forgáscentrumtól; kissé felemelkednek úgy, hogy karunk meghatározott szöget zár be a forgástengellyel. A karunkat kifelé húzó erô a tehetetlen tömeggel arányos. Sietve megjegyezzük, hogy Newton ilyen jellegû kísérlettel mutatta ki a tehetetlen tömeg és a gravitáló tömeg azonos voltát: adott forgássebesség mellett a kitérés szöge, függetlenül a felfüggesztett testek minôségétôl, súlyától, azonosnak adódik, és ebbôl a két tömeg azonossága következik. Még messzebb, egészen a huszadik századig elôrenyúlva: ezt az azonosságot legpontosabban Eötvös Loránd mérte meg és ez az azonosság szolgál az általános relativitás alapgondolatául.

A ma mindennapjainak látványos tudományos vonzatú eseményeinél, az ûrhajózásnál a súlytalanság állapotában fellépô jelenségek megértéséhez is a tömeg ezen kétféle aspektusának tisztázása vezet.

De visszatérve a 17. század közepe tájára: A Galilei által tárgyalt mozgások kinematikájából a tömeg bújtatott kéttôs szerepe miatt nem lehetett a dinamikát kifejleszteni.
 

Ütközések sorazatával a testet 
poligon alakú pályára kény-
szeríthetjük. Ennek határesete
a görbe vonalú pályán való
mozgás

Az ütközésnél viszont csak a tehetetlen tömeg játszik szerepet. Ugyanakkor a mozgásállapotot leíró fogalmak közül – mint amilyenek a pálya, a sebesség, a sebességváltozás, vagyis gyorsulás – a már mintegy ôsidôk óta kikristályosodott fogalmak, mint az egyenes vonalú pálya és az állandó sebesség szerepelnek. Így a sebesség változása is, amely egy ütközésnél a fellépô rugalmas erôk hatására létrejön, kvantitatív jelentést kap. Még Newton is a mozgástörvény felállításához vezetô elsô meggondolásaiban a görbe vonalú pályán való mozgást is rövid idôközökben egymás után következô ütközések eredôjeképpen fogta fel.

De térjünk vissza Huygenshez. Elôször is szisztematikusan tárgyalta Galileinek a lejtôn való, ill. a szabadeséssel kapcsolatos vizsgálatait, általánosította néhány megállapítását tetszés szerinti vezérgörbéjû (tehát nem sík) lejtôre, megállapította az ütközés máig érvényes szabályait, néhány zseniálisan választott kiinduló elv segítségével. Ezekrôl a kiinduló elvekrôl van szó könyve idézett elôszavában. Éspedig:

Egy test mindaddig megmarad az egyenes vonalú egyenletes mozgás állapotában, míg egy külsô erô nem kényszeríti ezen mozgásállapot megváltoztatására. Ez a tehetetlenségi vagy inerciatörvény. Galilei sejtette, Descartes tudta, Huygens, majd Newton axióma rangjára emelte.

A mozgások, ha nincs súrlódás, megfordíthatók. Ha egy test nyugalmi állapotból elindul és egy lejtô aljára érkezve az ottani sebességével visszafordítjuk, ugyanolyan magasra fog érkezni:

Ha a testek rendszere kizárólag súlyuk hatására mozgásba jön, súlypontjuk sohasem kerülhet magasabbra, mint amilyen kezdô állapotban volt.

Végül talán a legmélyebb tartalmú megállapítás: a mechanikai jelenségek – mint amilyen pl. az ütközés jelensége – ugyanúgy folynak le két egymáshoz képest egyenletes sebességgel mozgó koordináta-rendszerben. A koordináta-rendszerek ekvivalenciájának ilyen határozott kimondásával Huygensnél találkozunk elôször. Ezt az ekvivalenciát a 20. század elsô éveiben a relativitáselmélet kérdôjelezi meg, ill. pontosítja.

Huygens egyik legszebb eredménye: A fenti alapfeltevések segítségével felír egy összefüggést, amelynek egyes tagjait ma mint az egyes testek kinetikus energiáját, más tagokat mint a potenciális energiát értelmezzük, az egész összefüggésben pedig mint a kinetikus és potenciális energia összegének állandóságát, tehát végül is az energiamegmaradás tételét ismerjük fel. Hangsúlyozzuk, hogy ilyen értelmezést mi, az utókor adunk az egyenletnek, Huygens “csak” levezette. Ezek az eredmények nem vezettek közvetlenül a newtoni törvények felállításához: megkerülték azt és szinte elébevágtak.

Huygens Galileinek az inga mozgására vonatkozó megállapításait is korrigálta a fenti elvek segítségével: Galilei még azt hitte, hogy az inga lengésideje az inga kitérésétôl függetlenül állandó; holott ez a megállapítás csak kis kitérésekre igaz. Huygens egyrészt megadta a lengésidô pontos, ma a középiskolás törzsanyag részeként szereplô képletét, de megkonstruálta azt az ingát, amelynek lengésideje független a kitéréstôl: ez a cikloidális inga. Ezt és a fizikai inga elméletét csak megemlítjük, mert ezek már egyetemi szintû tárgyalást igényelnek.
 

Az egyenletes körmozgás gyorsulását
Huygens így vezette le:
a Ds = (1/2) (vo2/R) Dt2 közelítô összefüggést
a szabadesés s = (1/2) gt2 képletével 
hasonlította össze; így adódik ki az
a = vo2/R kapcsolat

Közvetlenül a Newton felé vezetô út mentén feküdt Huygensnek a körmozgással kapcsolatos eredménye. Huygens megállapította egy körpályán egyenletes sebességgel mozgó test gyorsulását. Minden bizonnyal furcsán hat, hogy egy állandó sebességgel mozgó test gyorsulásáról beszélünk. De éppen a legegyszerûbb görbe vonalú pályán, a körpályán mozgó test esetében érhetô leginkább tetten az a tény, hogy a sebesség irányított (vektor) mennyiség, sebességváltozás, tehát gyorsulás akkor is fellép, ha csak az iránya változik. Nemcsak az eredményt, de a levezetést is Huygens módszere szerint találjuk igen sok középiskolás tankönyvben. Huygens úgy tekintette, hogy ha a kötél nem húzná a középpont felé a testet, az érintôlegesen elrepülne. A valóságban – elsô közelítésben – parabolapályát ír le (a kört az érintési pont helyén parabolával helyettesítjük). Ezt most már össze lehet hasonlítani a ferde hajítás parabolájával, és így a gyorsulás meghatározható. A képletet Newton is levezette és sajnálattal állapította meg, hogy Huygens megelôzte.

Huygens eddig felsorolt eredményei érvényességüket nem; de aktualitásukat, fontosságukat elvesztették. A fénytannal kapcsolatos megállapításai ezzel szemben ma is aktuálisak, a Huygens-elv még az antennarendszerek elméletébe, általában az elektromágneses sugárzás elméletébe is belekerült. Huygens fogalmazta meg élesen és adott mindmáig elfogadható választ arra a kérdésre, hogy 1. hogyan terjed a fény; 2. mekkora a terjedési sebessége. Ezzel megindul egy hosszú és termékeny vita a fény kettôs természetérôl: vajon a fény korpuszkulák, részecskék kibocsátásából és tovahaladásából, vagy pedig egy rezgési állapot tovaterjedésébôl áll? A hullám–részecske dualizmus vita megindulása tehát Huygenstôl származtatható. Huygens nagyon határozottan kiáll mai nómenklatúránkkal kifejezve a hullámfelfogás mellett: a fény terjedése úgy jön létre, hogy a fényforrás mintegy ismételten meglöki a körülötte lévô – megint a mai nómenklatúránkkal élve – éter részecskéit, azokat "gerjeszti", azok ezeket a lökéseket továbbadják, tehát a fény egy mozgásállapot terjedése, a fényt hordozó anyag részecskéi azonban helyben maradnak. Huygens számára a legfôbb megmagyarázandó kérdés az volt, amit eddig triviálisnak tartottak: miként lehetséges a fény egyenes vonalú terjedése? Talán sokan emlékeznek még azokra a középiskolás tankönyvekben szereplô ábrákra, ahol a kialakult hullámfelület mindegyik pontja egy-egy gerjesztô centrumnak tekinthetô, és az így kialakult hullámfelületek burkoló felülete lesz az új hullámfelület. Meggyôzô, szemléletes ábrákat lehet rajzolni arról, hogy a fény a sûrûbb közegben lassabban kell hogy terjedjen, ha azt akarjuk, hogy a fénysugár a beesési normális felé törjön.

Huygens könyvében szerepel Olaf Romer gondolatának leírása, amellyel a Jupiter-holdak keringési idejének szabályszerû változásából meghatározta a fény terjedési sebességét.

Miközben Huygens élvezi azt a tiszteletet, nemzetközi elismerést, amely ôt eredményei alapján méltán megilleti, és amely elismerés abban kulminált, hogy 1665-ben Colbert, XIV. Lajos minisztere meghívja a Francia Akadémia elnöki székébe, Londonban a pestisjárvány miatt a Cambridge-i Egyetem bezárta kapuit, és így egy a "bachelor" fokozatot frissen szerzett 23 éves tudósjelölt kénytelen volt szerény vidéki birtokára költözni. Az ott töltött két év, az 1665 és 1666-os év mint a csoda évei – anni mirabiles – szerepelnek a tudomány történetbén: Newton ugyanis – mert róla van szó, a tudománytörténet egyik legnagyobb, ha nem a legnagyobb alakjáról, sôt egyesek szerint az egész emberi történelem egyik legnagyobb géniuszáról – ekkor szülte mindazon gondolatokat, amelyek késôbb majd híressé teszik, és amelyek fényében a század addig elért eredményei egyszerûen illusztratív példákká szerényülnek, az eljövendô két évszázad vizsgálataihoz pedig szilárd fundamentumként fognak szolgálni.

Newton maga így ír ezekrôl az idôkrôl:

A fluxiók módszerét fokozatosan találtam meg 1665 és 1666-ban. Az 1665-ös év elején a közelítô sorok módszerét találtam meg; valamint azt a szabályt, hogyan lehet bármely finom bármely hatványát ilyen sorokra visszavezetni. Ugyanezen év novemberében kezemben volt a fluxiók direkt módszere, és a következô év januárjában a színek elmélete, és májusban már a fluxiók inverz módszeréhez fogtam. És ugyanezen évben elkezdtem gondolkodni azon, hogy a gravitáció egészen a Hold pályájáig nyúlik és kitalálva, hogy hogyan lehet megbecsülni azt az erôt, amellyel egy golyó egy gömbben keringve nyomja a gömb felületét, Kepler szabályából, mely szerint a bolygók periódusideje a pályájuk központjától való távolság 3/2 hatványával arányos, levezettem, hogy az az erô, amely a bolygókat pályájukon tartja, a középponttól – amely körül keringenek – mért távolság négyzetének reciprokával kell, hogy változzék, és ezáltal összehasonlítottam azt az erôt, amely szükséges, hogy a Holdat pályáján tartsa, a gravitációs erôvel a Föld felületén, és úgy találtam, hogy az eredmény nagyon közel esett a várthoz. Mindezek a két járvány évében, 1665-ben és 1666-ban történtek, minthogy én azokban a napokban életem virágjában voltam, ami az invenciót és matematikai és filozófiai hajlamot illeti, sokkal inkább, mint bármikor azóta.

A világ azonban mindezékrôl mitsem tudott. Ezek a gondolatok – részletesen kifejtve – az 1687-ben megjelent Principia mathematica Philosophiae Naturalis, ill. az 1704-ben publikált Opticks címû könyvben váltak közkinccsé:

Ha ma nézzük a csodaévek eredményeinek felsorolását, azt vesszük észre, hogy azok között a mozgástörvények nem szerepelnek. Úgy tûnik, hogy Newton ezeket nem tartotta eredendôen saját felfedezéseinek, legfeljebb a rendszerbe foglalásukat.

Mind ez ideig én olyan elveket fektettem le, amelyeket matematikusok vezettek le, és amelyeket bô tapasztalatok erôsítettek meg. Az elsô két törvény és az elsô két korollárium segítségével Galilei felfedezte, hogy a testek esése az idô négyzetével változik, és hogy az elhajított testek parabolapályán mozognak; a kísérletek mindkettôvel egyeznek, legfeljebb még figyelembe kell venni, hogy ezeket a mozgásokat a levegô ellenállása kissé fékezi...

Ô is, a kortársak is a gravitációs törvényben látták az igazi eredetiséget. A Royal Society jegyzôkönyvében ez olvasható:

"Dr. Vincent bemutatta a Királyi Társaságnak Isaac Newton úr által a Társaságnak dedikált Philosophiae Naturalis Principia Mathematica címû munkáját, amelyben a Kopernikusz-féle hipotézis Kepler által adott változatának matematikai bizonyítását adja, és megmagyarázza az égi jelenségek összességét azzal az egyetlen feltevéssel, hogy a gravitáció a Nap közepe felé hat a távolság négyzetével fordított arányban."

A törvény születését a hagyomány a híres newtoni almával hozza kapcsolatba. Az anekdoták jól megjegyezhetôk, igazságtartalmuk is van, így néha érdemes elmondani ôket. Stukeley, Newton közeli ismerôse, Newton halála után, 1752-ben leírta visszaemlékezését arról a beszélgetésrôl, amelyet Newtonnal 1726-ban folytatott egy olyan eseményrôl, amely 1665-ben történt. Ennyit a hitelességrôl. Íme a visszaemlékezés:

Ebéd után, jó meleg idô lévén, a kertbe mentünk és teát ittunk egy almafa árnyékában, kettesben vele. Egyéb beszélgetések között azt mondta nekem, hogy egészen hasonló a szituáció, mint korábban, amikor a gravitáció ötlete agyában felmerült. Egy alma esése váltotta ki, ahogy ô gondolataiba mélyedve üldögélt. Vajon miért kell ennek az almának mindig függôlegesen a földre esni – gondolkodott magában. Miért nem mehet oldalra vagy fölfelé, csak mindig a Föld központja felé? Nyilvánvaló, az ok az, hogy a Föld vonzza. Kell tehát, hogy az anyagban egy vonzó képesség legyen, és ezen vonzó képesség összege a Föld középpontjában kell, hogy legyen, és nem a Föld valamelyik oldalsó részén, ezért esik az alma függôlegesen, vagyis a középpont felé. Ha az anyag vonzza az anyagot, akkor ez a vonzás arányos kell, hogy legyen annak mennyiségével. Így tehát az alma vonzza a Földet éppúgy, ahogy a Föld vonzza az almát. Íme, itt egy olyan hatás, amit mi gravitációnak nevezünk, amely kiterjed az egész univerzumra.

Magában a Principiában a gondolatok a "Tétel–Bizonyítás" Euklidesztôl örökölt merev köntösébe vannak öltöztetve, mintha a gondolatok így készen pattantak volna ki alkotójuk agyából; a tudománytörténészek azonban megvizsgálva a naplófeljegyzéseket, piszkozatfüzeteket, sôt alátétnek használt papírfecniket, meglehetôsen pontosan tudják rekonstruálni Newton gondolatait a felbukkanástól a végsô formulázásig.
 
A fizika történetében elôször jelenik
meg a mesterséges égitest gondolata
és ma is érvényes elmélete.

Hogy a bolygók meghatározott pályán
maradhatnak, könnyen megérthetjük,
ha az elhajított testek mozgását figyeljük: 
az elhajított követ saját súlyának nyomása
kitéríti az egyenes vonalú pályáról és 
egy görbe pályára kényszeríti a levegôben
és ezen görbe pályán végül is visszatér
a földre: és mennél nagyobb a sebessége,
amellyel elhajítjuk, annál messzebb jut,
mielôtt a földre visszaesne. Ilyen módon
feltételezhetjük, hogy ha a sebességét 
annyira megnöveljük, hogy sok mér-
földnyi ívet tenne meg, még mielôtt
visszatérne a földre, végül a föld korlátait
meghaladó ív esetén mellette keringene,
anélkül hogy érintené. 
(Newton: Principia, 1687)

A gravitációs törvény levezetésével részletesebben kellene foglalkoznunk részben fontossága miatt, részben hogy lássuk, hogyan kapta meg végre méltó helyét a Keplert szent ôrjöngésre késztetô, a világ harmóniáját kifejezô harmadik Kepler-törvény: a keringési idôk négyzetei úgy aránylanak, mint a pályasugarak köbei. Az itt kifejezett viszony és a körpályán mozgó test gyorsulásának, Huygens által is, Newton által is levezetett kifejezését (gyorsulás = sebesség négyzet osztva sugár) összekombinálva kiadódik az 1/r2-es erôtörvény, majd a gravitáció általános törvénye: két test tömegükkel egyenes, a köztük lévô távolság négyzetével fordított arányú érôvel vonzza egymást: Ha most Newton mozgástörvényébe (erô = tömeg x gyorsulás) behelyettesítjük a gravitáció erôtörvényt, megkapjuk a bolygók pályáját, keringési idejét, visszakapjuk a Kepler-törvényeket. De ki lehet számítani a különbözô szökési sebességeket: azt a sebességet, amellyel indítva egy test a Föld Holdjává válik, vagy teljesen kikerül a vonzáskörébôl, vagy elhagyja a Naprendszert, hogy a határtalan világ önálló rendszere legyen.

Nem állhatjuk meg, hogy a tétel egy "modern" megfogalmazását ne idézzük. Ehhez ugorjunk elôre másfél évszázaddal idehaza, Magyarországon.

Az alábbi idézettel, amelyet Varga Márton A Gyönyörû Természet Tudománya címû, 1819-ben megjelent könyvébôl vettünk, és amely a 3/2-es hatvány és az erôtörvény közötti kapcsolatról szól, azokat a hôsi erôfeszítéseket szeretnénk illusztrálni, amellyel elôdeink nyelvünket végül is minden tudomány befogadására alkalmassá tették.

Ha a mozduló az ô egész karika forma uttyát béjárja, az idô, mellyben ez történik, kerülés, vagy pállya idejének hivattatik. Errôl a Máthesis azt mutattya meg, hogy a két mozduló idejének négyezettye úgy vann, mint a közép távulságoknak kotzkázattya, és valahol ez megigazul, ott a középpontra tartó erô a duplás távulsággal viszszáltt tekéntetben vann.

Newton megadja a fizikai jelenségek színpadát és ütemét. A színpad az abszolút tér, az ütemet az abszolút idô szolgáltatja. Íme ezek definíciói:

Az abszolút tér természeténél fogva, bármely máshoz való viszonyítás nélkül, mindig hasonló és mozdulatlan marad.

Az abszolút, igaz és matematikai idô magától és a saját természetétôl fogva egyenletesen folyik bármilyen máshoz való viszonyítás nélkül.

Az abszolút tér és idô bevezetésének problematikus voltát Newton is látta, a nagy ellenfél, Leibniz élesen támadta. Az alábbi idézet azt mutatja, mintha Newton a Teremtô Isten attribútumaiban keresné az abszolút idôrôl és térrôl vallott felfogásának igazolását.

Ô nem az idô és a tér, de létezik az idôben és térben. Örökké van az idôben és mindenütt jelen van: és mindig és mindenütt való létezésével alkotja az idôt és a teret.

A 19. század fizikusait viszont Kant gyôzte meg azzal az állításával, hogy a tér és idô a tapasztalatot megelôzô gondolatstruktúra, amely az érzékelést ismeretbe rendezi, tehát a tapasztalás a priori adott formája.

Az újkor két nagy tudományos forradalma a relativitáselmélet és a kvantumelmélet más-más oldalról kérdôjelezi meg és kezdi ki a newtoni világképet. A relativitáselmélet a minden külsô relációtól független abszolút tér és idô fogalmát alakítja át, a kvantummechanika viszont magukat a newtoni mozgásegyenleteket helyettesíti mikrorészscskék esetén új egyenletekkel.

A nagy különbség a newtoni elmélet "megtépázása" és a régi, mondjuk arisztotelészi világkép megtámadása között az, hogy a newtoni világkép az arisztotelészit a maga teljes egészében helyettesítette úgy, hogy annak semmilyen eredményét nem vette át. Ugyanakkor a newtoni mechanika, mint a relativitáselmélet, illetôleg a kvantumelmélet kis sebességekre, illetôleg nagy tömegekre érvényes aszimptotikus megközelítése továbbra is a természettudomány szolid alkotóeleme marad. A bennük való bizalom azzal csak nôtt, hogy megismertük korlátait.

Newton eredményeinek számbavétele egy a klasszikus fizikáról szóló tankönyv tartalomjegyzékének felmondása lenne. Itt csak egy (a csodaévek eredményeinek Newton által adott felsorolásában is szereplô) témakört említünk röviden: a fluxiók és a fluxiók inverze a mai nómenklatúrában a differenciál- és integrálszámítást jelenti. Ebben a témakörben bonyolódott Newton Leibnizcel elkeseredett, sôt dühödt prioritásharcba, amelynek mindkét fél, de fôleg a tudomány súlyos kárát látta.

Newton egyéni teljesítménye nemcsak azon mûvelt kortársait ejtette ámulatba, akik számára a newtoni életmû kis részének feldolgozása is egy egész élet programját jelentette, hanem még azok is meghajoltak a hatalmas teljesítmény elôtt, akik egyébként megértve a newtoni gondolatokat, kritikával fogadták azokat; mint például Huygens és Leibniz.

Newton apoteózisa már életében megkezdôdött. A költôk verseket írtak dicsôítésére, a királynô lovaggá ütötte.

A Trinity-kápolnában Newton szobra alatt ez áll: Newton qui genus humanum ingenio superavit (Newton, aki az emberi nemet szellemével felülmúlta).

A zsenialitás iránti feltétlen hódolat nem engedi, hogy Newton emberi gyengeségeit emlegessük, de a tragédiát észre kell vennünk. Igaza van Huxleynak:

Az ár ugyanis, amelyet Newtonnak felsôbbrendû intellektusáért kellett fizetni, túl nagy volt: képtelen volt barátságra, szerelemre, apaságra és sok más kívánatos dologra.

Végül álljon itt a 18. század meghatározó géniuszának, Voltaire-nek véleménye:

Nemrégiben egy neves társaságban arról az elcsépelt és hiú kérdésrôl vitatkoztak, hogy ki a legnagyobb: Caesar, Nagy Sándor, Tamerlan vagy Cromwell.

Valaki azt válaszolta, hogy kétségkívül Newton az, és ennek az embernek igaza volt. Mert ha az igazi nagyság abban áll, hogy valaki az Égtôl hatalmas szellemet kapva azt arra használja, hogy maga és mások számára világot gyújtson, akkor az olyan ember, mint Newton úr, kihez hasonlót egy évtizedben alig találunk, valóban nagy ember.



Természet Világa, 127. évfolyam, 1. szám, 1996