Egy elméleti fizikus vándorútja Budapesttől Bostonig
Beszélgetés Tisza László professzorral

Ötödik rész1


Az idén 100 éves Tisza Lászlóval készített interjúsorozat befejező írását tartja kezében az olvasó. Úgy gondoljuk, sokaknak igazi tudománytörténeti csemegét jelentett a fizika aranykorát alkotó tudósként megélő idős professzor emlékezése tudományra, történelemre, a budapesti, göttingeni, lipcsei, harkovi, párizsi, bostoni évekre. A beszélgetéssorozat értékét emelte, hogy a kérdező is tudósember, Frenkel Andor, az MTA Részecske és Magfizikai Kutató Intézetének tudományos főmunkatársa. Az ő kitartó munkája tette lehetővé, hogy Tisza László életútját és gondolatait ennyire emberközelien és ilyen mélységekben megismerhettük. Az utolsó epizódban a kvantummechanika paradoxmentes megalapozásáról és a professzor magyar fizikusokhoz fűződő kapcsolatáról esik szó.

IX. Tanítás és kutatás Amerikában

Frenkel Andor: Nem lehetett könnyű tanítási gyakorlat nélkül elkezdeni a tanítást egy rangos egyetemen...

Tisza László: Ahogy mondtam, az MIT-n elsősorban másodéveseknek kellett feladatmegoldó gyakorlatot tartanom. Ez nem volt nehéz, a nyelvet leszámítva. Nekem azonban a termodinamika oktatására szóló megbízás volt a legfontosabb. Kinevezésem után két hét állt rendelkezésemre a tananyag felvázolásához. Slater a saját könyvéből tanított, az "Introduction to Chemical Physics"-ből. Rám bízta, hogy én is ezt használom-e. Úgy döntöttem, nem egyetlen könyvet választok. Három fogásból állítottam össze a menüt: Slater könyvéből, Landau és Lifsic "Statisztikus fiziká"-jából, amelynek első kiadását 1938-ban jelentette meg az Oxford University Press angolul, valamint göttingeni jegyzeteimből, amelyeket Max Born előadásán készítettem. Mindhárom forrás tartalmazott olyan részeket, amelyek összhangban voltak egymással és az én programommal. Főként a bevezető lépésben, az entrópia definíciójában különböztek.

1941-ben a termodinamikai megközelítéssel kezdtem, de az entrópiát klasszikus statisztikus mechanikai úton definiáltam. Ebben Landaut és Lifsicet követtem. Másodjára azonban nem tetszett ez a megoldás, és már 1942-ben lemondtam a statisztikus kezdésről. Helyette Carathéodory megalapozását választottam, ahogyan Borntól hallottam, de ez még kevésbé volt a kedvemre. El is vetettem, de valamit megtartottam Born előadásaiból: azt a mnemotechnikai eszközt, amely segít eligazodni az alapvető termodinamikai változókat tartalmazó parciális deriváltak útvesztőjében.
Az entrópiával kapcsolatos patthelyzetet elpanaszoltam egy barátomnak, a doktori disszertációja védéséhez közeledő Roland Lichtensteinnek. "Miért nem posztulálod?" - kérdezte. Ezt tettem, és ma is zavarban vagyok, hogy rendszerem egyik sarokkövét egy kívülálló megjegyzése szolgáltatta. Igaz, az entrópia létezését maga Gibbs is posztulálta, de az eljárást nem nevezték néven.

Az entrópia posztulálásával és a statisztikus definíció elhagyásával teljesen fenomenologikus tárgyalást vezettem be. Ezt a kissé egyedi építményt később a "Makroszkopikus termodinamikai egyensúly" elméletének neveztem el, röviden MTE-nek. Valójában a Gibbs-féle termodinamika modernizált változata volt.

F.: Hogyan posztuláltad az entrópiát?

T.: Létezik az energiának és a térfogatnak egy függvénye, amelynek maximuma a termodinamikai egyensúlyi állapotokat jellemzi. Ezt a függvényt entrópiának nevezzük. Az energia-egyensúly megadja a rendszer hőmérsékletének homogenitását; hasonlóan, a térfogat-egyensúly a nyomás, a tömeg-egyensúly pedig a kémiai potenciál homogenitására vezet. Ez az egységes módszer ma már széles körben - vagy talán általánosan is - használatos. Fontos megjegyezni, hogy a termodinamika ilyen elegáns tárgyalásához egy összetett rendszert kell tekintenünk, például egy alkalmas rendszert és egy tartályt. Kezdetben el vannak szigetelve egymástól, azután termikusan érintkeznek. Azt, hogy a szélsőértékhez vezető állapotok pontos definíciójához ez a megközelítés szükséges, Planck ismerte fel, Landau már magától értetődően használta. Az entrópia létezését valószínűleg én kezeltem először explicit posztulátumként.

Ezt a harmadik változatot 1943-ban dolgoztam ki. Akkori hallgatóim szokatlanul jó előképzésben részesültek. Többségük részt vett a Brown Egyetem kitűnő nyári iskoláján, ahol Európából emigrált matematikusok tanítottak. Termodinamikát is tanultak már, és az én verziómat kifejezetten jobbnak tartották a szokottnál.

A következő húsz év alatt továbbfejlesztettem és kiterjesztettem az előadásaimat, de központi részük már szilárdan meg volt alapozva. Nehézséget jelentett, hogy semmilyen korábbi tankönyvet nem használhattam. Saját jegyzetet kellett volna írnom. Úgy emlékszem, nem volt elég önbizalmam, hogy egyedül belevágjak. Szerencsére egy barátom, William F. Whitmore, aki az MIT-n matematikát tanított, s Norbert Wiener és Giorgio Santillana baráti köréhez tartozott, felajánlotta a segítségét. Egy hetet töltöttünk Sandwich on the Cape-en, és a bevezető három fejezet majdnem kész piszkozatával tértünk haza.

A jegyzetet nemcsak az én hallgatóim olvasták szívesen, hanem más tanszékek tanárai és diákjai is. Ezek között is az első volt Michael Bever professzor, aki a Metallurgiai Tanszéken tanított termodinamikát. Ő a jegyzetem lelkes híve lett, és ezt használta az előadásán.

Tárgyalásom népszerűsége kétségtelenül a Born-diagram hasznosságához kötődik. Talán itt az ideje, hogy elmondjam ennek az eszköznek a történetét. Born soha nem publikálta. Jóval később azonban megtaláltam a diagramot F. O. Koenig két cikkében, amelyekből megtudtam, milyen sokan használják, és azt is, hogy én merőben másképp alkalmazom, mint a többiek. Hadd magyarázzam ezt meg.

A Born-diagram összefüggéseket állapít meg a termodinamikai alapegyenletek négy alakja között. Az egyensúly feltételei az egyenletek bármelyikéből megkaphatók, és mindegyik feltétel tartalmazza azoknak a termodinamikai változóknak a parciális deriváltjait, amelyek a szóban forgó egyenletben szerepelnek. A Koenig által ismertetett esetekben a Born-diagrammal azt mutatták meg, hogy egy adott egyensúlyi egyenletből hogyan származtatható sok olyan összefüggés, amely más termodinamikai változókat tartalmaz. Az én vezérelvem ezzel szemben az volt, hogy a sok összefüggésből válasszuk ki azokat, amelyek az adott esetben hasznosak. Kitaláltam egy eljárást, amelyet "redukció"-nak neveztem el. Ez lehetővé teszi, hogy a diagram segítségével bármelyik egyensúlyi egyenletből kiindulhassunk, bevezethessük a számunkra fontos, közvetlenül mérhető mennyiségeket, és kiküszöbölhessük a többieket. Nem nyilvánvaló, de valószínű, hogy az eljárással hatékonyan jutunk el minden kívánatos kifejezéshez.

A jegyzet tehát sikert aratott, de tovább kellett volna írni. 1947 körül Bill Washingtonba költözött, hogy valamilyen védelmi munkát végezzen. Egy ideig rendszeresen leveleztünk; terveztük, hogy továbbra is együtt dolgozunk a termodinamikai kéziraton, ő majd eljön az MIT-ra, én pedig elutazom hozzá Washingtonba. Úgy emlékszem, semmi sem lett az egészből. A levelezés 1948 márciusában hirtelen abbamaradt. Bill a nyugati tengerpartra költözött, ahol egy repülőgépgyár tanácsadója lett.

Még mindig nem álltam készen az önálló munkára. Herbert Callen javasolta, hogy dolgozzunk együtt. Callen 1943-ban járt a termodinamika-előadásaimra, és az én vezetésem alatt írta a PhD-dolgozatát. Elfogadtam az ajánlatát, de nem tudtunk jól együttműködni, különösen azután nem, hogy Philadelphiába költözött, ahol a Pennsylvaniai Egyetem professzora lett. Végül beleegyeztem, hogy külön publikálja a saját változatát. Bőven elismerte az előadásom szerepét, és a könyve nagyon sikeres lett. Hozzájárult az én termodinamikai verzióm elterjedéséhez. Szomorú, hogy Herbert nagyon korán meghalt.

Bár érdekesnek tartom, hogy egy tisztán fenomenológiai termodinamika statisztika nélkül is kidolgozható, a termodinamika statisztikus felépítése is kívánatos.  Az 1950-es évek végén ilyen elmélet megalkotása foglalkoztatott. A standard elméletben a pontszerű részecskéket stochasztikus változók írják le. Én a termodinamikai változókat szerettem volna használni. Ehhez Benoît Mandelbrot barátom mutatta meg az utat. (Mandelbrot később a fraktálok felfedezéséről és a Mandelbrot-halmazokról vált híressé.) Benoît felhívta a figyelmemet Szilárd Leó igen eredeti statisztikus mechanika elméletének levezetésére. A Szilárd-módszert ő a statisztikus becslési elmélet egyik példájaként értelmezte. Ezek a gondolatok elég muníciót adtak egy új elmélet kidolgozásához, de semmi sem volt még készen. Szilárd összehangolta a Carnot-típusú termodinamikát a Boltzmann-statisztikával, de én mindkét elméletet a Gibbs-féle kontextusba akartam helyezni.

Az ötletek kiterjedt kutatási programhoz vezettek, amelyben finom logikai érvelések is szerepet kaptak. Szerencsére akadt egy alkalmas PhD-hallgatóm, Paul M. Quay. Jezsuita papként járatos volt a logikai nüanszokban, és lelkesen látott a feladathoz. Nagy élvezettel dolgoztunk a problémán. Ez a munka lett annak a rendhagyó statisztikus termodinamika kurzusnak az alapja, amelyet 1960 körül tartottam.

Egy véletlen találkozás alkalmával Carol Bowen, az MIT Press igazgatója azt mondta, írjam meg a saját tankönyvemet. Nemet mondtam, mert nem akartam vállalni azt a rengeteg rutinmunkát, amely egy ilyen feladattal jár. Azt javasolta, írjak valamit; végül kompromisszumot kötöttünk. Az MIT Press valóban kiadott egy könyvet 1966-ban "Generalized Thermodynamics" (Általánosított termodinamika) címen. A könyv váza nyolc, korábban publikált cikkem volt, amelyek felét társszerzőkkel, elsősorban PhD-hallgatókkal írtam, az egyik legjobbat Quay-vel. Ezeket négy új dolgozattal egészítettem ki, hogy megteremtsem a történeti hátteret a főként deduktív tárgyaláshoz, és néhány, közben felfedezett hézagot is betöltöttem. Az eredmény nem tankönyv lett, de a saját előadásaimhoz felhasználtam a nyugdíjazásomig hátralevő években. A könyvkritikák kedvezőek voltak, és az idők folyamán háromezer példány kelt el. Nincs szó második kiadásról, de elképzelhető, hogy az MIT Press felteszi az Internetre.

F.: A szuperfolyékonysággal már egyáltalán nem foglalkoztál az MIT-n?

T.: Bár elsősorban a termodinamika felépítése kötött le, a szuperfolyékonyságotnem felejtettem el. Meg voltam győződve, hogy a hőmérséklethullámra vonatkozó 1938-as meglepő jóslatom kísérletileg ellenőrizhető. Erre sokáig nem került sor. Fritz London, aki, mint említettem, nem fogadta el kétfolyadékos elméletemet, valószínűleg minden ez irányú érdeklődést lelohasztott. A helyzet csak 1941-ben változott meg, amikor Landau elkészült a saját elméletével.

F.: Erre gondoltál, amikor azt mondtad, hogy Nyugaton semmi sem történt, míg Keleten történt valami?

T.: Igen. Landau elmélete nagy érdeklődést keltett, és közvetve az én munkámra is felhívta a figyelmet. A szuperfolyékonyság 1938-as felfedezése után Kapica folytatta kísérleteit. Lehet, hogy maga alakította ki kétfolyadékos elméletét, de az is lehet, hogy az én Nature-beli cikkem inspirálta. Mindenesetre zseniális kísérleteket talált ki, hogy az elképzelést meggyőző kísérleti alapokra helyezze. Mire az eredményeket a börtönből 1939-ben kiszabadult Landau elé tárta, a kétfolyadékos szuperfolyékonyság már-már kísérleti ténynek számított. Landau azonban határozottan ellenezte, hogy a kétfolyadékos elméletet a Bose-Einstein-kondenzációra alapozzuk. Ő a szuperfolyékonyságot a hélium gerjesztési spektruma alapján vizsgálta, míg a London-Tisza-elmélet az alapállapot nullpont-energiájából indul ki. Úgy gondolom, mindkét megközelítésre szükség van, és ezek kompatibilisek. Sajnos, Landau a legkisebb mértékben sem volt hajlandó elismerni London érdemeit, még akkor sem, amikor London barátai 1960-ban Landaunak ítélték a London-díjat.

Landau fenomenológiai kétfolyadékos elmélete sokkal jobb, mint az én hevenyészett elméletem. Igaz, Landau először vétett egy hibát. Két, nyomásváltozásokkal kapcsolatos hangot jósolt, de Peskov a hanghullámok előállításának szokásos módszerével két hang helyett csak egyet kapott. Lifsic újraszámolta az elméletet, és megállapította, hogy valóban két hullám van, de csak az első kapcsolatos nyomásváltozásokkal, míg a második hőmérséklet-változásokkal, amelyek váltakozó felmelegedés révén figyelhetők meg. Éppen ezt jósoltam meg 1938-ban. Peskov kísérletei 1944-ben igazolták is a feltevést.

Ekkor Fritz London megkeresett, és azt mondta, Peskov kísérletei nem döntik el, melyik elmélet a helyes, a Landaué vagy az enyém. 1946-ban, az alacsony hőmérsékletek fizikájának szentelt első, háború utáni konferencián az angliai Cambridge-ben Fritz nyomatékosan hangsúlyozta az elsőbbségemet. Bizonyára bántotta, hogy korábban kétségbe vonta a meggondolásaimat. A hatás nem maradt el, és első ízben méltányolták nyilvánosság előtt a héliummal kapcsolatos munkámat.

Hamarosan új kérdés merült fel. Noha Landau és az én elméletem között bizonyos ekvivalencia áll fenn, a különbségek miatt fontos volt tisztázni, hogy melyik a jobb. Landauval egyetértettünk abban, hogy gerjesztett állapotban fononok keletkeznek, de ezeknek a szuperfolyékonyságban betöltött szerepéről eltérően vélekedtünk. Landau csak a normális folyadékhoz rendelt fononokat, míg én a folyadék egészéhez. Ez a különbség nem jár következménnyel a T>1,2 K hőmérséklet-tartományban, amelyben Peskov az első kísérleteit végezte. Azonban Landau azt jósolta, hogy 1 K alatt hirtelen megnő a második hangsebesség, míg az én számításaim szerint ez a sebesség nullához tart. Ez éles különbség volt. Amikor az 1940-es évek végén 1 K alatti hőmérsékletet is el tudtak érni, Landau látványos sikert aratott. Úgy gondoltam, hogy érveimet jól alá tudom támasztani, de tévedtem. Emiatt jelentősen csökkent a tekintélyem, önbizalmam még ennél is jobban. Sikereim nyomán ugyanis erősen bíztam az intuíciómban. Ezért súlyosan megfizettem, de a kudarc jótékony hatásaként elhatároztam, hogy megszilárdítom elgondolásaim matematikai alapját. Ennek nyomán számos cikket írtam PhD-hallgatóimmal, és ezek alkották a korábban említett "Generalized Thermodynamics" vázát. A vereség utáni újrakezdésnek ez a része sikeres volt.

F.: A termodinamika más területein nem voltál aktív?

T.: De igen. Már említettem, hogy Landau fázisátalakulásról írott cikkeinek fontos szerepe volt termodinamikai orientáltságom kialakulásában. Mármost a dolgozatainak voltak korlátai is, amelyek az idők során kerültek felszínre. Az első és legjelentősebb esemény Lars Onsager elmélete volt, amelyben az Ising-modell fajhő-szingularitását bizonyította be. Az eredmény olyan szigorú matematikai struktúra volt, amely mindent felülmúlt, amit addig a statisztikus mechanikában elértek. Landau elmélete nem tartalmazott matematikai szingularitást, mégis a teljes általánosság igényével lépett fel. Nekem sikerült a szingularitásokat beépíteni a fenomenológiai elméletbe.
 
X. Kiküszöbőlhetők-e a kvantummechanika paradoxonjai?

F.: Korábban említetted, hogy "a Bose-Einstein-statisztika kitűnően eljátszhatja a kvantálás szerepét". Beszélnél erről az érdekes, formabontó elképzelésről?

T.: Ez hosszú történet. Az MIT-n volt néhány kvantummechanika-előadásom is. Ezek arra ösztönöztek, hogy megkérdőjelezzem a kvantummechanika interpretációjának néhány aspektusát. A kvantummechanikának felróják a determinizmus hiányát. Elképzelésem szerint igaz ugyan, hogy a kvantummechanika néha nem tud olyan egyértelmű választ adni, mint a részecskék newtoni klasszikus mechanikája, de ezt bőven kompenzálja, hogy a kvantummechanika - mivel a kémia kérdéseit is magában foglalja - olyan kérdéseket is megválaszol, amelyek jócskán meghaladják a newtoni mechanikát. Noha a kvantummechanika a részecskék pályáját csak statisztikusan jósolja meg, levezeti az elemek periódusos rendszerét, amely megfelel a természet törvényeinek. Meghatározza, legalábbis elvben, azokat a vegyületeket is, amelyek ezekből az összetevőkből képződhetnek. Ez a teljesítmény sokkal többet nyom a latban, mint a mechanikai determinizmus hiánya.

Ezt a gondolatot nem publikáltam, de 1950-ben írtam egy kéziratot, "Meaning of Quantum Mechanics" címmel, amely kézről kézre járt. (Fordítása "A kvantummechanika és a determinizmus" címmel megjelent a Fizikai Szemlében 1978-ban.) A kvantummechanika állásáról felvett diagnózisom nyilvánvalónak tűnt számomra, ezért nem hihettem, hogy senki másnak nem jutott eszébe. Csak az irodalom gondos átvizsgálása után győződtem meg arról, hogy elképzelésem sehol sem szerepel. Valójában nem mindenkinek tetszett. John Slaterből, a tanszékvezetőmből heves ellenkezést váltott ki, viszont Victor Weisskopf és Philip Morrison lelkesen felkarolta.

Noha nem volt kétségem érvelésem helyességéről, mégsem publikáltam, mert a cikk matematikailag nem volt alátámasztva. Fogalmam sem volt, hogyan orvosolhatnám ezt a hiányosságot. Igyekeztem nyitva tartani a szemem, hogy észrevegyem, ha valamilyen megoldási lehetőség felbukkan.
1973-ban nyugdíjba mentem az MIT-ról. Ezután már nem tartottam meg termodinamikai és statisztikus fizikai előadásaimat, de felajánlották, hogy kedvem szerint tanítsak valamit félállásban. Öt évig, 1974-től 1979-ig vezettem egy szemináriumot, amelyet "Algebrai módszerek a fizikában" címmel hirdettem meg. A hallgatóság vegyes volt, akadtak kezdők, felsőbb évesek és doktoranduszok is, összesen 10-15 diák. A szeminárium igen sikeresnek bizonyult, és új korszak kezdetét jelentette számomra.

F.: A kvantummechanika paradoxmentes megalapozását kerested?

T.: Igen, azt. Nem értem az út végére, de előkészítettem a terepet. Többen javasolták, hogy jelentessem meg a jegyzeteimet. Ezt kellett volna tennem, de nagyon elköteleztem magam a "mindent vagy semmit" célkitűzés mellett, s talán túlságosan lusta is voltam ahhoz, hogy egy könyv technikai részleteivel bajlódjam.

Az 1979. évi szeminárium után azért meditáltam a dolgon, és "Integration of Classical and Quantum Physics"  (A klasszikus és a kvatumfizika egyesítése) című cikkem, amely a Physical Review A 40, 6781 (1989)-es számában jelent meg, bizonyos fokig éveken át tartó kutatásaim csúcspontja. Újdonsága miatt számítottam valamelyes szerkesztői morgolódásra, de az idő múlásával némi elismerésben is reménykedtem. Egyik várakozásom sem igazolódott. A cikk megjelenését semmilyen lektori kifogás nem akadályozta, viszont figyelmet sem keltett az olvasók kö-rében. Tévedtem abban, hogy a matematikai formalizmus alapján egy csapásra elfogadják a mondandómat. A matematikai formalizmus elfogadása filozófiai döntés kérdése. Az 1950-es cikkem matematikai szempontból nem volt megalapozva, az 1989-eshez a filozófiai érvelés hiányzott. Ez a helyzet a tudományos forradalmak problematikájához vezet.

Szokásos körülmények között az új kutatási eredmények egyszerűen hozzáadódnak a régiekhez. Akkor beszélünk forradalomról, amikor az új tudás ellentmondásba kerül a sáncok mögé húzódó hagyomány némely aspektusával. Ez a helyzet kétféle módon kezelhető: 1) az ellentmondást kiküszöbölik a hagyomány újrafogalmazásával, vagy 2) az ellentmondást az újításban gyökerező paradoxonként kezelik.

Véleményem szerint a paradoxon elfogadása alacsonyabb rendű, mint a tradíció tudományos átértékelése. Ezért az 1)-es számú módszert a 2)-es fölé helyezem, és megjegyzem, hogy a newtoni forradalom ezen az úton következett be. A geocentrikus kozmosz és a kizárólag kör alakú pályák elvetése olyan figyelmet keltett, amilyet ezek a radikális újítások megérdemeltek. A tudománytörténetnek ez a fejezete arról tanúskodik, hogy a hagyományt alkalmanként modernizálni kell, és arról is, hogy a feladat megoldása nehéz. A newtoni forradalmat általában jelentős és haladó lépésnek tekintik; a hagyományban véghez vitt változások előrelépést jelentettek, mivel Newton - az igazság kritériumát szem előtt tartva - elkerülte a tradíció elavulását.
A XX. század tudományos forradalmának, amely elsősorban Einsteinnel kapcsolatos, vegyes a megítélése. A speciális relativitáselmélethez Einsteint az a felismerés vezette, hogy a részecskék klasszikus mechanikája ellentétben áll a klasszikus elektrodinamikával. Einstein az ellentmondást úgy oldotta fel, hogy feladta az abszolút tér és idő newtoni felfogását. A relativitáselmélet esetében tehát Einstein úgy revideálta a klasszikus elméletet, hogy minden, paradoxonhoz vezető feszültséget feloldott a hagyomány és az új között - szigorúan az 1)-es módszer szerint járva el.

A kvantummechanika megalapozása egészen máshogy alakult. Jól ismert, hogy Einstein éles kritikával illette a kvantummechanikát. Bár véleménye figyelmet keltett, a kvantummechanika túl hasznos volt ahhoz, hogy elfogadják a bírálatát; a fizikusok zöme megtanulta, hogy túltegye magát Einstein kritikáján. Úgy gondolom, ez a reakció érthető, de túlságosan messzire ment. Azt javaslom, hogy a kvantummechanika einsteini kritikáját fogalmazzuk át a kvantummechanika megalapozásának kritikájává. Kétségtelen, hogy Einstein a kvantummechanika megalapozását kevésbé kielégítőnek tartotta, mint a relativitáselméletét. Célul kell kitűznünk a kvantummechanika olyan megalapozását, amely a magasabb követelményeket is kielégíti. Einstein fáradhatatlanul igyekezett kitágítani az általános relativitáselmélet kereteit, hogy az alapul szolgálhasson a kvantummechanika továbbfejlesztett, determinisztikus változatának levezetéséhez, saját várakozásainak azonban nem sikerült megfelelnie.

Úgy gondolom, a kvantummechanika megalapozásához úgy is eljuthatunk, hogy analógiát keresünk a speciális relativitáselmélettel. Emlékezzünk, hogy a speciális relativitáselmélet a részecskék kanonikus mechanikája és a klasszikus elektrodinamika inkonzisztenciájának felismeréséből keletkezett. A probléma megoldásához Einstein a klasszikus tér-idő felfogást a Lorentz-csoport által vezérelt relatív felfogással helyettesítette.

A kvantummechanika megalapozásához vezető einsteini programot könnyen végrehajthatjuk, ha hasonló utat követünk. Ugyanazoknak a klasszikus elméleteknek az inkonzisztenciájára összpontosítunk, de a tér-idő felfogás helyett a részecskefelfogással törődünk. A hiányosságot még könnyebben felismerhetjük, mint a tér-idő esetében. A newtoni részecskéhez tartozó legfontosabb kvantitatív fogalom a részecske impulzusa  és a részecske helye, ami Newtont az akkoriban létező egyetlen szigorú és szisztematikus matematika, az euklideszi formalizmus alkalmazására késztette.

A tér és az idő relativizálása nem szüntet meg minden ellentmondást ezek között az elméletek között. Ha a Rutherford-féle atommodellre alkalmazzuk őket, a híres sugárzási instabilitáshoz jutunk. Az ellentmondást és az ebből adódó instabilitást kiküszöbölhetjük, ha figyelembe vesszük a newtoni részecskefelfogás kettőségét. Amint már felhívtam rá a figyelmet, Newton kétféle részecskefelfogást vezetett be, de csak az egyiket, az impulzussal és koordinátával parametrizált mechanikai részecskét kezelte matematikai módszerekkel a "Principiá"-ban. Az "Optiká"-ban fellelhető optikai-kémiai részecskét az impulzussal és az impulzusmomentummal kell parametrizálni, de a tudomány akkori állása mellett ez még nem vetődhetett fel. Ezért ezt a fontos elképzelést figyelmen kívül hagyták a metodológiai tárgyaláskor, és akkor sem történt változás, amikor a matematika már régen elérte a kellő szintet.

Ideje, hogy kiküszöböljük ezt a magunknak köszönhető akadályt. Az optikai-kémiai részecske természetes úton vezet a kvantummechanikai hullámvektorhoz. Míg a pontszerű részecskék és a skalár hullámok közötti kapcsolatot nehéz matematikailag leírni, az orientálható részecskék és a polarizálható hullámok kapcsolata nagyon elegánsan tárgyalható. Nevezetesen, egy orientálható részecske állapotát Euler-szögekkel jellemezhetjük, és ezeket a polarizációs hullám állapotát leíró szögekkel azonosíthatjuk, ahogyan ezt a már idézett Physical Review-beli cikkemben megmutattam. Amint mondtam, a cikket minden lektori kifogás nélkül közölték, de nem ért el kellő hatást. Bár szép számú különlenyomatot kértek, és alapötletem számos aspektusát kifejtettem Abner Shimony és John Stachel "Festschrift"-jeiben, amelyek 1997-ben, illetve 2003-ban jelentek meg, cikkeim semmilyen űrt nem töltöttek be a szokásos metodológiai gondolkodásban. Feltehetjük a kérdést, hogy miért nem.

Sajnos, komoly okok játszanak közre ebben. Talán helyes, ha kétféle részecskéről beszélünk, egy mechanikairól és egy kémiairól, és konceptuálisan előnyös lehet, ha a kvantummechanikát a kémiai részecskére alapozzuk. A kvantummechanikát azonban a mechanikai részecske alkalmazásának kiterjesztésével dolgozták ki. Ez a kanonikus verzió a paradoxon kétségtelen forrása, de óriási irodalomba van ágyazva, és ma már rendkívül nehéz egy empirikusan egyenértékű, csak konceptuálisan jobb "termék"-kel helyettesíteni.

Nagyon közelről érint ez a probléma. 1930-ban a tudományos és társadalmi forradalom közti analógia folytán a kommunista ideológia csapdájába estem. Később ugyanez a hit tett különlegesen érzékennyé az ünnepelt "tudományos forradalom struktúrájá"-nak hibáival szemben. Míg Kuhn a tapasztalat különböző területeinek inkonzisztens paradigmáival kíván foglalkozni, a relativitáselmélet megalapozásánál Einstein az idejétmúlt klasszikus felfogás feladásával küszöbölte ki a paradoxonokat. Ezt a sikert nem tudta megismételni a kvantummechanika esetében. Bár a Physical Review-ban megjelent cikkem megmutatja, milyen irányban kell haladni ennek érdekében, nem ösztönöz eléggé arra, hogy a kanonikus kvantálás hatalmas irodalmát megbolygassák. Ehhez a kvantálás kétféle módjának részletekbe menő vizsgálatára lenne szükség. Remélem, hogy a fiatal fizikusgenerációból valaki majd vállalkozik rá.

XI. Epilógus

F.: Fennmaradt-e a kapcsolatod a Magyarországon élő fizikusokkal, miután 1937-ben elutaztál Párizsba?

T.: A magyar fizikustársadalommal már akkor megszakadt a kapcsolatom, amikor Landau harkovi csoportjához csatlakoztam. A hetvenes évek elején éledt újra, amikor Marx György, az Eötvös Loránd Fizikai Társulat elnöke egy darabig az MIT-n volt, és meghívott, hogy látogassam meg Budapesten. Örömmel elfogadtam a meghívást. 1973-ban, 36 évi távollét után, előadást tartottam a Társulatban és egy diákcsoport előtt is. Kiderült, hogy társalgási szinten elég jól beszélek magyarul, de fizikai kérdésekről sokkal könnyebb volt angolul előadnom. A közönség kérésére néha azért magyarul is beszéltem. A nyelvnél persze sokkal fontosabb, hogy mit mondtam. A kvantummechanikára vonatkozó interpretációm kedvező fogadtatásra lelt csakúgy, mint azé a részecskefelfogásé, amely a kémiai kapcsolatot hangsúlyozta a klasszikus mechanikával fennálló, általánosan elfogadott, de kevésbé harmonikus kapcsolat helyett. Egyedi álláspontomban talán van valamelyes magyar sajátság: a hangsúlyeltolódást tőlem függetlenül Marx György is felfedezte, aki a középiskolák számára írt tankönyvében ezt az intuitív kvantummechanikai megközelítést használta.

F.: 1973 után már nem jártál Magyarországon?

T.: De igen, többször is; először 1983-ban vagy ’84-ben. Ekkor interjút adtam Staar Gyulának, a kitűnő ismeretterjesztő folyóirat, a Természet Világa főszerkesztőjének, amely a Fizikai Szemlében jelent meg. Később nagyon "testhez álló" meghívást kaptam a "Thermodynamics: History and Philosophy" című konferenciára. Veszprémben tartották, 1990 júliusában. Martinás Katalin, Ropolyi László és Szegedi Péter szervezte, és felkértek a nyitóelőadásra. Nem kaphattam volna kedvemre valóbb felkérést. Rendkívül élveztem a konferenciát, a gyönyörű várost és környékét.
A veszprémi összejövetelt követő évben ismét Budapesten voltam: ezúttal az Eötvös Loránd Fizikai Társulat centenáriumi konferenciájára hívtak meg. A kétfolyadékos elmélet történetéről tartottam előadást. Nyilvánosság előtt ekkor beszéltem először Fritz Londonhoz és Lev Landauhoz fűződő bonyolult kapcsolatomról. Nem volt könnyű erről szólnom. Egyedüli túlélőként féltem attól, hogy a magam javára fordítom a történetet. Segített, hogy Kürti Miklós barátom is jelen volt, és ő bátorított. Ő tanúja volt azoknak az eseményeknek. Nem vett részt a héliumos kutatásokban, de adiabatikus lemágnesezésével új alacsony hőmérsékleti rekordokat ért el. Utolsó magyarországi találkozásunk óta halt meg. Most én vagyok az utolsó tanú, és érzem az ezzel járó felelősséget.

1997-ben a kvantummechanika megalapozása terén végzett munkámról beszéltem Berlinben, a Max Planck Tudománytörténeti Intézetben. Innen mentem Budapestre, ahová ismét az Eötvös Loránd Fizikai Társulat hívott meg 90. születésnapom alkalmából. Több előadást is tartottam, és ezek során remek születésnapi tortával köszöntöttek fel. Ekkor egy másik interjút is adtam Staar Gyulának.

Egy másik alkalommal Nagy Dénes Lajossal, a fiatal fizikusgeneráció képviselőjével beszélgettem. Kapcsolatunk barátsággá fejlődött, amelyet egy különös egybeesés is elmélyített. Az 1930-as években megismerkedtem Dénes Lajossal, az értelmiség neves tagjával. Jó barátságban voltam egyik lányával, Dénes Annival, Nagy Dénes Lajos néhai nagynénjével. 2002-ben Dénes meghívott, hogy tartsak emlékbeszédet Wigner Jenőről születésének századik évfordulóján, az Európai Fizikai Társaság konferenciáján. Nagyon örültem, hogy ebből az alkalomból kifejezhettem tiszteletemet Jenő iránt, akivel többször is kapcsolatba kerültem pályám során.

Remélem, hogy ezeknek a fontos baráti kapcsolatoknak még lesz folytatásuk.

Az interjúsorozatot készítette:
FRENKEL ANDOR

1. Első rész, második rész, harmadik rész, negyedik rész.


Természet Világa, 138. évfolyam, 12. szám, 2007. december
http://www.termeszetvilaga.hu/ 
http://www.chemonet.hu/TermVil/ 


Vissza a tartalomjegyzékhez