Kereső toggle

A tudomány százada

Továbbítás emailben
Cikk nyomtatása

Elégedett hangulatban zárta a XIX. századot az akkori tudóstársaság nagy része.
Az elégedettség oka az volt, hogy a század felfedezései nyomán úgy vélték, értik,
milyen törvényszerűségek alapján működik a világegyetem, és úgy tartották, hogy
a XX. század az "ötödik tizedesjegy" fizikáját fogja elhozni, vagyis a küszöbön
álló században a fizikusok feladata csak a korábbi számítások pontosítása lesz. A
huszadik század felfedezései végül alaposan rácáfoltak az "elégedettek" vélekedésére,
hiszen a kvantummechanika, a relativitáselmélet, a DNS felfedezése nemcsak újdonságokat,
hanem robbanásszer? változást hozott.



Először csak szabadidejükben beszélgettek a DNS-ről. Balról: Francis Crick jobbról:
James D. Watson

A XIX. századi tudósok elégedettsége nem volt teljesen alaptalan, hiszen már a század
első fele nagy lépték? felfedezésektől volt hangos: 1808-ban az angol származású
vegyész és fizikus John Dalton bebizonyította, hogy az anyag atomokból áll, 1851-ben
tanítványa a szintén híres fizikus, John Prescott

Joule megfogalmazta természettudományos gondolkodásunk egyik alappillérét, az
energiamegmaradás elvét. A század második fele újabb jelentős felfedezéseket
hozott, elsősorban az elektromágneses jelenségek területén. 1873-ban jelent meg az
angol származású James Clerk Maxwellnek, a XIX. század legnagyobb elméleti fizikusának
könyve, az Értekezés az elektromosságról és a mágnesességről, amelyben négy
egyenletbe tömörítette az elektromágnesesség addig ismert jelenségeit.

A század a tudósok számára egy "kerek" világképpel ért véget: a mechanika
Newton által már két évszázaddal korábban megfogalmazott törvényei a gyakorlatban
olyan jól működtek, hogy kijelentették: a megfelelő kezdeti adatok segítségével
minden mozgás leírható, tehát determinált. Maxwell elméleti munkájának köszönhetően
a fény viselkedése és az elektromágnesesség is érthetőnek tűnt. Mindezek ellenére
"nyugtalanító" kérdésekkel búcsúztatták az 1899-es évet a század legérzékenyebb
tudósai. A minden ráeső sugárzást elnyelő fekete test sugárzása, a gázok viselkedését
meghatározó molekuláris mozgások, az 1897-ben felfedezett radioaktivitás olyan
ismeretlen területek voltak, amelyek számukra már előrevetítették, hogy a XX. század
fizikája addig elképzelhetetlen dolgokról fog szólni.

1900 októberére Max Planck német fizikus holtpontra jutott a fekete test sugárzásának
megfejtésére irányuló klasszikus egyenletekkel. Új ötletre és szemléletre volt szükség.
Október 19-én újra munkához látott, és egy nagyon intenzív és fáradságos időszak
után december 14-ére megtalálta a megoldást: a fekete test kis adagokban –
kvantumokban – veszi fel vagy sugározza ki az energiát.

1905-ben újabb váratlan fordulat történt: a Svájci Szabadalmi Hivatal egy munkatársa
három cikket küldött a kor egyik legmeghatározóbb fizikai lapjába, a német Annalen
der Physikbe, azt kérve, hogy közöljék a cikkeket, ha van hely. Az első cikk Max
Plancknak a fekete test sugárzására vonatkozó elméletét fejlesztette tovább,
kijelentve, hogy a fény energiakvantumokból, az ő elnevezése szerint fotonokból áll.
A második cikket a speciális relativitás elveként ismeri a világ, a 26 éves svájci
hivatalnokot pedig Albert Einsteinnek hívták. Einstein ötletei, melyek ma már szerves
részei a modern tudományos gondolkodásnak, akkoriban még merészen újak voltak. Erre
utal az a tény is, hogy 1913-ban, amikor Max Planck és professzortársai Einstein felvételét
kérték a Porosz Tudományos Akadémia tagjainak soraiba, érdemeinek felsorolása után
mentegetik őt, hogy mindenkivel előfordulhat, hogy néha túllő a célon, mint ahogy
Einstein is tette, amikor túl messzire ragadtatta magát a fény kvantumhipotézisének
felállításával.

Közel egy évtized múlva azonban Einstein elsősorban ezért a munkájáért kapta meg a
Nobel-díjat, és meggondolásai adják a minket körülvevő lézerek működésének elméleti
hátterét. Einstein 1916-ban továbbfejlesztette a speciális relativitás elméletét és
megalkotta az általános relativitáselméletet, amelyben többek között kijelentette,
hogy a fény elhajlik a bolygók közelében, a bolygók tömege miatt. Elméletét
igazolta a néhány évvel később bekövetkezett napfogyatkozás, az eseményről készült
fényképeken ugyanis olyan távoli csillagok képe volt látható, amelyek a Nap takarásában
voltak, és csak azért voltak megfigyelhetők, mert a róluk érkező fény útja meggörbült
és kikerülte a Napot.

Einstein mellett több tucat brilliáns elme dolgozott még az atomi világ titkainak feltárásán.
Niels Bohr, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger, Paul Dirac, Enrico Fermi, Wigner Jenő
és társaik megalkották a kvantummechanikát, azt a tudományt, amelynek segítségével
atomerőműveket és asztali számítógépeket működtetünk, molekulákat tervezünk.

1953-ban bekövetkezett az évszázad felfedezése: James D. Watson és Francis Crick
megfejtette az örökítőanyag, a dezoxiribonukleinsav (DNS) szerkezetét. A DNS
szerkezetének feltérképezésén sok nagynev? és a szakmában tapasztalt tudós
dolgozott, a helyes megoldás végül a majdnem "kívülálló" Watson és Crick nevéhez
fűződik.

James Watson 19 évesen fejezte be az egyetemet és 22 évesen doktorált. Ezután tanárai,
a szintén Nobel-díjas Salvador Luria és Max Delbrück Koppenhágába küldték biokémiát
tanulni. 1951-ben egy nápolyi tudományos konferencián hallotta beszélni Maurice
Wilkinst a DNS-ről, aki akkoriban már hosszú idő óta kutatta e biológiai
nagymolekula szerkezetét. Watson azonnal megérezte, hogy Wilkins jó úton jár, a
DNS-molekula szerkezete magyarázatot adhat a gének működésére, és nem akart
kimaradni a felfedezésből. Rögtön levelet írt Luriának, hogy a továbbiakban
Cambridge-ben szeretne dolgozni, ahol megtanulja majd a biológiai nagymolekulák
szerkezetének vizsgálatára használatos módszert, amit Wilkins is alkalmazott saját
kutatásaiban. Cambridge-ben ismerkedett meg az akkor 35 éves fizikus Francis Crickkel,
akivel először csak szabadidejükben beszélgettek a DNS-ről.

Kettejük zsenialitását jellemzi, hogy néhány "elmosódott" röntgenképben meglátták,
hogy a DNS két ellentétes irányba futó, egymást tökéletesen kiegészítő szálból
áll, és ez ad magyarázatot arra, hogy hogyan öröklődik tovább a genetikai információ
minden sejtosztódáskor. Jellemző rájuk, hogy ezt a felismerést, amely forradalmasította
a sejtműködésről alkotott elképzeléseket, egyetlen oldalban foglalták össze az
egyik legelismertebb tudományos szaklap, az angliai Nature hasábjain 1953-ban.

A XX. század tudományos szempontból rendkívül sikeresnek mondható: a Newseum nev?
interaktív hírmúzeum újságírók körében elvégzett felmérése szerint a 100
legfontosabbnak tartott hír közül 38 tudományos. Az újságírók a 11. helyre
rangsorolták a penicillin felfedezéséről szóló hírt, 12. lett a DNS szerkezetéről,
19. a speciális relativitáselméletről, 33. a tranzisztor felfedezéséről, 42. az első
számítógépről, az ENIAC-ról, 64. az atombomba megalkotására létrehozott
Manhattan-tervről beszámoló hír.

Mindezek után kézenfekvő a kérdés: mit hoz a XXI. század a tudomány világában?
Steven Weinberg Nobel-díjas fizikus arra számít – mint arról a Scientific American
tudományos havilap ezév decemberi számában nyilatkozott –, hogy 2050-ig sikerül
megalkotni az elméleti fizikusok régi álmát, az egyesített térelméletet, amely
egyetlen elméleti rendszerben összefoglalja a négy ismert kölcsönhatást, a gravitációt,
az elektromágneses kölcsönhatást, valamint az atommagokban bekövetkező folyamatokért
felelős és az őket összetartó gyenge és erős kölcsönhatást.

A Hewlett Packard cég kutatói 2047-ig a számítógépek olyan új generációit ígérik
– az úgynevezett kvantumszámítógépet, optikai és biológiai számítógépeket –,
amelyek számítási képességei jelen pillanatban kihasználhatatlannak és egyben
felfoghatatlannak tűnnek. Küszöbön áll a nanotechnológia térhódítása, melynek
segítségével olyan néhány atomból álló "motorokat" és "gépeket" lehet készíteni,
amelyek akár bizonyos sejten belüli funkciók ellátására is alkalmasak lehetnek.

Mindezek mellett pedig továbbra is vannak "nyugtalanító" kérdések: bár hetente
fedeznek fel olyan speciális fehérjéket, enzimeket, amelyek jelként szolgálnak a
sejtosztódási ciklus elkezdéséhez, de nem ismert, hogy miért tekinti a sejt ezeket a
molekulákat jelnek, és honnan "tudják" ezek a fehérjék, hogy mikor kell jelezniük.
Minden valószínűség szerint a tudomány a XXI. században is sok meglepetést tartogat
a számunkra.


Einsteiné a pálma

Albert Einsteint választotta az évszázad személyiségének a neves amerikai
hetilap, a Time. A választást az teszi különösen érdekessé, hogy Einstein olyan
nagyhatású személyeknél is népszerűbb, mint Martin Luther King, Winston Churchill,
vagy a "futottak még" kategóriába sorolt volt amerikai elnök, Franklin Delano
Roosevelt, és az angolok elleni passzív ellenállásban győztes Mahatma Ghandi.



Einstein vezető cionistákkal jobbról balra: Mechaim Usishkim, Chaim Weizman, Einstein,
Herzl Tivadar

Einstein egy dél-németországi gazdag zsidó család első gyermekeként
1879-ben jött a világra. Tizenöt éves korában, miután családja apjának üzleti érdekeltségei
miatt Észak-Olaszországba költözött, Einstein rövid ideig Münchenben tanult, majd
megunva az iskola katonás jellegét, a német állampolgárságról is lemondva Svájcba
költözött, ahol beiratkozott a Zürichi Műszaki Egyetemre. Az egyetemi évek alatt
ismerkedett meg első feleségével, a szerb származású Mileva Mariccsal.

Az egyetem után Einstein a Svájci Szabadalmi Hivatal harmadosztályú hivatalnoka lett,
szabad idejében pedig a fizika legaktuálisabb kérdéseivel foglalkozott. 1905 júniusában
küldte el három legendássá vált cikkét, amely forradalmi szemléletváltozást
hozott mind a részecskék, mind a bolygók világáról alkotott fizikai képben.
Einstein a speciális relativitás elvét leíró cikkében abból a két feltevésből
indult ki, hogy a fizika törvényeinek és a fény sebességének függetleneknek kell
lenniük a vonatkoztatási rendszertől. Az eredmény megdöbbentő: egy nagy sebességgel
mozgó rendszerben az idő látszólag lassabban telik, mint nekünk, külső megfigyelőknek.
Bár mind a speciális, mind az 1916-ban kidolgozott általános relativitáselméletet kísérletek
ezrei igazolták, az 1921-es Nobel-díj odaítélésekor az indoklásban a bizottság nem
a relativitáselmélet kidolgozását tüntette fel Einstein fő érdemeként, hanem a fényelektromos
hatás problémájának megoldását. Ez a korabeli anekdota fényében nem is annyira érthetetlen:
Arthur Eddington angol asztrofizikustól megkérdezték, hogy igaz-e, hogy a relativitáselméletet
csak három ember érti a világon. Eddington gondolkodóba esett és megkérdezte, hogy
ki a harmadik.

A 20-as években Einstein is aktívan részt vett a kvantummechanika megalkotásában, nem
tudta azonban elfogadni a kvantummechanika "atyjai", Heisenberg, Schrödinger és
Dirac ötleteit, miszerint a részecskevilág folyamatai véletlenszerűek, kijelentve,
hogy "Isten nem kockajátékos".

1933-ban a nácik hatalomra kerülésekor Einstein elhagyta Németországot és az Egyesült
Államokban telepedett le. 1939-ben a magyar származású Szilárd Leó Wigner Jenő társaságában
meglátogatta Einsteint, és felhívta a figyelmét, hogy a németek atombomba gyártására
képesek. Einstein korábban nem foglalkozott a maghasadással, néhány percnyi gondolkodás
után azonban felismerte, hogy egy atommag hasításával hatalmas energia szabadítható
fel. Einstein a helyszínen megfogalmazott egy levelet a belga királynőnek arra kérve
őt, hogy Belgium ne adjon el az atombomba előállításához szükséges uránércet a náci
Németországnak. Néhány hét múlva Szilárd Leó újra meglátogatta Einsteint azzal a
kéréssel, hogy ne a belga királynőnek, hanem Roosevelt elnöknek írjanak levelet,
amelyben felhívják a figyelmét a készülő német atombomba veszélyeire. A levél
eredményeként az Egyesült Államok a kor vezető fizikusai segítségével elindította
az atombomba elkészítésére létrehozott Manhattan Projectet.

Einstein elkötelezett cionista volt, büszkén vállalta a "legnagyobb élő zsidó"
címét. 1952-ben felkérték, hogy legyen az újonnan megalakult Izrael államának elnöke,
amit ő visszautasított. Minden különösebb felhajtás nélkül zsidó menekültek tömegeit
támogatta, többek között Philip Halsman fotográfust, a róla készült legsikeresebb
képek készítőjét.

Életének utolsó évtizedeiben a Princetonban újonnan létrehozott Institute for
Advanced Study nev? kutatóintézetben dolgozott az egységes térelmélet megalkotásán.


Albert Einstein 1955-ben békés körülmények között halt meg az Egyesült Államokban.
(L. A.)

Olvasson tovább: