i

i

“neffe” — 2011/4/12 — 15:06 — page 67 — #67 i

i

i

i

i

i

4. fejezet

Törpékről ésóriásokról

Egy kis tudománytörténetEinstein olvasatában

„Gyermekkorodban, kedves olvasóm, bizonyára te ismegismerkedtél Eukleidész geometriájának égbe nyúlóépületével, és talán több tisztelettel, mint szeretet-tel emlékezel erre a büszke várra, amelynek vég nél-küli lépcsőin lelkiismeretes tanítóid megszámlálhatat-lan órákon át hajszoltak fölfelé.”

Einstein 38 évesen alkotóereje teljében volt, ésaz I. világháború megpróbáltatásai közepette mindenképzeletet felülmúló mennyiségű munkát rótt önma-gára. Emellett 1917-ben egy „közérthető” művel for-dult a „kedves olvasóhoz” – 80 oldalon írt A speciálisés általános relativitás elméletéről.

Örömmel adta tovább tudását, ugyanazon a mó-don, ahogy gyermekkorában ő maga szerezte: „Gon-doltál-e már valaha arra, kedves olvasóm, milyennektalálnánk mi, emberek a világot, ha szem nélkül len-nénk megteremtve?” Ez áll Aaron Bernstein Naturwis-senschaftliche Volksbüchern (Természettudomány köz-érthetően) című művében, amely 10 és 12 éves koraközött került az ifjú Albert kezébe. Egy mű, amit

i

i

“neffe” — 2011/4/12 — 15:06 — page 68 — #68 i

i

i

i

i

i

lélegzetvisszafojtva olvasott. Az ifjú könyvmolyt azilyen könyvek szinte odaszögezték a szülői ház kana-péjához. A 20 kötetes Bernstein-kiadásnak abban azidőben ott volt a helye minden felvilágosult és műveltpolgár könyvespolcán. Negyedszázaddal később írt so-rai a múltbeli ismeretterjesztő mű dicső visszhangja-ként csengenek.

Itt találhatjuk meg későbbi gondolatkísérleteinek,a makro- és mikrovilágba tett képzeletbeli utazásainaka gyökereit. Itt ismerte meg mindazt az élvezetet, iz-galmat és kielégülést, amit a tudományos elmélyülésnyújtani képes. „Ott volt körülöttem a hatalmas vi-lág, amely tőlünk, emberektől függetlenül van jelen, ésnagy, örök rejtélyként áll előttünk” – önéletrajzi jegy-zeteiben így írta le az örök gyermek Einstein ifjúkorá-nak soha nem szűnő bámulatát a világ iránt.

Maja visszaemlékezései szerint Max Talmud or-vostanhallgató segített bátyjának az olvasottak meg-értésében. A vagyontalan medikus egy régi zsidó ha-gyomány szellemében hetente egyszer hivatalos voltEinsteinék asztalához, ott teleehette magát. Alber-tet azonban a könyvei nem csak akkor foglalkoztatták,amikor a kanapéra húzódott velük. Váltig azon pró-bálkozott, hogy az idősebb fiúval megbeszélje mindazt,ami elméjét foglalkoztatta.

Talmud révén ismerte meg Kant művét, A tisztaész kritikáját is, valamint Ludwig Büchner nemzetközibestsellerét, a Kraft und Stoff: Grundzüge der natür-lichen Weltordnung (Erő és anyag: a természetes vi-lágrend alapvonásai) című művet. Ludwig testvére,Georg, Danton halála és Woyzeck c. drámáival világ-hírre tett szert. Ludwig könyve radikális kísérletnektekinthető „az addigi teológiai-filozófiai világnézet át-alakítására”.

68 ¥ 4. Fejezet

i

i

“neffe” — 2011/4/12 — 15:06 — page 69 — #69 i

i

i

i

i

i

Max és Albert Alexander von Humboldt érdek-feszítő, ötkötetes, Kosmos, Entwurf einer physischenWeltbeschreibung (A kozmosz – a világ fizikai leírásá-nak egy kísérlete) c. művét szintén elolvasták és meg-vitatták. A 19. század közepén a Biblia után ez volt amásodik legolvasottabb könyv Németországban.

Einstein soha nem felejtette el a leckét. Abban akorban, amikor az ember keresni kezdi élete célját, mi-kor teljes odaadással fordul az őt érdeklő dolgok felé,amikor jelleme formát ölt, Albert végleg a maga útjáralépett. Míg a vele egykorúak egyre inkább a baráta-ikhoz, saját klikkjeikhez igazodtak, a fiatal Einstein anyomtatott papírra koncentrált, mely új világokat nyi-tott meg előtte.

Könyvei révén újra átélte, amint Galilei a távcsö-vébe pillant, amint Newton leírja a Hold pályáját, ésamint az elmúlt századok sok más nagy kutatója felde-ríti és meghódítja a csillagokat és az atomokat, a fénytés az elektromosságot, a teret és az időt. Miként amatematika – melynek rejtelmeibe Jakob nagybátyjamár népiskolai tanuló korában bevezette –, miként aza geometriakönyvecske, amit később „szentnek” nyil-vánított, miként a különféle szerkezetekhez, műszakitalálmányokhoz, szabadalmakhoz való közelsége, úgysegített a szemléletes leírás is a gimnazista fiúnak meg-nyitni a kaput a természetkutatók és felfedezők vilá-gába.

„Ámde, tisztelt olvasóm –, olvashatjuk Bernstein-nél – aki ilyen világban él, és fogalma sincs róla, mi-lyen úton születtek ezek a felfedezések, az nem szolgálrá arra, hogy e kornak haszonélvezője legyen.”

Albert komolyan vette a fenti intelmet. Az elolva-sott vastag kötetek segítségével önálló képet alkotott avilágról, és a szó legnemesebb értelmében átfogó mű-

Törpékről és óriásokról ¥ 69

i

i

“neffe” — 2011/4/12 — 15:06 — page 70 — #70 i

i

i

i

i

i

veltségre tett szert. Ha Einstein életpályájának egy-általán van olyan tanulsága, amit egy mai szülő gyer-mekével kapcsolatban leszűrhet, akkor az az, hogy Al-bert a tudománnyal remek ismeretterjesztő művekenkeresztül jegyezte el magát. A rácsodálkozás képességeminden gyermekben benne rejlik. Minden azon múlik,hogy érdeklődését idejében és a megfelelő eszközökkelkeltik-e fel.

Ő könyveiben lelte meg élete célját. Még mielőttvalóban azzá válhatott volna, képzeletbeli játszóterénmagát is a nyugat nagy felfedezői közé sorolhatta, akirészt vesz „a tudomány diadalmas előretörésében”.

Albert játékos formában foglalkozott a tér és azidő, az energia és az anyag kérdéseivel. Megismerke-dett a természettudományos munka alapelveivel, olva-sott a találgatásról és az axiómákról, elsajátította ahipotézis, az elmélet és a törvény fogalmát. A kísérle-tet, az előrejelzést és a bizonyítást úgy élte meg, mintminden idők legnagyszerűbb játékát. Bernstein köny-veiből néhány praktikus dolgot is megtanult, példáulaz időjárási térképek olvasását, a villámhárító műkö-dését vagy „az égetett szeszek veszélyeit”. Ki tudja, azalkohollal szembeni ellenszenve talán itt gyökeredzik: abódulatnak csupán egyetlen formáját tartotta megen-gedhetőnek, azt, ami a legmagasabb fokú koncentrációeredménye.

A hiedelmek és a mágia elleni harcában Büchnermindenekelőtt a felvilágosodást magasztalta: „Milyengyorsan semmivé foszlott a tudomány kezében a szel-lemek és istenek hatalma!” Az ész lovagjai, mint azemberiség megmentői – melyik fiú ne szeretne azono-sulni a szellemóriás hősök tetteivel?

Büchnernél a kamaszok ízlésvilágának megfelelőpolitikai felhívást is talált: „Gondolkodó és szabadság-

70 ¥ 4. Fejezet

i

i

“neffe” — 2011/4/12 — 15:06 — page 71 — #71 i

i

i

i

i

i

szerető elméknek örömük telik a gondolatban, hogya világ, mint olyan, nem monarchia, hanem köztársa-ság, és a világot magát is örök és megváltoztathatatlantörvények kormányozzák.” Ami politikai úton meghi-úsult, tudományos módszerrel sikerülhet: „Az igazság-nak belső vonzereje van – írta Büchner. – Sem tila-lom, sem külső nehézség nem állhat tartósan útjába.”Szabadság, felvilágosodás, örök törvények, az igazsághősei – Einstein már diákként olyan fontos útjelzőkettalált, melyek később is segítették tájékozódását a létútvesztőjében.

Csak a maga választotta autodidakta stúdiumokrévén tett szert olyan széles látókörre, amellyel felül-emelkedett az egyes részterületeken, és amely lehetővétette, hogy néhány éven belül úttörő elméleti munkás-ságát megvalósítsa.

16 évesen többet tudott a tudomány lényegéről,mint néhány deres hajú professzor a nyugállománybavonulásakor. A fizika aktuális problémáiba azonbanmég nem volt betekintése. Ezt a következő évtizedretervezte. A természetkutatás programját azonban márismerte: „Általánosítani, és a fogalmak egyszerűsíté-sére törekedni.” Így írta ezt elő életének könyvébenHumboldt, mint „legmagasabb, ritkán elérhető célt”.

„Tudományunk legmagasabb rendű, végső céljaminden dolgot a lehető legegyszerűbb módon vizsgálni,valamennyi tényt egyetlen értelmezésre visszavezetni”– hirdette Aaron Bernstein is, húszkötetes művénekmindjárt az elején. A természetben előforduló vonzó-erők esetén – hozta fel példaként a szerző – „kérdéses,hogy valamennyien egy általunk ismeretlen természetierőből származtathatók-e, melynek a vonzás csupánegy sajátos megjelenési formája”. Pontosan ez a kérdésvált Einstein valamiféle fixa ideájává életének második

Törpékről és óriásokról ¥ 71

i

i

“neffe” — 2011/4/12 — 15:06 — page 72 — #72 i

i

i

i

i

i

felében. Amiről itt Bernstein beszélt, az a világképletörök álma.

Ludwig Büchner, „a lét végső okáról” való meg-győződésében ezt adta útravalóul Albertnek: „Tudva-lévő, hogy az egyszerűség az igazság ismertetőjegye.”Einsteinnek kellett lenni ahhoz, hogy valaki az „erőtés anyagot”, azaz az energiát és a tömeget egy rövidképletben egyesítse, a világot az E = mc2 képletreegyszerűsítse.

A fiú korán elsajátította a tudományos gondolko-dás alapelveit. Ezek mögött az elvek mögött komolytradíció húzódik meg. Az elméletet mindig megelőzia megfigyelés, az adatgyűjtés és -csoportosítás. A ter-mészetkutatók szétválogatják a dolgokat – külön cso-portba osztják a csillagokat, a növényeket, a betegsége-ket. Ízekre szedik a jelenségeket, a világot elemi folya-matokra és állapotokra tagolják, tiszta anyaggal, egyrespeciálisabb tulajdonságokkal, sajátosságokkal foglal-koznak. Aligha jellemzi jobban bármi is tevékenységü-ket, mint az érzéki tapasztalatok alapján való megkü-lönböztetés képessége: megkülönböztetik az állócsil-lagot a bolygótól, a körpályát az ellipszispályától, ahajítást az eséstől, a vasat az érctől, a fehérjét a sejt-folyadéktól, az olajat a víztől.

A szétválasztás után az érzéki tapasztalatok ren-dezése, a gyűjtögetés után a szisztematizálás követke-zik. A természet sokféleségére az osztályozásban meg-nyilvánuló absztrakció a válasz, ami adott esetben mára közös elvek titkát is rejti. Ugyanúgy igaz ez a növé-nyekre és állatokra, mint a kristályokra és a kövekre,a Napra, a Holdra és a csillagokra.

Őseink legelső törekvései között ott találjuk az időegységekre osztását. A naptár tette lehetővé a föld-művelő és állattenyésztő kultúrák kialakulását. E tár-

72 ¥ 4. Fejezet

i

i

“neffe” — 2011/4/12 — 15:06 — page 73 — #73 i

i

i

i

i

i

sadalmak kialakulása kéz a kézben járt a csillagászatfejlődésével. Minden tudományok anyjaként a csilla-gászat nem csupán a matematika és a geometria meg-születésénél bábáskodott. John Desmond Bernal brittudománytörténész szavait idézve „a csillagászat voltaz a köszörűkő, amelyen a tudomány összes szerszá-mát megélezték”.

Mindazon jelenségek közül, amelyeket könyveibőlaz ifjú Einstein megismert, talán a legbámulatosabbakvoltak a szinte hihetetlenül pontos égi megfigyelések.Már önmagában az is lenyűgöző, hogy elődeink szabadszemmel milyen sok csillagot tudtak világosan meg-különböztetni – Humboldt szerint Berlin fölött 4022csillag látható. Az pedig valóban tökéletes mesterség-beli tudást feltételez, hogy optikai segédeszköz nélkülészrevegyék a legkisebb változásokat, eltolódásokat isaz egyes csillagképekben. Ezekből az adatokból olyanrendszert fabrikálni, amely a bolygók pályáit nem csu-pán leírja, de előre megjósolni is képes, már a varázslathatárát súrolja.

Az emberek éppen ezt tették – már az ókortólfogva. A 16. századig tartotta magát a görög Ptole-maiosz rendszere. Ebben a bolygók kör alakú pályáimár helyes sorrendben szerepeltek, egy apró szépséghi-bával: a Vénusz és a Mars között nem a Föld, hanem aNap körpályája húzódott. És a Nap helyett a Föld he-lyezkedett el a középpontban. Ezt az elképzelést korri-gálta Nikolausz Kopernikusz azáltal, hogy végleg a Na-pot helyezte a rendszer középpontjába. Kopernikusza kis Albert olvasmányainak egyik első hőse, hogy az-tán 20 évvel később maga Max Planck ünnepelje Eins-teint „új Kopernikuszként”.

Csak halálának évében, 1543-ban jelent meg a len-gyel tudós műve De revolutionibus orbium coelestium

Törpékről és óriásokról ¥ 73

i

i

“neffe” — 2011/4/12 — 15:06 — page 74 — #74 i

i

i

i

i

i

(Az égi pályák körforgásáról) címmel, ami az univer-zum matematikailag leírható modelljét tartalmazta.Einstein megtanulta a leckét, hogy valamely elméle-tet esztétikai és filozófiai alapon is értékelni lehet. Atermészet nem alkot felesleges dolgokat, érvelt Koper-nikusz. Ezért is döntött a segédkonstrukciók sokaságáttartalmazó ptolemaioszi rendszer ellenében egy egysze-rűbb megoldás javára. Úgy gondolta, hogy a Föld sajáttengelye körül forog, és emellett a Nap körül körpályánkering.

Az ő rendszerében is szerepeltek epiciklusok. Ezekbonyolult körpályák, amelyek középpontja ugyancsakkört ír le. De nem ez a fontos. A kopernikuszi fordulatjelentősége nem a matematikai vagy technikai részle-tekben rejlik, hanem a nagy dobásban: heliocentrikusrendszerével Kopernikusz új világképet teremtett. AFöld és vele az ember kikerült a világegyetem közép-pontjából. A világegyetem elvileg végtelenné vált.

Soká tartott, míg Kopernikusz új szemléletmódjatért hódított. Egyik védelmezőjét, az olasz GiordanoBrunót 1600-ban eretnekséggel vádolta meg az inkvi-zíció, és máglyahalálra ítélte. Ugyanebben az évbenjelent meg William Gilbert könyve, a De Magnete.I. Erzsébet angol királyné háziorvosa fél évszázaddalaz iránytűelv felfedezése után a földmágnesség hatásátszéles körű olvasótábor előtt tette ismertté. A mágnes-ség látszólag plauzibilis választ adott arra a kérdésre,hogy – ha nem Isten – hát mi tartja pályájukon a boly-gókat. Ha minden égitest mágneses tulajdonságokkalrendelkezik, nem lehetséges-e, hogy a vonzóerőnek ezaz ismert módja felelős – a kozmikus tökéletesség ősielképzelése szerint – a kör alakú pályákért?

Johannes Kepler továbbfejlesztette Kopernikuszelképzeléseit, felszámolta a körpályákat. Kepler sze-

74 ¥ 4. Fejezet

i

i

“neffe” — 2011/4/12 — 15:06 — page 75 — #75 i

i

i

i

i

i

gény szülők gyermekeként született, és az első pro-testáns tudós lett belőle. Egy darabig Tycho Braheasszisztenseként Prágában dolgozott. Kepler nem csu-pán Brahe égitestekre vonatkozó egzakt méréseire tá-maszkodhatott, amelyek minden addigi mérést messzefelülmúltak. Mitikus, majdnem fanatikus vágyában,hogy a kozmosz titkáról fellebbentse a fátylat, Braheadatai alapján a bolygópályákra vonatkozó korabelielképzeléseket vonta kétségbe. Vég nélküli pepecselőmunkával – csak a Mars pályájára 6 évet és 900 oldal-nyi számítást szentelt – rátalált a valódi pályákra: azellipszispályákra.

Kepler történetéből nemcsak azt tanulhatta mega fiatal Einstein, hogy a kitartás és a helyes megol-dásban való hit előbb-utóbb meghozza a gyümölcsét.A csillagász munkája révén bepillantást nyert a tudo-mány legnagyszerűbb jelenségébe, amivel később mégsok dolga akadt: a világ jelenségei lefordíthatók a ma-tematika nyelvére. Hogyan lehetséges, hogy a mate-matikai képletek és a geometriai alakzatok, amelyekelvben az emberi szellem alkotásai, olyan pontosan le-képezik a világ jelenségeit, mintha csak a természet amatematika nyelvén lenne megírva?

Az i.e. 3. században Arkhimédész 5 tizedes jegyrepontosította a π értékét. Newton fejében ezekből a200 évvel korábbi kezdetekből született meg az infinite-zimális számítás, amelynek segítségével aztán forradal-masította a fizikát. Arkhimédész bonyolult testek, pél-dául a henger és a kúp felszínét és térfogatát is kiszá-mította.

Nem sokkal később a pergéi Apollóniosz a „kúpsze-letek” matematikai vizsgálatába kezdett. Hiperbolá-nak, parabolának és ellipszisnek nevezte el őket. Hozzányúlt most vissza Kepler, aki a bolygópályák alakjára

Törpékről és óriásokról ¥ 75

i

i

“neffe” — 2011/4/12 — 15:06 — page 76 — #76 i

i

i

i

i

i

a kört nem tartotta megfelelő elképzelésnek. Apolló-niosz eszköztárát használta – és kiderült, hogy az el-lipszis annyira ráillik a bolygópályák leírására, minthadirekt arra találták volna ki.

Még Kepler görbéi sem voltak teljesen korrektek.A rögzített ellipszispályák hamarosan már nem voltakelegendőek az egyre pontosabbá váló csillagászati meg-figyelések matematikai ábrázolására. A pontos leírástcsak 300 évvel később tette lehetővé Albert Einsteináltalános relativitáselmélete.

Kepler egyik kortársa nem kevésbé nagy hatássalvolt a fiatal Albertre. Ez az ember Pisából szárma-zott és Galileinek hívták. Szisztematikus kísérletezőmunkája miatt a kísérleti fizika egyik atyjának tekin-tik. Az ellenőrzött kísérletek módszerét összekapcsoltaa precíz matematikai leírással. Miközben megpróbáltmagyarázatot találni a tárgyak szabadesésére, lefek-tette a modern természettudomány alapjait. Kísérleteialapján Galilei felvázolta a halmaz ma már megszokottfogalmát. Állítólag szülővárosa ferde tornyából külön-féle tárgyakat leejtve bizonyította be, hogy a nehezebbtárgyak nem esnek gyorsabban, mint a könnyebbek.Híres ejtési törvénye szerint a toll és a kő ugyanazzala sebességgel közelít a talajhoz, amennyiben figyelmenkívül hagyjuk az olyan akadályozó tényezőket, amilyena légellenállás, és azonos magasságból engedjük el őket.

1633-ban Galileit a római inkvizíció elé idézték,hogy eskü alatt tagadja meg a kopernikuszi világké-pet. Az egyház a vizsgálatot a nyilvánosság kizárásá-val végezte. A vádlottat névleges szabadságvesztésreítélték. Hogy híres mondata: „Eppur si muove” – azazmégis mozog a Föld – valóban elhangzott-e az inkvizí-ció előtt, a legendák birodalmába tartozik. Büntetésétegyik barátja palotájában kellett leülnie. Ott fejezte

76 ¥ 4. Fejezet

i

i

“neffe” — 2011/4/12 — 15:06 — page 77 — #77 i

i

i

i

i

i

be művét a nyugalomban lévő testek viszonyairól (astatikáról) és a mozgó testek viszonyairól (a dinami-káról). Ezzel a tudományosan megalapozott mérnökitudomány atyjává lépett elő.

Galileinek számos oka volt arra, hogy hű marad-jon álláspontjához. Meggyőződése nem utolsósorbanarra a csillagászati megfigyelésre támaszkodott, amitő maga végzett el 1609-ben. Hallotta, hogy Hollan-diában egy optikus jelentős felfedezést tett – mintegyvéletlenül, szemüveglencsék előállítása közben. Ennekaz embernek feltűnt, hogy lencsék kombinációját al-kalmazva a távoli tárgyak a látótérben közelebb ke-rülnek. Galilei rögtön épített magának egy primitív„távcsövet”. Így először ő vizsgálhatta meg az eget, se-gédeszközt is igénybe véve. Az éjszakai égbolt addigsoha nem látott részletei tárultak fel előtte.

A távcső, majd nem sokkal később a mikroszkópfeltalálásával a természetkutatók előtt addig láthatat-lan világ nyílt meg. Korábban ritkán mutatkozott megoly tisztán a természettudományos kutatás egyik elve,mint éppen ezeknek az új vívmányoknak a révén: azúj eszközök új ismeretek megszerzését teszik lehetővé,amelyek aztán megint újabb eszközök elméleti alapjátképezik. A technika és a köznapi ismeretek hasznothajtanak a tudománynak. A technika pedig felhasz-nálja a tudomány elveit, bár a 18. század végéig a tu-domány sokkal többet profitált az iparból, mint meg-fordítva.

A szétválasztás és csoportosítás programja új fá-zisába lépett a távcső és a mikroszkóp felfedezésével.Eddig nem érzékelhető részletek és sajátosságok vál-tak egyszerre láthatóvá. Az optikai eszközök mindenújabb, javított változatával a világ csodáinak újabb ré-tegei tárultak fel a természetkutatók és az otthoni szó-

Törpékről és óriásokról ¥ 77

i

i

“neffe” — 2011/4/12 — 15:06 — page 78 — #78 i

i

i

i

i

i

fára száműzött, fáradhatatlanul olvasó fiú szeme előtt.Az egyik oldalon mindenekelőtt az élet finomstruktú-rái, a szövetek, a sejtek és a sejtek alkotórészei sor-jáztak. A másik oldalon az égbolt megszállottai egyremesszebb tekintettek, először csak a Naprendszert, vé-gül a Tejutat is maguk mögött hagyták, és egyre távo-labbi világokba nyomultak be.

Galilei már a maga távcsövével felfedezte, hogy aJupiter bolygó körül holdak keringenek. A koperniku-szi rendszer e kicsinyített másának látványa végképpmeggyőzte őt a heliocentrikus világkép helyességéről.

Galilei legjelentősebb felfedezési mégsem a Nap-rendszerhez, hanem a Földhöz kapcsolódnak, neveze-tesen a hajításokhoz és a golyók síkbeli mozgásához.Éles elmével felismerte, hogy a kilőtt ágyúgolyó moz-gása két komponensre bontható: a kilövés által oko-zott vízszintes irányú mozgásra és a szabadesés füg-gőleges irányú mozgására. Még egy további alapvetőfelismeréshez is eljutott: elsősorban a lengő inga moz-gásának megfigyelése alapján felismerte, a testek ter-mészetes mozgása egyenletesen és egyenes vonalbanmegy végbe, amíg nem hat rájuk külső erő. Ez amegfigyelés gyökeres ellentétben állt az egyház általis képviselt arisztotelészi világképpel, mert Galilei aztállította, hogy a mozgás fenntartásához nincs szükségerőre. Ezzel a felfogásával teremtette meg az alapjátannak a hamarosan bekövetkező forradalomnak, ami abrit Isaac Newton nevéhez fűződik.

Az olasz megfogalmazott egy alaptételt, amelyethalála után hosszú ideig „Galilei-féle relativitási elv”néven foglaltak össze. Ha a 100 kilométer/óra sebes-séggel közlekedő vonatban a kalauz a menetirányban5 kilométer/óra sebességgel mozog, akkor sebessége asínekhez viszonyítva 105 km/óra. Ha viszont a vonat

78 ¥ 4. Fejezet

i

i

“neffe” — 2011/4/12 — 15:06 — page 79 — #79 i

i

i

i

i

i

haladási irányával ellentétesen mozog a kalauz, akkor apálya mellett álló megfigyelőhöz képest csak 95 km/óralesz a sebessége. A vonathoz rögzített, saját „vonatkoz-tatási rendszerében” mindenképp 5 km/óra sebességgelhalad, teljesen mindegy, hogy melyik irányba tart. Apálya mellett álló megfigyelőhöz viszonyítva azonbanegyszer 95 km/óra, másszor 105 km/óra a sebessége.

A klasszikus mechanika szerint a fenti számolásteljesen helytálló. A fény és az elektronok akkoribanmég teljesen elképzelhetetlen mozgásának azonban el-lentmond. 263 évvel Galilei halála után Albert Ein-stein speciális relativitáselméletében a fentitől gyöke-resen eltérő következtetéssel hozakodott elő.

Milyen izgalmasnak találhatta a felső iskolás Ein-stein, hogy utasként vehet részt a tudománytörténetidőutazásában! Mennyire megigézhették az egymástkövető megfigyelések, az egymásra épülő gondolatokés ismeretek! És mily magával ragadónak találhattaannak az embernek az életét, akinek először sikerültösszeegyeztetnie egymástól látszólag teljesen eltérő fi-zikai világokat!

Az újkori és a modern fizika két központi alakja,Newton és Einstein között érdekes párhuzamokat fe-dezhetünk fel. Einstein is, Newton is valószínűleg As-perger-szindrómában szenvedett – ez az autizmushozközeli viselkedési zavar a beszédkészség kései kialaku-lásában, a társadalmi problémák iránti korai, szintemegszállott érdeklődésben nyilvánul meg, ugyanakkortanulási nehézségeket nem okoz.

Mind a ketten az égi és a földi jelenségek kap-csolatát akarták földeríteni és a teremtő művét meg-érteni. „Isten örök és mindenütt jelenvaló – mondtaNewton. – Miközben örökre és mindenütt jelen van,időt és teret alkot.” Einstein nem sokkal halála előtt

Törpékről és óriásokról ¥ 79

i

i

“neffe” — 2011/4/12 — 15:06 — page 80 — #80 i

i

i

i

i

i

ezt mondta: „Kezdetben (ha volt valaha kezdet) Istenmegteremtette Newton mozgástörvényeit a szükségestömegekkel és erőkkel együtt. Ez minden.”

A speciális relativitáselmélet Newton egyik ércnélis szilárdabb alaptörvényéből indul ki: „Adott térbenbezárt testeknek a mozgása független attól, hogy ez atér nyugalomban vagy egyenes vonalú egyenletes moz-gásban van” – írta Newton Opus Magnumában, A ter-mészetfilozófia matematikai alapjaiban (Principia).

Halála után, akárcsak 1727-ben bekövetkezett ha-lála után Newton, Einstein is a szentek rangjára emel-kedett. „Itt nyugszik, ami Isaac Newtonból halandóvolt” – olvashatjuk latinul Newton sírkövén a West-minster Apátságban. Ami Einsteinből halandó volt,azt a hátramaradottak szétszórták a szélrózsa mindenirányába – ezzel is életét jelképezve, melytől idegenvolt a helyhez való kötődés.

Bárkinél inkább Newton volt Einstein példaképe.Newton világképét revideálta, Newton mechanikájátforradalmasította, és Newton volt az is, akit Einsteinrehabilitált. És a brit fizikus volt az, akihez még utolsóéveiben is alázattal szólt: „Bocsáss meg nekem, New-ton; Te megtaláltad az egyetlen utat, ami a legnagyobbszellemi alkotóerővel rendelkező ember számára a Teidődben még éppen járható volt.”

Sok más nagyszerű felfedezése mellett Newton-nak elévülhetetlen érdeme, hogy az égbolt óraszerke-zetét lehozta a Földre. Kepler és Galilei munkássá-gára támaszkodó képletei alapján elvben az égbolt va-lamennyi történését előre ki lehetett számítani. Ha acsillagok helyzete és sebessége ismert, akkor jövőbelikonstellációikat meg lehet jósolni.

A tudomány ezzel úgyszólván prófétai erőre tettszert. Ez a körülmény nem elhanyagolható mérték-

80 ¥ 4. Fejezet

i

i

“neffe” — 2011/4/12 — 15:06 — page 81 — #81 i

i

i

i

i

i

ben befolyásolta Einstein pályáját. Newton és kortár-sai már képesek voltak prognosztizálni, hogy 250 évmúlva, 1919. május 29-ének késő délelőttjén a trópu-sokon a Hold néhány percre el fogja takarni a Napot.A teljes napfogyatkozás, amelynek eredményeképpenEinstein véglegesen felváltotta az áhítatosan tiszteltNewtont, már Newton idejében szerepelt a csillagá-szati tankönyvekben. Einstein néhány strófában mél-tatta ezt a teljesítményt:

A sok csillag arra nevel,Mesteredet hogyan tiszteld.Newton tervét mind követi,És az eget csendben szeli.

Newton mechanikájának átütő sikere az általa lét-rehozott matematikai módszerek egyikén nyugszik. Adifferenciál- és integrálszámítás keretében minden kö-zépiskolás megismerkedik az infinitezimális számítás-sal, mégpedig abban a jelölésmódban, amit GottfriedWilhelm Leibniz matematikus és filozófus Newtonnalnagyjából egyidejűleg dolgozott ki. Teljesítményük an-nak a fejlődésnek a csúcspontját jelenti, amely az em-beri civilizációval vette kezdetét és Babilon városáignyúlik vissza.

Newton elvitathatatlan érdeme az új módszer al-kalmazása számos fizikai probléma megoldására. Há-rom mozgástörvénye segítségével gyakorlatilag mindenmechanikai jelenséget pontosan le tudott írni. Munká-iból új tudományterületek, például a hidrodinamika ésaz aerodinamika sarjadtak. Utóbbi éppen Einstein ko-rában, a repülőgép-építés terén talált alkalmazásra.

Newton törvényeiben a tömeg kettős szerepet ját-szik: a tehetetlen tömeg azt az ellenállást fejezi ki,

Törpékről és óriásokról ¥ 81

i

i

“neffe” — 2011/4/12 — 15:06 — page 82 — #82 i

i

i

i

i

i

amit a test a gyorsító erővel szemben kifejt. Minél na-gyobb egy kocsi tömege, annál több lóerőre van szük-ség a mozgásba lendítéséhez, gyorsításához. A másikoldalon a súlyos tömeg a felelős a gravitációért, azértaz erőért, amellyel az egyik test vonzza a másikat. Azalma is vonzza a Földet. Galilei esési törvényét, amelyszerint minden test, tömegétől függetlenül, azonos se-bességgel esik a talaj felé, Newton azzal magyarázta,hogy a súlyos és a tehetetlen tömeg nagysága meg-egyezik. A tehetetlenség növekedésével a nehézségi erőis ugyanolyan mértékben nő. Hogy miért van így, aztNewton nem tudta megmondani.

A brit fizikus azzal érdemelte ki a halhatatlan jel-zőt, hogy az égi és a földi mechanika törvényeit egyet-len, közös rendszerbe foglalta: ami az almát a talajfelé vonzza, és ami a Holdat Föld körüli, a Földet pe-dig Nap körüli pályán tartja – egy és ugyanaz az erő.Ez az erő a gravitációs vagy nehézségi erő. Hogy tulaj-donképpen mi ez a vonzóerő, az még Newton előtt isrejtve maradt. A kérdést csak Einstein válaszolta megáltalános relativitáselméletével.

Hogyan lehetséges, hogy a Hold, amelyet vonz aFöld, nem zuhan a Földre? Mi az, ami az égitesteketpályájukon tartja? Newton világában tökéletes egyen-súly van a nehézségi erő és a mozgás következtébenelőálló centrifugális erő között. Ha a világ legmaga-sabb hegyének tetején álló szuperágyúból úgy lőnénkki egy golyót, hogy annak centrifugális ereje ponto-san megegyezzen a rá ható nehézségi erővel, akkor elv-ben végtelen sokáig keringene a Föld körül, akárcsak aHold. Aaron Bernsteinnél az idevágó fejezetet is meg-találhatta Einstein: „A Hold pályája összehasonlíthatóa golyó pályájával.”

82 ¥ 4. Fejezet

i

i

“neffe” — 2011/4/12 — 15:06 — page 83 — #83 i

i

i

i

i

i

Galilei világában ilyesmi még nem fordult elő. Nálaa golyó mindig ugyanannyi idő elteltével landol a földön– teljesen mindegy, hogy milyen sebességgel hagyta elaz ágyúcsövet. Csupán a földet érés helye függ a kilö-vési sebességtől. Newton törvényei, melyek az összeserőhatást figyelembe vették, tehát a vonzóerőt és acentrifugális erőt is, sokkal pontosabban adták visszaa fizikai valóságot.

Továbbra is nyitott maradt azonban a kérdés, hogymi mozog mihez képest – a golyó vagy a Hold a Föld-höz képest, vagy a Föld a Holdhoz képest. Newtonitt bevezetett egy fogalmat, az abszolútum fogalmát,melyet más gondolkodók, például Leibniz, élesen bírál-tak, de csak Einstein tett a helyére. Newton szerint atér és az idő abszolút. Ha semmi más nem létezne, atér és az idő akkor is jelen lenne.

Az abszolút tér úgyszólván a világ történéseinektartóedénye. Nem csupán a Hold és a Föld, mindenmás is ebben a térben mozog. Newton, mély vallá-sosságának és a Teremtő iránti tiszteletének adózvaa teret tökéletesen nyugvónak, állandónak képzelte.Ezzel azonban egy megkülönböztetett vonatkoztatásirendszert hozott létre, úgyhogy Galilei relativitási elvetöbbé már nem érvényesült maradéktalanul: a robogóvonat utasai és az állomáson várakozók többé már nemmondhatták, hogy egyikük a másikhoz képest relatívmozgásban van és megfordítva. Az abszolút térhez ké-pest egyikük mozog, a másik nyugalomban van.

Newton a teremtő mindenhatóságának szentelte aPrincipia második abszolútumát is: „Az abszolút, va-lóságos és matematikai idő önmagában véve, és lé-nyegének megfelelően, minden külső vonatkozás nél-kül egyenletesen múlik, és más szóval időtartamnak isnevezhető.” Ez azután az egész univerzumra érvényes

Törpékről és óriásokról ¥ 83

i

i

“neffe” — 2011/4/12 — 15:06 — page 84 — #84 i

i

i

i

i

i

órát adott meg. Az abszolút idő képzete, mely ennekaz órának az ütemében telik, pontosan megfelel köz-napi tapasztalatainknak – de nem a valóságnak, mintEinstein óta tudjuk. Relativitáselméletében Einsteinfenekestül felforgatta az abszolút idő látszólag megin-gathatatlan eszméjét.

A newtoni mechanika, még ha egy-két dolgot nemis tudott megmagyarázni, szinte tökéletesen írta le afizikai valóságot. Az autók, a vonatok, a hajók, a repü-lők, az űrhajók mind hűségesen alávetik magukat tör-vényeinek. Éppen hatalmas prognosztizáló ereje miattvolt kezdettől fogva átütő a sikere.

Aaron Bernstein „népkönyvében” sok oldalt szen-telt azoknak az égi tüneményeknek, amelyek újra ésújra félelemmel töltötték el az embereket: az üstökö-söknek. Ezekhez a hirtelen feltűnő, egy darabig azégbolton látható, majd a világegyetem távoli tájai feléújra eltűnő, csóvával rendelkező égitestekhez fűződő el-képzeléseink változásával kiválóan lehetett illusztrálnia babonákkal teli középkor és a racionális újkor közöttiátmenetet. Newton előtt az üstökösökre úgy tekintet-tek, mint a sors alakulásának misztikus közvetítőire,gyakran mint a gonosz hírnökeire.

Bernstein képzeletbeli utazásra invitálta olvasóita világmindenségben: „Vízen utazzunk? Lovon? Vas-úton? Egyiken sem! Elektromos távírókészülék segít-ségével utazzunk!” Ez biztosan tetszett a kis Einstein-nek, mint az első csúszás a kezdő síelőnek: az elekt-romos áram sebességével a világűrbe repülni! Albertutánanézett, hogyan tanulták meg fokozatosan a csil-lagászok az égi jelenségek előrejelzésének technikáját.Persze, aki az üstökösök váratlan fel- és eltűnésébőljósolni akar, az inkább félelmetes vonásaikat helyezielőtérbe.

84 ¥ 4. Fejezet

i

i

“neffe” — 2011/4/12 — 15:06 — page 85 — #85 i

i

i

i

i

i

Newton mechanikája megteremtőjének halála utánnyolc évvel aratta első nagy diadalát. EdmundHalley angol természetkutató Newton egyenletei alap-ján pontosan kiszámította a később róla elnevezett üs-tökös visszatérésének időpontját. Az üstökös pontosana számításoknak megfelelően, 1675 őszén tűnt fel azégbolton.

A matematika segítségével a kutatók időutazásravállalkozhattak és a jövőbe pillanthattak. Az oráku-lum racionalitássá vált. A sors az ember alkotta mági-kus képleteket követte. Úgy tűnt, tökéletesen átlátjukIsten óraművét. Csak Einstein mutatta meg, hogy aTeremtő jóval rafináltabb módon alkotta meg a világ-egyetemet, mint azt Halley és kortársai Newton művenyomán feltételezhették.

Bernstein „népkönyveinek” 16. kötetében az ifjúAlbert egy másik hihetetlen történetet talált a csillagá-szati jóslásról: „1846-ban egy párizsi természetkutató,Leverrier anélkül, hogy az égre pillantott volna, anél-kül, hogy megfigyeléseket végzett volna, tisztán csakszámítások alapján kihozta, hogy tőlünk 600 milliómérföld távolságra egy bolygónak kell lennie, amit em-ber még nem látott. Azt is kiszámította, hogy ennek abolygónak 60 238 nap és 11 óra a Nap körüli keringésiideje; hogy 24 és félszer nehezebb a mi Földünknél,és hogy egy meghatározott órában az égbolt meghatá-rozott helyén fellelhető lenne, ha megfelelő távcsövekállnának rendelkezésünkre. Hát nem bámulatos?”

1846. szeptember 23-án Johann Galle csillagásza jól felszerelt Berlini Csillagvizsgálóban levelet ka-pott Leverrier-től, melyben Leverrier megkérte, hogy„az égbolt pontosan meghatározott helyén lesse meg azúj bolygót”. Galle még aznap este a megjelölt iránybafordította a távcsövét. És valóban felfedezte a bolygót,

Törpékről és óriásokról ¥ 85

i

i

“neffe” — 2011/4/12 — 15:06 — page 86 — #86 i

i

i

i

i

i

mely később a Neptunusz nevet kapta. Kopernikusz,Kepler, Galilei és Newton matematikai fizikájának hi-hetetlen győzelme!

„Nem akarok csillagászt faragni belőled – nyug-tatta meg Bernstein a fejezet végén olvasóját –, ám re-mélem, sikerült ráébresztenem téged e felfedezés cso-dájára.” Aztán elmesélte, hogyan következtetett Le-verrier Newton nyomdokain haladva, pusztán a többibolygó pályaadatai alapján a Neptunusz létezésére.„Ezért: Tiszteld a tudományt, tiszteld a tudománytápoló férfiakat. És tiszteld az emberi szellemet, melyélesebb az emberi szemnél!”

Nem, csillagászt nem faragott Bernstein Einstein-ből. De „a szellem, mely élesebb az emberi szemnél”,már jó ideje felébredt benne. Később, saját képleteialapján ő maga tett olyan jóslatokat, amelyek sehogysem következtek a newtoni rendszerből. Elméletévelmindenekelőtt a Naprendszer egy olyan sajátosságátértelmezte, amely a Neptunusz felfedezését követőenmár csak egyedül vetett árnyékot Newton tökéleteségi mechanikájára. Ez a folt a Merkúr perihélium-mozgása – az a görbe, amelyet a Merkúr napközelipontja ír le a bolygó éves keringése során. Ez a görbepicit eltért a kiszámolt pályától.

Pontosan úgy, ahogyan a Neptunusz esetében, azakkori csillagászok hosszú ideig itt is feltételezték, hogyegy további, eddig még fel nem fedezett bolygó okozzaaz eltérést. Még nevet is adtak a hipotetikus boly-gónak, Vulkánnak nevezték el. A Vulkánt azonbansoha nem találták meg, nem is találhatták. Mert nemlétezik. Newton egyenletei hibás előrejelzést adtak.A Merkúr viselkedését nem tudták megmagyarázni.A kutatók újra és újra megpróbálták leküzdeni ezta képtelenséget, anélkül, hogy újabb bolygót feltéte-

86 ¥ 4. Fejezet

i

i

“neffe” — 2011/4/12 — 15:06 — page 87 — #87 i

i

i

i

i

i

leznének a Naprendszerben. A Merkúr perihélium-mozgását csak az általános relativitáselmélet volt ké-pes maradéktalanul értelmezni.

Még nagyobb izgalommal követte nyomon a fiatalEinstein annak a jelenségnek a kutatását, ami őt talánmindenki másnál jobban foglalkoztatta. A fényről vanszó, amelynek kettős természetére 1905-ben világítottrá a „fénykvantum-hipotézissel”, ami a kvantumelmé-let alapjává vált. Aaron Bernsteinnél ezt találta: „Afény hírnök, mely a messzi távolban végbemenő esemé-nyekről tudósít bennünket.” „A fénynek ez a törvényea világegyetem bármely sarkában érvényes, [...] bár-mely fajta fényre, legyen bár távoli vagy közeli, erősvagy gyenge.” Albert számára olybá tűnt ez, mint egykrimi, mely a fény sebességének meghatározásáról szól.

Az első látványos eredményt Olaf Rømer érte el1676-ban, mikor még 70 év sem telt el a távcső felfede-zésétől. Ő ugyancsak a Jupiter holdjait vonta vizsgálatalá, mint Galilei, akit a holdak létezése győzött mega kopernikuszi világkép helyességéről. A Naprendszerlegnagyobb bolygójának mellékbolygói ugyanúgy elsö-tétülnek, mint a mi Holdunk, amikor a Jupiter árnyé-kába kerülnek. Rømer kiemelten foglalkozott az Ióval,az akkor ismert négy Jupiter-hold közül a legbelsővel.Feltűnt neki, hogy a holdfogyatkozások rendszeresenkésnek a számításokhoz képest, az eltérés 22 perc.

Rømer helyesen arra következtetett, hogy a késé-sek a bolygónak (és holdjának) a Földhöz és a Naphozviszonyított helyzetével állnak összefüggésben: ha aJupiter és a Föld a Nap egyazon oldalán tartózkodik,akkor a fény (és vele az elsötétülés „híre”) előbb érkezika Földre, ha ellenkező oldalán, akkor később. Azaz azutóbbi esetben a fénynek nagyobb utat kell megten-nie, és ehhez hosszabb időre van szüksége. A megtett

Törpékről és óriásokról ¥ 87

i

i

“neffe” — 2011/4/12 — 15:06 — page 88 — #88 i

i

i

i

i

i

útból és az út megtételéhez szükséges időből ki lehetszámítani a sebességét.

Rømer először 5 percet tévedett a mérésnél. Azadatai alapján kiszámolt fénysebesség 210 000 kilomé-ter/másodpercnek adódott – ez akkoriban óriási se-bességnek tűnt. És óriási elképzelésnek: némely kor-társa nehezen tudta elfogadni, hogy a fény terjedéséhezidőre van szükség. További mérései a dán csillagásztközelebb vitték a helyes értékhez, ami 299 792 kilomé-ter/másodperc.

Jó néhány megdöbbentő hasonlóságot fedezhetünkfel Bernstein könyve és Einstein későbbi gondolatai kö-zött. Ahogy a szerző az aberráció jelenségét, vagyahogy ő mondta, a fénynek a Föld mozgása miatti „el-tévedését” elmagyarázta: „Képzeljük el, hogy valaki avasúti töltés mellett állva pisztollyal rálő a mellette el-száguldó vasúti kocsira.” A golyó átüti a kocsi falát,majd a kocsin áthaladva a szemközti falat is. Mivela kocsi ez alatt az idő alatt is mozgásban van, „a ko-csiban ülő utas a két becsapódási hely alapján arrakövetkeztet, hogy a kocsira nem merőlegesen, hanemferdén lőttek rá.”

A földi csillagkutató helyzetére lefordítva a dolgot:valamely égitestről a távcsőbe érkező fény a csőben –és a megfigyelő szemében is – a Föld mozgása miattferde pályát ír le. „Az alatt a picinyke idő alatt, míg afény végighalad a távcsövön, a Föld a távcsővel együtttovábbmozdul – magyarázta Bernstein. – Ha tehát ál-lócsillagot akarunk megfigyelni, akkor a távcsövet egypici szöggel el kell mozdítani.” Ez az elmozdítás ki-egyenlíti a fény aberrációját. Olyan ez, mint amikora gyalogos az esőben ferdén tartja az esernyőjét azért,hogy minél kevesebb esőcsepp érje a testét.

88 ¥ 4. Fejezet

i

i

“neffe” — 2011/4/12 — 15:06 — page 89 — #89 i

i

i

i

i

i

A bámulatos felfedezés James Bradley angol csil-lagász 1725-ös megfigyeléseire nyúlik vissza. Az angoltulajdonképpen az állócsillagok Földtől való távolságátakarta meghatározni. Ehhez azonban nem voltak elégjók a rendelkezésre álló optikai eszközök. „De mint azoly gyakran előfordul a helyes cél felé vezető úton –írta Bernstein – Bradley is a keresett igazság helyettegy másik, nem kevésbé fontos igazságra lelt.”

Bradley – és Bernstein szemében ez a döntő moz-zanat – arra jött rá, hogy az „eltévedés” mértéke min-den csillagra ugyanaz, teljesen mindegy, milyen messzevan a Földtől. És ebből – helyesen – arra következ-tetett, hogy minden fajta fény ugyanakkora sebesség-gel mozog – ez Einstein speciális relativitáselméleténekegyik alapelve: a fénysebesség állandó.

De végül is milyen természetű a fény? Newtonelgondolása szerint kicsinyke részecskékből áll, melyeklövedékként hasítják a teret. Nagy ellenlábasa, a hol-land Christian Huygens viszont amellett érvelt, hogya fény hullámjelenség. 1801-ben a holland mellé álltThomas Young angol orvos, egyiptológus és fizikus. Őa fény egyik tulajdonságával, az interferenciával érvelt:két fénysugár, akárcsak két vízhullám, képes erősítenivagy kioltani egymást.

Mivel ebben az időben Newtont szinte csalhatat-lannak tartották, Young kezdetben nem tudott felül-kerekedni. A fény hullámelmélete lassacskán mégis be-igazolódott, elsősorban a francia Augustin Fresnel la-boratóriumi körülmények között végrehajtott interfe-rencia-kísérleteinek köszönhetően. Negyed évszázadonbelül általánosan elfogadottá vált.

Felmerül azonban a kérdés, hogy mi a fényhullá-mok hordozóközege. Ha nem a víz, mint a tenger hul-lámainál, nem is a levegő, mint a hanghullámok ese-

Törpékről és óriásokról ¥ 89

i

i

“neffe” — 2011/4/12 — 15:06 — page 90 — #90 i

i

i

i

i

i

tében, akkor hát mi az, ami rezeg? A mechanikábanvaló megingathatatlan hitüknek köszönhetően a fizi-kusok itt egy elképzelés rabjává váltak, ami aztán egyévszázadon át megszabta gondolkodásukat. Mivel né-zetük szerint léteznie kell egy mechanikai módszerekkelmegragadható valaminek, ami a fényhullámokat köz-vetíti, posztuláltak egy hipotetikus közeget, az étert.Bár az étert soha senki nem látta, nem mérte megtulajdonságait, kiválóan alkalmas volt a fény hullám-tulajdonságainak magyarázatára. Bernstein azt írta,hogy „éppen a csillagászati jelenségek miatt most mársemmi kétség nem merülhet fel az éter létezésével kap-csolatban”. Tévedés, amit végleg Einstein korrigált akésőbbiekben.

Könyveiben Albert korán rátalált arra a módszerre,amelyhez hasonlót későbbi kutatói programjában ismegvalósított. Egyszerre indult el – elméleti úton – avilágegyetem két véglete, a legkisebb részecskék mik-roszkopikus világa és a galaxisok felé. „Akárcsak mosta fényidő az eddig megmérhetetlen mennyiségek eseté-ben, úgy lesz majd a fényhullám hosszából is egyfajtaetalon az atomok ma még láthatatlan és megmérhetet-len világában” – írta Bernstein szinte prófétaként.

Mint az utazó Jonathan Swift híres regényében,úgy nyomult előre Einstein is az óriások és a törpékföldjén. Ő azonban, Gullivertől eltérően, egyszerre törtkétféle célpontja felé. És amikor megérkezett, példát-lan kísérletet tett arra, hogy Lilliput és Brobdingnagországát egyetlen nagy nemzetté kovácsolja össze.

Olvasmányélményei alapján Einstein szinte min-denről értesült, amit a tudomány gimnazista koráig fel-fedezett. A kémia a 19. század folyamán óriási lépések-ben fejlődött – különösen azt követően, hogy AntoineLaurent Lavoisier francia kémikus rendet teremtett a

90 ¥ 4. Fejezet

i

i

“neffe” — 2011/4/12 — 15:06 — page 91 — #91 i

i

i

i

i

i

kémiai elemek között uralkodó káoszban, az angol JohnDalton pedig bevezette a kémiába az atomelméletet.A fizikának még jó egy évszázadra volt szüksége, hogyelfogadja az atomok létét, pedig azt már az ógörög Dé-mokritosz is feltételezte. Az atomok elismertetésébőlEinstein is kivette a maga részét, 1905-ben jelent megA molekulák méretének új meghatározása c. munkája.

Albert mindent megtalált a könyvekben – a kér-déseket és a válaszokat is, amelyekre később szükségevolt a fizika újraépítéséhez. Különösen a mágnességés az elektromosság – mely „a fény ikertestvére” – ra-gadta meg, mert most a felfedezések és az elméletekfelől közelített ahhoz a világhoz, amelyet apja gyárá-ban gyakorlatból már ismert. Bernstein újra és újraemlékeztette őt arra, hogy az anyag, ősanyag, elektro-mos fluidum csupán szavak, melyekkel olyan dolgokatnevezünk meg, amelyek valódi mibenlétét egyelőre ho-mály fedi. Einstein később ugyanezt így fogalmaztameg: „A fizikai fogalmak az emberi szellem önkényesteremtményei.” Bernstein mégis kifejezésre juttattaazt a meggyőződését, hogy „a természet általunk vizs-gált titokzatos erői csupán egyetlen természeti erő kü-lönféle megnyilvánulásai”.

A 19. század elejéig az elektromosságot és a mág-nességet két különböző jelenségcsoportnak tartották.Bizonyos természeti jelenségek mégis az elektromosságés a mágnesség kapcsolatára utaltak: például a villámmágnesezte a vasat és kitérítette az iránytűt eredetiirányából. Hans Christian Ørsted dán fizikus 1820-banfelfedezte, hogy a vezetékben folyó elektromos áramugyanilyen hatással van az iránytűre. Tizenegy év-vel később egy tehetséges kísérleti fizikus, Michael Fa-raday Angliában észrevette, hogy ez a hatás fordítvaugyanúgy működik: ha az elektromos vezető mentén

Törpékről és óriásokról ¥ 91

i

i

“neffe” — 2011/4/12 — 15:06 — page 92 — #92 i

i

i

i

i

i

egy mágnest mozgatunk, akkor az a vezetékben elekt-romos feszültséget kelt. A dinamók és a generátorokáramtermelésének ma is ez a „mágneses indukciónak”nevezett jelenség az alapja. Faraday egy felfedezéshul-lámot indított el, mely végül elektrotechnikai forrada-lommá nőtte ki magát. Albert apja és nagybátyja, vál-lalkozásuk révén, szintén ebben a forradalomban vettrészt.

Faraday érdeme, hogy tisztázta az elektromos ésmágneses jelenségek viszonyát, melyeket attól fogvamár közös névvel, az elektromágnesség névvel illetett atudomány. Faraday azt is megmutatta, hogy az elekt-romosság és a mágnesség egymással nem statikus, ha-nem dinamikus módon függ össze, vagyis a mozgáskapcsolja össze őket. „Indukciós törvénye” szerint nemcsupán indukálni lehet áramot, hanem az árammal gé-peket is működtetni lehet. Másfelől Faraday, a gya-korlatias ember, erővonalakról beszélt, amelyek együt-tesen „mezőt” alkotnak. Az erővonal-felfogás alapjaszintén egy kísérlet – ha papírlapra vasreszeléket szó-runk, és a lapot egy mágnes fölé helyezzük, a vasresze-lék szabályos mintázatot vesz fel a papírlapon, mintegykirajzolja az említett „erővonalakat”.

A mező fogalmával új szereplő lépett a természet-kutatás színpadára. Ez az, ami Einsteint egész életénkeresztül fogva tartotta. Faraday elképzelése szerint amező, például a mágnes által keltett mező, a teret ki-töltő tulajdonság – olyan tulajdonság, amely erőt gya-korol a térben lévő testekre, például egy vasdarabra.

Newton a maga idejében Galilei elképzeléseit ma-tematikai szempontból rendkívül elegáns elméleti for-mába öntötte. Most megint egy brit foglalta elegánsmatematikai struktúrába Faraday intuitív elképzelé-seit. A 19. század hatvanas éveiben a skót James

92 ¥ 4. Fejezet

i

i

“neffe” — 2011/4/12 — 15:06 — page 93 — #93 i

i

i

i

i

i

Clerk Maxwell addig soha nem tapasztalt mértékbenbonyolult rendszert vezetett be a fizikába – a Maxwell-egyenleteket. Maxwell művében volt valami, ami külö-nösen lebilincselte az ifjú Albert fantáziáját: Maxwellkét különböző területet, az optikát (a fénytant) és azelektromosságot egyetlen elméletben egyesített azáltal,hogy felismerte: a fény is elektromágneses hullám.

Vajon mire gondolhatott a fiú, amikor „a fény hír-nök szerepéről” olvasott, melyről Aaron Bernstein akövetkezőket írta: „Ebben az értelemben mi mindigcsak a múltat látjuk, soha nem a jelent.” A különbözőégitestek fénye tőlünk való távolságuk függvényébenmás-más idő alatt érkezik a Földre. A Napról nyolcperc alatt, a Jupiterről már 52 perc alatt jut el hozzánka fény, az Uránuszról pedig még két óránál is hosszabbidő alatt. Ám teljesen új dimenziót nyitnak az álló-csillagok. A hozzánk legközelebb eső Alpha Centaurifénye csak 3 évvel azt követően jut el az emberi szembe,hogy a fényt a csillag kibocsátotta, a második legköze-lebbi állócsillagé, a Lant csillagképben található Vegáéviszont már csak 12 év és egy hónap elteltével.

„A világegyetem ilyen eseményei mintha a múlthangjai lennének – írta Alexander Humboldt. – Jog-gal állíthatjuk, hogy nagy távcsöveinkkel egyidejűleghatolunk be a tér és az idő mélységeibe.” Mert „acsillagos ég látványa nem egyidejű jelenségeket takar.”Mintha csak tablettában adagolnák, az ifjú Einsteintálcán kapta életének nagy témáit: a teret és az időtbensőséges kapcsolat fűzi egymáshoz, a fény és az időkülönös módon összefüggenek, az események egyidejű-sége a megfigyelő helyzetétől függ.

Ezek az összefüggések arra ihlették a berlini ille-tőségű Felix Ebertyt, hogy a témáról könyvet írjon.A könyv a szerző nevének feltűntetése nélkül először

Törpékről és óriásokról ¥ 93

i

i

“neffe” — 2011/4/12 — 15:06 — page 94 — #94 i

i

i

i

i

i

1846-ban jelent meg Németországban, majd egész Eu-rópában, sőt az Egyesült Államokban is nagy népsze-rűségre tett szert. Amikor Eberty könyvét 1923-banújra kiadták, immár a szerző nevének feltűntetésével,nem kisebb személyiség írta hozzá az előszót, mint Al-bert Einstein.

Ennek a figyelemre méltó műnek egyes szakaszaia tudományos fantasztikum világába csapnak át – bára mű szilárd tudományos tényeken alapul. A szerzőmegfordítja a fénysugarak útját, és különböző távolsá-gokra lévő csillagokon ülő megfigyelők szemével tekinta Földre. Ily módon egyfajta időgépet alkot, amelyneksegítségével utazásokat tesz a múltba.

„Mivel a világegyetemben végtelen sok csillag vanszétszórva – írja –, visszamenőleg tetszőleges évszám-hoz találhatunk egy csillagot, amelyről nézve Földünkadott korszaka éppen jelennek látszik.” A „múltbélidolgokra vonatkozó isteni mindentudás” egyszeribentermészetes magyarázatra lel. „Mert ha Isten szeméta tér minden pontjában jelenlévőnek gondoljuk, úgyegyidejű rálátása lesz a világtörténelem egész lefutá-sára.”

Eberty olyan „festményről” beszél, „mely egyszerrefogja át a teret és az időt, és mindkettőt a maga teljes-ségében mutatja, úgyhogy többé már nem is vagyunkképesek megkülönböztetni és szétválasztani egymástóla térbeli és az időbeli kiterjedést.” Egyes sorai olybátűnnek, mintha maga is részt vett volna egy időutazá-son, s bepillantott volna Albert Einstein világába: „Ilymódon az időbeli és a térbeli kiterjedést a szemlélettelösszhangban oly közel hoztuk egymáshoz, hogy a teretés az időt külön-külön egyáltalán nem is ragadhatjukmeg. Mert két, időben egymás után következő eseménya térben egymás mellett helyezkedik el.”

94 ¥ 4. Fejezet

i

i

“neffe” — 2011/4/12 — 15:06 — page 95 — #95 i

i

i

i

i

i

Itt a speciális relativitáselmélet egyik központi gon-dolatát is felismerhetjük: a szempillantás a fénnyelutazik. Vagy másként kifejezve: a fény magasságábanaz idő úgyszólván be van fagyva. Eberty kedvére elját-szadozik ezzel a gondolattal: „A gyilkosság nemcsak apadlón hagy kitörölhetetlen vérnyomokat, a gaztett avilágegyetem térségeiben is egyre tovább tükröződik.”Ha a Földről olyan pillanatfelvételt küldenénk az űrbe,melyen felismerhető egy óra, akkor a felvétel (ős)idejeis eljutna a fénnyel a távoli megfigyelőkhöz, mintha azóra az utazás közben megállt volna.

„A világegyetemben tehát rendelkezésre áll min-den esemény valóságos és hiteles archívuma, mely afény rezgéseire bízva egyre tovább terjed.” Mert „egynagyobb és igazabb világ és világtörténet részekéntnemcsak a mi világunk, hanem az összes létező világnyoma is egyre tovább terjed”.

E mögött a háttér mögött a tényleges tudomá-nyos fantasztikum világa már egészen más színben tű-nik fel. „Világos – mondja az időutazó H. G. Wells Azidőgép című, 1895-ben megjelent regényében –, hogyminden valódi test négydimenziós: van hossza, szé-lessége, magassága és tartama.” Az ötlet eredeti, denem új. Mindenesetre a matematikus Hermann Min-kowski teljesítette ki Einstein speciális relativitáselmé-letére alapozva.

„Az idő csupán a világtörténelem ritmusa – nyil-vánította ki Eberty 1846-ban. – Az időtartam nemszükségszerű jellemzője a történéseknek. Kezdet és végegybeeshet, mégis minden egy középpontot ölel körbe.”„Időmikroszkópja” arra szolgált, hogy egyfajta kozmi-kus mozi nézőjeként nagyító alá vehesse a világtörténetfilmjének eseményeit, lerövidítse vagy elnyújtsa azokat– ötven évvel a mozgófilm feltalálása előtt.

Törpékről és óriásokról ¥ 95

i

i

“neffe” — 2011/4/12 — 15:06 — page 96 — #96 i

i

i

i

i

i

A szerző az összezsugorított tér és a felgyorsultidő gondolatával is eljátszadozott. Mi lenne, ha „egyév hat hónap alatt telne le”? Kortársait, akik nem vol-tak járatosak az efféle gondolati játékokban, biztosanmeglepte a válasz: „Semmilyen változást nem tapasz-talnánk – állapította meg Eberty, már a speciális re-lativitáselmélet szellemében és tökéletesen helyesen –,ugyanis az idő múlását csak más időtartamokkal valóösszehasonlításban, méréssel határozhatjuk meg”.

Ugyanez áll az Elberty által bemutatott összezsu-gorított térre is. Észrevennénk a változást? „Egy ilyenkicsinyítést követően, ugyanazon a jogon, mint Lilli-put országának lakói, teljesen normális méretű ember-nek tartanánk magunkat.” Az efféle fantazmagóriák-nak Einstein később tudományos alapot adott, minthaa közel fénysebességgel haladó utasról írva, aki semmitnem érzékel állapotából, csupán Elberty régi képzelet-beli utazóját idézte volna fel újra.

Karl Clausberg kultúrtörténész szerint ezek a „fik-ciók és képzelgések” szolgáltak melegágyul a tudomá-nyos teremtőerő egy új fajtájának, a gondolatkísérlet-nek a kialakulásához, mely a 20. században vívta kimagának a legnagyobb megbecsülést. Ennek a művé-szetnek vitathatatlanul Albert Einstein volt a mestere.

Einstein töprengései közepette a feltételes módotkijelentő módba tette át. „Mi lenne, ha követnénk afénysugár útját? Mi lenne, ha meg is lovagolnánk?”Egyes adatok szerint 16 évesen tette fel magának eze-ket a kérdéseket. Önéletrajzi feljegyzéseiben nem em-líti, hogy ezek a gondolatok ösztönözték volna későbbimunkájában. A fenti kérdések szinte szó szerint meg-találhatók Bernstein könyveiben. A válasz pedig – haúgy tetszik – a speciális relativitáselméletben.

96 ¥ 4. Fejezet