Egyetlen példán próbáljuk bemutatni, hogy a fizika nyitott alapkérdéseinek megválaszolásához milyen bravúros megoldásokat kell találni.
Tavaly áprilisban állította pályára az amerikai űrügynökség, a NASA a Gravity Probe B nevű műholdat, amely két éven át méri az általános relativitáselmélet néhány, eddig kísérletileg nem ellenőrzött következtetését. Egyetemi tankönyvemben az 1960-as évek elején azt olvastam, hogy a relativitáselmélet több következtetése a mérések számára hozzáférhetetlen, mára megváltozott a helyzet. Az elmélet szerint, ha egy nagy tömegű test forog, akkor nem csak görbíti a teret, hanem magával „vonszolja” is azt. Ennek a jelenségnek a kimérésére 4 darab pingponglabda méretű golyót forgattak meg a műholdon. A golyókat kvarcból öntötték fantasztikus pontossággal. A felszín maximum 40 atomrétegnyi mértékben tér el a gömbtől, sűrűsége 1:10 millióhoz mértékben egyenletes. Ha a Föld is ilyen tökéletes gömb lenne, akkor a Mount Everest csúcsa és a legmélyebb tengeri árok között mindössze 5 méter szintkülönbség lenne. A kis gömbök olyan légritka térben forognak, hogy 10 000 fordulat/perces fordulatszámuk a surlódás következtében ezer év alatt mindössze 1%-kal csökkenne. 1500 liter 1,8 kelvin hőmérsékletű szuperfolyékony héliummal hűtik a rendszert, szupravezető fólia zárja ki a Föld mágneses terét. A NASA szakemberei szerint ez a világ legnyugodtabb, legzavartalabb környezete.
Az általános relativitáselmélet a természet négy alapvető kölcsönhatásának egyikét, a gravitációt írja le. A fizikusok régi törekvése, hogy a négy kölcsönhatást megpróbálják egységes keretbe foglalni. Az elmúlt harminc évben megszületett az elektromágneses és a gyenge kölcsönhatás egységes elmélete, hamarosan szép kísérletek is igazolták a számításokat. A további egyesítésen elméleti fizikusok serege munkálkodik. Így született meg a húrelmélet, amely nem pontszerű testekként, hanem rezgő húrokként írja le a részecskéket és a ma ismert részecskéknél sokkal több részecskefajtával számol. A legnehezebbnek a gravitáció beillesztése látszik. Egyelőre nem sikerült az általános relativitáselmélet és a kvantumfizika összehangolása sem. Merész, egymástól jócskán különböző elméletek sora született. Sajnos a kísérleti ellenőrzés lehetősége egyelőre kizárt. Az elméletek szempontjából érdekes energiatartományok belátható távlatokban elérhetetlenek.
A kísérleti és az elméleti fizika lehetőségeit néhány évtized alatt teljesen megváltoztatta, hatalmas mértékben megnövelte a számítógépek megjelenése. 1965-ben végzett évfolyamunkon ketten írtunk olyan diplomamunkát, amelyben egyszerű számítógép program is szerepelt, a korábbi évfolyamoknak erre még nem volt lehetősége. A pályakezdő, fiatal kísérleti fizikusok sokszor voltak álmosak, kialvatlanok a hatvanas években. A részecskegyorsítóknál vagy az atomreaktor mellett végzett kísérletekben heteken, hónapokon át gyűjtötték a mérési adatokat. A papírra jegyzett, táblázatokba rendezett adatok ezután a laboránslányok (asszonyok) kezébe kerültek, akik milliméterpapírra rajzolt szép, színes grafikonokkal tették áttekinthetővé a számsorokat.
Mindez alig negyven éve történt, ez volt a hazai számítástechnika ős- és hőskora. A legnagyobb magyar fizikai kutatóintézetben, a Központi Fizikai Kutatóintézetben (KFKI) 1960-ban kezdett működni a szovjet gyártmányú Ural számítógép, 1966-tól itt üzemelt az ország akkor legnagyobb gépe az ICT 1905. Lyukszalagon vittük programjainkat, adatszalagjainkat a gépbe. 1975-től már lokális hálózat kötötte a központi géphez a mérőközpontok kisebb, saját gyártású TPA számítógépeit. 1981-ben telefonvonalon, 1985-től műholdon keresztül cseréltek adatokat moszkvai és csillebérci űrkutatók. 1988-90-ben épült ki a KFKI első nagyméretű Ethernet hálózata, amelyben mintegy 300 gépet kötöttek össze. Ekkorra a kutatók íróasztalán mindennapos, nélkülözhetetlen tartalékká vált a személyi számítógép. 1990-től csatlakoztunk a nemzetközi hálózati rendszerekhez, akkor írtuk az első e-maileket. Az első európai gyors hálózatot részecskefizikai kutatóhelyek között hozták létre. A számítástechnika fejlődése és a fizikai kutatások közti szoros kapcsolatot bizonyítja, hogy a ma mindenhol használt internetet, a world wide web rendszert a CERN-ben alkották meg. Az eredeti internet csak levelezésre és adattovábbításra volt alkalmas, a kereshető világháló, a multimédiás kapcsolat rendszere a részecskefizikai központban született meg. A fizikusok igényeinek a mai szélessávú, nagy és gyors adatforgalmat lehetővé tevő internet kapcsolat sem felel már meg. Sorra születnek a GRID hálózatok, amelyekben a résztvevő gépek kapacitása összeadódik.
Hosszú bekezdést igényelne a szerző mentegetődzése, annak felsorolása, hogy miről nem írhatott a terjedelem szabta korlátok miatt. Természetesen nemcsak nagy fizika létezik, kis eszközökkel is születnek fontos eredmények. A ma legizgalmasabb területek közé tartozik a kvantumfizikai jelenségek, a mikro- és a makrovilág határterületeinek tanulmányozása.
A fizika is az elmélet és a kísérlet állandó kölcsönhatásával halad előre. Időnként az elmélet jelez előre valamit, ami kísérleti megerősítésre vár, máskor a kísérlet hoz felszínre értelmezésre, magyarázatra váró megfigyeléseket. A jóslatok nem mindig igazolódnak be, a mérések némelyikét is megcáfolják később. A részecskefizika egyik nagy alakja, Victor Weisskopf a részecskefizikai kutatásokat Kolumbusz utazásához hasonlította. A gyorsítóberendezésekkel foglalkozó fizikusok és mérnökök építik a hajókat, a kísérleti fizikusok feszítik ki a vitorlákat és ők fedezik fel Amerikát. Az elméleti fizikusok azok, akik Madridban ülve megjósolják, hogy a hajó Indiában fog partot érni…
Hozzászólások