Max Planck Válogatott Tanulmányai: Utazás a Kvantumelmélettől a Világnézetig

Max Planck, a kvantumelmélet atyja, gondolkodásának sokrétűségét és tudományos munkásságának mélységét kiválóan tükrözik a Válogatott tanulmányok című kötetben összegyűjtött írásai. A Gondolat kiadói sorozatában 1965 és 1982 között két kiadást is megért gyűjtemény a tudós fizikai és filozófiai nézeteibe enged bepillantást.

Ahogy Maróti Lajos írta: „Planck olvasása közben”, az olvasó egy olyan elmén keresztül tekinthet a világra, amely forradalmasította a fizika alapjait, és mélyrehatóan foglalkozott a tudomány tágabb, világnézeti kérdéseivel.

A Kvantumelmélet Születése és Kezdeti Fogadtatása

A kötetben kiemelten szerepel A kvantumelmélet keletkezése című tanulmány, amely Planck korszakalkotó felfedezéseinek történetét mutatja be. Személyes perspektívát kínál a Tudományos önéletrajz, melyet M. Zemplén Jolán fordított, és amely a tudós saját szavaival eleveníti fel élete és munkássága legfontosabb mérföldköveit.

A A kvantumelmélet keletkezése és eddigi fejlődése, szintén M. Zemplén Jolán fordításában, részletesen ismerteti a kvantumelmélet kialakulásának kezdeti szakaszait és későbbi kibontakozását.

Planck saját tapasztalatai szerint úttörő munkáinak kezdeti fogadtatása korántsem volt egyöntetűen lelkes. Mint maga is megjegyezte:

• „Egyetemi tanáraim közül egyik sem értette meg a tartalmát, amint azt a velük való beszélgetésekből pontosan tudom. Nyilván azért engedték át a disszertációt, mivel ismertek engem a fizikai laboratóriumi gyakorlatokról és a matematikai szemináriumban végzett munkámból.”

A Gondolat és a Tudományos Kutatás Határtalan Tere

Planck mélyen hitt az emberi gondolat erejében és a tudományos képzelet szerepében. Ezt fejezi ki A tudományos eszmék eredete és hatása című tanulmány, valamint egy híres gondolata:

• „A gondolatok finomabbak, mint az elektronok, gondolatban épp oly könnyen felhasíthatunk egy atommagot, mint ahogy millió fényéves távolságokat átugorhatunk. Sokszor halljuk azt a nézetet, hogy a természet sokkal nagyobb területet fog át, mint amekkorákat az emberi képzelőerő fel tud fogni. Ennek éppen az ellenkezője a helyes. A gondolat mérhetetlen birodalmában a természet csupán egészen kis körzetet foglal el.”

Hozzátette, hogy bár a gondolatok játékának felkeltéséhez mindig szükség van egy természeti élmény útján létrejött külső lökésre, ha egyszer a felkeltés bekövetkezett, a képzelőerő a megkezdett fonalat önállóan képes tovább fonni olyan területekig, amelyek messze túl vannak minden természeti történésen. A fizikai kutatás mindenkor sikeresen használta fel azt a képességet, hogy gondolatainkban túlmenjünk a természeten. Már a klasszikus mechanikában kitűnt, hogy anyagi rendszerek mozgásának alaptörvényeit a legáltalánosabb és legegyszerűbb alakra lehet hozni, ha a tárgyalásba bevonjuk az ún. virtuális változásokat, vagyis olyan változásokat, amelyek nem a természetben, hanem gondolatban mennek végbe. Planck szerint nem szabad kételkednünk abban, hogy a jelenleg égetővé vált feladatnál, a klasszikus fizika fogalomalkotásának kiterjesztésénél is, ki fog tűnni a gondolatvilággal dolgozó kutatási módszer teljesítőképessége. Az ész pedig azt mondja nekünk, hogy ha egy ún. tárgynak hátat fordítunk és eltávolodunk tőle, valami még azért jelen van belőle.

Az Új Fizika Világképe és a Kauzalitás Átalakulása

A kvantumelmélet nemcsak a fizika, hanem az egész tudományos világkép alapjait rázta meg. A kötetben a Az új fizika világképe című fejezet, valamint a Fizika és világnézet általánosabb tárgyalása elemzi ezt az átalakulást. Különösen fontosak ezen a téren az olyan tanulmányok, mint A kauzalitás a természetben, a Determinizmus vagy indeterminizmus és Az akaratszabadság lényegéről, melyeket mind M. Zemplén Jolán fordított.

A klasszikus fizika determinisztikus szemléletmódja súlyos aggályokba ütközött a kvantumfizika megjelenésével, és ez a mozzanat kényszerítette Planckot, hogy mélyebben foglalkozzék ezekkel a kérdésekkel. A probléma már a klasszikus fizika eredményeinek végiggondolásakor előrevetült. Vegyük például az edénybe (pl. üvegballonba) zárt gáz esetét. E gáz térfogata, nyomása és hőmérséklete között jól meghatározott összefüggés áll fönn. Ha a gázt melegítjük, nő a ballonban a nyomás. Mindez arra vezetendő vissza, mondja a statisztikus mechanikus, hogy a gázt alkotó molekulák mozgási energiája - sebessége - a melegítéssel növekszik, így az edény falának mondjuk egy négyzetcentiméterére azonos idő alatt átlagban több gázrészecske csapódik be - ezt érzékeljük a nyomás növekedéseként. Azt azonban, hogy pontosan hány gázrészecske fog az edény falának egy bizonyos pontjára becsapódni, ezt egyszerűen még kérdezni is értelmetlen, ha a bura felületének egy nagyon-nagyon kicsiny részét figyeljük. Előfordulhat, hogy erre a területre hosszú ideig egyetlen gázrészecske sem ütközik, máskor meg rövid idő alatt több is: a gáz nyomásának, térfogatának és hőmérsékletének összefüggését leíró egyszerű kauzális törvény csak nagy falfelület esetén érvényes, ahol a statisztikus ingadozások kiegyenlítik egymást.

És nem csupán a gáztörvényt illetően veszti értelmét a determinizmus, ha kellőképp „kicsiny” viszonyokra vonatkoztatjuk, hanem maguknak a részecskéknek a mozgását illetően is: e részecskék jellemzőinek csupán átlagos értékei hozzáférhetők számunkra, a gázrészecskék egyenkénti viselkedését megfigyelni nem lehet. Ebben a vonatkozásban egyszerűen értelmetlen a kauzális leírás kérdésének fölvetése. E szemlélet szerint tehát az, hogy a vizsgált részecskék hogyan fognak viselkedni, ezt csak abban az esetben lehet előre megmondani, ha elegendően nagyszámú részecskével van dolgunk: ezek átlagos viselkedésére - persze a megfelelő törvények birtokában - biztonsággal tehetünk „jóslásokat”.

A Mérés Bizonytalansága és az Atom Felépítése

A kvantumelmélet egyik legfontosabb felismerése a mérés folyamatának alapvető korlátjaiba való betekintés. Egy anyagi pont helyének legközvetlenebb és legfinomabb meghatározása optikai úton történik, vagy közvetlen érzékelés útján, puszta vagy segédeszközzel ellátott szemmel, vagy fotográfiai felvétel révén. Ehhez a pontot meg kell világítani. A leképzés annál élesebb lesz, azaz a mérés annál pontosabban sikerül, minél rövidebb hullámhosszú fényforrást használunk. Ennyiben a pontosság tetszés szerint fokozható.

Ennek azonban megvan a visszája is: a sebességmeghatározás. Nagyobb tömegek esetén a fény hatása a megvilágított tárgyra elhanyagolható. Másképpen van azonban, ha tárgyként igen kis tömeget, például egyetlen elektront választunk. Minden fénysugár ugyanis, amely az elektronra esik és arról visszaverődik, észrevehetően meglöki az elektront, éspedig annál erősebben, minél rövidebb hullámhosszúságú a fény. Ezért a fényhullám rövidülésével nő ugyan a helymeghatározás élessége, de megfelelő arányban nő a sebességmeghatározás pontatlansága is. És ugyanez a helyzet az egyéb hasonló esetekben.

A kvantumelmélet fejlődésének kulcsfontosságú állomása volt Niels Bohr atommodellje. Niels Bohr rendkívül termékeny elmélete értelmében valamely atomban az elektronok teljesen hasonló törvények szerint mozognak a mag körül, mint a bolygók a Nap körül. Itt a gravitációs erő helyére az elektronok és a mag ellentétes töltéseiből származó vonzóerő lép. Lényeges különbség van azonban abban, hogy az elektronok mindig csak egészen meghatározott, diszkrét, egymástól különböző pályákon keringhetnek, míg a bolygóknál úgy látszik, nincsen egyik pálya sem különösebben kitüntetve.

Filozófiai Megközelítések: Pozitivizmus és a Reális Külvilág

Planck műveiben nemcsak a természettudományok, hanem a filozófia kérdései is központi szerepet kapnak. A relatívtól az abszolútig, A fizikai törvényszerűség az új kutatás fényében, Pozitivizmus és reális külvilág, A fizika harca a világnézetért, valamint Az egzakt tudomány értelme és határai (mindegyiket M. Zemplén Jolán fordította) mind a tudomány és a filozófia határterületeit vizsgálják.

Planck kritikusan viszonyult az egyoldalú filozófiai megközelítésekhez:

• „Ezért a pozitivizmus, amely minden transzcendentális gondolatot elutasít, nem kevésbé egyoldalú, mint a metafizika, amely minden egyedi tapasztalatot lebecsül. Mindkét szemléletmódnak megvan a maga jogosultsága és mindkettő következetesen megvalósítható. Szélsőséges kihatásaiban azonban a tudomány haladására bénítóan hatnak azáltal, hogy bizonyos elvi kérdéseket eleve megtiltanak, persze ellentétes okokból: a pozitivizmus azért, mert a kérdéseknek nincs értelmük, a metafizika pedig azért, mert a kérdések már választ nyertek.”

Gondolatok a Tudományos Oktatásról

Max Planck nemcsak a tudományos felfedezésekre, hanem az oktatás módszertanára is kiterjesztette éleslátását:

• „Kevésbé fontos az, hogy mit tanulnak az iskolában, mint az, hogy hogyan tanulják. Egyetlen matematikai tételnek, amelyet a tanuló valóban megértett, nagyobb értéke van számára, mint tíz képletnek, amit kívülről megtanult és előírásszerűen alkalmazni is tud, anélkül azonban, hogy tulajdonképpeni értelmét felfogná. Mert az iskola ne nyújtson szakszerű rutint, hanem következetes, módszeres gondolkodást.”

Nem lehet ellenvetni, hogy végső soron kevésbé van szó tudásról, mint képességről. Bizonyos, hogy a tudás képesség nélkül értéktelen, éppen úgy, ahogy minden elmélet végső soron különleges alkalmazásai útján tesz szert jelentőségre. Az elmélet azonban sohasem helyettesíthető a puszta rutinnal, amely a nem megszokott esetekben menthetetlenül csődöt mond. Ezért, ha értékes teljesítményeket akarunk elérni, az alapos elemi előképzés az első követelmény, amelynél kevésbé fontos az anyag teljessége, mint a tárgyalás módja. Ha ezt az előképzettséget nem szerzik meg a tanulók már az iskolában, nagyon nehéz ezt bepótolni; mert a szakiskoláknak és a főiskoláknak később más feladatokat kell teljesíteniük. Egyébként a nevelés főfeladata nem a tudásra, sem pedig a képességre, hanem a cselekvésre irányul. Éppen úgy azonban, ahogyan a képességnek meg kell előznie a cselekvést, a tudás és a megértés elengedhetetlen előfeltétele a képességnek.

A tudós óva intett attól is, hogy a modern, még kiforratlan tudományos eredményeket túl korán vezessék be az oktatásba:

• „Mai gyorsütemű korunkban, amely egész különleges érdeklődéssel fordul minden olyan felé, aminek kifelé közvetlenül szenzációs hatása van, a tudományos nevelésnél is sokszor megtaláljuk a hajlamot, hogy bizonyos új, feltűnést keltő eredményeknek elébevágjunk, mielőtt azok teljesen megértek volna. A nyilvánosság előtt persze jó benyomást kelt, ha már a középiskola tantervében bevezetésre kerülnek a tudományos kutatás modern problémái is. Ez azonban nagymértékben meggondolandó. Mivel ugyanis ezek alapos tárgyalásáról szó se lehet, a tanulóknál könnyen kialakul bizonyos gondolkodásbeli felületesség és üres tudálékosság. Így például igen meggondolandónak tartanám, hogy a relativitáselméletet vagy a kvantumelméletet már a középiskolában tárgyalják.”

Különösen tehetséges tanulók mindig kivételek, de a tanterv nem ilyenek számára készül. Sőt kimondottan helytelennek kellene mondanunk, ha például az energia megmaradásának az érvényét, amely mint ismeretes, jelenleg a magfizikában komoly vita tárgyául szolgál, nyílt kérdésként adnánk elő a tanulóknak, akik még csak az elvnek a tartalmát sem értették meg helyesen, nem is beszélve annak horderejéről.

Max Planck Válogatott Tanulmányainak Tartalma

A Válogatott tanulmányok kötet széleskörű áttekintést nyújt Max Planck tudományos és filozófiai gondolatairól, M. Zemplén Jolán precíz fordításainak köszönhetően.

tags: #max #planck #valogatott #tanulmanyok

Népszerű bejegyzések:

• Szórakozás és segítségnyújtás a pályán
• Melyik NBA-játékos nyerte a legtöbb bajnoki gyűrűt?
• Azzurro: olasz futball történések
• István röplabda pályafutása
• A vitatott ötmagyaros szabály bevezetése