Christiaan Huygens Jövő a múltban
VINCENT ICKE CHRISTIAAN HUYGENS Jövő a múltban Budapest, 2007
Hungarian translation Balogh Tamás, Typotex, 2007 Originally published by Historische Uitgeverij as Christiaan Huygens in de onvoltooid verleden toekomende tijd Vincent Icke, 2005 Köszönettel tartozunk a Holland Irodalmi Alapítványnak, hogy pénzügyileg támogatta a mű megjelenését. The publication has been made possible with the financial support from the Foundation for the Production and Translation of Dutch Literature. ISBN-10: 963-9664-34-0 ISBN-13: 978-963-9664-34-0 Témakör: csillagászat, fizika, tudománytörténet Kedves Olvasó! Önre gondoltunk, amikor a könyv előkészítésén munkálkodtunk. Kapcsolatunkat szorosabbra fűzhetjük, ha belép a Typoklubba, ahonnan értesülhet új kiadványainkról, akcióinkról, programjainkról, és amelyet a www.typotex.hu címen érhet el. Honlapunkon megtalálhatja az egyes könyvekhez tartozó hibajegyzéket is, mert sajnos hibák olykor előfordulnak. Kiadja a Typotex kiadó, az 1795-ben alapított Magyar Könyvkiadók és Könyvterjesztők Egyesülésének tagja. Felelős kiadó: Votisky Zsuzsa Felelős szerkesztő: Gerner József Műszaki szerkesztő: Benkő Márta Borítóterv: Kucsera Attila Terjedelem: 4,2 (A/5) ív Készült a pécsi Bornus Nyomdában Felelős vezető: Borbély Tamás
TARTALOM 7 9 13 15 23 29 37 47 53 Előszó Huygens vagy Einstein? Dijksterhuis Huygens és Szaturnusz Huygens és a művészet Huygens relativitáselmélete A Haarlemmertrekvaart mentén Huygensszel a gyűrűben Huygens, Einstein, és ami utánuk jön 59 Hivatkozások
ELŐSZÓ Szenvedélyem a fizika, a fizikatörténet hősei közül pedig Huygenst érzem magamhoz a legközelebb. Newton nagyobb matematikus volt, csakhogy matematikai axiómákból indult ki fizikai elvek helyett. Einstein nagyobb fizikus volt, de már előtte felfedezték, hogy a matematikát a természet jobb megértésére kell használni, és nem fordítva, a természet tényeit logikai struktúrákba belekényszeríteni. Legföljebb Galilei ér a közelébe, aki egyébként szintén igazi hős volt, de túlságosan sok időt pazarolt arra, hogy gonoszkodó gúnyiratokkal rendet vágjon ellenfelei között. Huygens jóformán mindennel foglalkozott, és semmit sem publikált. Mesélni fogok észleléseiről, Huygensről a műszerkészítőről és lencsecsiszolóról, a ködök és bolygók tanulmányozásával töltött éjszakáiról. Mesélni fogok arról, hogyan kapcsolódik a művészethez, vagy legalábbis a természettudományos magyarázat szolgálatába állított művészethez mindaz, amit csinált. Mesélek Huygensről, a klasszikus mechanika, az első relativitáselmélet megalkotójáról, akiben már ezért is a modern fizika nagy építőmesterét tisztelhetjük. S végül napjaink fizikájáról, Huygens örökségéről szólunk ezzel is tisztelegve emléke előtt. Így látom én Huygens összes műveit és kéziratait a természettudós és a művész szemével. Ez a látószög behatárolt, mivel sem történész, sem irodalomtörténész nem vagyok. De kézirataiban Huygens olyan világosan fogalmazott, hogy kijelentései alig szorulnak magyarázatra. Hősöm szelleme mindenhol jelen van, az általunk ismert legalapvetőbb természeti törvényekben: a relativitáselmélet különböző változataiban és a részecskék kölcsönhatásának vizsgálatára alkalmas mezőelméletekben. Huygens már rég halott, de inkább jelen van, mint én, mindabban, amit örökségül ránk, fizikusokra hagyott. Christiaan Huygenstől egyenes út vezet a jelenen át a jövő fizikájáig. Vajon ha ma élne, mivel tűnne ki Huygens, a titán? VINCENT ICKE Leiden, 2005. április 7
HUYGENS VAGY EINSTEIN? A fizikusok imádnak vitatkozni. Mi sem természetesebb, hiszen ez a szakmájuk: egy jelenség két különböző magyarázata közül legföljebb az egyik lehet helyes, vagyis a munkájukhoz hozzátartozik az érvelés. Egy ilyen vitában, jó esetben, észlelések, levezetések és számítások hangzanak el pro és kontra. Néha a mérési eredmények túlságosan bizonytalanok, még hiányzik a megfelelő matematikai háttér, vagy csak körülményesen lehetne kiszámolni valamit. Ilyenkor a vita kötekedéssé fajul, vagy jönnek az igazán nyomós érvek. De legtöbbször végül sikerül valamiféle közös nevezőre jutniuk a kutatóknak. Ilyenkor, mivel nem tudnak meglenni veszekedés nélkül, kigondolnak valami mást, a legjobb, ha már eleve tudni lehet, hogy a kérdésnek nincs megoldása, mondjuk, mert ízlés dolga (vitathatatlanul a legjobb megoldás). Fizikusok közt már évtizedekkel a televízió feltalálása előtt igen népszerű volt a Ki minden idők legnagyobb fizikusa? nevezetű társasjáték. A társaság ilyenkor két táborra oszlik: azokra, akik szerint Galilei, Einstein vagy Newton, és azokra, akik szerint Feynman vagy Maxwell a valaha élt legnagyobb. Nincs olyan fizikus, aki ne tudna kapásból mondani egy sor jelöltet: Arago, Archimédesz, Bohr, Boltzmann, Bose, Clausius, Curie, Dirac, Ehrenfest, Faraday és így tovább, Voltán keresztül egészen Yukawáig. Pár tucat név után általában megáll a tudomány, és kezdődhet a játék. A játék során feltűnik egy s más. Először is, a kollégák többsége egyetért abban, hogy Einstein volt a legnagyobb. Ez feltűnő, mert a laikusok tábora is pontosan ugyanígy vélekedik. Feltűnő és gyanús: a laikusok több mint fele az asztrológiában is hisz, meg van győződve arról, hogy annak jó a nyelvérzéke, aki kevés hibát ejt a Nationaal Dictee-ben 1, és valóságos istenként tiszteli a nagy dumást, aki be tudta magyarázni, hogy ő találta fel az ősrobbanást és a fekete lyukat. Einstein jó márka: először is az ősz üstökű atyaistenimágó, másodszor az elméletei miatt. A másik, ami feltűnik, hogy kimarad, vagy csak a lista végén szerénykedik néhány nagy név. Descartes például, mivel őt filozófusként, nem pedig tudósként tartják számon, elfeledve, hogy már csak a szivárvány létrejöttének magyarázatáért megérdemelte volna a tizenhetedik századi Nobel-díjat. Vagy Christiaan Huygens, mivel nos, tulajdonképp miért is? Érthető, hogy ennek a szupersztárnak a fénye Hollandiában nem ragyog fényesen, mivel 1 Hollandiában minden év végén megrendezik a Nagy Helyesíró Versenyt, ismert személyiségek és egyszerű emberek, hollandok és flamandok részvételével. 9
mi hollandok hajlamosak vagyunk lekicsinylően szólni önmagunkról. (Feltűnt valakinek, hogy Yukawa után miért nem Zeemannal zártam a sort?) Határainkon túl Huygens neve nem sokat mond, mivel egy ideje már nem az Óvilágban, hanem az Újvilágban kell bizonyítani ahhoz, hogy reflektorfénybe kerülhessen valaki, és főleg, mivel Huygens alig publikált valamit, noha jóformán mindennel foglalkozott. A hullámok és a fény terjedésével kapcsolatos munkáját úgy kellett kiimádkozni belőle. Ezt meg tudom érteni. A tizenhetedik század végén a publikálás nem volt veszélytelen vállalkozás. Az ellenreformáció következményei közül Bruno és a hozzá hasonló szabadgondolkodók elszenesedett holtteste körül parázsló máglyák vagy a Galilei-perek jutnak az eszünkbe, és hajlamosak vagyunk megfeledkezni a protestánsok türelmetlenségéről: Descartes-ot állandó áskálódásaikkal elüldözték a Köztársaságból a keresztyének (és akkor még nem szóltunk Oldenbarneveld meggyilkolásáról, amelyben benne volt a helytartó, Orániai Móric keze, és a De Witt testvérek szörnyű haláláról). De még ha igazán szabad szellem is uralkodott volna a Köztársaságban, azt hiszem, Huygens akkor sem fogott volna neki felfedezései közhírré tételének azzal az elánnal, mint Galilei. A publikálás elkerülhetetlenül azzal jár, amiről az imént már szóltam: az ember kiteszi magát a vitáknak, és szinte biztosra veszem, hogy Christiaant erre alkalmatlanná tette a személyisége. Huygenst olvasva semmi nyomát se találom annak a harci kedvnek, amely Galilei szinte minden mondatából csak úgy süt. Ráadásul Huygens túlnyomórészt nem kísérleti, hanem elméleti műveket írt annak ellenére, hogy kivételes tehetsége volt a műszeralkotáshoz, és rendkívüli erőfeszítéseket tett ezen a területen. Tulajdonképpen a Szaturnusz holdjának felfedezése az egyedüli valamirevaló megfigyelési eredménye. A Szaturnusz gyűrűjét nem felfedezte, hanem értelmezte, a kettő pedig nem ugyanaz. Egy elméleti mű publikálása mindig felettébb sok bajjal jár. Minél nagyobb újdonságot jelent egy felfedezés, annál nagyobb ellenállásra számíthat, és annál nehezebben tud aztán utat törni magának. Már csaknem kétezer éve nagy gondolkodók egész sora próbálkozott a természetben található mozgások magyarázatával, a természetes pálya követésé -nek vagy éppen a saját hely keresésé -nek elvére hivatkozva. És akkor jön ez a pelyhedző szakállú hollandus, aki azt állítja, hogy minden mozgás relatív. Mit hozott volna neki az első igazi relativitáselmélet kezdeményének publikálása rosszízű polémiákon kívül? Mert bármilyen helyes volt is a meglátása, semmit sem tudott vele kiszámolni, ez pedig kellemetlen gyengéje volt az elméletének. Mégis, ha engem kérdeznek, Huygens a legnagyobb. Bár a legtöbb helyen mást olvasni, ő, nem pedig Galilei találta fején a szöget azzal, hogy köntörfalazás nélkül kijelentette: minden mozgás relatív. Ugyanis annak sommás 10
megfogalmazását, hogy nem létezik állandó, abszolút vagy saját hely, a félénk, visszahúzódó Christiaan munkájában olvastam, nem pedig a kicsit talán zsarnoki Galileóéban. Mindketten a tudomány alapítói közé tartoznak, mert elvonatkoztattak attól a kérdéstől, hogy miért történik valami. A miért típusú kérdésekre sohasem lehet olyan pregnáns feleletet adni, melynek helyessége teljesen ellenőrizhető volna. Azt a kérdést viszont feltehetjük: hogyan történik és hogyan működik valami. Az első kérdés magára a történésre vonatkozik, a megfigyelésre, amelynek Galilei igazi mestere volt. A második a dolgok mechanizmusára, az elméletre, ebben pedig Huygens az én hősöm. A megfigyelés és a kísérlet kemény dió, de legalább megvan az az előnyük, hogy minden kísérlet használható eredménnyel szolgál. Az elméletalkotás még keményebb, mivel szinte sohasem fordul elő, hogy a kiigazítástól egyszersmind jobbá is válna egy már működő elmélet. Huygens mindkét területen aktív volt. Róla és műve egész kis szeletéről szólok most, e mű részeseként, jó háromszáz évvel később. Mivel a részese lehetek, nem vagyok pártatlan, így aztán nyugodtan bevallhatom, milyen kivételesen szépnek is tartom Huygens eredményeit. Ha távolságtartóbb lennék, akkor képtelen volnék bármit is elmagyarázni a munkásságából vagy megmutatni gondolatmenetei kivételes szépségét. 11
DIJKSTERHUIS A következőkben tőle [Huygenstől] ilyen alapvető vizsgálódásokon túl más egyébbel nem találkozhat az olvasó. Ugyanis az ő esetében teljességgel lehetetlen volna továbbra is szem előtt tartanunk könyvünk célkitűzését, és legalább megközelítően teljességre törekednünk. Ehhez annak zöme, amit csinált, túl magas szintű, túlságosan is az építmény kivitelezéséhez tartozik, mi pedig itt csak az alapok lerakását kívánjuk bemutatni. írta E. J. Dijksterhuis A világkép mechanizálódása (De mechanisering van het wereldbeeld) című könyvének IV. fejezetében (nekem az 1975-ös, második kiadás van meg, ebből idéztem). Számomra fizikusként a tiszteletteljes hang ellenére is van valami furcsa az idézett részletben. Hiszen Huygens igenis a fizika egyik pillérének a megalkotója: tőle származik a relativitás gondolata. Én magam úgy is tekintek rá, mint az egzakt tudomány, konkrétabban az elméleti fizika egyik alapítójára. Jóllehet kifejezett tehetsége volt eszközök és műszerek kitalálásához és megépítéséhez, Huygens aligha nevezhető kivitelezőnek. Ha nem lett volna ez az elhanyagolható nézetkülönbség köztem és a híresnevezetes Dijksterhuis között, alighanem tisztelettel elhárítom a felkérést, hogy tartsam én az első Dijksterhuis-előadást, amire máskülönben egy történettudós vagy egy paleográfus megfelelőbb jelölt lett volna. Dijksterhuis biztosan nem venné zokon tőlem, hogy nem így döntöttem, mert előadásom során be fogom mutatni Önöknek, hogy Huygensszel valóban felső szintre lépett a fizika, mint azt Dijksterhuis állította. Erre a szintre azonban mindenki eljuthat ezt szeretném most bemutatni Önöknek. Történeti kalauznak nem vagyok alkalmas, vagyis a következőkben a természettudományokra és a művészetre szorítkozom. Vagyis aki komolyan veszi a Ki minden idők legnagyobb géniusza? játékot, az okosan teszi, ha előtte kétszer-háromszor átolvassa Dijksterhuis könyvét. Huygens művének öt aspektusát tárgyalom. Először természetesen a megfigyeléseit veszem sorra. Látva azokat a gigantikus eszközöket, melyekkel a fizika dolgozik, elképedve és talán némileg sajnálkozva gondolunk vissza a régmúlt időkre, amikor még saját maga csiszolhatta lencséjét a tudós ember, és építhetett távcsövet, amellyel aztán világrengető felfedezéseket tett. Másodszor, Huygens és a művészet, legalábbis az alkalmazott művészet, a Huygensnek köszönhető új megfigyelések és az azokhoz kapcsolódó elméletek szolgálatába állított művészet kérdését járom körül. 13