A Paks II tervezett megépítése indított arra, hogy egy cikksorozatba kezdjünk, amelyben a tudomány oldaláról közelítjük meg a problémát.

Miért gondoljuk, hogy erre szükség van? Nos, azt látjuk, hogy a Paks II beruházás okán és általában az atomenergia körül kirobbant vita szinte kizárólag politikai síkon folyik ellenzék, kormány, civilek, Greenpeace, és több más szervezet között. Akár meg is lepődhetnénk azon (de nem tesszük), hogy a vitákban tudományos érvek nem hangzanak el egyik oldalról sem. Különösen problémás ez egy hatalmon lévő kormány részéről, amelynek kötelessége lenne szakértőket alkalmazni és nem csak közgazdasági és pénzügyi szemléletben gondolkodni. Azt tudjuk, hogy politikusaink túlnyomó többsége jogász, történész, vagy egyéb humán végzettséggel rendelkezik. Ez nem lenne baj akkor, ha észrevennék, hogy vannak az országban kitűnő fizikusok, mérnökök és energetikai szakemberek, akiknek ki kellene kérni a szakmai véleményét. Úgy tűnik azonban, hogy a döntések és azok indoklásában csak saját tudásukra hagyatkoznak, és ez látszik is a szomorúan nevetséges megnyilatkozásokból, hogy csak L. Simon László államtitkártól idézzünk: „A Nap is atom nem?”, vagy „Éjjel is kell áram, amikor nem süt a nap”. Ostobaságban persze maga a miniszterelnök sem marad le L. Simon mögött, amikor arról beszél, hogy az olcsó energia fogja idevonzani a külföldi tőkét, meg, hogy majd eladjuk az olcsó áramot a nyugatnak. Ezekre majd még visszatérünk.

Ahhoz, hogy el tudjuk dönteni, szabad-e ma hagyományos (hasadó alapon működő) atomerőművet építeni, meg kell értenünk az atomenergetikai technológiák működését, hová fejlődhetnek a ma már működő alternatív rendszerek, milyen új, még csak elméleti fejlesztés alatt álló lehetőségekre számíthatunk az elkövetkezendő 20-30 évben és mennyi az esélye egy olyan technológiai áttörésnek, amely azonnal elavulttá tehet bármilyen atomreaktort. A jövőről gondolkodva szükséges, hogy történelmi távlatokból szemléljük azt a tudományos fejlődést, amelynek eredményei jelen világunkat létrehozták. Kezdjük meg utazásunkat az atomfizika történetében, amely elvezet minket a dolgok megértéséhez, és akkor majd a jövőről is tehetünk néhány óvatos kijelentést.

Az Energiaklub videója:

 

Első rész

A newtoni fizika válsága a 19. század végén.

Anomáliák

 

1. A fény.  Hullám, vagy részecske?

A fő probléma már Isaac Newton korában jelentkezett. Newton feltalálta a fizikát, márpedig minden más természettudomány alapja a fizika. Amikor közreadta a Principia Mathematicát, benne a három mozgástörvénnyel, a gravitáció elméletével, a differenciál és integrálszámítással, a tudomány elindult azon az úton, amely mára elvezetett a lézerig, a géntechnológiáig, a számítógépekig, az űrrepülésig és az atomtechnológiáig. A newtoni fizika két évszázadon keresztül volt uralkodó és megkérdőjelezhetetlen, egyetlen kivétellel, a fény viselkedésének magyarázatával. És éppen a fény tulajdonságaival kapcsolatos furcsaságok voltak azok, amelyek először jelezték, hogy új fizikára van szükség és az új fizika elvezetett a már klasszikus E=m­c2 összefüggéshez, amelynek alapján van (sajnos) atombomba, és forognak az öreg turbinák a paksi reaktorban.   

A nagy kérdés már Newton korában is az volt: hullám vagy részecske? Mivel Newton mechanikai törvényei abszolút sikeresek voltak, nem meglepő, hogy ez a szemlélet kihatott a fénnyel kapcsolatos elképzeléseire is. Newton sokat kísérletezett a fénnyel, megállapította, hogy a fénysugarak egyenes vonalban haladnak, prizmával felbontotta a fehér fényt a szivárvány színeire és egy másik prizmával újra egyesítette fehér fénnyé. Meg tudta magyarázni a fénytörést azzal, hogy a fény a különböző sűrűségű anyagokban különböző sebességgel terjed, ehhez arra a feltételezésre volt szükség, hogy a fény az „optikailag sűrűbb”, anyagokban halad gyorsabban. Megállapította, hogy a fény a síktükörről a beesési szöggel azonos szögben verődik vissza, mint egy labda, vagy valamilyen rugalmas golyó egy szilárd felületről. Mindezeket meg tudta magyarázni azzal, hogy a fény részecskék (korpuszkulák) árama. Volt azonban egy másik elmélet, amelyet Newton kortársa a kiváló holland fizikus Christian Huygens alkotott meg. Huygens szerint a fény úgy terjed, mint a tó felszínén a hullámok az általa „fényterjesztő éternek” nevezett közegben. Huygens elmélete minden jelenségre ugyanazt a választ adta, mint a részecskeelmélet. A fénytörést is helyesen magyarázta, azzal a kivétellel, hogy a hullámelmélet szerint a fény a sűrűbb közegben halad lassabban. Ma már tudjuk, hogy ebben Huygensnek volt igaza. Ez döntő érv lehetett volna a hullámelmélet javára, ám a kor eszközeivel a fény sebességét nem lehetett megmérni különböző közegekben. A fény sebességét a világűrben (vákuumban) már 1676-ban megmérte a zseniális dán csillagász Olaf Römer. A Jupiter holdját az Iót figyelte meg távcsővel, és eltérést talált az Io keringési periódusában, amikor a Jupiter a Napnak a Földdel azonos oldalán tartózkodik (a Földhöz közel) és amikor a Földdel átellenes oldalon van (a földtől távol). Römer az eltérésekből 227 000 kilométer per másodperc értéket kapott. Ez ugyan nem volt túl pontos (a fénysebesség 299 792 kilométer másodpercenként), de bebizonyította, hogy nem végtelen és ez nagyon fontos felfedezés volt.

A fénysebesség különböző anyagokban való terjedési sebességének mérésére azonban még várni kellett 200 évet és addig Newton tekintélye miatt a hullámelmélet is váratott magára. Azonban a 19. század kísérleti eszközeivel már olyan jelenségeket lehetett kimutatni, amelyek a részecske elmélettel nem voltak magyarázhatók és megrendítették nemcsak a newtoni fényelméletet, hanem a newtoni mechanika helyett is egy másik elméletre lett szükség, nem is egyre, hanem kettőre. Ez a két elmélet a relativitás és a kvantummechanika, amelyek magyarázatot adnak, a fény józanésszel fel nem fogható tulajdonságaira. Ezekre majd visszatérünk: képzeletben felülünk egy fotonra, milyennek látszana onnan a világegyetem, hogyan tud átmenni egyetlen foton két lyukon egyszerre és interferálni saját magával. Honnan tudja, hogy éppen figyelik, vagy nem és ahhoz képest viselkedik, mintha előre tudná a jövőt. A folytatás következik. Legközelebb azonban nem a fénnyel foglalkozunk, hanem megismerkedünk az atomokkal és alkotórészeikkel, valamint egyéb furcsa részecskékkel.  

Számítógép szerviz Budapesten házhoz megy, a XVI. kerületben ingyenes kiszállással

 

Kövessen minket!

Ez is érdekelheti