Az emberi gondolkodásnak minden időben egyik fő törekvése az anyag lényegének és szerkezetének megismerése. E törekvés hű kifejezői azok a felfedezések, amelyek által a fizika fokozatosan kiépül. Ma már a radioaktiv testek által nyujtott kutatási lehetőségek és a színképelemzés finom eszközei fellebbentették a fátyolt, amely ezt a transzcendentális problémát borította. Odáig jutottunk, hogy a fizikai világ összmehanizmusát vissza tudjuk vezetni kétféle részecskék létére, amelyek minden anyag építőköveit képezik és két nagyon egyszerü alaptörvényre, amely ezen részecskék mozgását szabályozza. E törvények közül a második, a sugárzásokra vonatkozó még nem tekinthető befejezettnek.

Az anyagot illetőleg Aston kísérletei 1921-ben világossá tették, hogy minden atom kétféle elektromos testecskék egyesülésének eredménye. Az egyik testecske: a proton, a pozitív elektromosság elemi része, a másik az electron; a negatív elektromosság elemi része. Számuk a különböző atomokban különböző. Mindkettő bizonyos tehetetlenséggel bír, s így azt mondjuk, hogy mehanikai tömeggel rendelkeznek. Az egyesülő testecskék száma és így tömege határozza meg, hogy a belőlük származó atomnak milyen lesz a tömege, tehát az atomsulya. Minden atom a két különféle testecskéből egyenlő számut (ugyanannyi pozitiv, mint negativ részecskét) tartalmaz, hiszen ő maga elektromosan semleges marad.

Az elektromos testecskék nem maradnak egymáshoz viszonyítva nyugalomban. Az általuk képezett rendszer stabilitása, legyen az akár atom, akár molekula, egyedül relativ mozgásuktól függ. A legegyszerűbb esetben, egy gázalakú atom esetében, az összes pozitiv részecskék egy maggá sürüsödnek össze, s e körül kering az electronoknak egy egész rendszere. Mintahogy Newton törvénye a bolygóknak nap körüli mozgását határozza meg, úgy határozza meg Coulombnak az elektromos tömegek vonzodásáról szóló s a Newton-féle gravitácios törvényhez hasonlóan hangzó törvénye az electronoknak az atom-mag körüli mozgását. Coulomb törvénye határozza meg ugyancsak a maggá sürüsödött testecskék mozgását is. Területe még ennél is sokkal tágabb, miután képes megmagyarázni, a nehézkedési kivéve, az összes fizikában ismert erőket (kohézio, adhézio, affinitás).

Amikor az elektromos testecskék atomokká, molekulákká és még komplikáltabb rendszerekké egyesülnek, a Coulomb-féle törvény hatásai kifelé eltünnek, mert a részecskék elektromos töltései csak igen kis távolságokra érvényesülnek. Ugy is mondhatnánk, hogy az anyagnak nagyobb tömegei nem vesztegetnek el kifelé elektromos erőket, ezek részecskéik összetartására szolgálnak. De mégis kifelé is érvényesül még valami maradék erőhatás, amelyet nehézkedésnek hivunk. Coulomb törvényével együtt tehát a nehézkedés törvénye az a két törvény, amely a fizikai világ analytikai kifejezésének tekinthető. Minden egyéb törvény könnyen, vagy nehezebben belőlük levezethető.

*

A sugárzások szerkezetének elmélete jelentős késéssel, de mégis párhuzamosan alakult ki az anyag szerkezetére vonatkozó megismeréssel. Valamennyi sugárzás egyforma természetű, a Hertz sugaraktól a kozmikus sugarakig valamennyi sugárzás elektromágneses rezgés, mely oly sebességgel terjed, mint a fény. Nincs a sugárzások között más különbség, mint a másodpercenkénti rezgés számuk, amely a következő sorrendben növekszik: Hertz-féle hullámok (u.n. elektromos hullámok és fénysugarak, bele értve ez utóbbiakba a nem látható, fénysugarakt is, Roentgen sugarak, a radioaktiv anyagok gamma sugarai és végül a legutóbb felfedezett kozmikus vagy ultraátható sugarak.

A fizikai világ szerkezetének egyszerüsége még sokkal szembeszökőbb, ha figyelembe vesszük, hogy minden sugárzás valamilyen anyagnak tömegveszteségéből keletkezik, vagy mondhatnánk általánosabban: az anyagveszeteségből keletkezik és viszont a sugárzás elnyelése anyagnővekedéssel jár. Az anyag és a sugárzások tehát kölcsönösen és megfordithatóan egymásba átalakulhatnak. Ez a megállapítás egészen új eredmény, amely ellenkezik az anyagmegmaradás és energiamegmaradás régi törvényeivel. Az egyiknek a másikba való átalakulásának a folyamata a következő.

Bármily sugarak keletkezéséhez vagyis bármily sugárzó energia kibocsátásához egy anyagi test, tehát molekula, atom vagy ion szükséges, amely ahhoz, hogy sugarakat kibocsáthasson, belső átalakuláson kell keresztül menjen. Ez az átalakulás végeredményben különböző előjelü elektromossággal töltött testecskéknek, protonoknak és electronoknak egymáshoz való közeledéséből áll. Tegyük még hozzá, hogy a ma fennálló elméletek szerint az elektromos töltésnek nem tulajdonítunk bizonyos meghatározott térfogatot, igazi lényegük az általuk, önmaguk körül előidézett elektromos tériben, (elektromos mezőben) van. Itt nincs szó valamiről, ami a tér egy bizonyos részében van, hanem valaminek (az elektromos mezőnek) a változásáról, amit az elektromos töltés idéz elő, s amely változás nővekszik egy protonnak vagy electronnak nevezett középpont felé. Az elektromos teret a fizikusok elektromos erővonalakkal irják le. E vonalak száma a tér meghatározott részében az elektromos töltés hatásának erősségét móri. Egy elektronnak egy protonhoz való közeledése azt jelenti, hogy egymás erővonalait kölcsönösen növekvő mértékben elnyelik. (Laikus nyelven: a pozitiv és negativ elektromosság semlegesítik egymást. Mivel távolabb vannak egymástól, annál kevésbé semlegesítik egymást.) A közeledés folytán tehát eltünik valami, legalább részben, ami az elektromos töltések hatásának a lényegéhez tartozik, s ami a fokozatos közeledés folytán fokozatosan fogy a teljes eltűnésig. (Ma még nem tudjuk megmondani, hogy tényleg el lehet-e, érni a teljes eltünésig.) Ezzel a fogyással egyidejűleg azonban sugárzás keletkezik, amely elviszi magával azt az energia mennyiséget, amit azelőtt az elektromos mező tartalmazott, s amely most a mező erősségének kisebbedésével, szabaddá lett.

Dacára annak, hogy mint mondottuk, valamennyi sugárzás azonos természetű, még sem ismerjük igazi lényegüket, valódi szerkezetüket. Itt egy nehezen megoldható kérdéssel állunk szemben, amelyen minden végleges megoldás kísérlete csütörtököt mond. Egyes kísérletek ellentmondók, mások zavart idéznék elő. Itt az embernek magának kell közbelépnie a maga sajátos gondolkodási módjával. Mikor kérdést intéz a természethez, mintegy kényszeríti, hogy az helyben hagyjon valamit abból, amit ő feltételezett. Az anyagnak di-elektromos (kétféle elektromosságból álló) szerkezete a tudományos gondolkodást arra viszi, hogy a sugárzást is hasonló szerkezetűnek tételezze fel. Például, amikor a hidrogén atom az őrá jellemző fénysugarat kibocsátja, ez az őt alkotó protonnak és elektronnak egymáshoz való közeledése árán történhetik. Ez a közeledés azt jelenti, hogy a két testecske elveszített valamit. Ez a valami képezi a sugárzás magvát; egyenértékü tehát egy kis atommal, amely letörött egy nálánál igen sokkal nagyobb atomról, s amelyet a sugárzás subatomjának nevezhetnénk.

Ezen egyszerű szintetikus fizikai látásmódot egy új elmélet, a quantum elmélet komplikálja, amelyet Bohr alkalmazott a sugarak kibocsátásának jelenségére, s amely valóságos győzelmi menetben napról-napra ujabb meg ujabb jelenségeknek tudja magyarázatát adni. Leibnitz óta a fizikusok könnyen tették magukévá az energia fogalmát, s rendesen eleven erő, tehát mozgási energia alakjában képzelték el. Az időnek és térnek, e két tiszta intuíciónak szintézise egyenesein az energiának, mint eleven erőnek kifejezéséhez vezetett Ma az energia megnyilvánulási formái közé kell sorolnunk úgy azt az elektromos teret, amelyet az elektron és proton a töltésükkel maguk körül előidéznek, mint azt az elektromágneses teret is, amely a sugárzásokat kiséri. E két utóbbi energiamennyiség azonban nem változik akárhogyan, változásuk egy bizonyos legkisebb mennyiségnél nem lehet kisebb, tehát mindig ugrásszerűen megy végbe. Ezt a legkisebb mennyiségét valaminek, egy akció-nak, quantum-nak szokás nevezni, amelyet azonban nehéz elképzelni matematikai eszközök nélkül. Ezen felfedezés következtében felvethető a kérdés, hogy vajon nem az akció-e az, ami megmarad vagy még inkább, vajon a fizikai világ lényege nem inkább az akció-e, mint sem az energia? Ez azonban oly kérdés, amelyet a fizikusok még nem tanulmányoztak eléggé.

*

Az emberi gondolkodás mindig a „Ding an sich” megismerését tüzi ki végcélul. Most, amikor odáig jutottunk, hogy az anyag végső elemi alkatrészeit, az elektront és a protont ismerjük fel, mint a sugárzás valószínü elemi ajkatrészeit is, tovább kell mennünk, s föl kell vessük a kérdést: hát az elektron micsoda? És mi a proton? Vagy mi a jelentése Coulomb törvényének, amely mozgásukat szabályozza? Mit jelent Newton törvénye, amely az anyag nagyobb halmazainak mozgását irányitja? Nehéz volna az anyag e legelemibb részeit még egyszerübbekre bontani; tartalmuk nem engedelmeskedik többé semmiféle törvénynek, lényegük: az elektromos töltés, s a tehetetlen anyag, számunkra mintegy alapegységei a természetnek.

Ezek szerint elérkeztünk az anyag szerkezetének kutatásában az utolsó láncszemhez. Ezáltal a matematika, amelynek termékenységéből és pontosságából táplálkozott a fizika mindig (természetesen a kísérletek által meghatározott konkrét realitás határai között), egy ténnyel áll szemben, elektromos testecskék létének tényével, amely miután nem vezethető vissza más tényekre vagy törvényekre, nincsen alávetve alkalmazásában semmiféle megszorításoknak. Szóval ez az elemi elektromos töltés egy geometriai nagysággá zsugorodott össze, amellyel a matematikus úgy bánhat, mint aminek nincs semmi fizikai realitása, (csak geometriai jelentése), legfeljebb az, hogy a teret önmaga körül bizonyos törvények szerint megváltoztatja, deformálja. Ez a deformáció az, amely a többi testecske pályáját meghatározza, azokét, amelyek az első körül keringenek. Ez az a pálya, amelyet mi Coulomb törvényének tulajdonitunk. (Mindez azt jelenti, hogy így a fizika redukálódik geometriára.)

Ugyanezt mondhatjuk az általános nehézkedésről is. Newton a nehézkedési, mint egy távolba ható erőt fogja fel, az Einstein-féle teoria szerint ez is úgy fogható fel, s matematikailag úgy fejezhető ki, mint a térnek deformálódása a vonzó anyag körül.

Newton és Coulomb az erőket még mint a mozgás-változást előidéző okot fogták fel. Az erők ilyen értelmezése a fent leírt általánosítások folytán a fizikából eltünik. A természetben előforduló valamennyi erő nem lévén más, mint a pozitív és negatív részecskék okozta vonzódás vagy ennek és a gravitációnak eredménye, nincs már szükségünk általánosságban erők feltételezésére, mint a fizikai jelenségek okaira. A régi fizika összes erői tehát geometriai műveletekkel vezethetők le ebből a kettőből. De ez a két alap-erő, mint láttuk a térnek deformálásán alapszik, tehát geometriájuk sem lehet a régi tér geometriája, a háromdimenziósé, mert ezt a teret abstrakció útján, üresnek, anyagnélkülinek alkotta meg az emberi elme. Az elektron, a proton, meg az Einsteinféle gravitációs tér pedig anyaggal telt, deformált, de realitáson alapuló tér, amelynek geometriája számos reális eredménnyel, az Einstein-Weyl-féle elméletben nyeri betetőzését. A megoldást tehát a Riemann és Gauss-féle geometriának az Einstein és Weyl-féle fizikával való összeforrasztása adja.

Ez az utolsó következtetés azt mutatja, hogy az anyag régi ideájától a fizikusok igen messze vannak, hacsak nem értjük anyag alatt magát a teret. A tér a mai fizikus számára az egyetlen realitás. Amit anyagnak nevezünk, az ennek a térnek deformációja, s miután e deformáció az időben történik, az idő o térnek mintegy negyedik, kiegészítő dimenziója. Sőt világ-étherre sincs többé szükség, mint a mágneses és elektromos erők szülte energiák hordozójára, a négy dimenziós deformált tér ugyanazt a szolgálatot teszi, mint régen az éther.

*

Azt hihetnénk, azáltal hogy visszavezettük a világ fizikai tartalmát geometriai tartalomra, a fizikai kutatás munkája meg is szünhet. Korai volna ¹ ezt állítani, ha erre más okunk is nincsen, tekintve, hogy ezek a kutatások csak bizonyos adott feltételek között történhettek. Minden fizikai kísérlet csak azon hőmérsékleten azzal a feszültséggel és sugárzásoknál csak azzal a rezgés számmal volt végrehajtható, amelyekkel laboratoriumokban tényleg rendelkezünk. Ma még nem tudjuk, vajon elméletileg is lehetséges-e a hőmérsékletnek és a nyomásnak határtalan növelése, s így nem is mondhatjuk meg, milyenek lennének a kutatások eredményei a rendelkezésünkre állóknál lényegesen magasabb nyomással és hőmérsékleten. Azonban megközelítően ismerjük már is az összes lehetséges feltételeket, amelyeknek egy anyagi és sugárzó rendszer alá lehet vetve hőmérséklet, feszültség és rezgésszám szempontjából. Magyarázzuk meg legelőször is a feszültség szó mai értelmét.

Valamely rendszernek hőmérséklete az, ami a benne lefolyó fizikai jelenségeket szabályozza. De a hőmérséklet csak definíció, amely két fizikai realitást fed. Az anyagnál a hőmérséklet a molekulák, illetőleg szabad részecskék eleven erejének kifejezése, sugárzásoknál a rezgésszámé. Ennek a két realitásnak az értéke az, ami egy rendszer feszültségét meghatározza, két rendszer közötti feszültségkülönbség pedig az a: valami, ami a fizikai jelenségeket előidézi. Igy például a Rutherford által véghezvitt atomfelbontás megvalósíthatóvá azon magas feszültség által vált, amelyet az óriási eleven erővel rendelkező alfarészecskék váltottak ki, midőn utjukban a szétbontandó atom magjába ütköztek. Más ujabb kísérletek magas elektromos feszültséget használnak ki, az elemek szétbontása, illetőleg jobban mondva az elemek transmutációja érdekében. Másrészt tudjuk, hogy a magas feszültségü sugárzások, mint a Roentgen sugarak, ionizálják a gázakat és elektronokat szakítanak le a fémekről.

Ha pedig a feszültség az, ami a fizikai jelenségeket szabályozza, akkor a feszültség határai lesznek azok a falak, amelyeken a tudományos kísérletezés túl nem mehet. Lássuk csak, vajjon léteznek-e ily határok, s vajjon elértük-e már azokat?

A mai napig az alsó határt Kammerling-Onnes érte el, aki eljutott 0,9 fokkal az abszolut zéro fölé (-272.1° Celsius). A szilárd hélium ezen a hőmérsékleten azt mutatja, hogy a kohéziós (molekulákat összetartó) erők legyőzik a molekulák minden mozgási tendenciáját, s így, ha gravitáció nem volna, az absolut 0° (-273° Celsius) minden mozgásnak megszüntét jelentené.

A feszültség felső határát egy protonnak egy elektronnal való teljes egyesülésével (a rendes sugárzásnál csak közelednek egymáshoz) s így teljes megszünésükkel kapnánk meg. Ez a teljes közeledés olyan sugárzást eredményezne, amelynek másodpercenkénti rezgésszáma tizenötezerszerese az eddig ismert legáthatóbb gamma sugarak rezgésszámának. De bizonyos, hogy óvatossággal kell fogadnunk két test teljes megszünésének és megsemmisülésüknek lehetőségét, amit egy pozitív és egy negatív töltés teljes egyesülése jelentene. Valószínü, hogy ez csak asszimptotikusan érhető el. Ez az átalakulás feltételezné, hogy a sugárzó rendszer az egyáltalán lehetséges feszültség maximumának van kitéve, mert a létrejövő sugárzás a lehető legnagyobb átható képességü volna, és mert a sugárzást előidéző két elektomos testecske relativ mozgássebessége megközelítené a fénysebességet.

Ezt az eddig nem is sejtett határt Millikan fedezte fel az ultraátható sugarakban. Ezek a sugarak határt szabnak a mai kor Faustja félelmének, mert lehetővé teszik, hogy a fizikát egy meghatározott keretbe szorítsuk be. Bármilyen legyen is az a jelenség, amelyet ezután felfedezünk, annak okvetlenül ezen kereten belül kell helyet foglalnia. Ma többé nem történhetik meg az, ami a Roentgen sugarak és a radioaktiv testek felfedezésekor történt meg. Az akkor ismert legkisebb részecskék nem voltak folytonosak, s nem voltak pontosan meghatározva, s így helyük a fizikában sem volt pontosan meghatározható. Innen jött a nagy zavar és meglepetés az emlitett jelenségek felfedezésekor. Mind a két jelenség az eddig nem ismert magasságú feszültségek birodalmába tartozott.

Az ultraátható sugarak, amelyeknek rezgés száma ötvenszer nagyobb az eddig ismert legáthatóbb sugarak rezgésszámánál, nem érik el azt az áthatósági fokot, amelyet az elmélet szerint azoknak a sugaraknak kellene elérniök, amelyek az anyag megsemmisüléséből (egy electron és egy proton teljes egyesüléséből) keletkeznének. (Jeans-féle hipotézis); ezt a különbséget a ködfoltokon való átkelés közben, a Compton hatás által előidézett veszteségnek tulajdonítják. Akár helyes Jeansnak ezen sugarak keletkezésére vonatkozó magyarázata, akár pedig helyesebb az én feltevésem, amely szerint az atommagvak keletkezése (protonok összerakodása ) idézi elő őket, mindkét jelenség az elméletileg és gyakorlatilag elérhető felszültség felső határán van.

Az ultraátható sugarak keletkezéséhez szükséges ultrafeszültség egy ennek megfelelő zárt fizikai rendszert tételez fel. Más helyen kimutattam, hogy az anyag csak a nagy csillagok belsejében képes egyesíteni az ultrafeszültség megvalósulásához szükséges feltételeket, az ezen csillagok magvában uralkodó tíztől százmilliónyi fokú. hőmérséklet által, mely hőmérsékletnél magasabb nem létezik. Az így előidézett sugárzás olyan nyomásfelesleggel rendelkezik az őt körülvevő anyag felett, hogy képes legyőzni azt az ellenállást, amellyel az áthatolását megakadályozni igyekszik és szinte áttör rajta. A sugárzásoknak ez a kitörése viszont a csillagok nagyságának szab határt, megakadályozza, hogy a mindenség összes anyagmennyisége egyetlen egy középpont körül sürüsödjön, amely vég felé a gravitáció klasszikus teoriája szerint a világ feltartóztathatatlanul közelednék.

*

Az elmondottak konkluziója: a fizika kiterjedésében és mélységében határolt. Mélységében, mert a kutatás folytán ´összes törvényeink száma, mindig kisebb és kisebb lesz, amíg elérkezik a két tisztán matematikai tartalmú alaptörvényhez; kiterjedésben, mert a még felfedezhető jelenségek szükségképen két meghatározott határvonal közé esnek. Ez nem akarja azt jelenteni, hogy a felfedezések lehetősége befejeződött, hanem hogy ezentul már csak szintetikus lehet. *

* Leközöltük a spanyol fizikus érdekes cikkét, amely a tudományos közfelfogással szemben teoretikusan előre megállapíthatónak vallja a fizika határait. Megállapításai kétségtelenül a legujabb tudományos eredményekből vannak felépítve. De nem hallgathatjuk el, hogy van az egésznek egy gyenge pontja. A „Korunk” olvasói bizonyára emlékeznek még Chwolson: Fényelméletek harca (Korunk, 1927, május) cimű cikkére, amelyben a kiváló fizikus, aki a mai tudósok között talán a legátfogóbban ismeri a fizikát, — arról értekezik, hogy a ma fizikájának a nagy problémája a fény rezgés elméletének és a quantum elméletnek harca. Ez a harc ma még eldöntve nincs, sőt egyelőre még el sem tudjuk képzelni, hogy hogyan fog eldőlni. Nos, cikkünk szerzője felemliti ugyan a quantum elméletet, mint egy minden téren hódító elméletet, amely az általa elmondott egyszerü fizikai világképben jelentős zavart idéz elő, de további fejtegetéseiben erre még sincsen tekintettel. Pedig nyilvánvaló, hogy az általa fejtegetettek igazsága el nem dönthető, amig a fényelméletek harca el nem dőlt.