Fizikai Szemle 1984. november [antikvár]

fizikai szemleAZ EÖTVÖS LORÁND FIZIKAI TÁRSULAT LAPJAAlapította Eötvös Loránd 1891-ben Mathematikai és Physikai Lapok névenXXXIV. évfolyam11. szám1984. novemberRENDETLENSÉG A REND LELKE1, VisszapillantásA newtoni éraKeletkezhetik-e valami a semmiből? Öntudatra ébredése óta töpreng ezen az Ember. Sem az igenlő, sem a tagadó válasz nem igazán megnyugtató. Kizökkenünk egy színműből, ha a főszereplő olyasmit cselekszik, ami nem folyik a jelleméből, mint ahogy eleink is megütköztek volna, ha Ali baba az erre alkalmas varázsige nélkül akarta volna kinyílásra bírni a zárt ajtót. Másfelől, az előre elrendezés eszméje nagyon megfoghatatlanná teszi, eltávolítja tőlünk az igyekezet, a küzdelem, a haladás stb. értelmét.Szinte kamaszos kiélezettséggel tükröződik ez a dilemma az újkori természettudomány megszilárdulása után a ,,Laplace-féle démon" nevezetes figurájában. A Laplace-féle démon egy képzeletbeli lény, aki képes észbentartani és kezelni az adatoknak azt a rengetegét, amelyet egy adott pillanatban a világ valamennyi részecskéjének a pontos helye és sebessége jelent. A Newton-egyenletek felhasználásával a démon ebből az egyetlen állapotból ki tudná számítani az egzakt állapotot akármelyik későbbi vagy korábbi időpillanatban. Eszerint a világ ,.története" tulajdonképpen teljesen felesleges, egyetlen pillanat elvben mindent tartalmaz.A legkevesebb, amit mondhatunk, hogy a reményre, félelemre, röviden az életre vonatkozó benyomásainkat riem könnyű összeegyeztetni a determinizmus ennyire szigorú koncepciójával. Dacára annak az eufóriás hangulatnak, amelyben a XVIII. század természetfilozófusai úgy próbáltak az állatokra tekinteni, mint komjjlikált gépekre, az élet kívül rekedt a mechanisztikus világképen.A bolt z ma n ni áttörésEnnek a fojtogató determinizmusnak a béklyójától Boltzmann szabadította meg a fizikát, a múlt század második felében. Amit tett, a klasszikus mechanika keretein belül tette. Ez vég nélküli vitákat váltott ki, amelyek máig sincsenek teljesen lezárva. Anélkül, hogy mindebbe belemennék, hadd fejezzem ki az alapgondolatot saját szavaimmal.Ha elejtek egy vázát, kiszámíthatom, mennyi idő múlva ér földet. Ha a kezdőfeltcteleket egy kis hibával adom meg, egy kissé hibás lesz az ered-Károlyhózy Frigyes ELTE Elméleti Fizikai Intézetmény. Van értelme determinisztikus kapcsolatról beszélni a kezdő és végállapot között.Ha viszont mondjuk egy gáz mikroszkopikus állapotára gondolok, más a helyzet. Tipikus körülmények között minden molekula másodpercenként lO^i-szer ütközik a szomszédaival és a molekulák száma vagy hasonló. Az elképzelhető legcsekélyebb változtatás a kezdő feltételeken olyan rohamosan növekvő változást okoz a mozgás mikroszkopikus lefolyásában, hogy a kezdő és végállapot közötti determinisztikus kapcsolat koncepciója gyakorlatilag értelmét veszti. Bátran fogalmazva: a részecskék viselkedésére vonatkozó rettentően bonyolult szabály (= Newton-egyeule-tek rettentően sok részecskére felírva) hosszú távon egyenértékű a (majdnem) teljes szabálynél/cüliséggel. A gáz úgy viselkedik, mintha molekuláit a vak véletlen űzné. {Eltekintve néhány nyilvánvaló megszorítástól; a rendszer összenergiája megmarad, stb.)Imponáló látni, hogy a szigorú szabály segítsége" nélkül többet jósolhatunk meg, mint ha alkalmazni próbálnánk a szabályt. Pillantsunk az 1. a. ábrára. A kettéosztott tartály bal felében valamilyen gáz van, a jobb fele üres. Tegyük fel, hogy éppen most csináltunk egy lyukat a váletsz-falon. Mi fog történni? ,,Newtoni alapon" csupán a kezünket tárhatjuk szét: ki tud 10-^ egyenletet megoldani? Ha megengedjük, hogy a valószínűségi törvények vegyék át a vezényszót, akkor könnyű a válasz: a molekulák hamarosan egyenletesen fognak eloszlani. És csakugyan ez az, amit megfigyelhetünk.Ez a primitív jjélda szépen mutatja munka közben" a hőtan második főtételét. Az a) állapotból azért jön létre n b) állapot, mert az utóbbinak nagyobb a valószínűsége, vagy másképpen kifejezve, rendezetlenebb, mint az aj állapot. A második állapotban kevesebbet tudunk az egyes részecskék pillanatnyi helyzetéről nagyobb a rendelkezésünkre álló választék mint az első esetben. Az a) b) átmenet bekövetkezik, mihelyt ezt a válaszfal megnyitásával lehetővé tesszük, de a fordított folyamat magától soha nem megy végbe. Ezért !í b) állapotot egyensúlyi állapotnak??L401