MEGEMLÉKEZÉS ENRICO FERMIRŐL

Telegdi Bálint
Genf, az MTA tiszteletbeli tagja

Galilei óta Olaszország nem produkált még egy olyan fizikust, aki olyan kiváló és eredeti lett volna, mint Enrico Fermi. Galileihez hasonlóan ő is mind kísérleti, mind elméleti fizikus volt. A régi időkben elég gyakran fordult elő, hogy egy naturalista bölcsész a fizikai kutatás mind

két ágában tevékenykedett, Fermi e szempontból nézve a 20. században unikum volt. Elképzelhető - hipotetikus helyzeteket per definitionem nehéz tárgyilagosan megítélni -, hogy más fizikus is elérte volna Fermi amerikai teljesítményeit, de az emberi képzelőerő határait túlhaladja azon spekulálni, hogy valaki más játszhatta volna Fermi tanító szerepét - a szó legtágabb értelmében. Fermi forradalmi módon alakította át a fizikusok képzését az Egyesült Államokban és az egész nyugati világban.

Azt ígértem, hogy Fermiről, mint fizikusról és emberről fogok beszélni, de - dacára a rizikónak, hogy esetleg untatni fogom önöket szűkszavú leszek, ami az ő tudományos munkásságát illeti. Ennek két oka van: egyrészt az ő legfontosabb teljesítményeiből már köznapi kifejezések lettek a fizikusok nyelvezetében, azokat (talán a magreaktort kivéve) nehéz egy tág publikumnak megmagyarázni. Én az emberről saját emlékeim alapján tudok beszámolni.

Fermi csodagyermek volt. A felsőbb fizikát és matematikát 13 éves korában autodidaktaként kezdte tanulmányozni. Mikor felvették a pisai Scuola Normaléba, már sokkal többet tudott, mint eme intézet legjobb végzett növendékei. Oklevelét 21 éves korában egy kísérleti dolgozattal nyerte el. (Akkoriban az elméleti fizikát nem tartották disszertációra méltó tárgynak.) Kutatásainak első fázisa, mely 1922-24 Rómában és külföldön (Leiden - Göttingen) játszódott le, főleg a matematikai fizikának volt szentelve. (Ezen a téren próbált később - sikertelenül - Szardíniában egy tanszéket kapni.) A második fázis, mely a valódi elméleti fizikának volt szentelve, Firenzében kezdődött, ahol egy kisebb egyetemi állást kapott (1924-26). Ott fogalmazta meg a "Fermi-statisztikát" (még az igazi kvantummechanika megjelenése előtt!), amely dolgozat világhírűvé tette. (Megjegyezendő, hogy 1928 tavaszán felkérték, hogy Zürichben Schrödinger utódja legyen.) 25 éves korában O.M. Corbino erős befolyására Rómába hívták egy éppen akkor alapított elméleti fizikai tanszékre. Ott egy csoport kiváló fiatal kísérleti fizikust (Amaldi, Rasetti, Segré és később Pontecorvo) vett maga köré míg ő továbbra is elméleti fizikusként működött. A legfontosabb teljesítménye a kvantumelektrodinamika új megfogalmazása és a -bomlás (most is érvényes) elmélete volt.

Röviddel a neutron felfedezése után támadt az az ötlete, hogy neutronokkal könnyen lehet magreakciókat csinálni. 1934 márciusában ilyen módon állította elő az első mesterséges radioaktív izotópokat. Akkoriban Fermi és elméleti munkatársai (Majorana, Racah, Nick) már nemzetközi központtá tették Rómát, mely sok látogatót vonzott oda. Fermi belépett kutatása harmadik szakába, hol mint kísérleti fizikus működött egészen haláláig (1954). A Nobel-díjat 1938-ban a neutronokkal végzett kísérletekért kapta meg. Meg kell jegyeznünk, hogy Fermi és munkatársai nem fedezték fel a maghasadást, habár uránt is bombáztak. Ahhoz a felfedezéshez rafináltabb vegyészet kellett volna, mint amire a római csoport képes volt.

A Nobel-díj lehetővé tette Ferminek, hogy családostul megszökjön Olaszországból, ahol feleségét az éppen bevezetett faji törvények üldözéssel fenyegették. Stockholmból egyenesen New Yorkba hajózott, ahol a Columbia Egyetemen egy tanszék várta. Egyszerre ért Amerikába Fermi és a maghasadás felfedezésének első híre. Részben Szilárd közreműködésével, elkezdett dolgozni, hogy megállapítsa a maghasadás során kibocsátott neutronok számát. Szilárdnak támadt már 1934-ben a nukleáris láncreakció ötlete. Így indult meg a titkos "Manhattan Program". Fermi 1942 tavaszán Chicagóba telepedett át, hogy az első magreaktor építését vezesse. Ez a reaktor december 2-án kezdett működni. 1944-ben Los Alamosba költözött, 1945-ben tanúja volt az első atombomba robbanásának.

Az a munka, amit Fermi a háború alatt végzett, titkos volt, némely része talán ma sem hozzáférhető.

1946 elején a Chicagói Egyetemen foglalt el egy tanszéket. Itt egy csoport különlegesen kiváló doktoranduszt vonzott magához, sok neutron-kísérletet végzett egy külvárosi reaktorral, és megindította egy 450 MeV energiájú gyorsítónak (ekkor a világ legnagyobbikának) az építését - mindezt nagyon sűrű tanítási tevékenység mellett. Amint a gyorsító működni kezdett, egy hosszú sorozat pion-nukleon-szórási kísérletet vitt keresztül; ezek egy nagy felfedezéshez, a nukleon első gerjesztett állapotának megtalálásához vezettek.

Fermi "harmadik szakaszának" fenti összefoglalása azt a benyomást keltheti, hogy ő abbahagyta volna az elméleti kutatást. Ez nem így állt: tovább is fontos dolgozatokat publikált különböző elméleti témákról.

Fermit közelről megismerni, belső motivációit megérteni nem volt könnyű. Míg szakmailag nagyon megközelíthető, addig személyes síkon igen tartózkodó volt. Nem volt szokása munkatársaival baráti kapcsolatokba lépni - Chicagóban talán Herb Anderson volt az egyetlen kivétel.

A legtöbb fizikussal ellentétben, mellőzte a pletykát és igen ritkán mondott véleményt (jót vagy rosszat) más fizikusokról. Mindez nagy szerénységére vallott, habár ő teljesen tisztában volt képességeivel. Véleményem szerint a fizikusokat 3 kategóriára osztotta: 1) az a kevés ember, akitől esetleg tanulhatott valamit (ez a kategória az én időmben főleg a fiatal Gell Mannból állt); 2) azok a személyek, akiknek volt merszük egy beszélgetésben valamilyen ponton neki ellentmondani (kellemetlen fráterek, mivel neki majdnem mindig igaza volt); 3) azok, akik az ő véleményit szinte automatikusan elfogadták, ennek folytán kényelmes és hatásos segédnek minősítették magukat.

Fermi (ami a fizikát illeti) ritkán tévedett, ezért egy tévedés - legalábbis a nyilvánosság előtt - számára olyan kényes élmény volt, mint a többiek számára hirtelen az utcán elveszteni a nadrágot. Több incidensre is emlékszem, amely Ferminek ezt a tulajdonságát szemlélteti. Egyszer a táblán írt és észrevette, hogy a bizonyos faktor téves volt. A közönség felé fordult és egy pár nagyon érdekes megjegyzést tett - és ugyanakkor, anélkül, hogy megszakította volná előadását, bal könyökével kitörölte a téves képletet. Egy másik alkalommal, amikor egy diák figyelmeztette, hogy a c-t egy képletben a nevező helyett a számlálóba írta, azt válaszolta neki, "honnan tudja maga, hogy én c-t és nem 1/c-t használok a fénysebesség megjelölésére?" Máskor az ebédlőasztalnál állította, hogy a bomlásánál kibocsátott egyes fotonok polarizáltak lehetnek - mire én azt mondtam, hogy ez lehetetlen, mert a -mezonnak nincs spinje. Belátta tévedését, megtörölte száját és szótlanul távozott.

<>

Sokat mesélnek (és sokat fognak még mesélni) Fermiről, mint nagy tanítóról. Előadásai (melyeket mindig nagyon alaposan készített elő) tényleg a világosság mintaképei voltak. Levezetéseit mindig a legelemibb matematikára redukálta, és nagyon büszke volt arra, hogy sokkal banálisabb módszereket használt, mint a megszokott tankönyvek. De ennek volt egy hátránya is: olyan levezetéseket, melyekhez nem volt trükkje, egyszerűen kihagyott. Minden faktor ravaszul úgy volt kiválasztva, hogy "nagyságrendje egy" legyen. Nagyon érzékeny témákat, mint a mérés elmélete a kvantummechanikában, nem beszélt meg. Valóban Ferminek (talán mert nem volt a Koppenhágai Iskola tagja) ezzel az elmélettel szemben teljesen pragmatikus beállítottsága volt. "A kvantummechanika azért helyes, mert működik..." és "the Schrödinger equation has no business working so well" voltak jellemző kijelentései.

Fermi kurzusain hallgatóinak gyakran nyújtott át sokszorosított jegyzeteket. Ezek a jegyzetek a legfontosabb képleteket tartalmazták és kevés volt a kísérő szöveg. Nekem azt mesélte, hogy ezeket a jegyzeteket azért osztotta szét, mert ő maga, mikor Pisában halogató volt, nem volt képes egyszerre előadást hallgatni és a képleteket a tábláról lejegyezni.

Az ő kvantummechanika kurzusa, amit a University of Chicago Press adott ki, a Mester tanítására vonatkozólag egy téves képet kelt: benne vannak a szokott képletek, de hiányoznak az ő megjegyzései. Olyan, mintha egy teljes portré helyett egy csontvázat mutatnának.

Véleményem szerint Fermi kurzusai, habár átlátszó világosságuk folytán roppant csábítóak, főleg mint "második felvonás" voltak hasznosak azoknak, akik az anyagot már előbb tanulmányozták. Olyanok, mint egy sas szemével látott tájkép, amelyben minden fontos részlet világosan kidomborodik. Én sokkal többet tanultam Paulitól, aki kurzusaiban mindig a feltételek logikai összeférhetőségét hangsúlyozta, azaz a tananyag valódi nehézségeit. Ferminél a legmélyebb problémák is egyszerűeknek tűntek, Pauli pedig pont az ellenkezője volt.

Fermi lángész volt, aki mindent elkövetett, hogy ne tartsák rendkívüli személynek. Mindig iparkodott, hogy mint "hétköznapi egyén" lépjen fel, mint egy egyszerű kézműves, aki majdnem véletlenül a fizikára specializálta magát. Az amerikai stílus, mely szerint az emberek bármi intimitást kizárva keresztnevükön szólítják meg egymást, teljesen megfelelt neki. Jobban szerette az egyszerű "Enrico" megszólítást, mint a "tisztelt professzor urat", vagy a "kegyelmes urat" (mely címre pedig, mint az olasz akadémia tagjának, joga volt).

Habár Fermi mindig komolyan és a megbeszélendő tárgyra koncentrálva hatott, nem hiányzott nála egy bizonyos humor sem. Mikor valaki megkérdezte "Vannak-e Nobel-díjasoknak közös tulajdonságai?", azt válaszolta: "Nem sok, még az intelligencia sem." Azt is mondta: "Zavarban vagyok. Nem tudom, magam excellenciája vagy ˝ő excellenciája˝ vagyok-e?" Egy szónoknak, aki egy keveset tartalmazó előadást tartott a statisztikai mechanika H-teorémiájáról azt mondta: "Maga egy tételről beszél vagy csupán egy H-ról?"

Fermi a Fizikának élt (igenis, nagybetűs F-fel) és a külvilágot mindig egy fizikus szemével látta. Gyorsan és pontosan saccolta meg a körülötte történő események nagyságrendjét. Példák:

1) Mikor egy két ház között lógó kábelt megpillantott, gyorsan megsaccolta annak koordinátáit, és kijelentette: "Igen, valóban láncgörbe!"

2) Mikor egy chicagói kollégája szívroham miatt kórházban feküdt és Ferminek panaszkodott, hogy milyen kevés táplálékot kap, napi 1500 kalóriát, Fermi azt mondta neki "Ugyebár, te személyesen olvasol detektívregényeket? Mondd meg nekem, hogy meddig tart, míg egy hulla lehűl?" "Két vagy három órát". Erre Fermi így válaszolt: "Akkor te nem leszel képes 1500 kalóriával túlélni!"

3) Egy szeminárium folyamán a tenger keveredését leíró elméletet rögtönzött. Ennek az elméletnek csak egy paramétere volt, , a felszíni hullámok hossza. Fermi odaírta  = ZOOM. Egy kolléga közbeszólt: "Enrico, nem inkább BOOM a helyes?" Fermi azt válaszolta: "Talán igen. De mindenesetre 200 méter volt, amikor én utoljára átkeltem az óceánon."

Ferminek ez a beállítottsága kicsit embertelennek tűnhet. Vannak azonban esetek, melyek érzékenységéről tanúskodnak:

1) Mikor kirobbant az "Oppenheimer-eset", hosszan beszéltünk róla az ebédlőasztalnál. Fermi azt mondta: "Kár, hogy épp Oppenheimert választották ki, és nem valami rendes fickót, mint például Bethét. Így mindannyian kényszerítve vagyunk Oppenheimert pártfogolni". (Hozzáfűzöm, hogy Fermi nem különösen kedvelte Oppenheimert, az utóbbinak fennhéjázó modora miatt.)

2) Mikor Olaszországban bevezették a faji törvényeket, Fermi Amerikába írt, hogy ott bizonyos olasz kollégáinak, akiket ez a törvény érintett, állásokat találjon. (Ezek az iratok közölve vannak.)

3) Last but no least, írásban ellenezte a hidrogénbombát, mint egy túl szörnyű hadieszközt.

Fermi még a ragyogó pályafutásának utolsó éveiben is végtelenül ambiciózus maradt. Mikor 50 éves volt, akkor ezt hallottam tőle: "Azt hiszem, hogy munkám felét végeztem el... "Az ambíciója, hogy ő legyen a győztes, nem csak a fizikát illette. Ezt az ambíciót Fermi Heisenberggel osztotta meg. Fermi erős és sportos ember volt - de én meg vagyok győződve, hogy ő sportot nem egyszerű élvezet miatt űzte, hanem mens sana in corpore sano indokolta.

Végül Fermiről, mint kísérleti fizikusról szeretnék beszélni. Ezen a téren az ő adottsága nem műszaki jellegű volt, hanem arra a rendkívüli képességre alapozódott, mellyel mindig a legegyszerűbb módszert tudta kiválasztani ahhoz, hogy a kitűzött kérdés eldöntésére egy megbízható és elegendő (de nem túlzott) pontosságú mérést csináljon. Nem vonzották a rafinált módszerek. Utálta azt, amit munkatársa, Rasetti "esztétikai kurvaság"-gal jelölt meg. Míg az elméleti fizikában még a legrafináltabb matematikai módszereknek is birtokában volt (habár úgy tett, mintha nem is ismerné azokat), a kísérleti téren korlátoltabb volt. Saját korlátoltságával tisztában volt, és jól tudta a hozzá illő feladatokat kiválasztani.

Az utóbbi kijelentés Fermi egész pályafutására alkalmazható. Összegyűjtött Művei (Note e memorie) 272 cikket tartalmaznak, amelyek 32 év folyamán egymást sűrűn követve jelentek meg. Mindig sikerült neki őhozzá méltó tárgyakat választani - sohasem vesztette el magát olyan problémákkal küszködve, amelyek túlhaladták volna képességeit.

ENRICO FERMI 100