Szemle - 1999. 06.
TECHNIKATÖRTÉNET
151 éve született Eötvös Loránd
Egy Eötvös Lorándra emlékező írást az Iparjogvédelmi Szemlében bizonyára helyénvaló lenne szabadalmai felsorolásával kezdeni. Ezt azonban nem tehetjük, mivel Eötvös - legalábbis a rendelkezésre álló adatok(1) szerint - nem jelentette be találmányait(2). Ezért életrajzának rövid ismertetésével tisztelgünk előtte születésének 151. évfordulóján.
Báró vásárosnaményi Eötvös Loránd 1848. július 27-én született. Életprogramjával részben apja, az író és politikus Eötvös József példáját követi. Mint az kettőjük levelezéséből kitűnik Plósz Katalin: "Mint legjobb barátod őszinte tanácsa"..., Fizikai Szemle 1998/6>, már felsőbb tanulmányai kezdetén azt vallja, hogy "Az ambíció és kötelességérzet, mely nemcsak egy privilegizált nemzet, hanem az egész emberiség irányában köt le, velem született; e két indulatot kielégíteni, és pedig úgy, hogy amellett saját függetlenségemet megtartsam: életcélom, és legalább eddig úgy találtam, hogy annak leginkább akkor felelhetek meg, ha a tudományos pályára lépek."
Az idézett sorokat 1866-ban írja, amikor - kémiatanára, Than Károly tanácsára - elhatározza, hogy Heidelbergbe utazik, ahol Bunsen, Kirchhoff és Helmholtz tanítványa lesz. (Apja 1867-től vallás- és közoktatásügyi miniszter.) 1869-ben Königsbergbe megy, hogy Franz von Neumanntól tanuljon kísérleti fizikát és Friedrich Richelot-tól matematikát, majd visszatér Heidelbergbe, ahol 1870. július 8-án summa cum laude doktorál.
Hazaérkezése után(4) a pesti tudományegyetemen Jedlik Ányos utódaként az elméleti fizika előadója lesz. A következő évben már az "elméleti vagyis felsőbb természettan" nyilvános rendes egyetemi tanára, 1873-tól pedig az Akadémia levelező tagja. 1875-ben az ő javaslatára (és vezetésével) hozzák létre az Elméleti Fizikai Tanszéket. 1881-től a francia becsületrend lovagja. 1883-ban az Akadémia rendes tagjává, 1889-ben elnökévé választják. 1891-92-ben egyetemi rektor, életre hívja a Matematikai és Fizikai Társulatot, 1894/95-ben néhány hónapra a második Wekerle-kormány vallás és közoktatásügyi minisztere. Ekkor alapítja apja emlékére az Eötvös Kollégiumot.
Tudományos pályáját a "kezdeti feltételek" határozzák meg. A szóhasználat nem véletlen. Eötvös tanulmányai megkezdésekor ugyanis a klasszikus fizikának (melyhez a mai szóhasználat szerint többnyire hozzá kell érteni az egész kvantumelmélet előtti fizikát) az elektromágnességgel foglalkozó részének kiépítése még nem zárult le, az elektromosság és a mágnesség közötti elválaszthatatlan kapcsolat ("majdnem azonosság") még nem volt közismert, az atom- és molekulafizika mai helyét nagyjából a kémia foglalta el. A fizikát a többi tudománytól mindmáig megkülönböztető két jellegzetessége, nevezetesen hogy elmélete nagyon kevés alapfogalom és alapfeltevés segítségével megjósolhatónak mutatja a világot, valamint az, hogy jóslatait különlegesen precíz kísérletekkel és mérésekkel veti össze, akkoriban csak a mechanikában (illetve a gravitációs erő hatása alatt mozgó bolygók leírásában), valamint a sztatikus elektromos és mágneses tér fizikájában mutatkozott.
Eötvös maradandó tudományos alkotásai, illetve felismerései - egy kivétellel - a klasszikus erőterekkel kapcsolatosak. A kivétel az első, még königsbergi tanulmányai idején felvetődött probléma megoldása: a felületi feszültségnek a hőmérséklettel való csökkenését leíró törvény (Annalen der Physik, 1886), melyet ma Eötvös-törvényként tart számon a világ. Legfontosabb alkotása az Eötvös-inga, pontosabban az Eötvös-ingák egész sorozata és a velük végzett számos, a gravitációra és a földmágnességre vonatkozó mérés. A harmadik, felfedezője után Eötvös-effektusként ismert jelenség az, hogy az Egyenlítő mentén mozgó test súlya - a Földdel együtt forgó vonatkoztatási rendszerben - nemcsak a centrifugális erő, hanem a Coriolis-erő miatt is eltér az ugyanott nyugvó test súlyától.
Az inga nemcsak a földtani kutatásoknak volt mintegy harminc esztendeig nélkülözhetetlen kelléke, hanem egészen 1961-ig a legpontosabb bizonyítékát szolgáltatta a súlyos és a tehetetlen tömeg egyenlőségének is. Ez az egyenlőség a newtoni és az einsteini (mondhatnánk, hogy az Eötvös utáni) fizika szempontjából egyaránt alapvető: egyrészt a bolygók mozgásegyenleteinek Newton-féle alakja csak akkor helyes, ha a Nap és az egyes bolygók közötti vonzóerő kifejezésében szereplő (vagyis súlyos) tömeg megegyezik a bolygók tehetetlenségét megadó (vagyis tehetetlen) tömeggel, másrészt az általános relativitás ekvivalenciaelve - mely szerint "egy inerciarendszerhez képest gyorsuló koordinátarendszer egyenértékű egy olyannal, amely az inerciarendszerhez képest nyugalomban van, de benne gravitációs erőtér uralkodik" Albert Einstein: A speciális és általános relativitás elmélete, Gondolat, 1967> - is csak akkor teljesülhet, ha a súlyos és a tehetetlen tömeg egymással arányos. Miután 1905-ben Eötvös lemondott akadémiai elnöki tisztéről, hogy idejét a kutatásnak szentelje, a göttingeni egyetem 1906-ban pályázatot írt ki az arányosság kísérleti vizsgálatára. Ezt 1909-ben Eötvös Loránd nyerte meg a Pekár Dezsővel és Fekete Jenővel közösen benyújtott munkával, melyben 1/200 Gravitációs mérésekkel Eötvös valószínűleg 1886 körül, a kapillaritásra vonatkozó vizsgálatainak publikálása után kezdett el foglalkozni.(6) Először hagyományos torziós ingát (Coulomb-ingát) épített, amelyben függőleges torziós szál körül, vízszintes tengelyen, egyforma magasságban voltak a tömegek. Ezzel a nehézségi erőtér olyan helyi változásait mérte, amelyekből meghatározhatóak az erőtér ekvipotenciális felületének görbületei. Ezért az eszköznek a "görbületi variométer" nevet adta. Későbbi nagy felismerésének lényege az volt, hogy az inga egyensúlyi helyzetét akkor is a horizontális erőkomponensek határozzák meg, ha az egyik tömeg alacsonyabban van, aminek következtében viszont a nehézségi erő összetevőinek helyi, vízszintes és függőleges irányú változásai (deriváltjai) igen pontosan mérhetővé válnak. Ez a műszer, melyet ma Eötvös-ingának hívnak, alkotójától a "horizontális variométer" nevet kapta. A különleges mérési pontosság eléréséhez több évig pihentetett platinaszálat használt torziós szálként, és a berendezéseket többszörös burkolattal látta el. A horizontális variométer az 1900-as párizsi világkiállításon nagydíjat nyert, a vele végzett mérésekről szóló legrészletesebb beszámoló 1906-ban a Nemzetközi Földmérési Szövetség budapesti konferenciáján hangzott el. Eötvös itt nemcsak gravitációs méréseinek a földtani kutatásban hasznosítható eredményeit adta elő, hanem a földmágnességre(7) vonatkozó, ugyancsak saját maga által szerkesztett ingákkal ("transzlatométer", illetve "aszta<->ti<->kus variométer") végzett vizsgálatait is ismertette. 1912-re meggyőződésévé vált, hogy mérési módszerei alkalmasak földgáz- és kőolajlelőhelyek felkutatására, mivel ezek várhatóan éppen olyan geológiai képződményekhez kapcsolódnak, amelyek az általuk okozott gravitációs anomáliák miatt felderíthetők. Bár néhány ilyen célú méréssorozatban még személyesen is részt vett, 1919. április 8-án bekövetkezett halála miatt nem érhette meg előrejelzésének beválását. Eötvös-ingával először 1924-ben, az Egyesült Államokban találtak olajat.
E rövid életrajz végén Károlyházi Frigyest(8) idézzük, aki Eötvös születésének 150. évfordulóján a következő szavakkal zárta megemlékezését: "A nagy példakép, Newton síkövén ez olvasható: Humani generis decus - az emberi nem dísze. Mi írjuk ide, hogy Eötvös Loránd a magyar nemzet ékessége: Hungarae gentis decus."
Barabás Miklós