Az ötödik Solvay-konferencia

A Solvay-konferenciák (franciául: Congrès Solvay) a fizika és a kémia kiemelkedő megoldatlan problémáival foglalkoztak. Az első, történelmi jelentőségű, csak meghívóval látogatható Solvay-konferenciát 1911-ben rendezték, és a fizika világában fordulópontnak számít. A konferenciák azóta is folytatódnak.  Az 1911-es siker óta a konferenciákat a belga iparmágnás Ernest Solvay által 1912-ben és 1913-ban alapított, Brüsszelben található Nemzetközi Solvay Fizikai és Kémiai Intézetek szervezik. Az intézetek konferenciákat, műhelyeket, szemináriumokat és kollokviumokat koordinálnak. A legutóbbi Solvay-konferenciák hároméves ciklusban zajlanak: a Solvay-fizika konferencia után egy év szünet következik, majd a Solvay-kémia konferencia.

A leghíresebb az ötödik konferencia lett

A leghíresebb fizikus konferencia talán az 1927. október 24. és 29. között megrendezett ötödik Solvay-konferencia volt, amelynek témája az elektronok és fotonok voltak, és amelyen a világ legnevesebb fizikusai találkoztak, hogy megvitassák az újonnan megfogalmazott kvantumelméletet.

A vezető személyiségek Albert Einstein és Niels Bohr voltak. A 29 résztvevő közül 17-en Nobel-díjasok voltak vagy lettek, köztük Marie Curie, aki egyedül közülük két különböző tudományos diszciplínában nyert Nobel-díjat. Az első világháború után tartott Solvay-konferenciákon Einstein és mások részvételét megakadályozó németellenes előítéletek eltűntek. Lényegében mindazok, akik hozzájárultak a kvantumelmélet legújabb fejlődéséhez, részt vettek ezen a Solvay-konferencián, köztük Bohr, Born, de Broglie, Dirac, Heisenberg, Pauli és Schrödinger. Heisenberg így kommentálta:

„A különböző kutatási irányok képviselői közötti eszmecsere lehetőségének köszönhetően ez a konferencia rendkívüli mértékben hozzájárult a kvantumelmélet fizikai alapjainak tisztázásához. Úgy is mondhatjuk, hogy ez a konferencia a kvantumelmélet külső kiteljesedését jelenti.”

Einstein azt írta erről a konferenciáról, hogy semmi pozitív nem származott belőle. Persze a klasszikus fizika elméletei megdőltek, de az új elméletek még nem vezettek semmire. A tudósok napokon át vitatkoztak, majd 3 évvel később a következő konferencián tovább folytatták a vitát.

A konferencia résztvevőiről készült fotót néha „A valaha készült legintelligensebb kép” címmel emlegetik, mivel a világ vezető fizikusait ábrázolja egy képen.

Az ötödik Solvay-konferencia hosszabb távú eredményei persze messze túlmutattak az akkori vitákon — ez volt az a történelmi pont, ahol a kvantummechanika modern formája lényegében megszilárdult, és ahol a fizika új korszaka indult el.

Niels Bohr, Werner Heisenberg és követőik a „koppenhágai értelmezést” képviselték, mely szerint a kvantummechanika alapvetően valószínűségi jellegű, a mérés elválaszthatatlan része a jelenségnek, és a részecskéknek nincs meghatározott állapota a mérés előtt.

A konferencia után ez az álláspont vált széles körben elfogadott „mainstream” nézetté a fizikusok között, annak ellenére, hogy Einstein továbbra is ellenezte.

A konferencián részt vett és megerősödött az új generáció, több fiatal kutató vett rajta részt, akik később Nobel-díjasok lettek: Dirac, Pauli, Heisenberg, Schrödinger.  Ez a konferencia egyben generációváltást is jelzett: a klasszikus fizika nagyjai (pl. Planck, Lorentz) mellett megjelentek a modern kvantumfizika alkotói, akik a következő 30 év fizikai kutatását uralták.

A Solvay-találkozók lehetőséget adtak a szoros személyes kapcsolatok kialakítására a világ vezető fizikusai között, ami felgyorsította az új elméletek terjedését. A résztvevők későbbi levelezései és kollaborációi részben ebből a brüsszeli találkozóból táplálkoztak.

Az ötödik Solvay-konferencia hosszabb távon a kvantummechanika végleges elfogadásához, a koppenhágai értelmezés dominanciájához és a fizikai világkép alapvető megváltozásához vezetett. Ugyanakkor Einstein kételyei életben tartották az alternatív nézőpontokat, amik évtizedek múltán új kísérletekhez és elméletekhez (pl. kvantumösszefonódás vizsgálata) vezettek.

Az ötödik Solvay-konferencia hosszú távú hatásai

1927 – Ötödik Solvay-konferencia, Brüsszel

• Bohr és Heisenberg koppenhágai értelmezése kerül előtérbe.

• Einstein elindítja a híres „Isten nem kockajátékos” vitákat.

• A kvantummechanika modern matematikai formája gyakorlatilag kész.

1928 – Dirac-egyenlet

• Paul Dirac relativisztikus kvantummechanikai egyenlete megjelenik.

• Megjósolja az antianyag létezését.

1935 – EPR-paradoxon

• Einstein, Podolsky és Rosen publikálják az EPR-cikket: a kvantummechanika „nem teljes” — ez közvetlen folytatása az 1927-es vitáknak.

• Fogalomként megjelenik a kvantumösszefonódás (entanglement).

1947 – Kvantumelektrodinamika (QED) sikere

• Feynman, Schwinger és Tomonaga kidolgozza a kvantumelektrodinamikát.

• A kvantummező-elmélet ekkor nyer teljes matematikai formát.

1964 – Bell-egyenlőtlenség

• John Bell matematikailag megfogalmazza, hogyan lehet kísérletileg eldönteni a kvantummechanika kontra rejtett paraméterek kérdését.

• Ez közvetlen reakció az EPR-paradoxonra.

1972–1982 – Első Bell-tesztek

• Freedman–Clauser (1972) és Aspect (1982) kísérletei megerősítik a kvantummechanika jóslatait, elvetve a lokális rejtett változók lehetőségét.

1990-es évek – Kvantum-információ tudományának kezdete

• Bennett és munkatársai kifejlesztik a kvantumteleportáció fogalmát.

• A Solvay-viták filozófiai kérdései gyakorlati technológiává válnak.

2010-es évek – „Loophole-free” Bell-tesztek

• 2015-ben több független kutatócsoport zárja be az összes fontos kísérleti „kiskaput” Bell-tesztekben.

• A kvantummechanika nem-lokális jellegét kísérletileg végleg megerősítik.

2022 – Nobel-díj kvantumösszefonódásért

• Aspect, Clauser és Zeilinger megkapják a fizikai Nobel-díjat a Bell-egyenlőtlenségek kísérleti igazolásáért — az 1927-es viták tudományos lezárásaként.