2002/3.

Tudománytörténet

Orován Egon szilárdtestfizikus születésének centenáriumán

Kovács László

tszv. főisk. tanár Berzsenyi Dániel Tanárképző Főiskola, Szombathely
(94) 313-892
klaci@fs2.bdtf.hu

"Az 1946. év ... eseménye - amelyre kellemesen gondolok vissza - Sir Isaac Newton, a valaha is élt angol tudósok legnagyobbika születésének háromszázadik évfordulója volt. Londonban és Cambridge-ben egyaránt megünnepelték. ...

Az ünnepély egyik fénypontja a Cavendish-laboratórium meglátogatása volt, ahol bemutatták a fizika legújabb eredményeit. Nekem személyesen nem a kiállítás okozta a legnagyobb örömet, hanem hogy az előadó ugyanolyan vaskos magyaros kiejtéssel beszélt, mint én. Orowan professzor volt, aki most az M. I. T.-n van, és a szilárdtestek fizikájának egyik vezető tudósa."1

Kármán Tódor

Orován Egon (Egon Orowan) nevével szeretett profeszorom, Kedves Ferenc fordításában találkoztam először a C. Kittel Bevezetés a szilárdtest-fizikába (Akadémiai Kiadó, 1966) c. könyvben: "Azt a tényt, hogy a csúszás a csúszási sík mentén diszlokációk mozgása révén megy végbe, egymástól függetlenül Taylor, Orowan és Polanyi ismerte fel 1934-ben. A diszlokációk fogalmát nem sokkal korábban Prandtl és Dehlinger vezette be." A Royal Society of London és a U. S. National Academy of Sciences életrajzi memoárjai Orován legnagyobb érdemének a képlékeny alakváltozásnak a diszlokáció fogalmával történő magyarázatát tartják.2 Külön érdekesség, hogy a részletes fizikai elmélet Budapesten született. A fogalom maga németországi eredetű. Ludwig Prandtl, Kármán Tódor göttingeni mestere, majd tudományos riválisa a rugalmas utóhatás magyarázatára már 1913 előtt olyan modellt alkalmazott, amelyben fellelhető a diszlokáció fogalmának csírája - amint ezt Orován írta 1935-ben. Ő maga a Berlin-Charlottenburg-i műegyetemi diplomamunkájában és a kristályok alakíthatóságáról írt első cikkeiben foglalkozott érintőlegesen e kérdéssel. A részletes, alapvető tanulmányt 1933-ban, Budapesten akkor készítette el, amikor állás nélkül volt és ráért gondolkodni. Évekkel korábban a Berlini Műegyetemen Polányi Mihály, az egyetem tanára, Wigner Jenő doktori témavezetője is foglalkozott a diszlokációkkal. Polányi és Orován több alkalommal hasznos eszmecserét folytatott a témáról, ezért Orován, amikor megalkotta a teljes elméletet írt Polányinak és közös cikket javasolt. Polányi ezt azzal hárította el, hogy a fő érdem Orováné. Végül abban egyeztek meg, hogy külön-külön készítik el a cikket, de megkérik Scheel professzort, a Zeitschrift für Physik szerkesztőjét, hogy egymás utáni oldalakon közölje azokat. Így is lett. A cikkek megjelenése után, 1934-ben, Gimes Júlia Taylor írt Orovánnak és elküldte a Proceedings of the Royal Society folyóiratban hamarosan megjelenő írásának kefelenyomatát. Taylor hetekkel korábban adta le kéziratát, mint Polányi és Orován, csak a megjelenés késett. Taylor is alkalmazta a diszlokáció fogalmát, azonban értelmezései hibásak voltak. Azt állította például, hogy a diszlokációk termikus aktiváció során keletkeznek, pedig tudjuk, hogy mechanikus hatásra jönnek létre, mennyiségükre nincs termodinamikai megkötés. Orován nem tudta, hogy Taylor nála idősebb, tekintélyes angol mérnök, és azt válaszolta, hogy az egész elmélet rossz. Erre Taylor visszaírt, hogy Orován nem tudja követni az ő matematikai levezetéseit. Végül Orován meggyőzte Taylort, aki meghívta őt cambridge-i házába. Ötven évvel később is meghívták Orovánt az amerikai Cambridge-ből az angliai Cambridge-be, a diszlokáció-elmélet 50 éves jubileumának megünneplésére. Ő felesége betegsége miatt nem tudott elmenni. A diszlokáció egydimenziós, vonalmenti kristályhiba. Egyik fajtáját, az éldiszlokációt úgy képzelhetjük el, hogy gondolatban félig bevágunk egy tökéletes kristályt, majd az egyik kristályrészt egy atomsornyi távolsággal beljebb nyomjuk. Az elcsúszási síkban, az ép és az összenyomott rész határán lévő, az elcsúszás irányára merőleges vonal az éldiszlokáció. Közlünk egy rajzot Orován híres írásából. Az 1. ábrán a bekarikázott területeken van éldiszlokáció. A háló a kristály terhelése előtt lineáris és merőleges elrendezésű volt. Ilyen jellegű ábra található Taylor és Polányi írásában is. A 2. ábra csak Orovánnál van meg. A mechanikus igénybevétel előtt a körök koncentrikusak voltak. A diszlokációs zóna az A és B körök között található. Az iskolában üveglapok közé zárt sokezer apró csapágygolyóval szoktuk a kristályt és annak hibáit szemléltetni. Hátránya a modellnek, hogy - a valósággal ellentétben - a diszlokáció környékén nem nyomódnak össze a golyók, nem változik a méretük.

1. ábra

2. ábra

A valósághoz közelebb áll, mert az alkotóelemek összenyomhatóak a Cavendish Laboratórium igazgatójának, Orován cambridgei főnökének, a Nobel-díjas Sir W. Lawrence Braggnek a buborékmodellje. A modell megalkotásában Orován első kutató hallgatója J. F. Nye is részt vett, ezért a szakirodalom Bragg-Nye-modellként is említi azt. (Érdemes megjegyezni, hogy az 1943/44-es tanévben mindössze két végzős fizikushallgató volt Cambridge-ben, mégsem akarta senki a Cavendish laboratóriumot bezáratni.) A tényleges modell elkészítésekor a technikus Crowe-nak először nem sikerült azonos méretű buborékokat létrehoznia az oldat felszínén. Az oldatba benyúló csővégből levegő áramlik ki, ez képezi a buborékokat. Ezek akkor lettek azonos méretűek, ha a korábban lefelé irányuló véget - Orován javaslatára - felfelé irányították.

Orován Egon 1902. augusztus 2-án született Óbudán. Az angolszász életrajzi lexikonokban születési évszámként szereplő 1901 téves, de ez a hiba jellemző adalék ahhoz, hogy milyen is a jelentős tudósok feledésbe merülésének folyamata. Édesapja Orován Bertold gépészmérnök gyárigazgató. Édesanyja Spitzer Ságvári Josephine, Ságvári Endre "a kiváló kommunista" nagynénje. Orován felesége, Schonfeld Jolán zongorista Bartók Bélánál tanult Budapesten, a Zeneakadémián; itt ismerkedtek meg 1920 táján. Házasságot csak Angliában kötöttek, amikor újra találkoztak 1941-ben. Orován Egon a IX. kerületi állami főgimnáziumban érettségizett 1920-ban. Az 1920/21-es és az 1921/22-es tanévben a Bécsi Egyetemen tanult fizikát, kémiát, matematikát és csillagászatot. Ezután állást vállalt, 1928-tól pedig gépészmérnöki, majd elektromérnöki tanulmányokat folytatott a berlini műegyetemen. A budapesti ügyvéd, bankár, gyáros édesapák nem akartak elméleti szakembert, matematikust, fizikust nevelni fiukból, ezért taníttatták vegyésznek, mérnöknek Neumann Jánost, Wigner Jenőt, Teller Edét, Kármán Tódort és Orován Egont. Mindannyiuknál győzött azonban az elhivatottság, a természettudományos érdeklődés. Egon 1928 végén Richard Becker professzor asszisztense lett, és az ő hatására kezdett szilárdtest-fizikával foglalkozni. Első cikkét a cinkkristály hajlításáról Beckerrel közösen írta 1932-ben, abban az évben, amikor doktori téziseit is benyújtotta. (Az 1928/29-es tanév első félévében államvizsgázott, és 1931-ben kezdte szilárdtestfizikai doktori munkáját M. Volmer és W. Westphal professzorok asszisztenseként.) Mint később visszaemlékezett: de Broglie, Heisenberg és Schrödinger korában prózai és lenézett dolog volt a képlékenységgel foglalkozni, de jobb volt, mint transzformátorokat tervezgetni. Apja "sztoikus rezignációval"2 vette tudomásul fia döntését.

1936-tól a Tungsram Kutató Laboratóriumában alkalmazta Bródy Imre, a kriptonlámpa felfedezője. Polányi Mihállyal közösen segítettek Bródynak kidolgozni azt a frakcionált desztillációs eljárást, amellyel a folyékony levegőből kiválasztották a kriptont. Orován fontos szerepet játszott az ajkai kriptongyár létrehozásában is.

1937-39 között a Birminghami Egyetem Fizika Tanszékén Oliphant vezetése alatt dolgozott: szakítógépeket tervezett, de elsősorban az anyag kifáradásának elmélete foglalkoztatta.

1939-től 1950-ig Cambridge-ben, a Cavendish Laboratóriumban volt. Itt továbbfejlesztette diszlokáció-elméletét. A kristályon belüli idegen anyag kiválással kapcsolatban kimutatta, hogy ezeket a háromdimenziós hibákat önmagukba záródó diszlokáció vonalak veszik körül. Manapság e záródó diszlokációkat Orowan-hurkoknak nevezik.

A laboratórium igazgatója, W. L. Bragg hatására röntgendiffrakciós szerkezetvizsgálattal foglalkozott. Észrevette például, hogy a forgó kristály deformált síkja fókuszálja a röntgensugarakat.

Más alkalommal finom dróthálót helyezett a filmre, melyet megfelelő szögsebességgel forgatott. A diffrakciós foltokon párhuzamos vonalak jelentek meg, amelyek hajlásszögéből a Bragg-feltételt kielégítő reflektáló síkok hajlásszögére tudott következtetni.

Az anyagtudomány, a gyakorlati alkalmazások is érdekelték. Diszlokáció-elmélete alapján magyarázatot keresett a hegesztett eljárással készült Liberty hajó 1944-es, Atlanti-óceáni széttörésére éppúgy, mint a gleccserek mozgására, a kontinensek vándorlására és az óceáni árkok képződésére.2,3 Legjelentősebb művét a hideg és meleg hengerlés nyomásviszonyainak vizsgálatáról írta. Hat korábbi fizikai megközelítést elemzett, köztük Prandtl, Nádai, Siebel és Kármán munkáját. Kimutatta a hibákat, és jól használható új elméletet alkotott. ("Tény, hogy Siebel elmélete az ő durva matematikai egyszerűsítéseivel gyakran a mérésekkel jobban egyező eredményt adott, mint az azonos fizikai elvekre épülő, de sokkal jobb matematikai közelítést alkalmazó Kármáné.")

1950-re megérlelődött Orovánban az elhatározás, hogy elhagyja Cambridge-t. Pedig barátja volt Dirac és Rideals; megkapta a Thomas Hawksley aranyérmet (1944), tagjává választotta az angol tudományos akadémia, a Royal Society (1947) és a Gonville and Caius College (1949), egyetemi előadó is lett (1947).

Sok állásajánlatból válogathatott: Wigner Jenő Princetonba hívta, Wigner tanítványa, F. Seitz Illinois-ba, D. B. Copland az Ausztráliai Nemzeti Egyetemre, a még ma is élő T. E. Allibone, Gábor Dénes egykori főnöke az AEI Kutató Laboratóriumba, Aldermastonba. Ő végül C. Richard Soderberg meghívását fogadta el az MIT Mechanical Engineering Tanszékére. A három hónapos próbaidő (Visiting Professor) után kinevezték George Westinghouse Professzornak. Charles MacGregor után ő lett a tanszék "anyag-divíziójának" vezetője. A próbaidő

alatt a neutron felfedezője, a Nobel-díjas Chadwick próbálta még visszahívni őt Angliába, de Bragg utóda, a szintén Nobel-díjas Sir Nevill Mott, aki "lelkesedett Orován munkáiért" belátta, hogy Orovánnak nem volt más választása, mint elhagyni a fennkölt Cavendish-t, ahol lenézték a gyakorlati, a mérnöki jellegű munkát.

A Massachusetts Institute of Technology sokat nyert Orovánnal. Ő friss, új mechanikai nézőpontot érvényesített mind az oktatásban, mind pedig a kutatásban. Kiváló tanár volt. A mechanikai jelenségek bonyolult fogalmait kristálytisztán tanította csaknem teljesen a saját kutatásaira alapozott, egyszerű és széleskörűen alkalmazható módszerek segítségével. (Eötvös Loránd szavai juthatnak eszünkbe: "Tudományos az iskola, tudományos a tanítás ott, de csakis ott, ahol tudósok tanítanak. Hozzátehetem, hogy tudósnak nem a sokat tudót, hanem a tudomány kutatóját nevezem.")

Formálisan 1968-ban ment nyugdíjba, de haláláig dolgozott kedvenc témáin, ezek: a kristályok alakíthatóságának mechanizmusa, rideg és hajlékony törés, fárasztás és ezek alkalmazása a geológiában. Ipari tanácsadó volt, és érdekelték filozófiai, szociológiai és közgazdasági kérdések, valamint a felsőoktatás problémái is.

Az Amerikai Művészeti és Tudományos Akadémia 1951-ben, a Nemzeti Akadémia 1969-ben választotta tagjává. Most már Európa is ontotta az elismeréseket: Berlin, Göttingen, Braunschweig, Koppenhága adott tiszteleti tagságot, aranyérmet. Egon Orowan egy nappal 87. születésnapja után, 1989. augusztus 3-án halt meg a Massachusetts-i Cambridge-ben, a Mount Auburn Kórházban. Szeptember 15-én búcsúztatták az MIT kápolnájában. A Mount Auburn temetőben nyugszik. Híres magyarként nincs itt egyedül. 24 évvel korábban ide temették a Smithsonian Intézet zalaegerszegi születésű csillagászát, Izsák Imre Gyulát.

1 Kármán Tódor - Lee Edson: Örvények és repülők, Kármán Tódor élete és munkássága, Akadémiai K., 1994. (az eredeti, bostoni kiadás 1967-ben jelent meg)

2 F. R. N. Nabarro - A. S. Argon: Egon Orowan, Bio-graphical Memoirs of U. S. National Academy of Sciences, 261-318, 1996.


<-- Vissza az 2002/3. szám tartalomjegyzékére