Tekintve, hogy az iskolai tanárok kezei alól kerülnek ki az egyetemi hallgatók, az egyetem padjaiból pedig a leendő iskolai tanárok, az iskola és az egyetem szoros együttműködése kulcsfontosságú az erdélyi magyar tudományos műveltség szempontjából. Ezért a relativitáselmélet és fénytan témája köré szervezett idei ankét e két szakmai kör tagjainak részvételével zajlott.
A rendezvény gazdag tartalmának egyik összetevőjeként egyetemi oktatók és kutatók olyan témákból adtak ízelítőt, amelyek túlmutattak az iskolai tanterven. Az érintett kérdések nem csak a tanároknak voltak hol bizsergetően újszerűek, hol pedig lenyűgözően mélyenszántók, de az iskolai tanteremben is érdekfeszítő adalékként szolgálhatnak akár a tananyagtól biztonságos távolságot tartó diákok számára is.
Az einsteini relativitáselmélet apropóján fény derült arra, hogy a minden idők második legnépszerűbb tudományos-fantasztikus filmje, a Csillagok között készítői kínosan figyeltek arra, hogy annyira tudományosan helytálló legyen, amennyire csak egy időutazós filmtől az elvárható. Nagy László (BBTE) bemutatója jobbára olyan információkkal szolgált, amelyek az iskolai fizikaoktatásban optimális hatékonysággal ötvözik a diákok figyelmének felkeltését és a tanulási folyamat érzelmi megalapozását a maradandó tárgyi tudás átadásával.
Az asztrofizika és kozmológia azon ágai a fizikának, amelyek életkortól függetlenül leginkább megmozgatják a laikusok fantáziáját. Ennek ellenére pont a fekete lyukak, távoli galaxisok, a táguló univerzum múltja és jövője nem része a fizika tantervnek, elsősorban amiatt, mert a mennyiségi leírások haladóbb szintű matematikát és fizikát igényelnek. Az ankéton kiderült – amint arra Harkó Tibor (BBTE) rámutatott –, hogy egy sor olyan kérdést és feladatot lehet azonban megfogalmazni, amely a jelenlegi tanterv keretein belül elérhetővé teszi a két népszerű területet.
A tanárok naprakész tájékozottságát szem előtt tartva több előadás középpontjában a napjainkban zajló kutatások és fejlesztések kaptak helyet. A világról alkotott képünkért elsősorban a fény–anyag kölcsönhatás a felelős. Az Extreme Light Infrastructure (ELI) egy olyan páneurópai projekt, amely három pillérre épült, ezek a Măgurelen működtetett, extrém magas (10 petawatt) teljesítményű magfizikai alkalmazásokra összpontosító ELI-NP kutatóintézet; az extrém rövid (másodperc trilliomod töredékéig felvillanó, úgynevezett attoszekundumos) lézerimpulzusok paradicsoma, a szegedi ELI-ALPS, amely a nagyon gyors atomi folyamatok „fotózására” szakosodott legkorszerűbb laboratórium; a prágai ELI BEAMLINES asztrofizikai és nukleáris környezetben előforduló nagy energiasűrűségű körülményeket vizsgál extrém intenzitású másodlagos röntgensugárzással és nagyenergiás elektronok lézeres gyorsítása által. Ez a három kutatóintézet együttműködve lefedi a lézerfizikai kutatások legtöbb vonatkozását, így az ELI projekt az egyik legátfogóbb ilyen jellegű infrastruktúra Európában – tudtuk meg Horváth Verától, az ELI-ALPS képviselőjétől.
Kovács Katalin (INCDTIM) bemutatójából kiderült, hogy Krausz Ferenc és Anne L’Huillier már a tavaly odaítélt Nobel-díjat megelőzően közvetlenül együttműködött az izotóp és molekuláris technológiák fejlesztésében érdekelt kolozsvári kutatóintézettel. Érdekes módon az intézetben folyó elméleti attoszekundumos fizika sem elképzelhető az idei, fizikai Nobel-díjat érő mesterséges neuronhálózatok nélkül.
A fentiek fényében egyáltalán nem intuitív, hogy – amint arra Kurkó Árpád (Wigner Fizikai Kutatóközpont) rávilágított – a lézerfényt nem csak brutális hevítésre, hanem ellenkezőleg, az elképzelhető legszélsőségesebb hűtésre is lehet használni. Kvantumoptikai eljárásokkal egy nagyon kis anyagmennyiséget fénycsapdába lehet zárni, majd a kelvin milliomod részére lehűteni. Ez úgy képzelhető el, hogy míg szobahőmérsékleten a levegő molekulái a Boeing 747-es közel 1000 km/h sebességével száguldoznak, addig lehűtve ugyanazok a részecskék csak néhány centiméternyit vánszorognak másodpercenként.
A lézeres hűtéstechnika sokrétű alkalmazhatóságának egyik legmeggyőzőbb példáját az antianyag természetének kutatása szolgálja. A CERN részecskefizikai kutatóközpontban jelentős magyar részvétellel működő „antianyag gyár” – a nagy port kavart Angyalok és démonok hollywoodi produkció által elmesélt történettel szemben – nem alkalmas arra, hogy bolygónkat elpusztító mennyiségben termeljen antianyagot, viszont arra igen, hogy segítsen megválaszolni a világ felépítésére vonatkozó egyik legalapvetőbb kérdést: hova tűnt az elméleteink szerint az anyaggal azonos jelentőséggel bíró antianyag? A negatív töltésű antiprotonnak a „mezei” protontól hajszállal eltérő tulajdonságait lézeres spektroszkópiai módszerekkel vizsgálják úgy, hogy az antihidrogén (antiproton és pozitronnak nevezett antielektron páros) illetve antiprotonos hélium atom és ion (a kételektronos hélium egyik elektronját antiprotonra cserélve) fénnyel való kölcsönhatásának sajátosságait mutatják ki – magyarázta meg Horváth Dezső (Wigner Fizikai Kutatóközpont & BBTE).
A legfrissebb technológiákra fogékony gyerekek lenyűgözésére további jó tippeket a modern optika területéről kaptak a tanárok. A lencsék fénytörésén és tükrök fényvisszaverődésén alapuló hagyományos optikai rendszerek helyett a fényhullám fázisának, polarizációjának és amplitúdójának egyidőben történő szabályozását úgynevezett metafelületek segítségével érik el. Ezeken a felületeken speciálisan kialakított, a milliméter ezredrészénél is kisebb, gumiabroncsszerű mintázat „szabja” a fényhullámot megfelelő alakúra, ezáltal elkerülve olyan leképezési hibákat, amelyek kiküszöbölésére csak nagy méretű és borsos árú professzionális lencserendszerek képesek. A láthatatlanná tévő köpeny kérdése is felmerült Borbély Sándor (BBTE) előadásában; a jó hír, hogy ez már létezik, a kevésbé jó, hogy egyelőre a Marvel-féle Hangya szuperhős számára is túlontúl szűk méretben. De akik előbb-utóbb ezt is megoldják, azok talán a mi iskolásaink közül kerülnek majd ki.
Kovács Kálmán (Magyar Asztronautikai Társaság & BME) részéről elhangzott, hogy a műholdas megfigyelő rendszerek lehetővé teszik a bolygónk felszínét borító felületelemek egyre pontosabb kiértékelését, ezáltal követhetővé téve a termő- és erdőterületek méretének alakulását. Jelenleg fejlesztések folynak a növényzet faji összetételének illetve egészségi szintjének ily módon történő megállapítása irányában is.
A korábbi évekhez hasonlóan nagy hangsúlyt kapott az iskolai fizikatanárok egymás közötti tartalmi és módszertani eszmecseréje. Nem maradtak el a trükkös fénytani feladatmegoldások (Honyek Gyula, Budapest), és láthattunk példát az országos fizika olimpián adható kérdések versenyszintre való emelésének kelepcéire is (Rend Erzsébet, Margita). Élénk érdeklődésnek örvendett a filléres kísérleti megoldások szállítója (Piláth Károly, Budapest). A hallgatóság vegyes érzésekkel vette tudomásul, hogy sem a Michelson-interferométer, sem a „konyhai” oszcilloszkóp nem igényel sok pénzt, sőt időráfordítást sem, ha valaki annyira tapasztalt kísérletező, mint az előadó. A kétféle, pozitív és negatív elektromos töltés létezése is minden kételyt kizáróan demonstrálható saját fejlesztésű, Androidos alkalmazással kombinált elektronikával.
Ha elektronokkal nem is fut szembe a közember a mindennapokban, a színekkel annál inkább. Ezek alaptulajdonságait, keveredését, komplementerét, a számítástechnikában elengedhetetlen színkoordinátákat látványos kísérletekkel lehet szemléltetni. „Okos ember más kárán tanul” alapon a hallgatóság értékes információkat gyűjthetett az iskolai szinten létrehozható hologramok lehetőségeiről és korlátairól Baranyai Klára (Budapest) beszámolójából.
A szervezők helyet adtak olyan előadásoknak is, amelyekben a pedagógia és a fizikaoktatás módszertana került célkeresztbe. A többség számára túlzónak ható állítás szerint a tanulási folyamatban a tényleges tartalom csak 5–10% szerepet kap, a többi metakommunikáció: hangsúly, gesztusok, mimika. Különösképpen a gyerek nem annyira a fejével, mint a szívével tanul – világított rá a marosvásárhelyi Miholcsa Gyula. Ebbe az irányba mutat az egyre divatosabb kutatásalapú tanulási stratégia is. Eszerint a diák maga jut el oda, hogy mind a kérdéseket, a válaszhoz vezető lehetséges utat és végül a válaszokat is megfogalmazza, végig pozitív érzelmi kapcsolatot tartva fenn a végrehajtott tevékenységekkel. A beszámolók szerint a stratégia fényes eredményeket szült az optikai jelenségek oktatásában (Fazakas Enikő, Oklánd) és azon belül a mikroszkóp működésének megértésében (Albert Balázs, Sepsiszentgyörgy). A fizikaoktatás 21. századi frontvonalát képviselő robotika látványos, interaktív és viszonylag rövid idő alatt sikerélményeket nyújtó eszköztárának bevetésével pedig a diákok rövidebb úton kerülnek a természettörvények megértésének és a tudományos gondolkodásnak előudvarába (Pető Mária, Sepsiszentgyörgy).
A fizikaoktatás közösségi, illetve centralizált szervezésének egy-egy sarkalatos kérdését is napirendre tűzték. Az évente nagyszámú diákot megmozgató Öveges–Vermes Fizikaversenyen kiírt feladatok fizikatanároktól való hatékony begyűjtésére vonatkozóan hangzottak el javaslatok. Mint ez általában versenyeknél várható, felmerült a dolgozatok igazságos, méltányos, tárgyilagos értékelésének problémája is Kovács Zoltán (BBTE) részéről.
A leghevesebb véleménynyilvánításokra a fizikatanári versenyvizsgák idülten gyenge eredményeinek elemzése sarkallta a hallgatóságot. A statisztikák alapján egy leendő fizikatanár harmadannyi eséllyel lép ringbe a minimális kritériumokkal vívott párharcban, mint a többi tantárgy oktatói. Ezen áldatlan állapotok csak minisztériumi szinten kerülhetnek orvoslásra – vélte Vörös Alpár (Kolozsvár) –, amit fáradhatatlan lobbitevékenység révén remélhet elérni a közösség.
A növekvő résztvevőszám magáért beszélt az idei, Bethlen Gábor Alap támogatásával létrejött eseményen. Bár nem került szóba olyan optikai megoldás, amivel a jövőbe pillanthatnánk, de az erdélyi fizikaoktatás szereplőinek az ankét idején mutatott hozzáállása mindenképp derűlátásra ad okot. Kölcsey Ferencet idézve: „Messze jövendővel komolyan vess öszve jelenkort;/ Hass, alkoss, gyarapíts: s a haza fényre derűl!”
Lázár Zsolt József,
BBTE, Magyar Fizika Intézet
