A Nobel-díj kategóriái között az "orvosi vagy fiziológiai" megjelölés szerepel, nem véletlenül. Békésy György (vagy ahogy a világ ismeri, Georg von Békésy) vegyész és fizikus volt, aki nem orvosi szemmel közelített a hallószervünkhöz, hanem azokat a fizikai folyamatokat elemezte, amelyek lehetővé teszik a fül működését, és az általa érzékelt jelek feldolgozását. Felfedezéséhez kalandos életútja is hozzásegítette.
A kalandok már gyerekkorában elkezdődtek, méghozzá apja miatt. Békésy Sándor bölcsészdoktor volt, aki azonban a közgazdaságtan felé fordult. Ennek köszönhette, hogy a Kereskedelmi Minisztérium iparfelügyelőjeként külföldi szaktudósító lehetett, nemzetközi tapasztalatai révén pedig az első világháború alatt a svájci magyar nagykövetség alkalmazottjaként dolgozhatott. Anyja, Mazaly Paula három gyermeknek adott életet, György volt a legidősebb, aki 1899. június 3-án született Budapesten. Miklós agrármérnökként Kossuth-díjat kapott 1954-ben. Lola pedig hozzáment Passuth László íróhoz (gyermekük, Passuth Krisztina Széchenyi-díjas művészettörténész professzor). Azaz Békésyék egyáltalán nem voltak hétköznapi család. Amit az is tetézett, hogy a gyerekek apjukkal magyarul, anyjukkal németül beszéltek, így György, amikor magyarul beszélt, mindvégig megőrizte német akcentusát.
München, Konstantinápoly, Bern
Apja kiküldetései miatt az elemi iskolát Münchenben (1904-1909) végezte, majd nyolcosztályos gimnáziumba már Konstantinápolyban, egy francia nyelvű jezsuita tanintézménybe járt. De nem fejezhette be, mert a nacionalista ifjú törökök puccsal megszerezték a hatalmat és a család jobbnak látta hazaköltözni. De szinte ki sem pakoltak, hamarosan Svájcban találták magukat, így a fiú Zürichben érettségizett. Végül 1917 őszén beiratkozott a Berni Egyetem kémiai szakára, ahol 1921-ben vegyész oklevelet szerzett. Hazaköltözött Magyarországra és 1923-ban a budapesti Pázmány Péter Tudományegyetemen Tangl Károlynál , a korszak egyik legnagyobb hatású fizikaprofesszoránál doktorált.
Békésy György (1899-1972) a Nobel-díjjal Fotó: Getty Images
Talán sohasem foglalkozott volna a hallás problémájával, ha az első világháború utáni zűrzavaros helyzet nem sodorja a Posta Kísérleti Állomásra, ahol lehetősége nyílt a kísérletezésre. Két év megszakítással (1925-26 között a Siemenshez kapott ösztöndíjat) egészen 1948-ig itt dolgozott, és távközléssel kapcsolatos kutatásokat végzett. Például feltalálta a pingelést , bár nem így hívta. Aki elég régóta internetezik, találkozhatott ezzel a fogalommal, amely egy kis adatcsomag elküldését jelenti egy távoli szerverre annak ellenőrzésére, hogy a válasz mennyi idő alatt érkezik meg. (Ebből következtetni lehet a hálózat stabilitására, működésére.)
5.-es biológiakvíz: hány veséje van egy embernek? – 10 kérdés az emberi testről
Maga Békésy is megemlékezett erről a Nobel-díj átvételekor tartott előadásában . Elmondta, hogy abban az időben sok fontos telefonvonal haladt át Magyarországon és állandósultak a panaszok, hogy az ország nem tartja rendben a vonalait. Valahogy javítani kellett a hívásminőségen. "Eszembe jutott, hogyha egy zenész kipróbálja a hegedűjét, megpendít egy húrt, azonnal be tudja azt hangolni. Elméletileg, egy telefonvonalat megpendítve kell, hogy lehetséges legyen a hozzáférés minden adathoz, amit a (korábban alkalmazott - a szerk.) fáradtságos 20 perces teszttel elérhetünk. Ezért egy kis egyenfeszültség bekapcsolásával egy kattanást küldtem a vonalon keresztül, majd figyeltem a visszatérő jelet. Kiderült, hogy a kezelő kapcsolóján mindig van valami egyenfeszültség-különbség, és hamarosan képes lettem arra, hogy pusztán a kattanásokra figyelve pontosan megmondjam, melyik városban következett be vonalzavar. A kattanások lokalizálása után egy távolsági hívással a panasz megszűnt" - mesélt a megoldásról, a tulajdonképpeni pingről.
Egy másik munkája egy jó hangminőségű hallgató kifejlesztése volt, amihez meg kellett ismernie a fül működését. Ehhez külön tanulmányokat is folytatott. Akusztikai szakértővé vált, olyannyira, hogy az 1930-as években a Magyar Rádió stúdióinak akusztikus tervezésére is őt kérték fel. Munkáját a tudományos életben is elismerték. 1933-ban a Pázmány Péter Tudományegyetem magántanára lett, 1940-ben pedig kinevezték a Gyakorlati Fizikai Intézet professzorává. A Magyar Tudományos Akadémia levelező tagja 1939-ben lett, majd 1946-ban rendes taggá választották.
Ebben az évben Békésy elhagyta Magyarországot, mert kísérleti laboratóriuma elpusztult a háború alatt, és a Karolinska Intézet lehetőséget kínált, hogy a kutatásait Stockholmban folytassa. Az ottani felszerelés azonban meg sem közelítette azt, ami Budapesten a rendelkezésére állt. A háború utáni helyzetben pedig nem sok remény volt rá, hogy a szükséges eszközöket megkaphassa. Két lehetősége volt, vagy hazatér - hiszen az egyetem nem hosszabbította meg külföldi kutatói státuszát -, vagy elfogadja a Harvard Egyetem ajánlatát. Ma már tudjuk, hogy Boston és a világhír felé vette az irányt.
Akkor érkezett meg Amerikába, amikor az újdonsült béke mámorában egy új világ felépítéséről ábrándoztak az emberek. Az Egyesült Államok volt a világháború egyértelmű győztese, hiszen a világ legerősebb gazdasági és ipari hatalmává vált. Mindenre volt elég pénz, ráadásul nem a romokon kellett újrakezdeni a munkát. Emiatt pezsgett a tudományos élet, és nem kellett szembenézni a politikai bizonytalansággal sem. Hasonló megfontolások miatt számos elismert tudós települt át akkoriban az Egyesült Államokba. A Harvard pszicho-akusztikai laboratóriumában Békésy is beletemetkezhetett abba a munkába, amely végül eldöntötte a vitát, hogy "hogyan hallunk".
Azt már akkor is tudták, hogy a belső fül csigaszervében (cochlea) a hang a hallóideg által hordozott elektromos jellé alakul át. Az embereknél a magas frekvenciájú (pl. 7000 Hz feletti) hangok a csiga spiráljának alsó részét gerjesztik, míg az alacsony frekvenciájú (pl. 400 Hz alatti) hangok a spirál csúcsát.
Évtizedek óta nagy vita folyt a vezető akusztikusok között arról, hogy ez hogyan is történik. A magyar tudós aztán szemléletesen bizonyította kutatásai alapján elméletét, amelyért 1961-ben megkapta a Nobel-díjat . Az Amerikai Akusztikai Társaság pedig amellett, hogy Békésyt kitüntette a legmagasabb elismerésével, az aranyéremmel, megalapította a von Békésy-díjat, amelyet a pszichológiai vagy fiziológiai akusztika kiemelkedő kutató tevékenységéért ítélnek oda. A szervezet megemlékezése ma is a tudósok tudósának nevezi . De mitől is lett a magyar professzor ilyen érdemdús?
Mit csinálnak a hullámok?
Munkájának megkezdésekor ahogy a többi tudós, ő is tisztában volt vele, hogy a hang azáltal jön létre, hogy a levegő molekuláinak rezgései megrezegtetik a baziláris membránt : a csiga belsejében található rugalmas szövetet. Ez stimulálja az érzékelő szőrsejteket, amelyek stimulálják a hallóideget. De az a mód, ahogy a baziláris membrán a hangra reagált, ellentmondásos volt.
Egyes kutatók úgy vélték, hogy a rezgések álló hullámként haladnak, mint például a pengetős gitárhúr mozgása. Mások úgy gondolták, hogy az egész cochlea mozog felfelé és lefelé, nem csak a baziláris membrán, vagy hogy csak a baziláris membrán mentén speciálisan hangolt rezonátorok reagáltak egy adott frekvenciára.
Megint mások szerint az utazó hullámok úgy működnek, mint a tó hullámai. Békésy rájött, hogy a négy hipotézis összefügg egymással: mindegyik lehetséges, attól függően, hogy a baziláris membrán mennyire hajlékony. Miután felismerte ezeket az összefüggéseket, számára az évtizedes rejtély megoldása a baziláris membrán mechanikai tulajdonságainak megértésévé vált .
Ő volt az első, aki végérvényesen megmutatta, hogy a hang a baziláris membrán mentén haladó hullámokká alakult át. Ennek a nemlineáris hullámnak az amplitúdója a frekvenciától függően a mintegy 30 mm hosszú járat más-más helyén éri el maximumát. Azaz munkájának köszönhetően pontosan tudjuk, hogy egy adott hang hogyan fogja gerjeszteni a csigát. Ez az áttörés döntő fontosságú volt a hallás és a hallás számos rendellenességének megértéséhez. Azt is megmutatta, hogy ez a hullám csak indító szerepet játszik a hangot érzékelő és közvetítő idegsejtek működésében, melyhez elektrokémiai források adnak energiát a csigában.
Békésy fizikusi végzettsége és hajlandósága, hogy szükség esetén szerszámot vegyen a kezébe, lehetővé tette, hogy másként gondolkodjon a csigáról, mint sok kollégája. A Harvardon elkészítette a csiga 3D mechanikai modelljeit. Ezek közül a legjelentősebb a német akusztikus, Erwin Meyer laboratóriumában kidolgozott modell módosítása volt. A cochleát 30 cm hosszú műanyag henger pótolta, amelyet vízzel töltöttek meg. A demonstrációs eszköz tartalmazott egy rugalmas "baziláris membránt" is.
A membrán rezgésével tanulmányozni lehetett a gerjesztés mintázatát, és láthatóvá vált az utazó hullám. Ha a karját a hengerhez érintette, akkor pedig azt érzékelte, mintha a hallóideg izgatta volna a bőrét. Noha Békésy különféle technikákkal dolgozott, hogy megörökítse a baziláris membrán mozgását - például fényképeket készített -, azt tudni kell, hogy a lágy (de még hallható) hangok esetében a baziláris membrán kevesebbet mozdul el, mint amekkora a hidrogénatom átmérője. Ez volt az egyik oka, hogy a valóságosnál nagyobb modellt használtak.
Míg a hallástudomány és az akusztika sok más gondolkodója matematikai modellekre támaszkodott, Békésy ezeket szinte művészi absztrakciónak tekintette. Erőssége nem a szimbolikus érvelésben, hanem a mechanikában rejlett, és ez lehetett a kulcsa, hogy felismerte a baziláris membrán titkát - írja az Acoustics Today .
Azután, hogy 1961-ban megkapta a Nobel-díjat, Békésy még további hat évig folytatta munkáját a Harvardon, amíg a szigorú szabályok miatt nyugdíjba nem kényszerült. Szakított Bostonnal, de a távozásához az is hozzájárult, hogy az épület, amelyben a laboratóriuma volt, 1965-ben leégett . Ez a drámai esemény szinte egyértelművé tette egy újabb kaland kezdetét. Mivel mindig szerette a magányt (soha nem házasodott meg, és egész pályafutása alatt egyetlen posztdoktori hallgatója volt), hát olyan messzire költözött a Harvardtól, amennyire csak lehetett: Hawaii-ra.
Ez is érdekelhet
Új lakhelyére talán az is vonzotta, amivel szabad idejében szívesen foglalkozott: keleti kultúrákkal ismerkedhetett, és szenvedélyének hódolva sajátos műtárgyakat gyűjthetett. De a Hawaii Egyetem hívását nyilván azért is fogadta el, mert létrehoztak számára egy, a nevét ma is viselő laboratóriumot, ahol 1972-ben bekövetkezett haláláig kutatott.
