Czytaj dalej

W ubiegłym tygodniu po raz 110 wręczono nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki. Wspomnijmy przy tej okazji wielkie nazwiska oraz słynne odkrycia, które nie dostąpiły tego zaszczytu – choć powinny.

1. Friedman i modele kosmologiczne

Aleksandr Friedman

Na początek mate­ma­tyk, którego z czystym sumie­niem można ochrzcić mianem ojca kosmo­lo­gii. W okresie gdy Ein­ste­inow­ska teoria względ­no­ści wciąż budziła kon­tro­wer­sje w Cam­bridge czy Oxfor­dzie, Rosjanin natych­miast posta­no­wił zasto­so­wać jej zało­że­nia do opisu całego wszech­świata. Alek­sandr Friedman był jednym z pio­nie­rów, obok Wil­le­mema de Sittera i księdza Georgesa Lema­itrema, którzy zakwe­stio­no­wali kla­syczną, sta­cjo­narną wizję wszech­świata. Uczony z Peters­burga ukuł pierwszy kon­kretny model fizyczny, uza­leż­nia­jąc przy­szłość kosmosu od ogólnej krzy­wi­zny jego prze­strzeni. Zależnie od ogólnej ilości materii, wszech­świat miałby przybrać formę zamkniętą, otwartą lub płaską. Na pod­sta­wie swoich równań, Friedman podał nawet kon­kretne wiel­ko­ści. Uważał mia­no­wi­cie, że jeśli średnia gęstość materii oka­za­łaby się większa niż 5x10-30 g/cm– mamy do czy­nie­nia z wszech­świa­tem zamknię­tym, który powinien zacząć się kurczyć i w końcu zapaść sam w sobie. Na tej spu­ściź­nie, nie­zmien­nie wsparta jest cała współ­cze­sna kosmo­lo­gia.

2. Hubble i uciekające galaktyki

Edwin Hubble

Nie­do­szły prawnik uzmy­sło­wił światu, że Droga Mleczna jest tylko jedną z wielu gwiezd­nych wysepek, roz­rzu­co­nych w nie­praw­do­po­dob­nie prze­past­nym wszech­świe­cie. Do tego momentu wielu naukow­ców miało prawo przy­pusz­czać, iż widoczna w pobliżu gwiaz­do­zbioru Andro­medy “chmurka” to tylko mgławica, leżąca w podobnej odle­gło­ści co oka­la­jące ją gwiazdy. Pracując w słynnym obser­wa­to­rium Mount Wilson, Edwin Hubble ponad wszelką wąt­pli­wość wyklu­czył taką moż­li­wość, szacując dystans dzielący nas od nie­do­szłej mgławicy na 850 tysięcy lat świetl­nych! Dziś wiemy, iż galak­tyka M31 leży niemal trzy­krot­nie dalej, lecz mimo to odkrycie Ame­ry­ka­nina prze­nio­sło astro­no­mię na nowy poziom. Oto, daleko w prze­strzeni zauwa­żono nowe Drogi Mleczne, pełne setek tysięcy gwiazd, mgławic i całej reszty.

To było jednak nic w porów­na­niu do szoku, jaki wywołał artykuł Hubble’a z 1929 roku, pod tytułem: Relacja między dystan­sem i pręd­ko­ścią radialną wśród mgławic poza­ga­lak­tycz­nych. Pro­wa­dząc kolejne obser­wa­cje astronom spo­strzegł, że prze­su­nię­cie widma dalszych galaktyk jed­no­znacz­nie wskazuje na ich odda­la­nie. Na tej pod­sta­wie sfor­mu­ło­wał zasadę, wedle której im większy dystans dzieli dwie galak­tyki, z tym większą pręd­ko­ścią od siebie uciekają. Uczeni uzyskali tym samym empi­ryczny dowód, na dyna­miczną naturę wszech­świata. Mimo doko­na­nia prze­wrotu, Hubble nigdy Nobla nie otrzymał. Jako próbę reha­bi­li­ta­cji Komisji Noblow­skiej można postrze­gać wyróż­nie­nie dla Per­l­mut­tera, Reissa i Schmidta z 2011 roku. Obser­wu­jąc odległe super­nowe, nie tylko potwier­dzili oni trwającą ciągle eks­pan­sję wszech­świata, ale również jej przy­śpie­sza­nie.

3. Einstein i czasoprzestrzeń

Noblista Albert Einstein

Macie prawo zasta­na­wiać się, co u diabła robi Einstein na tej liście? Fak­tycz­nie, geniusz doczekał się naj­wyż­szego nauko­wego lauru w 1921 roku. Sęk w tym, że nie była to nagroda, której wszyscy ocze­ki­wali, a raczej próba udo­bru­cha­nia zwo­len­ni­ków archi­tekta fizyki rela­ty­wi­stycz­nej. Poczy­na­jąc od “szczę­śli­wego roku” 1905, w Sztok­hol­mie aż jede­na­sto­krot­nie domagano się ade­kwat­nej glo­ry­fi­ka­cji szcze­gól­nej, a później ogólnej teorii względ­no­ści. Bez­sku­tecz­nie. Detro­ni­za­cja Newtona i stwo­rze­nie nowych fun­da­men­tów nauki – choć to kurio­zalne – nie zyskały uznania w oczach Komisji.

O tym dlaczego z takim uporem pomijano Ein­ste­ina krążą różne pogłoski. Jedni mówią o przy­czy­nach mery­to­rycz­nych (rzekome nie­udo­ku­men­to­wa­nie praw­dzi­wo­ści STW i OTW), inni o niechęci do osoby wiel­kiego fizyka – w tym, o anty­se­mi­ty­zmie decy­den­tów. Ofi­cjal­nie Albert Einstein został doce­niony za wkład w odkrycie efektu foto­elek­trycz­nego. Nie żeby osią­gnię­cie to było nie­istotne, ale chyba zgo­dzi­cie się, że trudno porównać je z nie­ba­ga­tel­nym wpływem, jaki wywarła na całą współ­cze­sną fizykę teoria względ­no­ści. Koniec końców, nie byłoby przesadą, gdyby legen­darny uczony otrzymał dwie lub nawet trzy nagrody Nobla. Zasłużył jak nikt.

4. Oppenheimer i rozwój mechaniki kwantowej

Robert Oppenheimer

Tak się zabawnie złożyło, że dyrektor Projektu Man­hat­tan, pod kie­row­nic­twem którego pra­co­wało kil­ku­na­stu ówcze­snych lub przy­szłych nobli­stów, sam nigdy nie dostąpił podob­nego zaszczytu. Kil­ku­krot­nie był blisko, lecz zawsze ktoś go wyprze­dzał. Odnoszę wrażenie, że mimo nie­za­prze­czal­nego geniuszu ojca bomby atomowej, zabrakło w jego CV jakiegoś wyraź­nego przełomu. Znany z miłości do kape­lu­szy fizyk spłodził wiele ważnych prac, roz­cią­gnię­tych tema­tycz­nie od mecha­niki kwan­to­wej, przez teorię względ­no­ści, aż po astro­fi­zykę. To Robert Oppen­he­imer wymier­nie posze­rzył naszą wiedzę o zjawisku tune­lo­wa­nia kwan­to­wego, następ­nie wraz z Maxem Bornem sfor­mu­ło­wał kluczowe przy­bli­że­nie opi­su­jące ruch elek­tro­nów i jąder ato­mo­wych w czą­stecz­kach, a w 1938 roku, do spółki z Har­tlan­dem Snyderem, teo­re­tycz­nie dowiódł moż­li­wo­ści powsta­wa­nia czarnych dziur w drodze gra­wi­ta­cyj­nego kolapsu gwiazd.

Być może gdyby Oppen­he­imer potrafił skupić się dosta­tecz­nie na jednym aspekcie fizyki, posta­wiłby kropkę nad “i”, której zabrakło mu do osta­tecz­nego triumfu.

5. Gamow i “teoria alfa-beta-gamma”

George Gamow

Ame­ry­ka­nin rosyj­skiego pocho­dze­nia był swojego czasu praw­dziwą gwiazdą fizyki teo­re­tycz­nej oraz jednym naj­po­czyt­niej­szych popu­la­ry­za­to­rów nauki. Podobnie do Oppen­he­imera, mógł się pochwa­lić wyjąt­kowo sze­ro­kimi zain­te­re­so­wa­niami. Brał udział w wyja­śnie­niu rozpadu jądra ato­mo­wego z emisją cząstek alfa, jak również w for­mu­ło­wa­niu pierw­szych modeli wiel­kiego wybuchu. Wraz z Ralphem Alpherem, podjęli pio­nier­ską próbę opisu two­rze­nia cząstek ele­men­tar­nych i atomów w pierw­szych sekun­dach ist­nie­nia wszech­świata. Należy przy tym pod­kre­ślić, iż to właśnie George Gamow stwier­dził, że jeśli big bang rze­czy­wi­ście miał miejsce, to powinien pozo­sta­wić po sobie ślad w formie bladego pro­mie­nio­wa­nia wypeł­nia­ją­cego całą prze­strzeń kosmiczną. I to pro­mie­nio­wa­nie relik­towe rze­czy­wi­ście zostało odkryte w 1965 roku, przez Arno Penziasa i Roberta Wilsona. Jak głosi popu­larna anegdota, młodzi pra­cow­nicy Bell Labs począt­kowo nie mieli pojęcia co takiego zare­je­stro­wała ich antena. Mimo wszystko, to na nich, a nie na teo­re­tyka, spadł główny splendor donio­słego odkrycia.

6. Hawking i czarne dziury

Stephen Hawking

Stephen Hawking to chyba naj­bar­dziej roz­po­zna­walny fizyk naszej gene­ra­cji. Nie sposób zigno­ro­wać jego zasług dla współ­cze­snej astro­fi­zyki i kosmo­lo­gii, zwłasz­cza publi­ka­cji doty­ka­ją­cych tematyki powsta­wa­nia wszech­świata, oso­bli­wo­ści, zuni­fi­ko­wa­nej teorii pola oraz czarnych dziur. Właśnie to ostatnie zain­te­re­so­wa­nie pozwo­liło Bry­tyj­czy­kowi na stałe zapisać się w historii nauki. Hawking wynalazł panaceum na jeden z naj­bar­dziej fun­da­men­tal­nych pro­ble­mów zwią­za­nych z czarnymi dziurami. Przed 1974 rokiem fizycy domnie­my­wali, że te super­gę­ste obiekty nie współ­grają z II zasadą ter­mo­dy­na­miki, mogąc istnieć dosłow­nie przez wiecz­ność. Wtedy to, zaledwie 32-letni Stephen Hawking przed­sta­wił hipotezę “paro­wa­nia” kosmicz­nych potworów. Uwzględ­nia­jąc zasady mecha­niki kwan­to­wej i naturę próżni, zauważył on, że na skraju hory­zontu zdarzeń powinno ujawniać się swoiste pro­mie­nio­wa­nie, bardzo powoli odbie­ra­jące masę czarnej dziury.

Mimo to teoretyk Nobla nie otrzymał i praw­do­po­dob­nie już nie otrzyma. Pro­mie­nio­wa­nie Hawkinga pozo­staje kon­cep­tem genial­nym, ale jed­no­cze­śnie kom­plet­nie nie­we­ry­fi­ko­wal­nym – przy­naj­mniej dopóki nie będzie nam dane zbadań krawędzi praw­dzi­wej czarnej dziury.

7. Zeilinger i teleportacja

Anton Zeilinger

Austriacki profesor wciąż pozo­staje bardzo aktywny w swojej dys­cy­pli­nie, tj. w bada­niach stanu splą­ta­nego. Nie jest to rzecz jasna zjawisko nowe. Z “upior­nego oddzia­ły­wa­nia na odle­głość” między cząst­kami, zdawano sobie sprawę już w latach 30. ubie­głego stulecia, choć nie do końca poj­mo­wano jego naturę. Jak powszech­nie wiadomo, Einstein, Podolski i Rosen opu­bli­ko­wali artykuł trak­tu­jący splą­ta­nie jako dowód koronny, wska­zu­jący na nie­peł­ność lub błędność założeń mecha­niki kwan­to­wej. Abso­lut­nie nie wierzyli, jakoby między dwoma bytami mogła istnieć forma powią­za­nia nie­za­leżna od czasu i prze­strzeni. Byli oni jednak w cał­ko­wi­tym błędzie: zarówno splą­ta­nie jak i fun­da­menty fizyki kwan­to­wej – jak­kol­wiek nie­zwy­kłe by się nie zdawały – miewają się wyśmie­ni­cie i po prostu działają.

Szcze­gól­nym konikiem Antona Zeilin­gera jest tele­por­ta­cja stanu cząstki. To właśnie jego ekipa w 1997 roku dokonała pierw­szego w dziejach aktu kwan­to­wej tele­por­ta­cji pomiędzy dwoma fotonami. Od tamtego czasu Austriacy regu­lar­nie powta­rzają tę “sztuczkę”, na różnych dystan­sach, z równie zado­wa­la­ją­cymi efektami. To coś więcej niż tylko potwier­dze­nie pewnego egzo­tycz­nego zjawiska. Opra­co­wane metody  na pewno znajdą zasto­so­wa­nie przy próbach wdro­że­nia kryp­to­gra­fii kwan­to­wej, a w dalszej przy­szło­ści, również przy opra­co­wa­niu kom­pu­tera kwan­to­wego. Nie­wy­klu­czone, że Komisja Noblow­ska jeszcze zdąży docenić Zeilin­gera.

Autor
Adam Adamczyk

Adam Adamczyk

Naukowy totalitarysta. Jeśli nie chcesz aby wpadli do Ciebie naukowi bojówkarze, zostaw komentarz.