30 przed 30 – bo fizyka jest domeną młodych

Einstein, Dirac, Feynman, Heisenberg, Oppenheimer, Pauli… Co ich łączy? Wszyscy dali dowód swego geniuszu i wpłynęli na rozwój nauki jeszcze przed swoimi trzydziestymi urodzinami.

Jeżeli podstarzały naukowiec twierdzi, że coś jest niemożliwe, to prawdopodobnie się myli.

Arthur C. Clarke

Jaki jest najlepszy wiek do uprawiania nauki? Przywołując w pamięci portrety wielkich uczonych, zwykle wyobrażamy sobie siwowłosych lub łysiejących profesorów, z grubymi okularami na nosie i setką publikacji w CV. Kojarzymy ich twarze z fotografii wykonanych u szczytu sławy, w momencie sięgania po najwyższe laury. Daje nam to stereotypowy obraz sędziwego mędrca, który na bazie bogatych doświadczeń i kolekcjonowanej przez lata wiedzy dochodzi do wiekopomnego odkrycia. Bo co wartego uwagi może powiedzieć nieopierzony żółtodziób?

Jest to mocno zniekształcone wyobrażenie.

Łatwo zapomnieć, że sam moment opracowania koronnego równania, teorii lub eksperymentu może o całe dekady wyprzedzać weryfikacje i docenienie. Nawet nie podejrzewacie, jak wielu spośród znanych gigantów światowej nauki wpadało na swoje popisowe pomysły, nie jako dojrzali i rozpoznawalni profesorowie, lecz zaraz po studiach lub nawet jeszcze przed zdobyciem dyplomu.

Przysiadając do tego tekstu początkowo chciałem przygotować zestawienie zawierające siedem nazwisk. Szybko zorientowałem się, że dzieje fizyki (nie mówiąc o innych dziedzinach, których nawet nie ruszałem) są usiane setkami przykładów dowodzących, że młodzieńcza krnąbrność i determinacja to najlepsza broń przeciwko przyrdzewiałym paradygmatom. Dlatego, idąc w ślady Forbesa, wynotowałem trzydziestu utalentowanych uczonych, którzy zdołali wnieść wkład w rozwój fizyki jeszcze przed swoimi trzydziestymi urodzinami


Ranking wszechczasów

Trzydziestu przed trzydziestką (kolejność alfabetyczna)

  1. Ja’akow Bekenstein, w wieku 25 lat stworzył popularną koncepcję entropii czarnych dziur.
  2. Matwiej Bronsztejn, pionier prób kwantowania grawitacji, niezależnie wyliczył długość Plancka, w wieku trzydziestu lat skazany na karę śmierci podczas stalinowskich czystek.
  3. Jocelyn Bell Burnell, w wieku 24 lat odkryła pierwszy pulsar, za co Antony Hewish otrzymał Nagrodę Nobla.
  4. Nicolas Carnot, w wieku 28 lat ukuł teorię wydajności silników cieplnych.
  5. Subrahmanyan Chandrasekhar, w wieku 18 lat rozpoczął publikowanie cennych prac na temat ewolucji gwiazd, a jako 20-latek podał górną granicę masy białego karła.
  6. Paul Dirac, w wieku 26 lat sformułował swoje równanie, opisujące oddziaływanie fermionów w polu elektrycznym, jak również przewidział istnienie pozytonu – pierwszej antycząstki.
  7. Albert Einstein, gdy miał 26 lat, w ciągu jednego roku opublikował prace dotyczące ruchów Browna, efektu fotoelektrycznego oraz szczególnej teorii względności.
  8. Enrico Fermi, już jako 21-letni student publikował prace wskazujące na sprzeczność między elektrodynamiką a relatywistyczną teorią masy, a w kolejnych je zniwelował. Dwa lata później pokazał jak rozumieć zakaz Pauliego w kontekście gazu doskonałego.
  9. Richard Feynman, w wieku 21 lat przedłożył pracę dyplomową zawierającą ważne spostrzeżenia dotyczące sił oddziałujących na jądro atomowe, w tym tzw. twierdzenie Hellmanna-Feynmana. Jako 23-latek został zaproszony do udziału w Projekcie Manhattan.
  10. Joseph von Fraunhofer, przed swoimi 27. urodzinami opisał zjawisko dyfrakcji i skonstruował pierwszy spektroskop.
  11. George Gamow, jako 24-latek sformułował jeden z najdokładniejszych opisów rozpadu alfa.
  12. Murray Gell-Mann, w wieku 24 lat zaproponował wprowadzenie dziwności (liczby kwantowej). Niedługo później, niezależnie od Kazuhiki Nishijimy, sformułował wzór opisujący własności hadronów.
  13. Donald Glaser, w wieku 26 lat zaprojektował pierwszą komorę pęcherzykową, pozwalającą na obserwację zachowań cząstek elementarnych.
  14. Werner Heisenberg, w wieku 25 lat pracował nad mechaniką macierzową, a rok później opublikował zasadę nieoznaczoności, stanowiącą fundament mechaniki kwantowej.
  15. Gustav Hertz, w wieku 27 lat wraz z Jamesem Franckiem przeprowadzili eksperyment potwierdzający istnienie dyskretnych stanów energetycznych elektronów w atomie.
  16. James Joule, jako 19-letni pracownik browaru opublikował autorski projekt silnika elektrycznego. Kilka lat później sformułował prawo dotyczące wydzielania ciepła w przewodniku elektrycznym.
  17. Lew Landau, w wieku 24 lat niezależnie od Chandrasekhara wyliczył granicę istnienia stabilnych białych karłów. Jeszcze przed trzydziestką rozpoczął pisanie legendarnego, wielotomowego kursu fizyki.
  18. Julius von Mayer, zaraz po studiach medycznych, w wieku 24 lat przedstawił zasadę zachowania energii.
  19. Robert Mills, w wieku 27 lat razem z Yangiem przedstawili oryginalny pomysł pola kwantowego, tłumaczącego interakcje cząstek w kontekście trzech oddziaływań podstawowych.
  20. Ida Noddack, w wieku 29 lat współuczestniczyła w odkryciu nowego pierwiastka – renu.
  21. Robert Oppenheimer, w wieku 23 lat wraz z Maxem Bornem, opublikowali artykuł zawierający przybliżenie pozwalające na rozdzielanie ruchów elektronu i jądra atomowego w cząsteczce.
  22. Wolfgang Pauli, w wieku 25 lat przedstawił regułę zakazującą dwóm fermionom o jednakowych liczbach kwantowych przebywania w tym samym stanie.
  23. Owen Richardson, w wieku 22 lat przeprowadził eksperyment dotyczący zjawiska termoelektronowego, co pozwoliło mu na sformułowanie nowego prawa.
  24. Johann Ritter, w wieku 23 lat zastosował elektrolizę do rozdzielenia wody na wodór i tlen, po roku odkrył promieniowanie ultrafioletowe, a zaraz później skonstruował własne ogniwo galwaniczne.
  25. John Schrieffer, w wieku 26 lat wraz z Bardeenem i Cooperem opracowali teorię BCS wyjaśniającą zjawisko nadprzewodnictwa.
  26. Clyde Tombaugh, w wieku 24 lat, pracując w Obserwatorium Lowella, odkrył Plutona – wtedy dziewiątą planetę Układu Słonecznego.
  27. Thomas Young, w wieku 28 lat przeprowadził genialny eksperyment z dwiema szczelinami, popierający tezę o falowej naturze światła.
  28. Hideki Yukawa, w wieku 28 lat przewidział istnienie mezonów, czyli hadronów złożonych z par kwark-antykwark.
  29. Gabriele Veneziano, jako 26-letni doktorant zauważył, że matematyczne potraktowanie cząstek jako rozciągłych struktur może rozwiązać wiele problemów. Był to przyczynek do narodzin teorii strun.
  30. Frank Wilczek, 22-letni młody Wilczek (musiałem) wraz z Grossem, dokonali własnego opisu interakcji między kwarkami, odkrywając zjawisko swobody asymptotycznej.

Czy jest to lista wyjątków; jakichś ewenementów w dziejach nauki? Otóż, nie do końca. Widząc jak wiele cennych odkryć dokonało się za sprawą młodych uczonych, z ciekawości przyjrzałem się bliżej laureatom Nagrody Nobla. W sieci bez trudu odnajdziecie różnorodne statystyki, jednak zazwyczaj figuruje w nich wiek noblistów w chwili odebrania medalu. Mnie interesował wiek uczonych w momencie sformułowania przez nich teorii lub przeprowadzenia nagrodzonego eksperymentu.

Sprawdzając noblistów pod tym kątem, szybko okazuje się, że znacznie łatwiej wyciągnąć spośród nich uzdolnionych dwudziesto- i trzydziestolatków, aniżeli wiekowych profesorów. Średnia to około 35 lat, czyli wciąż zaskakująco mało jak na akademickie standardy.

Z czego wynika widoczna przewaga młodzieńców? Opcji jest kilka. Po pierwsze, brak bogatego doświadczenia to również brak balastu w postaci rutyny i wytartych schematów. Młodemu umysłowi łatwiej kontestować rzeczywistość i patrzeć na stare problemy pod innym kątem (tak wiem, to truizm). Po drugie, młodość to nie tylko świeżość pomysłów, ale również brak zobowiązań i problemów, których przybywa wraz z wiekiem. Opieka nad rodziną i kredyt nie sprzyjają skupieniu na abstrakcyjnych zagadkach wszechświata. Po trzecie, nawet najwięksi z największych pozostają tylko ludźmi i czasem spoczywają na laurach. Rzecz jasna spora część z wynotowanych postaci wzbogacała naukę przez całe dekady, ale tylko nieliczni zdołali nawiązać do swoich najwspanialszych osiągnięć.

Wreszcie po czwarte, istnieje możliwość, że szczyt ludzkich zdolności intelektualnych przypada właśnie na okres, gdzieś między 20. a 40. rokiem życia. Oznaczałaby to, że jeżeli nie potrafimy dokonać niczego spektakularnego w młodości, prawdopodobnie nie doznamy przebłysku już nigdy. Nasze mózgi osiągają pik swych możliwości jeszcze przed półmetkiem życia, a potem jest już tylko gorzej.

Osobiście uważam ostatnią opcję za najbardziej przygnębiającą.

I nie piszę tego dlatego, że dwa dni temu przekroczyłem trzydziestkę. No, może trochę.
Splątanie kwantowe rozplątane: od EPR do Bella Ultramasywna czarna dziura – pasibrzuch z Holm 15A TBBT: 7 poważnych pytań postawionych w niepoważnym serialu