Noblowskie historie - te wesołe i te smutne
Może bowiem i nie doczekamy czasów, w których naukowcy i badacze zajmą miejsce celebrytów i idoli pop-kultury elektryzujących tłumy. Ale dzięki takim głośnym wydarzeniom, jak przyznawanie sztokholmskich medali, tzw. zwykły obywatel nie straci przynajmniej z pola widzenia ludzi, którzy na swoje - skromne w sumie - splendory noblowskie naprawdę zasłużyli.
Czy zrozumie coś z ich dzieła, to już zupełnie inna kwestia. Ale może wcale nie musi? Przecież, jak twierdzą niektórzy badacze (również nobliści), współczesnej fizyki kwantowej tak naprawdę nikt nie rozumie. Z ciemną materią też jest niewiele lepiej. A jednak są to tematy naprawdę fascynujące. Noble nadają się do ich popularyzacji, jak mało co.
Jednym z najbardziej pamiętnych dni nauki w XX wieku był 24 października 1927 r. Na piątej już Konferencji Solvaya w Brukseli, poświęconej elektronom i fotonom, w jednym miejscu zebrało się wówczas 29 najwybitniejszych fizyków tamtego czasu, w tym 17 laureatów Nagrody Nobla (1). Zaproszeni przez belgijskiego chemika i przemysłowca Ernesta Solvaya, uczeni mieli radzić, co począć z rodzącą się mechaniką kwantową.
Wielki fizyk Paul Dirac wspominał, jak to Erwin Schrödinger, z którym razem otrzymał Nobla w 1933 r., przybył do eleganckiego hotelu dla gości Solvaya z plecakiem, co w tamtych czasach znamionowało włóczęgę. W recepcji doszło do scysji, gdyż obsługa nie mogła uwierzyć, że ten podejrzanie wyglądający typ naprawdę jest gościem pana Solvaya.
Na samej Konferencji dominował spór Einsteina, który nie chciał zaakceptować zasady nieoznaczoności Heisenberga, z Nielsem Bohrem. Tego ostatniego owa nie-deterministyczna wizja nie przerażała - wręcz przeciwnie. To wtedy twórca teorii względności miał powiedział słynne "Bóg nie gra w kości", na co Bohr odpowiedział podobno: "Einstein, nie mów Bogu, co ma robić."
Głównymi językami Konferencji Solvaya były: angielski, niemiecki i francuski. Jednak nie wszyscy znali je wystarczająco płynnie. Jeden z uczestników, Paul Ehrenfest, powiedział, że sytuacja ta przypominała biblijną legendę o Wieży Babel i o Bogu, który pomieszał języki, "aby ludzie nie rozumieli się wzajemnie."
Fizyk i działające urządzenie
Wspomniany Schrödinger z plecakiem stał się jednym z ojców mechaniki kwantowej i laureatem Szwedzkiej Akademii dość przypadkowo. Pewnego razu jego szef i również laureat Nobla, Peter Debye, powiedział: "Schrödinger, nie pracujesz teraz nad niczym ważnym - może zająłbyś się teoriami de Broglie'a." I Schrödinger się zajął. Podczas wykładu wyjaśnił, jak Louis de Broglie doszedł do tez o falowych właściwościach cząstek. Debye uznał to za "dziecinadę", zwracając uwagę, że aby zajmować się falami, trzeba mieć odpowiednie równanie. Schrödingerowi dało to do myślenia. Wyjechał na krótki urlop w Alpy i wrócił z równaniem funkcji falowej, jednym z fundamentów fizyki kwantowej. Debye miał potem podobno żałować, że sam się tym nie zajął, tylko zrzucił rzecz na barki młodszego kolegi.
Szwajcar Wolfgang Pauli (2) w 1925 r. sformułował regułę, wg której dwa elektrony (i generalnie fermiony, czyli cząstki o spinie połówkowym) w atomie lub układzie atomów (np. w bryle kryształu) nie mogą znajdować się w tym samym stanie kwantowym; regułę nazwano "zakazem Pauliego". Tłumaczy on m.in. systematykę widm, budowę układu okresowego pierwiastków, model pasmowy półprzewodników itd. W 1945 r. za to odkrycie Szwajcar otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki.
Jego współpracownicy na podstawie tego największego osiągnięcia Pauliego i na podstawie doświadczeń z pracy z wielkim uczonym sformułowali żartobliwą wersję jego "zakazu". Brzmiała ona: "Działające urządzenie i Wolfgang Pauli nie mogą przebywać w tym samym miejscu". W jego obecności przestawały bowiem funkcjonować wszelkie maszyny. Pewnego razu przygotowano dowcip, w myśl którego na podłogę miał spaść żyrandol, gdy do pokoju wejdzie Pauli. A jednak gdy zjawił się uczony, mechanizm odpowiadający za upadek żyrandola zaciął się. Dowcipna wersja "zakazu Pauliego" została potwierdzona.
Co przeoczył Fermi
Co do tego, komu Nobel się należał, a go nie dostał, albo kto dostał, ale jego dzieło nie miało dostatecznej rangi, anegdot i kontrowersji jest cała masa. Ciekawe jednak, że uważa się, iż zasadniczo w obszarze fizyki nie odnotowano zdecydowanych błędów ze strony Komitetu Noblowskiego. To różni fizycznego Nobla od takich dziedzin, jak biologia i medycyna, a nawet chemia, nie wspominając już o nagrodzie pokojowej czy w dziedzinie literatury.
Nawet jeśli uznaje się Nagrodę z 1912 r. - dla Gustafa Daléna, za wynalezienie systemu automatycznej regulacji lamp gazowych - za przyznaną sporo na wyrost, bo dotyczyła jedynie wynalazku technicznego, to przecież Jack Kilby, który otrzymał w 2000 r. Nagrodę za układ scalony, oraz laureaci z 2014 r. uhonorowani za niebieski laser, to też przede wszystkim wynalazcy i inżynierowie, a nie przedstawiciele badań podstawowych. A ich osiągnięcia miały i mają dla ludzkości ogromne znaczenie.
Enrico Fermi (3) otrzymał w 1938 r. Nagrodę za badania, mające na celu "odkrycie nowych substancji promieniotwórczych... i odkrycie selektywnego działania spowolnionych neutronów". Jednak podczas eksperymentów przeoczył zjawisko o wielkim znaczeniu. W trakcie systematycznych prób napromieniowywania różnych pierwiastków, Fermi i jego koledzy zbombardowali spowolnionymi neutronami również uran. Nieuchronnie doprowadziło to do rozszczepienia jądrowego, ale Fermi uważał, że doszło do powstania pierwiastków transuranowych.
W przemówieniu z okazji odbierania Nagrody Nobla nawiązał do rzekomego wyprodukowania przez siebie pierwiastków o liczbach atomowych 93 i 94, które nazwał ausonium i hesperium. Tymczasem w 1938 r. Otto Hahn i Lise Meitner jako pierwsi zdali sobie sprawę, że w tego rodzaju reakcjach dochodzi do rozszczepienia jądra atomowego. Czy można to uznać za błędnie przyznaną Nagrodę Nobla - nie tak łatwo rozstrzygnąć.
Dualizm ojca i syna
Ciekawą anegdotą, zapowiadającą dwoistość korpuskularno-falową, jest historia ojca i syna Thomsonów, obu laureatów noblowskich. Joseph John Thomson odkrył najpierw elektron jako negatywnie naładowaną cząstkę, za co został uhonorowany. Jego syn, George Paget Thomson, odkrył z kolei zjawisko dyfrakcji elektronu, co dowodziło falowej natury cząstki odkrytej przez ojca. Niezupełnie były to nagrody za sprzeczne odkrycia, bo syn został nagrodzony za badania zjawiska przewodzenia elektryczności w gazach, ponadto, jak wiadomo z późniejszych badań, sprzeczność taka nie istnieje (4).
Być może niektórzy myślą, że znane w świecie fizyki pojęcia takie, jak "statystyka Bosego-Einsteina" czy też "kondensat Bosego-Einsteina", część nazwy zawdzięcza jakiemuś mniej znanemu naukowcowi z niemieckojęzycznego kręgu o nazwisku Bose. Nazwisko się zgadza, ale pochodzenie - nie. Satyendra Nath Bose (5) był hinduskim fizykiem, specjalizującym się w fizyce matematycznej. Opracował rozkład prawdopodobieństwa dla fotonów, który następnie został rozszerzony przez Alberta Einsteina również na atomy i od ich nazwisk nazwany statystyką Bosego-Einsteina.
Praca naukowa Bosego ze względów, których trudno nie uznać za rasistowskie, opisująca przełomowy rozkład prawdopodobieństwa, została wydrukowana w niemieckim czasopiśmie naukowym "Zeitschrift für Physik" dopiero po rekomendacji Einsteina i w jego tłumaczeniu. Od nazwiska Bosego pochodzi również termin bozon.
Oczywiście Bose został pominięty przez Komitet Noblowski, jak wielu innych genialnych indyjskich naukowców. Z drugiej strony - był teoretykiem, a takim Szwedzka Akademia zawsze mniej chętnie wręczała swoje nagrody.
Jednym z bardziej przykrych przykładów pominięcia stała się historia pani Jocelyn Bell Burnell, która jako pierwsza zaobserwowała pulsary radiowe. Była wówczas doktorantką pracującą pod kierunkiem Antony'ego Hewisha. Za to odkrycie Hewish (wraz z Martinem Ryle'em) otrzymał w 1974 r. Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki, zaś o Bell nie wspomniano. Tymczasem artykuł w "Nature", opisujący odkrycie pierwszego pulsara, miał pięciu autorów, którzy wchodzili w skład zespołu. Pierwszym był Hewish, ale już na drugim miejscu wymieniono Bell. Była ona również współautorką drugiej pracy o pulsarach.
Sama Bell Burnell, opisując okoliczności odkrycia, wskazuje jednak, że większa część odpowiedzialności naukowej spoczywała na Hewishu jako promotorze doktoratu, zatem to on właśnie powinien zostać wyróżniony. Inną prawdopodobnie poszkodowaną przez Komitet kobietą była Chinka pracująca w Ameryce, Chien-Shiung Wu (6). Gdy Tsung-Dao Lee i Chen-Ning Yang dostali Nobla za teoretyczne przewidywania, że w rozpadzie beta łamana jest parzystość, Wu musiała obejść się smakiem, mimo że w roku 1957 wykonała w kooperacji z National Institute of Standards and Technology eksperyment pokazujący to zjawisko w rozpadach beta.
Jest w tych wszystkich kontrowersjach i pominięciach również akcent polski. Moglibyśmy mieć dwóch naukowych noblistów, bo oprócz Marii Skłodowskiej- Curie, także Kazimierza Fajansa (1887-1975). Pracował w Karlsruhe i w Monachium. Odkrył prawo przesunięć promieniotwórczych, zwane "regułą Soddy'ego-Fajansa". Jego kandydatura (7) - zarówno do Nagrody z chemii, jak i fizyki - była zaproponowana Komitetowi Noblowskiemu trzykrotnie. Raz nawet prasa szwedzka otwarcie typowała go na laureata, jednak Komitet Noblowski, podobno z przekory i aby dokuczyć mediom, nie dał Fajansowi Nagrody.
Innym wielkim pominiętym jest początkowo radziecki, a potem amerykański, fizyk George Gamow. W 1928 r. rozwiązał on problem jądrowego rozpadu radioaktywnego alfa w oparciu o teorię kwantowego tunelowania. W 1947 r., już w USA, wraz ze współpracownikami opracował hipotezę gorącego wczesnego Wszechświata ("teoria a, b, g" od nazwisk Alpher, Bethe i Gamow), znaną obecnie pod nazwą Wielkiego Wybuchu. Niestety, dorobek ten nie zyskał uznania w oczach szwedzkich akademików.
Mocno niedowartościowane i przez to pokrzywdzone są przez szwedzkich akademików kosmologia, astrofizyka i wszelkie inne badania nad pochodzeniem, budową i dynamiką Wszechświata. Nagrody nie otrzymał odkrywca zjawiska rozszerzania się Wszechświata Edwin Hubble. Także wspomniana teoria Wielkiego Wybuchu nie doczekała się Nobla, choć trudno wskazać jedną konkretną osobę, czy nawet zespół stojący za nią. A jeśli jesteśmy już przy Wielkim Wybuchu...
Fred Hoyle, autor tego pojęcia (choć prawdę mówiąc, słowa "Big Bang" wypowiedział on w pewnej audycji radiowej jako szyderstwo) oraz fundamentalnych prac w dziedzinie kosmologii i ewolucji gwiazd, również nie znalazł uznania. Był pionierem prac nad syntezą pierwiastków we wnętrzu gwiazd. Razem z Margaret Burbidge, Geoffreyem Burbidgem i Williamem Fowlerem napisał znaną pracę na temat tej syntezy.
W 1983 r. Fowler podzielił się co prawda Nagrodą z Subramanyanem Chandrasekharem za stworzenie podstaw syntezy pierwiastków w gwiazdach, jednak prekursor, Hoyle, nie został uwzględniony . Dlaczego inni, a zwłaszcza Hoyle, nie otrzymali tej Nagrody? Co do Hoyle'a podejrzewa się, że to z powodu jego dość kontrowersyjnych (wówczas) poglądów naukowych. Odrzucał on bowiem koncepcje Wielkiego Wybuchu i był przeciwnikiem ewolucji chemicznej na Ziemi, przyłączając się do zwolenników teorii panspermii.
Niezrozumiany przez Komitet
Wielokrotnie nominowany do Nagrody Nobla był niemiecki fizyk Arnold Wilhelm Sommerfeld. Miał więcej doktorantów - późniejszych noblistów - niż jakikolwiek inny uczony. Sam prowadził rozliczne badania w dziedzinie fizyki kwantowej i promieniowania rentgenowskiego, a jednak nigdy nie został uhonorowany. Jeszcze smutniejsza jest historia Gilberta N. Lewisa (8), m.in. odkrywcy wiązań kowalencyjnych i wielokrotnego noblowskiego nominata. Znaleziono go martwego w jego własnym laboratorium, tego samego dnia, gdy spotkał się na obiedzie z Irvingiem Langmuirem, laureatem Nagrody w dziedzinie chemii z 1932 r. Podejrzewano samobójstwo.
Zdarzało się też, że Komitet Noblowski nie był w stanie zrozumieć prac naukowca i dlatego nie przyznawał Nagrody. Tak było - co akademicy sami otwarcie przyznali - w przypadku chemika- teoretyka Henry'ego Eyringa. Jego prace z lat 30. uznawane są obecnie za jedne z najważniej - szych dwudziestowiecznych opracowań na temat przebiegu i kinetyki reakcji chemicznych. Na ich podstawie wielu naukowców przeprowadzało badania, które dawały im Noble. Jednak w czasie, gdy ukazywały się jego własne prace, były zbyt nowatorskie. Na pocieszenie Szwedzka Akademia Nauk wręczyła mu w 1977 r. specjalny Złoty Medal Berzeliusa. Niektórzy plotkowali jednak, że nie dostał Nagrody ze względu na przekonania religijne.
Eyring był bowiem mormonem.
Innego rodzaju kontrowersja dotyczy Nagrody Nobla z fizyki, którą w 1920 r. otrzymał Szwajcar Charles-Édouard Guillaume, za precyzyjne pomiary w fizyce, dzięki odkryciu anomalii w wysokoniklowych stalach stopowych. Inaczej mówiąc, był on również wynalazcą stopów - inwaru i elinwaru. Robert Marc Friedman z Uniwersytetu w Oslo w książce wydanej w 2002 r. twierdzi jednak, że przyznanie Nobla za pracę tak niewielkiej rangi przy kolejnym pominięciu Einsteina było wyrazem uprzedzeń i ignorancji członków Komitetu Noblowskiego.
Z jednej strony, nie rozumieli rodzącej się nowej fizyki, z drugiej, uparcie trzymali się wyższości nauk opartych na eksperymentach i doświadczeniach nad fizyką teoretyczną. I to mimo że kandydaturę Einsteina zgłaszało bardzo wiele osób, zaś Guillaume'a tylko jedna. Einstein otrzymał Nagrodę rok później, jednak nie za teorię względności, lecz za wyjaśnienie efektu fotoelektrycznego.
Równie trudna do zaakceptowania, jak teoria względności, była dla Komitetu fizyka kwantowa. Wprawdzie Bohr dostał swoją Nagrodę stosunkowo szybko, bo rok po Einsteinie, ale otrzymał ją za model atomu, który dość szybko się zdezaktualizował.
Z kolei kandydatura fizyka Maxa Plancka, który wprowadził pojęcie kwantu energii, była zgłaszana aż przez dwanaście lat. Otrzymał on Nagrodę dopiero w roku 1919, choć szansę miał już w 1908. Akademicy woleli jednak przyznać wtedy Nagrodę Gabrielowi Lippmannowi, wynalazcy fotografii kolorowej, opartej na tzw. interferencji - metodzie, która potem nie znalazła zastosowania.
Kontrowersyjne w Noblach bywa także to, że naukowcy muszą bardzo długo czekać na uznanie. Rekord w tym względzie dzierży niemiecki fizyk Ernst Ruska. Został on nagrodzony w roku 1986 za mikroskop elektronowy, który wynalazł aż... 56 lat wcześniej! Z kolei Rosjanin Piotr Kapica otrzymał Nagrodę z fizyki w roku 1978 za badania... przedwojenne, bo jeszcze z lat 30., które dotyczyły fizyki niskich temperatur. Na wykładzie noblowskim w Sztokholmie zauważył zgryźliwie, że już od kilkudziesięciu lat zajmuje się czymś zupełnie innym - badaniami w bardzo wysokich temperaturach.
