Scientia

Atomul, cartea lui Piers Bizony, însoţeşte excelentul documentar omonim realizat de BBC şi difuzat la începutul anului 2008. Cartea, după cum uşor se poate desprinde din titlu, prezintă o scurtă, dar incitantă istorie a atomului, a fizicienilor ce au contribuit la descoperirea misterelor acestuia şi a experimentelor efectuate de aceştia.

Cei care au avut ocazia să vizioneze documentarul difuzat de BBC şi intitulat ATOMUL nu pot fi decât entuziasmaţi la aflarea veştii că există şi o carte, care poartă semnătura lui Piers Bizony şi se bucură de un mare succes, care acompaniază filmul. Cartea, care nu este încă tradusă în limba română, dar sperăm că va fi în curând , poate fi achiziţionată în versiunea în limba engleză de pe Internet, la un preţ în jurul a 10 dolari. Puteţi consulta câteva pagini din carte aici.

Piers Bizony este jurnalist şi scriitor. Scrie pentru Focus, Wired şi Independent. Opera sa include lucrări pe teme de popularizare a ştiinţei, dar şi în domeniul cinematografiei şi al istoriei.

Piers Bizony

Bogăţia de idei şi originalitatea volumului au ceva din densitatea de informaţie şi farmecul cu care documentarul pereche difuzat de BBC a spart canoanele popularizării ştiinţei cu ceva mai mult de un an în urmă. Cartea împleteşte poveşti de viaţă cunoscute publicului larg, precum idila dintre soţii Curie sau tumultoasa viaţă sentimentală a lui Richard Feynman, cu detalii mai puţin cunoscute, dar la fel de interesante din vieţile multor alţi savanţi.

Pe de altă parte, autorul alternează pasaje biografice foarte pitoreşti cu prezentarea contribuţiilor ştiinţifice majore ale exponenţilor de vază ai perioadei de aur a mecanicii cuantice, precum Niels Bohr, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger, fără a lăsa deoparte un strălucit experimentator cum a fost Ernest Rutherford şi nici o figură aparte ca Richard Feynman. Mai mult, sunt aduse în atenţia cititorilor şi poveştile mai puţin cunoscute, asemenea descoperirilor aparţinându-le, ale unor fizicieni ca George Gamov şi Fred Hoyle, reuşindu-se per ansamblu o superbă trecere în revistă a ideilor pe baza cărora s-au cristalizat teoriile fizicii moderne, ideile despre atom, particulele fundamentale, stele sau Univers, aşa cum au evoluat acestea pe parcursul secolului al XX-lea.

Bizony dedică partea finală a lucrării sale unor subiecte apropiate de zona filozofiei precum cele două variante ale principiului antropic, existenţa sau nu a unui designer responsabil cu reglajele fine ale constantelor universale fără de care viaţa inteligentă nu ar fi putut apărea ori potenţialitatea existenţei şi creării unor lumi informaţionale virtuale la fel de complexe ca cea în care vieţuim noi, oamenii.

Cartea alternează strălucit pasajele de popularizare a ideilor ştiinţifice cu secvenţe din viaţa protagoniştilor care scot în evidenţă faţete foarte complexe ale personalităţilor unor oameni care de cele mai multe ori sunt identificaţi în memoria publică exclusiv cu realizările lor de ordin ştiinţific. Trecând prin episoade dintre cele mai diverse, de la amanta pierdută în istorie care i-a inspirat lui Schrödinger celebra sa ecuaţie, la rigoarea lui Wolfgang Pauli, copilăria foarte tristă a lui Paul Dirac, farmecul irezistibil al lui Richard Feynman, gândurile post-Hiroshima ale lui R. Oppenheimer sau implicarea lui Werner Heisenberg în eforturile naziste de construire a bombei atomice, Bizony se apleacă cu o sensibilitate aparte şi un foarte fin simţ psihologic asupra poveştilor de viaţă şi dilemelor de ordin moral pe care le-au trăit eroii fizicii secolului XX.

Conferinţa Solvay din 1927 - poză de grup
Credit: wikimedia.org

Lucrarea este structurată pe nouă părţi, fiecare dintre acestea urmărind nu neapărat o perioadă anume cât evoluţia unor teorii sau, alteori, realizările majore de ordin experimental de pe parcursul secolului XX.

Prima parte, intitulată „Cuante de energie” ("Energy in pieces"), se opreşte asupra progreselor înregistrate în studierea lumii atomului înainte de începutul secolului XX. Primul model atomic, cel propus de John Dalton, deschide seria, pentru a fi urmat de prezentarea observaţiilor botanistului scoţian Robert Brown şi a sa explicaţie bazată pe existenţa unei „forţe vitale” privind mişcarea spontană, complet haotică şi dependentă de temperatură a unor particule de polen. Urmează italianul Michelangelo Besso care îi prezintă aceste studii prietenului său, pe atunci ilustrul anonim Albert Einstein, fiind astfel creat cadrul pentru naşterea conceptului de mişcare browniană şi pentru reluarea discuţiilor despre structura intimă a materiei. Este şi perioada când J.J. Thomson descoperă electronul şi propune un nou model atomic, iar savanţi precum Becquerel şi soţii Curie fac primele observaţii pe marginea fenomenului radioactivităţii. Nu lipseşte, desigur, un capitol dedicat lui Max Planck şi studiului său privind radiaţia corpului negru, pentru ca finalul acestei prime părţi să fie dedicat lui Einstein, anului său de excepţie 1905 şi, în special, explicării efectului fotoelectric.

Marie Curie
Credit: wikimedia.org

Partea a doua  – „Atomul gol” ("The empty atom”)

Nefiind parcă suficient că undele deveniseră particule, iar energia era discretă, un strălucit fizician neozeelandez pe nume Ernest Rutherford vine să revoluţioneze încă o dată ideile vremii despre structura atomului, demonstrând în urma unui inspirat experiment realizat de doi studenţi de-ai săi, Geiger şi Marsden, că atomul constă în cea mai mare parte din...nimic. Se naşte modelul atomic al lui Rutherford. Un foarte inteligent savant danez, Niels Bohr, printre altele şi un talentat jucător de fotbal, vine în curând cu o variantă îmbunătăţită pentru modelul propus de Rutherford. Perioada de aur a mecanicii cuantice stătea să înceapă.

Partea a 3-a – intitulată „Nici măcar greşit” ("Not even wrong" – titlul îl parafrazează pe Pauli, caracterizat de o rigoare excesivă) – este dedicată celor mai frumoşi ani ai fizicii teoretice a secolului XX. Sunt prezentate succesiv ideile introduse de Louis de Broglie, Wolfgang Pauli, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger şi Paul Dirac. Este şi epoca când se naşte interpretarea Copenhaga – o încercare de filozofie pe marginea teoriilor mecanicii cuantice pe care un grup de fizicieni conduşi de Niels Bohr şi Werner Heisenberg o formulează. Dar este şi perioada rămasă în istoria ştiinţei prin conferinţele Solvay, în special cele din anii 1927 şi 1930, ocazii cu care un industriaş şi chimist belgian cu vederi progresiste şi pasionat de fizică reuşeşte să reunească sub acelaşi acoperiş cele mai luminate minţi ale vremii.  Este creat cadrul unor dispute legendare între Niels Bohr şi Albert Einstein, pe parcursul cărora cel din urmă a încercat necontenit invalidarea interpretării Copenhaga, care dărâmase toate convingerile clasice despre determinism şi ordine în Univers. Bizony surprinde perfect intensitatea duelurilor intelectuale deja celebre dintre cei doi şi se opreşte şi asupra încercărilor ulterioare pe care Einstein şi Schrödinger le-au întreprins pentru a demonstra incompletitudinea fundamentelor teoretice ale mecanicii cuantice. Viitorul le-a dat însă dreptate adversarilor lor.

Partea a 4-a („Playing with marbles”) prezintă descoperirea de către George Gamov a efectului tunel care se manifestă la nivel cuantic, urmăreşte anii de pionierat ai fizicii particulelor, cu construirea primelor acceleratoare, pentru a ajunge la povestea lui Otto Hahn şi a Lisei Meitner, istoria explicării riguroase a fenomenului fisiunii nucleare.

Lise Meitner şi Otto Hahn
Credit: wikimedia.org

Partea a 6-a („Renormalising the infinities”) – dedicată dezvoltării teoriei electrodinamicii cuantice (teoria cuantică a câmpului), coincide şi cu startul erei moderne a acceleratoarelor de particule. Teoriile dezvoltate în mod independent de Richard Feynman, Julian Schwinger şi Sin-Itiro Tomonaga aveau să explice interacţiunile energiei cu materia într-un mod cu totul nou. Capitolul se opreşte şi asupra lui Freeman Dyson, cu a sa unificare a teoriilor lui Feynman şi Schwinger, dar şi asupra rolului pe care savanţi precum Hans Bethe şi Oppenheimer l-au avut în acceptarea pe scară largă în cadrul comunităţii ştiinţifice a teoriilor destul de obscure ale mai tinerilor lor colegi. 

Richard Feynman

Partea a 7-a („Three quarks for Muster Mark!”) este dedicată naşterii teoriei cromodinamicii cuantice. Israelianul Yuval Ne’eman şi americanul Murray Gell-Mann încearcă şi reuşesc să găsească o ordine în noianul de particule pe care din ce în ce mai puternicele acceleratoare de particule le scoteau la iveală. Erau vremuri când în SUA budismul câştiga foarte mulţi adepţi, astfel că cei doi aveau să-şi numească prima versiune de standardizare a lumii particulelor “Eightfold Way” (după Calea de mijloc sau cu opt braţe, a budismului  - “Buddha’s Eightfold Path”). Gell-Mann introduce şi ideea de „quarc”, inspirându-se în alegerea numelui din romanul lui James Joyce intitulat „Veghea lui Finnegan”.

Partea a 8-a – „Ylem” – se opreşte asupra teoriilor moderne despre naşterea şi evoluţia Universului. Nume ca Edwin Hubble, Georges-Henri Lemaître (cel care a propus ideea unei explozii primordiale – ce avea să fie ulterior numită "Big Bang"), George Gamow cu al său "ylem" (termen grecesc care înseamnă „înainte de începutul timpului”) sau Fred Hoyle (cel care a explicat mecanismul sintezei elementelor grele în interiorul stelelor, fără a accepta valabilitatea teoriilor despre expansiunea universului, ci fiind susţinătorul unei versiuni stabile a acestuia, descrisă într-o teorie ce a rămas cunoscută prin sintagma „Steady state”) ţin capul de afiş al capitolului.

George Gamov
Credit: wikimedia.org

Partea a 9-a şi ultima - „Noi frontiere” - („New frontiers”) atacă problemele controversate ale fizicii moderne, precum existenţa gravitonului, particula ipotetică responsabilă cu existenţa gravitaţiei, universurile paralele (cu accent pe interpretarea lui David Deutsch), teoria stringurilor, găurile negre şi cele albe, principiile antropice sau lumile virtuale.