Fizyka
  Wiw.pl   Na bieżąco:  Informacje   Co nowego   Matematyka i przyroda:  Astronomia   Biologia   Fizyka   Matematyka   Modelowanie rzeczywistości   Humanistyka:  Filozofia   Historia   Kultura antyczna   Literatura   Sztuka   Czytaj:  Biblioteka   Delta   Wielcy i więksi   Przydatne:  Słowniki   Co i gdzie studiować   Wszechświat w obrazkach    
 Jesteś tutaj:  Wirtualny Wszechświat > Fizyka > Wielkie wykłady - Boska cząstka 
  Indeks
Wielkie wykłady
Dramatis personae
Niewidoczna piłka
nożna

Jak działa
Wszechświat?

Początki nauki
Pochwycenie Leona
Biblioteka materii
Kwarki i papież
Niewidzialna piłka
Piramida nauk
Eksperymentatorzy
i teoretycy: farmerzy,
świnie i trufle

Ci, którzy nie dosypiali
Ratunku, matematyka!
Wszechświat istnieje
dopiero od
1018 sekund

Opowieść o dwóch
cząstkach i ostatecznej
koszulce

Tajemniczy pan Higgs
Wieża i akcelerator
Pierwszy fizyk cząstek
Interludium A:
Opowieść o dwóch
miastach

Poszukiwania atomu:
mechanicy

Dalsze poszukiwania
atomu: chemicy
i elektrycy

Nagi atom
Interludium B:
Tańczący mistrzowie
wiedzy tajemnej

Akceleratory: one
rozkwaszają atomy,
nieprawdaż?

Interludium C:
Jak w ciągu weekendu
złamaliśmy parzystość
i odkryliśmy Boga

A–tom!
I wreszcie boska
cząstka

Mikroprzestrzeń,
makroprzestrzeń
i czas przed
początkiem czasu

  Źródło
Leon Lederman,
Dick Teresi

BOSKA CZĄSTKA
Jeśli Wszechświat jest odpowiedzią, jak brzmi pytanie?

Przełożyła Elżbieta
Kołodziej-Józefowicz


  Eksperymentatorzy i teoretycy: farmerzy, świnie i trufle
 
Eksperymentatorzy i teoretycy:
farmerzy, świnie i trufle
 
W
szystkich fizyków zajmujących się cząstkami elementarnymi możemy podzielić na teoretyków i  eksperymentatorów, zwanych także doświadczalnikami. Ja należę do tych ostatnich. Cała fizyka rozwija się dzięki współpracy i  wzajemnemu oddziaływaniu tych dwóch grup. W tym odwiecznym miłosno-nienawistnym związku między teorią a  eksperymentem trwa swego rodzaju rywalizacja. Ile ważnych odkryć eksperymentalnych zostało przewidzianych przez teorię? Ile zdarzyło się niespodzianek? Na przykład istnienie dodatnio naładowanego elektronu – pozytonu – zostało przewidziane przez teorię, podobnie jak piony, antyprotony i  neutrina. Z  kolei mion, taon i  ypsilon stanowiły dla fizyków niespodziankę. Na podstawie bardziej dogłębnej analizy dochodzimy do wniosku, że wynik tego śmiesznego współzawodnictwa jest z  grubsza remisowy, ale któż by to liczył...
       Eksperyment oznacza obserwację i  pomiar. Wymaga stworzenia specjalnych warunków, zapewniających dokonanie najbardziej owocnych obserwacji i  precyzyjnych pomiarów. Starożytni Grecy i  współcześni astronomowie mieli ten sam wspólny problem: brak wpływu na zjawiska, które obserwują. Dawni Grecy nie mogli albo nie chcieli tego robić. Zupełnie satysfakcjonowało ich prowadzenie obserwacji. Astronomowie natomiast zapewne byliby szczęśliwi, gdyby mogli rąbnąć jedną gwiazdą o  drugą albo, jeszcze lepiej, zderzyć ze sobą dwie galaktyki. Niestety, nie mają jeszcze takich możliwości i  na razie muszą się zadowolić doskonaleniem metod obserwacji. Ale my mamy mnóstwo sposobów obserwowania własności naszych cząstek.
       Dzięki akceleratorom możemy zaprojektować eksperymenty mające na celu znalezienie nowych cząstek. Możemy sterować cząstkami tak, by padały na jądra atomowe, i  odczytywać pojawiające się w  następstwie zderzeń odchylenia ich torów w  ten sam sposób, w  jaki specjaliści od kultury mykeńskiej rozszyfrowują pismo linearne – jeśli tylko zdołamy złamać kod. Produkujemy cząstki, a  potem je obserwujemy, by zobaczyć, jakie mają własności.
       Istnienie nowej cząstki można uznać za przewidziane wtedy, gdy wynika ono z  syntezy dostępnych danych dokonanej przez jakiegoś bystrego teoretyka. Najczęściej okazuje się, że nowa cząstka nie istnieje i  uszczerbek ponosi ta konkretna teoria. Czy odejdzie w  niepamięć, czy też nie, zależy głównie od odporności i  wytrwałości teoretyka. Rzecz w  tym, że wykonuje się dwa rodzaje eksperymentów: takie, które mają dostarczyć danych potwierdzających teorię, i  takie, które mają badać nowe, nieznane obszary. Oczywiście, zazwyczaj najwięcej zabawy jest z  obalaniem teorii. Jak to kiedyś napisał Thomas Huxley: „Wielka tragedia nauki – piękna hipoteza ginie uśmiercona przez brzydki fakt”. Dobre teorie wyjaśniają to, co już jest wiadome, i  przewidują rezultaty przyszłych eksperymentów. Wzajemne oddziaływanie teorii i  eksperymentu to jedna z  wielu radości, jakich dostarcza fizyka cząstek elementarnych.
       Niektórzy z  wybitnych eksperymentatorów – na przykład Galileusz, Kirchhoff, Faraday, Ampère, Hertz, Thomsonowie (J.  J. i  G. P.) oraz  Rutherford – byli także wcale kompetentnymi teoretykami. Ale eksperymentator-teoretyk to ginący gatunek. W  naszych czasach chlubnym wyjątkiem był Enrico Fermi. I.  I.  Rabi wyraził kiedyś swą troskę z  powodu pogłębiającej się przepaści między specjalizacjami w  fizyce, mówiąc, że europejscy doświadczalnicy nie potrafią dodać słupka liczb, a  teoretycy nie są w  stanie zasznurować sobie butów. Obecnie mamy więc dwie grupy fizyków, którym przyświeca wspólny cel – zrozumienie Wszechświata – ale różniące się znacznie światopoglądem, umiejętnościami i  stylem pracy. Teoretycy późno przychodzą do pracy, uczęszczają na wyczerpujące sympozja gdzieś na wyspach greckich lub alpejskich szczytach, biorą prawdziwe urlopy, znacznie częściej przychodzą do domu na tyle wcześnie, by jeszcze zdążyć wynieść śmieci. Mają tendencję do zamartwiania się bezsennością. Podobno pewien teoretyk skarżył się lekarzowi: „Doktorze, proszę mi pomóc! Śpię dobrze całą noc, rankiem jest nie najgorzej, ale po południu nie mogę zmrużyć oka”. Takie zachowanie dało początek niesprawiedliwej charakterystyce, zawartej w  książce The Leisure of the Theory Class, bestsellerze Thorsteina Veblena.
       Doświadczalnicy nie przychodzą późno do pracy – oni po prostu nie zdążyli pójść do domu. W  okresie intensywnej pracy laboratoryjnej świat zewnętrzny przestaje dla nich istnieć i  bez reszty oddają się badaniom. Sypiają wtedy, gdy mają godzinę czasu, by zwinąć się w  kłębek gdzieś na podłodze koło akceleratora. Teoretyk może przeżyć całe życie nie doznając intelektualnych wyzwań stojących przed eksperymentatorem, nie doświadczając żadnych wzruszeń i  niebezpieczeństw: dźwigu przenoszącego nad głową dziesięciotonowy ładunek, migających czaszek i  piszczeli, napisów: „Uwaga! Promieniowanie!” Jedyne prawdziwe niebezpieczeństwo, jakie zagraża teoretykowi podczas pracy, wiąże się z  tym, że może się on dźgnąć ołówkiem, kiedy atakuje robala wypełzającego z  obliczeń. Moja postawa wobec teoretyków to mieszanina zazdrości i  strachu, lecz także szacunku i  tkliwości. Teoretycy są autorami wszystkich najpopularniejszych książek o  fizyce: Heinz Pagels, Frank Wilczek, Stephen Hawking, Richard Feynman i  inni. Zresztą, czemuż by nie? Mają przecież tyle wolnego czasu... Teoretycy bywają aroganccy. Podczas mych rządów w  Fermilabie uroczyście ostrzegałem naszą grupę teoretyków, by nie zachowywali się arogancko. Przynajmniej jeden z  nich poważnie potraktował moje słowa. Nigdy nie zapomnę przypadkiem usłyszanej modlitwy unoszącej się z  jego gabinetu: „Boże, proszę, przebacz mi mój grzech arogancji. Przez arogancję rozumiem...”
       Teoretycy, podobnie jak wielu innych naukowców, bywają dziko, czasem absurdalnie przejęci rywalizacją. Inni z  kolei są pełni wewnętrznego spokoju; rozgrywki, w  które angażują się zwykli śmiertelnicy, wyraźnie ich nie dotyczą. Enrico Fermi jest tego klasycznym przykładem. Ten wielki włoski fizyk nigdy nie dał poznać po sobie, że rywalizacja ma dla niego jakiekolwiek znaczenie. Podczas gdy przeciętny fizyk powiedziałby: „My zrobiliśmy to pierwsi”, Fermi chciał tylko poznać szczegóły. Jednak kiedyś na plaży na Long Island, niedaleko laboratorium w  Brookhaven, pokazałem mu, jak potrafię modelować realistyczne posągi z  wilgotnego piasku. Natychmiast zaproponował, byśmy urządzili zawody, kto zrobi piękniejszy akt leżący. (Odmawiam podania rezultatów. Ocena zależy od tego, czy jest się zwolennikiem śródziemnomorskiej szkoły rzeźbiarskiej czy szkoły z  Pelham Bay*).
       Pewnego razu, gdy uczestniczyłem w  jakiejś konferencji, spotkałem Fermiego w  kolejce po obiad. Będąc pod ogromnym wrażeniem obecności wielkiego człowieka, zapytałem go, co sądzi o  przedstawionych właśnie danych dotyczących cząstki K–zero–dwa. Przyglądał mi się przez chwilę, a  potem rzekł: „Młody człowieku, gdybym potrafił zapamiętać te wszystkie nazwy, zostałbym botanikiem”. Wielu fizyków powtarzało tę historyjkę, ale to mi się ona przydarzyła. Teoretycy bywają pełnymi ciepła i  entuzjazmu istotami, z  którymi eksperymentatorzy (my, prości hydraulicy i  elektrycy) uwielbiają prowadzić konwersacje i  od nich się uczyć. Miałem wielkie szczęście wieść długie rozmowy z  niektórymi wybitnymi teoretykami naszych czasów – z  Richardem Feynmanem, z  jego kolegą z  California Institute of Technology (czyli Caltech) Murrayem Gell-Mannem, z  arcyteksańczykiem Stevenem Weinbergiem i  moim rywalem żartownisiem Shellym Glashowem. James Bjorken, Martinus Veltman, Mary Gaillard i  T. D. Lee to inni wielcy, z  którymi miałem przyjemność przebywać, uczyć się od nich i  wspólnie z  nimi się wygłupiać. Znaczna część moich eksperymentów została zainspirowana przez artykuły tych uczonych i  rozmowy, które z  nimi odbyłem. Zdarzają się także znacznie mniej przyjemni w  obejściu teoretycy. Ich geniusz zmącony jest dziwnym brakiem poczucia bezpieczeństwa. Na ich widok chce się zawołać tak, jak Salieri w  filmie Amadeusz: „Dlaczego, Boże, zamknąłeś tak znakomitego kompozytora w  ciele kretyna?”
       Teoretycy zazwyczaj osiągają szczytową formę w  bardzo młodym wieku; ich soki twórcze, jak się zdaje, tryskają bardzo wcześnie i  zaczynają wysychać po piętnastym roku życia. Zapewne muszą wiedzieć tyle, ile trzeba; w  młodym wieku nie mają jeszcze zbędnego balastu intelektualnego.
       Niewątpliwie teoretykom niezasłużenie przypisuje się część zasług za dokonanie pewnych odkryć. Sekwencję „teoretyk, eksperymentator, odkrycie” porównywano czasem do sekwencji „farmer, świnia, trufle”. Farmer prowadzi świnię w  okolice, gdzie, być może, rosną trufle. Świnia wytrwale ich szuka, wreszcie znajduje, a gdy zamierza je pożreć, farmer zabiera je dla siebie.

* Część nowojorskiej dzielnicy Bronx  (przyp. tłum.).
góra strony
poprzedni fragment następny fragment
Wiw.pl  |  Na bieżąco  |  Informacje  |  Co nowego  |  Matematyka i przyroda  |  Astronomia  |  Biologia  |  Fizyka  |  Matematyka  |  Modelowanie rzeczywistości  |  Humanistyka  |  Filozofia  |  Historia  |  Kultura antyczna  |  Literatura  |  Sztuka  |  Czytaj  |  Biblioteka  |  Delta  |  Wielcy i więksi  |  Przydatne  |  Słowniki  |  Co i gdzie studiować  |  Wszechświat w obrazkach