Leonard Mlodinow
Odiseea umană. De la viaţa în copaci la înţelegerea cosmosului
Editura Herald, 2019
traducere din limba engleză de Walter Fotescu
***
Intro
Leonard Mlodinow a obţinut doctoratul în fizică teoretică la
Universitatea Berkeley din California, a fost beneficiar al bursei
Alexander von Humboldt la Institutul "Max Planck" şi a predat în cadrul
Institutului Californian de Tehnologie (Caltech) . Printre cărţile sale anterioare se numără bestsellerurile
Subliminal (deţinător al Premiului PEN / E.O. Wilson),
War of the Worldviews (scris în colaborare cu Deepak Chopra),
The Grand Design (in colaborare cu Stephen Hawking),
The Drunkard's Walk: How Randomness Rules Our Lives (inclus pe lista de Cărţi Remarcabile a
New York Times),
Feynman's Rainbow şi
Euclid's Window. De asemenea, a fost scenarist pentru serialele de televiziune
MacGyver şi
Star Trek: The Next Generation.
*
Leonard Mlodinow ne poartă
într-o călătorie pasionantă şi plină de inspiraţie prin incitanta istorie a evoluţiei umane şi prin
evenimentele-cheie
din dezvoltarea ştiinţelor. În acelaşi timp, autorul oferă o
perspectivă nouă şi fascinantă asupra caracteristicilor unice ale
speciei şi societăţii noastre, care
ne-au
ajutat să evoluăm de la uneltele de piatră până la limbajul scris, iar
prin naşterea chimiei, biologiei şi fizicii moderne, până la lumea
tehnologiei de astăzi.
De-a lungul acestei odisee umane, autorul explorează condiţiile culturale care au influenţat gândirea ştiinţifică
de-a
lungul secolelor, precum şi personalităţile pitoreşti ale câtorva
dintre marii filosofi, savanţi şi gânditori: Isaac Newton, Antoine
Lavoisier, Charles Darwin, Albert Einstein, Werner Heisenberg şi multe
alte minţi mai puţin cunoscute, dar la fel de strălucite, populează
aceste pagini, iar fiecare dintre poveştile lor arată cât de multe
dintre succesele umanităţii pot fi puse pe seama căutării stăruitoare de
răspunsuri la întrebări simple (de ce? cum?), adresate cu mult curaj.
Odiseea umană. De la viaţa în copaci la înţelegerea cosmosului
este o carte pentru iubitorii de ştiinţă şi pentru toţi cei interesaţi
de gândirea creativă şi de efortul nostru nesfârşit de a ne înţelege
lumea. În acelaşi timp plină de informaţii, accesibilă şi impregnată de
umorul caracteristic autorului, această lucrare profundă reprezintă un
omagiu uimitor adus curiozităţii intelectuale a omenirii.
*
"O carte
nesfârşit de fascinantă [şi] care te pune serios pe gânduri [...] O
călătorie selectivă prin procesul acumulării de cunoştinţe al umanităţii
[şi] o prezentare a personalităţilor incitante care au fost pionierii
descoperirilor ştiinţifice [...] Un studiu care îţi taie respiraţia." (
Kirkus Reviews)
"O lucrare
înălţătoare de istorie a ştiinţei [...] Dacă fizica cuantică şi teoria
relativităţii vă dau fiori, nu va îngrijoraţi [...] Mlodinow ştie cum să
le vorbească celor care nu au nicio treabă cu ştiinţa." (
Library Journal)
"Mlodinow
schiţează în culori vii revoluţiile din gândire şi cultură care ne
definesc civilizaţia şi, ca bonus, prezintă un rezumat stimulant al
istoriei şi al influenţei uriaşe a ştiinţei moderne." (V.S.
Ramachandran, autorul volumului
The Tell-Tale Brain: A Neuroscientist's Quest for What Makes Us Human)
"O introducere
plăcută şi uşor de citit în istoria ştiinţei occidentale, începând cu
primele unelte din piatră şi sfârşind cu epoca fizicii cuantice." (David
Christian, coautor al cărţii
Big History: Bewteen Nothing and Everything şi profesor la Universitatea Macquarie, Sidney)
"Cum am evoluat atât de rapid de la peşteri la maşini, de la savane la
zgârie-nori, de la mersul pe două picioare la mersul pe Lună?
Urmaţi-l
pe Mlodinow în timp ce prezintă călătoria uimitoare a speciei noastre;
la fiecare oprire, veţi descoperi că progresul nostru continuu este
alimentat de un element foarte special ce caracterizează creierul uman:
setea noastră nestinsă de cunoaştere." (David Eagleman, autorul
bestsellerului
Incognito: The Secret Lives of the Brain)
Fragment
12. Revoluţia cuantică
În pofida tuturor minţilor strălucite şi avide care acum se concentrează
asupra cuantelor, şi în ciuda adevărurilor izolate pe care
le-au
intuit sau descoperit, la începutul anilor 1920 nu exista încă o teorie
generală a cuantelor sau măcar un indiciu că o astfel de teorie este
posibilă. Bohr inventase nişte principii care, dacă erau adevărate,
explicau de ce atomii sunt stabili şi permiteau să li se deducă
spectrele; dar de ce erau acele principii adevărate şi cum trebuie ele
aplicate la analiza altor sisteme? Nimeni nu ştia.
Mulţi fizicieni care lucrau în domeniul cuantelor erau descurajaţi. Max
Born (1882-1970), viitor laureat al Premiului Nobel, cel care va
introduce în curând termenul de "foton", a scris: "Mă gândesc zadarnic
la teoria cuantică, încercând să găsesc o reţetă pentru calcularea
atomilor de heliu şi a altora; dar nu reuşesc nicicum... cuantele sunt
un
talmeş-balmeş absolut". Iar Wolfgang Pauli
(1900-1958), un alt viitor laureat al Premiului Nobel, care va propune
şi apoi va elabora teoria matematică a unei proprietăţi numită "spin",
s-a exprimat astfel: "În momentul de faţă fizica este
într-o
mare învălmăşeală; îmi este mult prea greu şi aş vrea să fiu un actor
de comedie sau ceva de felul acesta, şi să nu fi auzit niciodată de
fizică".
Natura ne oferă enigme, iar nouă ne revine sarcina să le dezlegăm. O
trăsătură caracteristică a fizicienilor este că au invariabil
convingerea absolută că acele enigme ascund adevăruri profunde. Noi
credem că natura este guvernată de reguli generale şi că nu reprezintă
doar un amestec de fenomene fără legătură între ele. Primii cercetători
ai cuantelor nu ştiau cum ar trebui să arate o teorie generală a
cuantelor, dar erau încrezători că o astfel de teorie va exista. Lumea
pe care o explorau opunea înverşunat rezistenţă oricărei explicaţii, dar
ei au crezut că teoria poate fi înţeleasă. Visele lor
i-au
susţinut. La fel ca noi toţi, aveau momente când îndoiala şi disperarea
îi făceau vulnerabili, dar perseverau în călătoriile dificile care le
consumau ani din viaţă, motivaţi de credinţa că la capătul drumului
adevărul îi va răsplăti. La fel ca în orice demers dificil, vedem că cei
care au reuşit au avut convingeri foarte ferme, fiindcă cei şovăielnici
au abandonat cursa înainte să poată atinge succesul.
Este uşor de înţeles disperarea celor ca Born şi Pauli: nu doar că teoria cuantică era o provocare în sine, dar ea
s-a maturizat
într-o
perioadă dificilă. Majoritatea pionierilor fizicii cuantice lucrau în
Germania sau se deplasau între Germania şi Institutul construit în 1921,
la Universitatea din Copenhaga, cu banii strânşi de Bohr, fiind
constrânşi
să-şi efectueze cercetările pentru o nouă ordine ştiinţifică
într-o
perioadă în care ordinea socială şi politică din jurul lor se dizolva
în haos. În 1922, ministrul de externe al Germaniei a fost asasinat. În
1923, valoarea mărcii germane
s-a prăbuşit la o
trilionime din valoarea ei antebelică şi era nevoie de cinci sute de
miliarde din acei "dolari germani" doar pentru a cumpăra un kilogram de
pâine. Şi cu toate acestea, noii fizicieni cuantici căutau sprijin în
înţelegerea atomului şi, mai general, a legilor fundamentale ale naturii
care se aplică la acea scară minusculă.
Sprijinul a sosit, în fine, pe la jumătatea acelui deceniu. A venit
sacadat, începând cu un articol publicat în 1925 de un tânăr de douăzeci
şi trei de ani, pe nume Werner Heisenberg (1901-1976).
***
Născut la Würzburg, în Germania, ca fiu al unui profesor de limbi
clasice, Heisenberg a fost recunoscut de timpuriu ca un copil strălucit
şi competitiv. Tatăl lui
i-a încurajat
spiritul de competiţie şi Heisenberg se bătea adesea cu fratele său, cu
un an mai în vârstă. Dihonia a culminat cu o încăierare sângeroasă în
care cei doi
s-au lovit cu scaune de lemn,
după care au încheiat un armistiţiu - care a durat numai fiindcă cei doi
au plecat de acasă, fiecare pe drumul său, şi nu
şi-au mai vorbit toată viaţa. În anii care vor urma, Heisenberg va ataca la fel de feroce provocările din activitatea sa.
Werner va considera întotdeauna competiţia o provocare personală. Nu avea niciun talent deosebit pentru schi, dar
s-a
antrenat ca să devină un schior excelent. A ajuns un alergător de cursă
lungă. A învăţat să cânte la pian şi la violoncel. Dar cel mai
important, când a descoperit, fiind elev în şcoala primară, că are
talent la aritmetică, a început să manifeste un interes deosebit pentru
matematică şi pentru aplicaţiile acesteia.
În vara anului 1920, Heisenberg a decis să facă un doctorat în matematică. Pentru a fi acceptat
într-un program, era nevoie să convingi un cadru al facultăţii să te sponsorizeze, şi
printr-o relaţie a tatălui său, Heisenberg a reuşit să obţină un interviu cu un
bine-cunoscut
matematician de la Universitatea din München, pe nume Ferdinand von
Lindemann. După cum se va dovedi, nu a fost genul bun de interviu pe
care-l
obţii uneori prin relaţii, în care Heisenberg să fi fost servit cu ceai
şi prăjituri şi să i se fi spus ce poveşti uimitoare circulau pe seama
inteligenţei lui. Dimpotrivă, a fost un interviu prost, în care
Lindemann - care mai avea doi ani până la pensie, era pe jumătate surd
şi prea puţin interesat de studenţii din anul întâi - ţinea un pudel pe
birou, care lătra atât de tare, încât vocea lui Heisenberg abia se
auzea. Dar şansele lui Heisenberg au primit lovitura de graţie atunci
când a menţionat că citise o carte a lui Einstein despre teoria
relativităţii, scrisă de matematicianul Hermann Weyl. Când a auzit de
interesul tânărului pentru o carte de fizică, Lindemann, care era
specialist în teoria numerelor, a pus brusc capăt interviului, zicând:
"În cazul acesta, eşti iremediabil pierdut pentru matematică".
Cu comentariul său, poate că Lindemann a vrut să spună că interesul pentru fizică este un semn de
prost-gust,
deşi, fiind fizician, îmi place să cred că, de fapt, el a spus că,
deoarece Heisenberg fusese expus unui subiect mult mai captivant, nu va
mai avea răbdarea necesară pentru matematică. În orice caz, aroganţa şi
obtuzitatea lui Lindemann au schimbat cursul istoriei, căci, dacă
l-ar fi susţinut pe Heisenberg, fizica
l-ar fi pierdut pe omul ale cărui idei aveau să devină nucleul teoriei cuantice.
După ce a fost respins de Lindemann, Heisenberg nu întrevedea multe opţiuni şi
s-a
decis, drept consolare, să facă un doctorat în fizică, sub îndrumarea
lui Arnold Sommerfeld, care fusese un mare susţinător al atomului lui
Bohr şi contribuise el însuşi la teorie. Sommerfeld, un bărbat zvelt, cu
chelie şi mustaţă mare - şi fără pudeli -, a fost impresionat că
tânărul Heisenberg abordase cartea lui Weyl. Nu suficient de impresionat
ca
să-l ia imediat sub oblăduirea lui, dar destul încât
să-i ofere o sponsorizare provizorie.
"S-ar putea să ştii câte ceva; sau
s-ar putea să nu ştii nimic",
i-a spus Sommerfeld. "Vom vedea." Bineînţeles că Heisenberg
a ştiut ceva - îndeajuns încât
să-şi
ducă la bun sfârşit doctoratul cu Sommerfeld în 1923. Iar în 1924 a
primit un grad şi mai înalt, numit "abilitare", lucrând sub conducerea
lui Born, la Göttingen. Dar drumul lui spre nemurire a început cu
adevărat după aceea, în timpul unei vizite făcute lui Niels Bohr la
Copenhaga, în toamna anului 1924.
Când a sosit Heisenberg, Bohr tocmai depunea eforturi greşit orientate pentru
a-şi îmbunătăţi modelul atomic, iar Heisenberg i
s-a
alăturat. Am spus "greşit orientate" nu numai fiindcă au dat greş, ci
având în vedere scopul lor: Bohr a vrut să elimine din model fotonul,
cuanta de lumină a lui Einstein. Faptul ar putea să pară ciudat, căci
tocmai ideea cuantelor de lumină
i-a sugerat
iniţial lui Bohr posibilitatea ca atomii să fie restricţionaţi doar la
anumite energii discrete. Dar, la fel ca majoritatea fizicienilor, Bohr
avea reţineri să accepte realitatea fotonului, astfel încât
s-a întrebat dacă nu
s-ar putea crea o variantă a modelului său iniţial de atom care să nu conţină acest concept. Bohr credea că se poate.
L-am văzut pe Bohr
chinuindu-se cu anumite idei şi reuşind, dar în cazul acesta,
s-a chinuit cu o idee şi a dat greş.
Când eram student, eu şi prietenii mei idolatrizam câţiva fizicieni. Pe
Einstein, pentru logica sa impecabilă şi ideile radicale. Pe Feynman şi
pe fizicianul britanic Paul Dirac (1902-1984), pentru că inventaseră
concepte matematice aparent ilicite şi obţinuseră cu ajutorul lor
rezultate uimitoare. (Ulterior, matematicienii aveau să găsească o cale
pentru a le justifica.) Iar pe Bohr îl divinizam pentru intuiţia lui. Ne
gândim la ei ca la nişte eroi, genii supraomeneşti a căror gândire a
fost întotdeauna limpede şi ale căror idei au fost întotdeauna corecte.
Nu este ceva neobişnuit, fiindcă presupun că şi fanii unor artişti,
sportivi sau întreprinzători de succes îşi supralicitează idolii.
În perioada studenţiei mele, ni
s-a spus că
intuiţia lui Bohr în ce priveşte fizica cuantică era atât de
impresionantă, încât el părea să aibă "o linie de comunicare directă cu
Dumnezeu". Dar dacă discuţiile despre începuturile teoriei cuantice
menţionează adesea marile intuiţii ale lui Bohr, ele rareori pomenesc
numeroasele lui idei greşite. Lucru firesc, deoarece cu trecerea
timpului ideile bune supravieţuiesc, iar cele greşite sunt uitate. Din
păcate, în felul acesta rămânem cu impresia eronată că ştiinţa este mult
mai uşoară şi directă - cel puţin pentru anumite "genii" - decât în
realitate.
Marele baschetbalist Michael Jordan a spus odată: "Am ratat mai mult de
nouă mii de aruncări în cariera mea. Am pierdut aproape trei sute de
meciuri. De douăzeci şi şase de ori mi
s-au
încredinţat aruncări decisive pentru câştigarea meciului şi am ratat. Am
dat greş iar şi iar în viaţă. Şi de aceea reuşesc". El a făcut aceste
afirmaţii
într-o reclamă pentru Nike, fiindcă este o sursă de inspiraţie să auzi că până şi o legendă a avut eşecuri şi a perseverat,
depăşindu-le. Pentru cineva angajat
într-un
domeniu al descoperirii şi inovaţiei, este la fel de valoros să afle
despre ideile eronate ale lui Bohr sau despre zadarnicele strădanii
alchimice ale lui Newton, să realizeze că idolii noştri intelectuali au
idei greşite şi eşecuri la fel de colosale precum cele despre care
suntem conştienţi că
le-am avut noi înşine.
Prin aceasta, "revoluţionarii" din ştiinţă nu se deosebesc de gânditorii progresişti din alte domenii.
Să-l
luăm ca exemplu pe Abraham Lincoln, campionul eliberării sclavilor din
sudul Statelor Unite, care cu toate acestea a fost incapabil să renunţe
la credinţa învechită care stipula că rasele nu vor putea trăi niciodată
laolaltă "în egalitate socială şi politică". Lincoln îşi va fi dat şi
el seama că lupta lui împotriva sclaviei este în dezacord cu tolerarea
inegalităţii rasiale. Dar el
şi-a apărat
poziţia de susţinere a supremaţiei rasei caucaziene spunând că aspectul
esenţial nu este "conformitatea ei cu justiţia", deoarece supremaţia
albilor este un "sentiment universal" care, "întemeiat sau nu, nu poate
fi lesne trecut cu vederea". Cu alte cuvinte, abandonarea supremaţiei
albilor a fost un pas prea radical chiar şi pentru el.
Că Bohr îşi va fi considerat propriul său model atomic o idee prea
radicală este interesant, dar nu surprinzător, fiindcă ştiinţa, la fel
ca societatea, este construită pe anumite idei şi credinţe împărtăşite,
cărora atomul lui Bohr nu li se conforma. Drept urmare, pionierii
ştiinţei de la Galilei şi Newton la Bohr şi Einstein - şi mai departe -
au avut un picior în trecut, chiar dacă imaginaţia lor a ajutat la
crearea viitorului.
Dacă îi întrebi pe oameni de ce cred una sau alta, de regulă ei nu vor
fi la fel de deschişi şi conştienţi de sine ca Lincoln. Foarte puţini
vor spune - cum a făcut în esenţă el - că ei cred ceva fiindcă aşa cred
toţi ceilalţi. Nici "fiindcă aşa am crezut dintotdeauna", sau "fiindcă
aşa am fost îndoctrinat să cred acasă şi la şcoală". Dar, aşa cum a
remarcat Lincoln, constituie adesea o mare parte a motivului. În
societate, credinţele împărtăşite creează cultură, iar uneori
nedreptate. În ştiinţă, în artă şi în alte sectoare unde creativitatea
şi inovaţia sunt importante, credinţele împărtăşite pot crea bariere
mentale în calea progresului. De aceea schimbările se produc adesea în
salturi şi de aceea Bohr a eşuat în tentativa de
a-şi modifica teoria.
Chiar dacă noua teorie a lui Bohr a fost condamnată din start, ea a avut un efect foarte benefic:
l-a obligat pe Heisenberg să se gândească profund la implicaţiile teoriei iniţiale a atomului a lui Bohr. Treptat, analiza lui
l-a
îndrumat către o viziune cu totul nouă a fizicii: că este nu doar
posibil, ci chiar dezirabil să se abandoneze ideea unei imagini
intuitive despre mecanismele interioare ale atomului - mişcarea orbitală
a electronilor, de exemplu, pe care
ne-o imaginăm mental, dar pe care nu o putem observa în practică.
Teoria lui Bohr, asemenea teoriilor fizicii clasice, se baza pe valori
atribuite unor caracteristici precum poziţia şi viteza orbitală a
electronului. În lumea obiectelor studiate de Newton - proiectile,
pendule, planete -, poziţia şi viteza pot fi observate şi măsurate. Dar
experimentatorii din laborator
nu pot observa dacă electronii din atomi sunt
într-un
loc sau altul, nici cât de repede se mişcă, presupunând că aceştia se
mişcă. Dacă conceptele clasice de poziţie, viteză, traiectorie şi orbită
nu sunt observabile la nivelul atomului, a raţionat Heisenberg, atunci
poate nu ar mai trebui să încercăm să creăm o ştiinţă a atomului - sau a
altor sisteme similare - care să se bazeze pe ele. De ce să ne agăţăm
de acele idei vechi? Ele sunt un balast mental din secolul al
XVII-lea, a decis Heisenberg.
Este oare posibil,
s-a întrebat Heisenberg, să
dezvoltăm o teorie bazată numai pe datele despre atom care pot fi
direct măsurate, cum ar fi frecvenţele şi amplitudinile radiaţiei pe
care le emite acesta?
Rutherford reproşase modelului atomic al lui Bohr că nu oferă niciun
mecanism pentru salturile electronului între nivelele energetice ale
atomului; Heisenberg va răspunde acelei critici nu oferind un mecanism,
ci afirmând că nu există un astfel de mecanism, că nu există traiectorie
atunci când vorbim despre electroni, sau cel puţin că problema se
situează în afara domeniului fizicii - fiindcă fizicienii măsoară lumina
absorbită sau emisă în asemenea procese, dar nu pot asista la procesul
în sine. Când Heisenberg
s-a întors la
Göttingen, în primăvara anului 1925, pentru a lucra ca lector în
institutul lui Born, visul şi ţelul său erau să inventeze o nouă
abordare a fizicii, bazată exclusiv pe date măsurabile.
Crearea unei ştiinţe radical noi, care să abandoneze descrierea
newtoniană intuitivă a realităţii, şi care dezavua concepte precum
poziţia şi viteza - pe care cu toţii ni le putem imagina şi însuşi -, ar
fi fost un obiectiv îndrăzneţ pentru oricine, şi cu atât mai mult
pentru un tânăr de douăzeci şi trei de ani, ca Heisenberg. Dar la fel ca
Alexandru cel Mare, care la douăzeci şi doi de ani a schimbat harta
politică a lumii, tânărul Heisenberg va conduce o campanie menită să
remodeleze harta ştiinţifică a lumii.
***
Teoria creată de Heisenberg pe baza acestei inspiraţii va înlocui legile
mişcării ale lui Newton ca teorie fundamentală a naturii. Max Born o va
numi "mecanică cuantică", pentru a o distinge de legile lui Newton,
desemnate adesea drept mecanică newtoniană, sau mecanică clasică. Dar
teoriile fizicii sunt validate de acurateţea previziunilor lor, nu de
acordul general sau de simţul comun, astfel încât ne putem întreba cum
este posibil ca o teorie bazată pe idei exotice, ca cele ale lui
Heisenberg, să înlocuiască o teorie bine stabilită precum cea a lui
Newton, care repurtase atâtea succese.
Răspunsul este că, deşi cadrul conceptual aflat la baza mecanicii
cuantice este foarte diferit de cel al lui Newton, previziunile
matematice ale teoriei se deosebesc de obicei numai pentru sisteme la
scară atomică sau mai mică, unde legile lui Newton nu mai sunt valabile.
Şi astfel, odată ajunsă la dezvoltare deplină, mecanica cuantică va
explica strania comportare a atomului fără să contrazică descrierea bine
stabilită a fenomenelor de zi cu zi oferită de teoria newtoniană.
Heisenberg şi ceilalţi fizicieni care au lucrat la elaborarea teoriei
cuantice ştiau că aşa trebuia să fie şi au dezvoltat o formulare
matematică a ideii care a oferit teste utile pentru teoria aflată în
evoluţie. Bohr a numit acea formulare "principiul de corespondenţă".
Cum a creat Heisenberg o teorie concretă din ceea ce pe atunci abia dacă
era mai mult decât o preferinţă filosofică? Sarcina lui a fost să
transpună ideea conform căreia fizica trebuie să se bazeze pe
"observabile" - cantităţi pe care le măsurăm -
într-un
cadru matematic care, asemenea celui al lui Newton, să poată fi
utilizat pentru descrierea lumii fizice. Teoria inventată de el se
aplică oricărui sistem fizic, dar el a
elaborat-o în contextul lumii atomice, cu scopul iniţial de a explica,
printr-o teorie matematică generală, motivele succesului modelului atomic
ad-hoc al lui Bohr.
Primul pas făcut de Heisenberg a fost să identifice observabilele
adecvate pentru atom. Deoarece în lumea atomică ceea ce măsurăm sunt
frecvenţele luminii emise de atomi şi amplitudinea - sau intensitatea -
liniilor spectrale corespunzătoare, acestea au fost proprietăţile alese
de el. După care a trecut la aplicarea tehnicilor din fizica matematică
tradiţională la deducerea relaţiei dintre "observabilele" newtoniene
tradiţionale, precum poziţia şi viteza, şi datele despre liniile
spectrale. Scopul lui a fost să folosească acea conexiune pentru a
înlocui fiecare observabilă din fizica newtoniană cu corespondentul ei
cuantic. Pasul acesta va necesita deopotrivă creativitate şi curaj,
fiindcă îi va cere lui Heisenberg să transforme poziţia şi impulsul în
entităţi matematice pe cât de noi, pe atât de bizare.
Noul tip de variabilă a fost cerut de faptul că, deşi poziţia - de pildă
- este definită specificând un singur punct, datele spectrale necesită o
descriere diferită. Fiecare dintre diversele proprietăţi ale luminii
emise de atomi, precum culoarea şi intensitatea, formează nu doar un
singur număr, ci un întreg şir de numere. Datele formează un şir
deoarece există o linie spectrală corespunzătoare saltului din oricare
stare iniţială a atomului către oricare stare finală - generând câte o
intrare pentru fiecare
pereche posibilă de nivele energetice din
modelul lui Bohr. Dacă pare complicat, nu vă faceţi griji - chiar aşa
este. De fapt, când a elaborat această schemă, Heisenberg însuşi a
calificat-o
la început drept "foarte stranie". Dar esenţialul realizării sale a
fost eliminarea din teorie a unor orbite electronice care pot fi
vizualizate şi înlocuirea lor cu mărimi pur matematice.
*
În teoria lui Heisenberg, poziţia este reprezentată de o matrice
infinită, sau un număr infinit de numere, în locul familialelor
coordonate spaţiale. *
Cei care, asemenea lui Rutherford, au lucrat la teorii ale atomului
înaintea lui Heisenberg, au vrut să descopere un mecanism în spatele
proceselor atomice. Ei
s-au gândit la
conţinutul inaccesibil al atomului ca fiind real şi au încercat să
deducă natura liniilor spectrale pe baza unor presupuneri despre ce este
în interior - de exemplu, electroni în mişcare orbitală. Analizele lor
au pornit întotdeauna de la supoziţia că şi componentele atomului au
aceleaşi caracteristici de bază ca şi obiectele cu care suntem obişnuiţi
din viaţa de zi cu zi. Numai Heisenberg a gândit altfel şi a avut
curajul să declare că orbitele electronilor depăşesc scopul observaţiei
şi, prin urmare, nu sunt reale şi
nu-şi au locul în teoria lui. Aceasta va fi abordarea lui Heisenberg nu numai în cazul atomului, ci al oricărui sistem fizic.
Insistând pe asemenea analize, Heisenberg a abandonat imaginea
newtoniană a lumii ca un aranjament de obiecte materiale care posedă o
existenţă individuală şi proprietăţi bine definite, precum viteză şi
localizare. Odată perfecţionată, teoria lui ne va cere să acceptăm în
schimb o lume bazată pe o schemă conceptuală diferită, în care
traiectoria unui obiect, şi chiar trecutul şi viitorul său, nu sunt
precis stabilite.
Dacă avem în vedere că în lumea actuală mulţi oameni au dificultăţi să se adapteze la noile tehnologii precum
SMS-urile
şi reţelele sociale, ne putem imagina de câtă deschidere mentală a fost
nevoie pentru ca gândirea să poată accepta o teorie care afirma că
electronii şi nucleele din care suntem alcătuiţi nu au o existenţă
concretă. Iar abordarea lui Heisenberg tocmai asta pretindea. Nu era
doar un nou gen de fizică - era o concepţie cu totul nouă despre
realitate. Chestiuni de felul acesta
l-au
făcut pe Max Born să pună sub semnul întrebării sciziunea veche de
secole dintre fizică şi filosofie. "Sunt convins acum", a scris el, "că
fizica teoretică este de fapt filosofie."
Când ideile acestea au început să se clarifice pentru Heisenberg, iar
calculele sale matematice au progresat, el a devenit tot mai entuziast.
Dar tocmai atunci a suferit o criză de alergie la polen atât de
puternică, încât a trebuit să plece din Göttingen şi să se retragă pe o
insulă din Marea Nordului, pe care nu creştea aproape nimic. Toată faţa
îi era umflată
într-un mod oribil. Cu toate
acestea, a continuat să lucreze zi şi noapte şi a terminat cercetările
care vor constitui primul său articol despre ideile care vor revoluţiona
fizica.
Revenit acasă, Heisenberg
şi-a aşternut pe
hârtie descoperirile şi a înmânat o copie prietenului său Pauli şi o
alta lui Born. Articolul a conturat o metodologie şi a
aplicat-o câtorva probleme simple, dar Heisenberg nu a fost în măsură
să-şi aplice ideile pentru a calcula ceva de interes practic. Lucrarea sa era
într-o
stare brută, oribil de complicată şi extrem de misterioasă. Pentru
Born, confruntarea cu ea trebuie să fi părut asemenea conversaţiei unei
persoane pe care o întâlneşti la o petrecere, şi care vorbeşte tot
timpul fără să spună de fapt nimic. Puşi în situaţia de a citi o lucrare
atât de dificilă, majoritatea oamenilor se vor strădui câteva minute,
după care o vor pune deoparte şi vor bea un pahar cu vin. Dar Born a
perseverat şi în final a fost atât de impresionat de lucrarea lui
Heisenberg, încât
i-a scris imediat lui Einstein,
spunându-i că ideile tânărului om de ştiinţă sunt "fără îndoială corecte şi profunde".
Asemenea lui Bohr şi Heisenberg, Born fusese inspirat de teoria
relativităţii, enunţată de Einstein, şi a remarcat că focalizarea lui
Heisenberg asupra a ceea ce poate fi măsurat era analoagă cu atenţia
acordată de Einstein, în crearea relativităţii, aspectelor operaţionale
ale măsurării timpului. Dar lui Einstein nu
i-a
plăcut teoria lui Heisenberg şi în acest punct al evoluţiei teoriei
cuantice Einstein şi cuantele se vor despărţi: Einstein nu a putut să
gireze o teorie care abandonează existenţa unei realităţi obiective bine
definite, în care obiectele au proprietăţi precum poziţie şi viteză. El
era dispus să accepte că proprietăţile atomului pot fi explicate de o
teorie provizorie care să nu facă referire la orbitele din atom. Dar o
teorie
fundamentală care să proclame că aceste orbite nu există -
la aşa ceva nu putea să subscrie. După cum va scrie el mai târziu,
"Înclin să cred că fizicienii nu vor fi permanent satisfăcuţi cu... o
descriere indirectă a Realităţii".
Heisenberg însuşi nu ştia sigur ce crease. El
şi-a amintit mai târziu cât de buimac a fost când, în pragul descoperirii, a lucrat
într-o
noapte până la ora 3 dimineaţa, iar apoi nu a putut să doarmă din
pricina tulburării. Totuşi, în timp ce lucra la manuscrisul primului său
articol în care îşi expunea ideile,
i-a scris
tatălui său: "În momentul de faţă lucrările mele nu merg prea bine. Nu
produc foarte mult şi nu ştiu dacă din toate acestea va mai rezulta alt
studiu".
Între timp, Born continua să se frământe cu strania matematică a lui Heisenberg. Apoi,
într-o zi, a avut o revelaţie: mai văzuse undeva o schemă asemănătoare cu a lui Heisenberg. Şirurile sale,
şi-a
adus el aminte, semănau cu ceea ce matematicienii numesc "matrici".
Algebra matricială era pe atunci un subiect dificil şi obscur şi se
părea că Heisenberg îl reinventase. Born
l-a rugat pe Pauli
să-l
ajute să transpună lucrarea lui Heisenberg în limbajul matematic al
matricilor (şi să extindă acel limbaj pentru a include faptul că
matricile lui Heisenberg aveau un număr infinit de linii şi de coloane).
Pauli, viitor laureat al Premiului Nobel, a devenit agitat. El
l-a
acuzat pe Born că încearcă să ruineze frumoasele "idei fizice" ale
prietenului său introducând "o matematică inutilă" şi "un formalism
anost şi complicat".
În realitate, limbajul matricilor se va dovedi o mare simplificare. Born
a mai găsit pe cineva care să ajute cu algebra matricială, anume
studentul său Pascual Jordan, şi peste câteva luni, în noiembrie 1925,
Heisenberg, Born şi Jordan au publicat un articol despre teoria cuantică
a lui Heisenberg, care acum este o piatră de hotar în istoria ştiinţei.
La scurt timp după aceea, Pauli
le-a asimilat
lucrarea şi a aplicat noua teorie la deducerea liniilor spectrale ale
hidrogenului, arătând totodată cum sunt ele afectate de câmpurile
electrice şi magnetice, ceea ce nu fusese posibil până atunci. A fost
prima aplicaţie practică a noii teorii în curs de formare şi avea să
detroneze în curând mecanica lui Newton.
***
Trecuseră mai mult de două mii de ani de la apariţia ideii de atom, mai
mult de două sute de ani de când Newton inventase mecanica matematică şi
mai bine de douăzeci de ani de când Planck şi Einstein introduseseră
conceptul de cuantă. Teoria lui Heisenberg a fost
într-un fel punctul culminant al tuturor acelor lungi şiruri de idei ştiinţifice.
Problema era că, pe deplin dezvoltată, teoria lui Heisenberg avea nevoie
de treizeci de pagini ca să explice nivelele energetice ale atomului,
lucru pe care teoria lui Bohr îl făcuse în câteva rânduri. La aceasta,
mereu practicul meu tată, croitorul, ar fi comentat: "Of, şi pentru asta
a trebuit să studieze toţi acei ani?". Şi totuşi teoria lui Heisenberg
era superioară, fiindcă
şi-a produs rezultatele pe baza unor principii profunde, în locul presupunerilor
ad-hoc ale lui Bohr.
S-ar
putea crede că, din acest motiv, ea a fost numaidecât îmbrăţişată de
fizicieni. Dar majoritatea nu erau direct implicaţi în căutarea unei
teorii a cuantelor şi păreau să gândească la fel ca tatăl meu. Pentru
ei, a fi nevoie de treizeci de pagini, în loc de trei rânduri, nu era un
progres. Aceştia - printre care se remarca Rutherford - nu au fost nici
impresionaţi, nici interesaţi,
privindu-l pe Heisenberg aşa cum ai privi un mecanic auto
care-ţi spune că defecţiunea se poate remedia înlocuind termostatul, dar că ar fi mai bine
să-ţi iei o maşină nouă.
Micul grup al celor iniţiaţi în teoria cuantică au avut însă o reacţie
diferită. Aproape fără excepţie, au fost copleşiţi. Fiindcă teoria lui
Heisenberg, deşi vădit complicată, reuşea să explice
într-un
sens profund de ce teoria provizorie a atomului de hidrogen, a lui
Bohr, funcţionase, oferind în acelaşi timp o descriere completă a
datelor observate.
Mai ales pentru Bohr, aceasta a fost încununarea unei căutări la a cărei
iniţiere ajutase. El a ştiut că atomul său constituia un model
provizoriu
ad-hoc, menit a fi explicat, în
cele din urmă, de o teorie mai generală care - conform propriei
convingeri - era cea de faţă. "Datorită ultimei lucrări a lui
Heisenberg", a scris el,
"dintr-o trăsătură de condei
s-au împlinit aspiraţii care erau de multă vreme în centrul dorinţelor noastre".
Pentru o vreme, fizica
s-a aflat
într-o situaţie bizară, ca pe un stadion unde se joacă finala Cupei Mondiale şi
s-a marcat golul victoriei, dar numai câţiva suporteri au băgat de seamă.
Printr-o
ironie, teoria cuantică a promovat de la stadiul de teorie aflată doar
în atenţia specialiştilor la ceea ce se recunoaşte acum a fi teoria
fundamentală aflată la baza întregii fizici prin apariţia - câteva luni
mai târziu, în ianuarie şi februarie 1926 - a două articole care
descriau împreună o
altă teorie generală a cuantelor, una care folosea concepte şi metode foarte diferite -
pare-se, o viziune diferită a realităţii.
Noua teorie concurentă descria electronii din atom sub forma unei unde - concept pe care fizicienii erau obişnuiţi
să-l
vizualizeze, deşi fără îndoială că nu în contextul electronilor. Destul
de ciudat, în pofida diferenţelor, ea explica atomul lui Bohr la fel de
bine ca teoria lui Heisenberg. Păreau să existe acum două teorii
incompatibile, una privind natura ca alcătuită din unde de materie şi
energie, şi o alta care insista că este inutil să concepem natura ca
alcătuită din ceva, recomandând în schimb să luăm în considerare numai
relaţiile matematice dintre date.
Noua teorie cuantică era creaţia fizicianului austriac Erwin Schrödinger
(1887-1961) şi se deosebea ca stil de cea a lui Heisenberg aproape la
fel de mult ca cei doi oameni şi împrejurările în care cei doi au făcut
descoperirile. În timp ce Heisenberg a lucrat singur, pe o insulă
stâncoasă, având sinusurile umflate, Schrödinger a scris în timpul unei
vacanţe de Crăciun, petrecută cu o amantă în staţiunea Arosa din munţii
Alpi. "El
şi-a realizat marea operă", a spus
un prieten al său matematician, "în timpul unei izbucniri erotice
târzii." Pentru matematicianul cu pricina, "târziu" se referea la vârsta
înaintată de treizeci şi opt de ani, cât avea Schrödinger pe atunci.
Poate că matematicianul avea totuşi oarecare dreptate cu privire la
vârsta înaintată a lui Schrödinger. Am văzut de nenumărate ori că
tinerii fizicieni acceptă ideile noi, pe când cei mai vârstnici tânjesc
după modul tradiţional de gândire, ca şi cum cu cât îmbătrâneşti, cu
atât devine mai greu să te adaptezi la mutaţiile unei lumi în schimbare.
Lucrarea lui Schrödinger se dovedeşte a fi încă un exemplu al acestei
tendinţe - căci, ironic, motivaţia lui în elaborarea noii teorii a fost
dorinţa de a avea o teorie a cuantelor care, spre deosebire de cea a lui
Heisenberg, să fie asemănătoare fizicii clasice: Schrödinger lupta
pentru menţinerea familiarului, nu pentru eliminarea lui.
Spre deosebire de mult mai tânărul Heisenberg, Schrödinger
a vizualizat
mişcarea electronilor în atom. Şi chiar dacă exoticele sale "unde de
materie" nu atribuiau direct electronului proprietăţi newtoniene, precum
orbitele lui Bohr, noua lui "teorie ondulatorie" a cuantelor, pe care
la început nimeni nu a ştiut exact cum
s-o
interpreteze, promitea să evite viziunea dezagreabilă a realităţii,
impusă de teoria lui Heisenberg. A fost o alternativă pe care fizicienii
au
apreciat-o. Înaintea lui Schrödinger,
mecanica cuantică era cu greu acceptată. Deoarece matematica neobişnuită
a lui Heisenberg implica un număr infinit de ecuaţii matriciale,
aceasta părea îngrozitor de complicată, iar fizicienilor nu le era la
îndemână să renunţe la variabilele pe care le puteau vizualiza, în
favoarea unor matrici simbolice. Teoria lui Schrödinger, pe de altă
parte, era uşor de folosit şi se baza pe ecuaţii asemănătoare acelora pe
care fizicienii le cunoşteau din facultate, în contextul undelor sonore
şi al undelor
într-un fluid. Metodologia
aceasta era pâinea fizicienilor clasici, făcând ca tranziţia la fizica
cuantică să fie relativ uşoară. La fel de important, oferind o
modalitate de vizualizare a atomului, chiar dacă nu utiliza concepte
newtoniene precum cel de orbită, Schrödinger făcuse teoria cuantică mai
acceptabilă - şi antiteza a ceea ce urmărise Heisenberg să facă.
La început, chiar şi lui Einstein
i-a plăcut
teoria lui Schrödinger. El însuşi luase în considerare ideea undelor de
materie şi lucrase în trecut cu fizicianul austriac. "Ideea lucrării
tale provine
dintr-un geniu autentic!"
i-a scris el lui Schrödinger în aprilie 1926. Zece zile mai târziu, el
i-a
scris din nou: "Sunt convins că, prin formularea condiţiei cuantice, ai
făcut un progres decisiv, la fel cum sunt convins că metoda
Heisenberg-Born este eronată". La începutul lui mai, el a scris încă o dată elogios despre lucrarea lui Schrödinger.
Cu toate acestea, în aceeaşi lună - mai 1926 -, Schrödinger a lansat o a
doua bombă: el a publicat un articol în care demonstra, spre propria
lui dezamăgire, că din punct de vedere matematic teoria lui şi cea a lui
Heisenberg erau echivalente - ambele erau corecte. Altfel spus, deşi
cele două teorii foloseau cadre conceptuale diferite - viziuni diferite
despre ce se petrece "sub gluga" naturii (de fapt, Heisenberg refuzase
chiar să privească sub glugă) - acestea se dovedeau a fi doar diferenţe
de limbaj: privitor la ceea ce observăm, cele două teorii spuneau
acelaşi lucru.
Pentru a complica şi mai mult lucrurile (sau pentru a le face şi mai
interesante), două decenii mai târziu, Richard Feynman va crea o a treia
formulare a teoriei cuantice, diferită în cadrele ei matematic şi
conceptual atât de cea a lui Heisenberg, cât şi de cea a lui
Schrödinger, dar în acelaşi timp echivalentă matematic cu ele -
implicând aceleaşi principii fizice şi făcând previziuni identice.
Wallace Stevens a scris: "Aveam trei minţi, / asemenea unui copac / în
care sunt trei păsări"; dar transpusă în fizică, situaţia aceasta pare
stranie. Dacă fizica deţine un "adevăr" oarecare, pot să existe mai
multe teorii "corecte"? Da, chiar şi în fizică lucrurile pot fi văzute
în multe moduri. Acest fapt este valabil mai ales în fizica modernă,
unde lucrurile pe care le "privim" - cum ar fi atomii, electronii sau
particula Higgs - nu pot fi literalmente "văzute",
obligându-i pe fizicieni
să-şi creeze imaginile mentale cu ajutorul matematicii, în lipsa unei realităţi palpabile.
În fizică, o persoană poate să formuleze o teorie în termenii unui set
de concepte, în timp ce o altă persoană va formula o teorie a aceluiaşi
fenomen în termenii unui set diferit. Ceea ce înalţă acest exerciţiu
deasupra disputelor politice de tipul
dreapta-stânga
este faptul că în fizică, pentru ca o teorie să fie acceptată ca
valabilă, ea trebuie să treacă testul experimentului, ceea ce înseamnă
că teoriile alternative trebuie să conducă la aceleaşi concluzii - ceva
ce filosofiile politice fac doar arareori.
Aceasta ne duce înapoi la întrebarea dacă teoriile sunt descoperite sau
inventate. Fără să abordăm problema filosofică a existenţei unei
realităţi obiective, putem spune că procesul creării teoriei cuantice a
fost unul de
descoperire, în sensul că fizicienii au dat peste o mulţime din principiile sale în timp ce explorau natura, dar totodată ea a fost
inventată,
în sensul că oamenii de ştiinţă au conceput şi au creat mai multe cadre
conceptuale diferite care toate fac acelaşi lucru. Aşa cum materia se
poate comporta ca undă sau ca particulă, se pare că şi teoria care o
descrie are două caracteristici contradictorii.
Când Schrödinger
şi-a publicat lucrarea în
care demonstra echivalenţa dintre teoria lui şi cea a lui Heisenberg,
nimeni nu înţelegea încă interpretarea corectă a formulării sale. Cu
toate acestea, din demonstraţia lui reieşea fără niciun dubiu că
abordarea lui va ridica aceleaşi probleme filosofice deja evidente în
versiunea lui Heisenberg a teoriei. Astfel încât, ulterior acelui
articol, Einstein nu va mai scrie niciodată aprobator despre teoria
cuantică.
Schrödinger însuşi va adopta curând o atitudine critică faţă de teoria cuantică. El a remarcat că nu
şi-ar
fi publicat lucrările dacă ar fi ştiut "ce consecinţe vor declanşa
ele". El îşi crease aparent inofensiva teorie în încercarea de a înlocui
alternativa dezagreabilă a lui Heisenberg, dar echivalenţa celor două
demonstra că el nu înţelesese implicaţiile nedorite ale propriei sale
lucrări. În final, el nu făcuse decât să alimenteze focul şi să ducă mai
departe noile idei cuantice pe care preferase să nu le accepte.
Într-o notă de subsol neobişnuită din
articolul său despre echivalenţă, Schrödinger a scris că se simte
"descurajat, ca să nu spun dezgustat", de metodele lui Heisenberg, "care
mie mi se par foarte dificile, precum şi de imposibilitatea
vizualizării acestora". Repulsia era reciprocă. După ce a citit
articolele în care Schrödinger îşi prezenta teoria, Heisenberg
i-a
scris lui Pauli: "Cu cât reflectez mai mult asupra aspectelor fizice
ale teoriei lui Schrödinger, cu atât mi se pare mai dezgustătoare...
ceea ce a scris Schrödinger despre capacitatea de vizualizare a teoriei e
o prostie".
Rivalitatea
s-a dovedit a fi unilaterală,
fiindcă metoda lui Schrödinger a devenit repede formalismul preferat de
majoritatea fizicienilor şi pentru rezolvarea celor mai multe probleme.
Numărul oamenilor de ştiinţă din domeniul teoriei cuantice a crescut
vertiginos, dar al celor care utilizau formularea lui Heisenberg era
foarte redus.
Chiar şi Born, care îl ajutase pe Heisenberg
să-şi
elaboreze teoria, a fost atras de metoda lui Schrödinger, iar Pauli,
prietenul lui Heisenberg, se mira cât de simplu este să deduci spectrul
hidrogenului folosind ecuaţia lui Schrödinger. Nimic din toate acestea
nu era pe placul lui Heisenberg. Între timp, Bohr a depus eforturi
pentru a înţelege mai bine relaţia dintre teorii. Până la urmă,
fizicianul britanic Paul Dirac a dat explicaţia definitivă a conexiunii
profunde dintre cele două formulări ale teoriei şi chiar a inventat un
formalism hibrid, care este preferat în prezent şi care permite trecerea
lejeră de la una la alta, în funcţie de problema examinată. În 1960
existau deja peste 100.000 de articole despre aplicaţiile teoriei
cuantice.
Citiţi
aici continuarea acestui fragment.
***
Această carte face parte din Campania Naţională Te aşteptăm în librărie!, 2019.
Leonard Mlodinow
Odiseea umană. De la viaţa în copaci la înţelegerea cosmosului
Editura Herald, 2019
traducere din limba engleză de Walter Fotescu
***
Fragment
Citiţi
aici prima partea a acestui fragment.
***
În pofida tuturor progreselor înregistrate de teoria cuantică, abordarea
lui Heisenberg se va afla mereu în centrul ei, întrucât el fusese
inspirat de dorinţa de a elimina imaginea clasică a particulelor care se
mişcă pe o traiectorie în spaţiu, iar în 1927 a publicat articolul care
i-a asigurat victoria în această bătălie. El a
dovedit odată pentru totdeauna că indiferent de formalismul folosit,
este o chestiune de principiu ştiinţific - ceea ce numim acum principiul
incertitudinii - că orice încercare de a reprezenta mişcarea în sensul
lui Newton este zadarnică. Deşi conceptul de realitate al lui Newton
pare
valabil la scară macroscopică, la nivelul mai fundamental al atomilor
şi moleculelor care alcătuiesc obiectele macroscopice, universul este
guvernat de un set de legi foarte diferite.
Principiul incertitudinii restrânge ceea ce putem şti la un moment dat
despre anumite perechi de observabile, cum ar fi poziţia şi viteza. Nu
este o restricţie dictată de tehnologia măsurătorilor, nici o limită a
ingeniozităţii umane, ci o restricţie impusă de natura însăşi. Teoria
cuantică afirmă că
obiectele nu au proprietăţi exacte, cum ar fi
poziţia sau viteza; şi, mai mult decât atât, cu cât o măsori mai precis
pe una, cu atât mai puţin precis o vei putea măsura pe cealaltă.
Desigur că în viaţa de zi cu zi se pare că suntem capabili să măsurăm
simultan poziţia şi viteza oricât de precis dorim. Aceasta pare să
contrazică principiul incertitudinii, dar, dacă te familiarizezi cu
matematica teoriei cuantice, vei constata că masele obiectelor uzuale
sunt atât de mari, încât principiul incertitudinii este irelevant pentru
fenomenele cotidiene. Dacă fizica newtoniană a funcţionat un timp atât
de îndelungat, asta
s-a întâmplat fiindcă limitele ei au devenit vizibile numai atunci când fizicienii au abordat fenomenele de la scara atomului.
De exemplu, să presupunem că electronii ar cântări la fel de mult ca o
minge de fotbal. În acest caz, dacă localizezi poziţia electronului cu o
aproximaţie de un milimetru în orice direcţie, îi poţi măsura viteza cu
o precizie mai mare de o miliardime de miliardime de miliardime de
kilometru pe oră. Aceasta este cu siguranţă suficient, în orice scop am
dori să facem o astfel de măsurătoare în viaţa de zi cu zi. Dar cu
electronul real, care este incomparabil mai uşor decât o minge de
fotbal, lucrurile stau altfel. Dacă măsori poziţia unui electron real cu
o precizie corespunzând aproximativ cu dimensiunea atomului, principiul
incertitudinii afirmă că viteza electronului nu poate fi determinată
mai precis de plus sau minus 1.000 de kilometri pe oră - anume,
diferenţa dintre electronul aflat în repaus şi cel
mişcându-se
mai rapid decât un avion cu reacţie. Şi astfel Heisenberg a obţinut în
fine satisfacţie: acele orbite atomice inobservabile, care să precizeze
cu exactitate traiectoria electronului, sunt în ultimă instanţă
interzise chiar de natură.
Când teoria cuantică a fost mai bine înţeleasă, a devenit clar că în
lumea cuantică nu există certitudine, ci numai probabilităţi - nu există
"Da, aceasta se va întâmpla", ci numai "Unul dintre aceste lucruri se
va întâmpla cu siguranţă". În viziunea newtoniană despre lume, stările
universului la un moment dat în viitor sau în trecut sunt considerate a
fi imprimate în starea actuală a universului şi, folosind legile lui
Newton, cineva suficient de inteligent
le-ar
putea citi. Dacă am dispune de suficiente date despre interiorul
Pământului, am putea prevedea cutremurele; dacă am cunoaşte toate
detaliile fizice relevante despre vreme, am putea, în principiu, să
spunem cu certitudine dacă va ploua mâine sau peste un secol.
Acest "determinism" newtonian se află în chiar inima ştiinţei
newtoniene: ideea că un eveniment îl cauzează pe următorul, şi aşa mai
departe, şi că totul poate fi prezis cu ajutorul matematicii. A făcut
parte din revelaţia lui Newton, un fel de certitudine îmbătătoare care
i-a inspirat pe toţi, de la economişti la sociologi,
"să-şi
dorească să aibă ceea ce are fizica". Dar teoria cuantică ne spune că
în miezul ei - la nivelul fundamental al atomilor şi particulelor din
care este alcătuit totul - lumea nu este deterministă, că starea
prezentă a universului nu determină evenimentele viitoare (sau trecute),
ci numai probabilitatea ca una din multele alternative viitoare să se
producă (sau ca evenimente trecute să se fi produs). Cosmosul - ne spune
teoria cuantică - este asemenea unui enorm joc de bingo. Ca o reacţie
la aceste idei a făcut Einstein celebra sa afirmaţie,
într-o
scrisoare adresată lui Born, că "teoria [cuantică] are multe rezultate,
dar ne apropie prea puţin de secretele Bătrânului. Convingerea mea este
că
El nu joacă zaruri".
Este interesant că Einstein a invocat conceptul de Dumnezeu - "Bătrânul"
- în această afirmaţie. Einstein nu credea în Dumnezeul personal din
tradiţia biblică, de exemplu. Pentru Einstein, Dumnezeu nu era un
jucător implicat în detaliile intime ale vieţii noastre, ci reprezenta
frumuseţea şi simplitatea logică a legilor cosmosului. Astfel că, atunci
când Einstein a spus că Bătrânul nu joacă zaruri, el înţelegea prin
aceasta că nu poate accepta să acorde hazardului un rol în marea schemă a
naturii.
Tatăl meu nu a fost nici fizician, nici jucător de zaruri, iar în
perioada cât a locuit în Polonia nu a ştiut nimic despre grandioasele
evoluţii care aveau loc în fizică, la numai câteva sute de kilometri
depărtare. Dar când
i-am explicat incertitudinea cuantică,
i-a venit mult mai uşor
s-o
accepte decât lui Einstein. Pentru tatăl meu, încercarea de a înţelege
universul nu era centrată pe observaţii făcute cu telescoape sau
microscoape, ci pe condiţia umană. Şi astfel, la fel cum a înţeles, din
propria lui viaţă, distincţia lui Aristotel între schimbarea naturală şi
cea violentă, trecutul său a făcut ca hazardul inerent în teoria
cuantică să fie o pastilă uşor de înghiţit. El
mi-a povestit despre vremea când a stat
într-un şir lung, în piaţa oraşului, unde naziştii adunaseră mii de evrei. Când a început razia,
s-a ascuns
într-o latrină împreună cu un lider al Rezistenţei evadat, pe care trebuia
să-l protejeze. Dar nici el, nici liderul nu au putut să suporte duhoarea, încât până la urmă au ieşit. Evadatul a
luat-o la goană şi nimeni nu
l-a mai văzut vreodată. Tatăl meu a fost împins în rând şi i
s-a alăturat aproape de capătul acestuia.
Şirul se mişca lent şi tatăl meu a văzut că toţi erau urcaţi în camioane. Când era aproape
să-i vină rândul, ofiţerul SS responsabil
i-a
oprit pe ultimii patru, printre care se afla şi tatăl meu. Aveau nevoie
de trei mii de evrei şi se pare că acel şir avea 3.004. Oriunde
trebuiau să meargă, au mers fără el. Mai târziu, el a aflat că
destinaţia fusese cimitirul local, unde fiecare a trebuit să sape o
groapă, după care a fost împuşcat şi îngropat. Tatăl meu trăsese numărul
3.004
într-o loterie a morţii, în care
precizia germană a învins brutalitatea nazistă. Pentru tatăl meu, acela a
fost un exemplu de hazard pe care mintea lui cu greu îl putea pricepe.
Hazardul mecanicii cuantice, în schimb, i
s-a părut lesne de înţeles.
La fel ca vieţile noastre, o teorie ştiinţifică poate fi clădită pe
stâncă sau pe nisip. Speranţa nemărginită a lui Einstein a fost că
teoria cuantică se va dovedi construită pe nisip, o fundaţie slabă, care
pe termen lung îi va cauza prăbuşirea. La apariţia principiului
incertitudinii, el a sugerat că acesta nu este un principiu fundamental
al naturii, ci o limitare a mecanicii cuantice - un indiciu că teoria nu
are o fundaţie solidă.
Obiectele
au valori bine definite pentru mărimi precum poziţia şi
viteza, credea el, numai că teoria cuantică nu le poate pune în
evidenţă. În ciuda succeselor ei incontestabile, mecanica cuantică - a
spus Einstein - trebuie că este întruparea unei teorii mai profunde,
care va repune în drepturi realitatea obiectivă. Deşi puţini în afară de
el au împărtăşit această credinţă, timp de mulţi ani a fost o
posibilitate pe care nimeni nu o putea exclude, şi Einstein
s-a dus în mormânt convins că
într-o
zi se va dovedi că avusese dreptate. În ultimele decenii însă,
experimente sofisticate bazate pe ideile foarte ingenioase ale
fizicianului teoretician irlandez John Bell (1928-1990) au eliminat
posibilitatea aceasta. Incertitudinea cuantică nu poate fi eliminată.
"Verdictul lui Einstein", a mărturisit Born, "a fost o lovitură grea."
Born, împreună cu Heisenberg, adusese contribuţii importante la
interpretarea probabilistă a mecanicii cuantice şi sperase la o reacţie
mai pozitivă. El îl venera pe Einstein şi a avut un sentiment de
pierdere, ca şi cum ar fi fost părăsit de un lider respectat. Şi alţii
au simţit la fel, şi au fost mişcaţi până la lacrimi când
s-au văzut nevoiţi să respingă ideile lui Einstein. În curând, Einstein
s-a aflat practic singur în opoziţia sa faţă de teoria cuantică, cântând, cum
s-a
exprimat el, "cântecelul meu solitar" şi "părând foarte ciudat, văzut
din afară". În 1949, la circa douăzeci de ani după prima scrisoare în
care a respins lucrarea lui Born, şi cu numai şase ani înaintea morţii
sale, el
i-a scris din nou lui Born, pentru
a-i spune: "Sunt unanim privit ca un fel de obiect pietrificat, pe care trecerea anilor
l-a orbit şi
l-a surzit. Rolul acesta nu mi se pare prea dezagreabil, întrucât corespunde foarte bine cu temperamentul meu".
***
Teoria cuantică a fost creată în Europa Centrală
printr-o
concentrare de putere cerebrală ştiinţifică ce a depăşit - sau cel
puţin a rivalizat - cu oricare dintre constelaţiile intelectuale pe care
le-am întâlnit în călătoria noastră
de-a
lungul epocilor. Inovaţiile încep cu un mediu fizic şi social adecvat,
astfel încât faptul că cei din ţări îndepărtate au avut puţine
contribuţii nu este întâmplător: stimulaţi de progresele tehnice care au
revelat un torent de noi fenomene legate de atom, fizicienii
teoreticieni destul de norocoşi să facă parte
dintr-o
comunitate în acel timp şi acel loc au făcut schimb de intuiţii şi
observaţii privind aspecte ale universului dezvăluite pentru prima oară
în istoria omenirii. A fost un timp magic în Europa, în care izbucnirile
imaginaţiei luminau cerul una după alta, până când au început să apară
contururile unui nou tărâm al naturii.
Mecanica cuantică
s-a născut din sudoarea şi geniul multor oameni de ştiinţă care au lucrat
într-un
număr restrâns de ţări, schimbând idei şi polemizând, dar cu toţi
aliaţi în pasiunea şi dăruirea pentru atingerea aceluiaşi ţel. Dar atât
alianţele, cât şi conflictele acelor minţi strălucite vor fi în curând
eclipsate de haosul şi sălbăticia care vor pune stăpânire pe continent.
Stelele fizicii cuantice vor fi împrăştiate la fel ca un castel din
cărţi de joc în bătaia vântului.
Începutul sfârşitului a venit în ianuarie 1933, când feldmareşalul Paul von Hindenburg, preşedintele Germaniei,
l-a
numit pe Adolf Hitler cancelar. În noaptea imediat următoare, în marele
oraş universitar Göttingen - unde Heisenberg, Born şi Jordan
colaboraseră la crearea mecanicii lui Heisenberg -, nazişti în uniformă
mărşăluiau pe străzi, agitând torţe şi zvastici, cântând cântece
patriotice şi hărţuind evreii. În numai câteva luni, naziştii au iniţiat
ceremonii de incinerare a cărţilor în toată ţara şi au proclamat o
epurare a
non-arienilor din universităţi.
Dintr-odată, mulţi dintre cei mai respectaţi intelectuali germani
s-au văzut obligaţi
să-şi
abandoneze căminele; alţii, precum tatăl meu, croitor polonez fără
astfel de opţiuni, au trebuit să rămână şi să facă faţă ameninţării
naziste în creştere. Se estimează că în decurs de cinci ani, aproape
două mii de savanţi de prim rang au părăsit Germania datorită fie
originii etnice, fie convingerilor politice.
Se spune că Heisenberg a remarcat cu multă voioşie despre ascensiunea lui Hitler că "acum cel puţin este ordine,
s-a
pus capăt instabilităţii şi avem o mână forte care guvernează Germania,
ceea ce va fi spre binele Europei". Încă din adolescenţă, Heisenberg
fusese nemulţumit de starea societăţii germane. El chiar activase
într-o
grupare de tineret naţionalistă care combina lungi drumeţii în natură
cu discuţii în jurul focului de tabără, în cadrul cărora se deplângea
decăderea morală din Germania şi pierderea tradiţiilor şi a unui ţel
comun. Ca om de ştiinţă, el aspira să fie deasupra politicii, dar se
pare că a văzut în Hitler mâna forte capabilă să restaureze măreţia
Germaniei din perioada de dinaintea Primului Război Mondial.
Dar noua fizică susţinută de Heisenberg, şi la a cărei inventare contribuise decisiv, era menită
să-l irite pe Hitler. În secolul al
XIX-lea,
fizica germană îşi stabilise supremaţia şi prestigiul în primul rând
prin culegerea şi analiza datelor. Desigur, au fost emise şi analizate
anumite ipoteze matematice, dar în general nu acesta a fost obiectivul
fizicienilor. În primele decenii ale secolului al
XX-lea
însă, fizica teoretică a înflorit ca un domeniu de sine stătător şi,
aşa cum am văzut, a obţinut succese răsunătoare. Dar naziştii au
respins-o
ca fiind excesiv de speculativă şi obscură matematic. La fel ca arta
"degenerată", pe care o urau atât de mult, ei o percepeau ca abstractă
şi de un suprarealism dezgustător. Dar, cel mai rău, ea era creaţia unor
savanţi de origine evreiască (Einstein, Born, Bohr, Pauli).
Naziştii au calificat noile teorii - relativitatea şi mecanica cuantică -
drept "fizică evreiască". În consecinţă, ele erau nu doar greşite, ci
şi degenerate, iar predarea lor în universităţi a fost interzisă. Însuşi
Heisenberg, care a avut necazuri fiindcă lucrase la "fizica evreiască"
şi colaborase cu fizicieni evrei. Atacurile
l-au
înfuriat pe Heisenberg care, în pofida numeroaselor oferte prestigioase
din străinătate, rămăsese în Germania, loial guvernului său, şi făcuse
tot
ce-i ceruse al Treilea Reich.
Heisenberg a încercat
să-şi rezolve problemele apelând direct la Heinrich Himmler, liderul organizaţiei Schutzstaffel
(SS-ul)
şi omul care va fi responsabil de construirea lagărelor de concentrare.
Mama lui îl cunoştea de mulţi ani pe Himmler, şi Heisenberg
s-a folosit de această relaţie pentru
a-i transmite o scrisoare. Himmler a răspuns cu o investigaţie amănunţită care a durat opt luni şi
i-a
provocat lui Heisenberg coşmaruri ani după aceea, dar în cele din urmă
Himmler a declarat: "Cred că Heisenberg este decent şi nu ne putem
permite
să-l pierdem sau
să-l
reducem la tăcere pe omul acesta, care este relativ tânăr şi poate să
educe o nouă generaţie. În schimb, Heisenberg a fost de acord
să-i dezavueze pe creatorii evrei ai fizicii evreieşti şi să evite a le mai rosti numele în public.
Dintre ceilalţi pionieri de seamă ai fizicii cuantice, Rutherford era pe
atunci la Cambridge. Acolo, a contribuit la fondarea unei organizaţii
pentru ajutorarea refugiaţilor academici, al cărei preşedinte a fost. El
a murit în 1937, la vârsta de şaizeci şi patru de ani, ca urmare a
amânării unei operaţii de hernie. Dirac, care devenise Profesor Lucasian
de matematică la Cambridge (post deţinut odinioară de Newton şi
Babbage, iar mai târziu de Hawking), a lucrat un timp la probleme
relevante pentru proiectul britanic al bombei atomice, după care a fost
invitat să se alăture Proiectului Manhattan, dar a refuzat din motive
etice. El
şi-a petrecut ultimii ani la Florida
State University, în Tallahassee, unde a murit în 1984, la optzeci şi
doi de ani. Pauli, pe atunci profesor la Zürich, a condus, la fel ca
Rutherford, un proiect internaţional pentru refugiaţi, dar la izbucnirea
războiului i
s-a refuzat cetăţenia elveţiană, aşa că a emigrat în Statele Unite, unde se afla când i
s-a
decernat Premiul Nobel, la scurt timp după terminarea războiului. În
ultimii ani ai vieţii, a devenit tot mai interesat de mistică şi
psihologie, mai ales de vise, şi
s-a numărat
printre membrii fondatori ai Institutului C.G. Jung din Zürich. El a
murit de cancer pancreatic la un spital din Zürich, în 1958, la
cincizeci şi opt de ani.
La fel ca Pauli, Schrödinger a fost austriac, dar locuia la Berlin când a
venit Hitler la putere. În privinţa lui Hitler, Schrödinger
s-a dovedit a fi antiteza lui Heisenberg: a fost un
anti-nazist
declarat şi curând a părăsit Germania pentru a lua în primire un post
la Oxford. La scurt timp după aceea, a primit Premiul Nobel împreună cu
Dirac. Heisenberg, care încerca să menţină unitatea fizicii germane, a
fost iritat de plecarea lui Schrödinger, "fiindcă nu era nici evreu,
nici altminteri ameninţat". Schrödinger nu va rămâne însă mult timp la
Oxford. Problema lui era că trăia atât cu soţia, cât şi cu amanta, pe
care o considera mai mult ca pe o a doua soţie. După cum a scris
biograful său, Walter Moore, la Oxford "soţiile erau privite ca nişte
anexe feminine regretabile... Era deplorabil să ai o soţie la Oxford -
să ai două era de neînchipuit".
Schrödinger se va stabili până la urmă la Dublin. El a murit de
tuberculoză în 1961, la şaptezeci şi trei de ani. Contractase boala în
1918, în timp ce lupta în Primul Război Mondial, şi problemele
respiratorii de care a suferit tot restul vieţii au fost motivul şederii
sale în staţiunea alpină Arosa, unde a elaborat versiunea sa a teoriei
cuantice.
Einstein şi Born locuiau în Germania când a venit Hitler la putere, şi a
emigra din timp era o chestiune de supravieţuire, dată fiind originea
lor evreiască. Einstein era pe atunci profesor la Berlin şi întâmplarea a
făcut ca în ziua numirii lui Hitler, el să se afle în vizită la
Caltech, în Statele Unite. El a decis să nu se mai întoarcă în Germania,
unde nu a mai pus niciodată piciorul. Naziştii
i-au confiscat proprietatea personală,
i-au
ars lucrările despre teoria relativităţii şi au pus o recompensă de
cinci mii de dolari pe capul său. Dar el nu fusese luat prin
surprindere: înainte de a pleca în California, îi spusese soţiei să se
uite bine la casa lor. "Nu o vei mai vedea niciodată",
i-a spus el. Ea crezut că vorbeşte prostii.
Einstein a devenit cetăţean american în 1940, dar
şi-a
păstrat şi cetăţenia elveţiană. El a murit în 1955 şi a fost dus la un
crematoriu, unde se adunaseră în tăcere doisprezece prieteni apropiaţi.
După o scurtă ceremonie de comemorare, trupul a fost incinerat şi cenuşa
împrăştiată
într-un loc neprecizat, dar un patolog de la Spitalul Princeton
i-a
păstrat creierul, care a fost studiat intens în deceniile care au
urmat. Ce a mai rămas din el se păstrează U.S. Army's National Museum of
Health and Medicine, în Silver Spring, statul Maryland.
Born, împiedicat să mai predea şi îngrijorat de hărţuielile la care îi
erau supuşi copiii, a părăsit şi el curând Germania. Heisenberg a depus
mari eforturi ca Born să fie o excepţie de la interdicţia lucrărilor
non-ariene, dar cu ajutorul organizaţiei pentru refugiaţi conduse de Pauli, în iulie 1933 a preluat un post la Cambridge, iar mai târziu
s-a stabilit la Edinburgh. El a fost omis când lui Heisenberg i
s-a decernat Premiul Nobel, în 1932, pentru o lucrare pe care o făcuseră împreună, dar premiul
i-a fost acordat în 1954. Born a murit în 1970. Pe mormântul său este inscripţionată drept epitaf relaţia
pq -
qp
= h / 2π, una din cele mai faimoase ecuaţii ale teoriei cuantice, un
enunţ matematic care va deveni baza principiului incertitudinii al lui
Heisenberg - şi care a fost descoperit independent de el şi de Dirac.
Bohr, care locuia în Danemarca, unde conducea ceea ce acum se numeşte
Institutul Niels Bohr, a fost o vreme ceva mai ferit de acţiunile lui
Hitler şi
i-a ajutat pe oamenii de ştiinţă evrei refugiaţi
să-şi
găsească posturi în Statele Unite, Marea Britanie şi Suedia. Dar în
1940 Hitler a invadat Danemarca, iar în toamna anului 1943, ambasadorul
suedez la Copenhaga
l-a avertizat pe Bohr
că-l
ameninţă arestarea iminentă, ca parte a planului nazist de deportare a
tuturor evreilor din Danemarca. Arestarea lui fusese prevăzută cu o lună
înainte, dar naziştii au considerat că va face mai puţină vâlvă dacă
vor aştepta până la apogeul arestărilor în masă. Amânarea aceasta
l-a salvat pe Bohr, care
s-a refugiat împreună cu soţia în Suedia. A doua zi, Bohr
s-a întâlnit cu regele Gustav al
V-lea şi
l-a convins să ofere în mod public azil refugiaţilor evrei.
Însă Born era în pericol să fie răpit. Suedia era înţesată de agenţi germani şi, deşi el era adăpostit
într-o locaţie secretă, ei ştiau că se află la Stockholm. Curând, Winston Churchill
l-a anunţat pe Bohr că britanicii îl vor evacua, şi el a fost împachetat
într-o saltea, în compartimentul bombelor
dintr-un
Havilland Mosquito, un bombardier rapid, neînarmat, capabil să evite
aviaţia germană. Pe drum, Bohr a leşinat din lipsă de oxigen, dar a
ajuns viu la destinaţie, purtând aceleaşi haine cu care părăsise
Danemarca. Familia
l-a urmat. Din Anglia, Bohr a plecat în Statele Unite, unde a devenit consilier al Proiectului Manhattan. După război,
s-a întors la Copenhaga, unde a murit în 1962, în vârstă de şaptezeci şi şapte de ani.
Dintre marii teoreticieni ai fizicii cuantice, numai Planck, Heisenberg
şi Jordan au rămas în Germania. Jordan, asemenea marelui experimentator
Geiger, a fost un nazist entuziast. El a devenit unul dintre cei trei
milioane de membri ai trupelor de asalt germane şi a purtat cu mândrie
uniforma maronie, cizmele cu carâmb înalt şi banderola cu zvastică în
jurul braţului. El a încercat să trezească interesul naziştilor pentru
diverse scheme de arme avansate, dar, ironic, din cauza implicării sale
în "fizica evreiască" a fost ignorat. După război, a intrat în politică
şi a obţinut un loc în Bundestag, parlamentul german. A murit în 1980,
la şaptezeci şi şapte de ani, singurul dintre pionierii fizicii cuantice
care nu a primit Premiul Nobel.
Planck nu simpatiza naziştii, dar nici nu
le-a
opus rezistenţă, nici măcar tacit. În schimb, la fel ca Heisenberg,
prioritatea lui pare să fi fost, pe cât posibil, salvgardarea ştiinţei
germane,
supunându-se tuturor legilor şi regulamentelor naziste. În mai 1933, el
s-a întâlnit cu Hitler
într-o încercare menită
să-l
convingă să renunţe la politica de eliminare a evreilor din mediile
academice germane, dar bineînţeles că întâlnirea aceasta nu a schimbat
nimic. Câţiva ani mai târziu, fiul cel mai mic al lui Planck, de care
era foarte legat, a încercat de o manieră mai îndrăzneaţă să schimbe
partidul nazist - a participat la complotul pentru asasinarea lui
Hitler, din 20 iulie 1944. Arestat împreună cu ceilalţi, a fost torturat
şi executat de Gestapo. Pentru Planck, a fost apogeul tragic al unei
vieţi plină de tragedii. Dintre cei cinci copii ai săi, alţi trei
muriseră de tineri - fiul cel mai mare a fost ucis în Primul Război
Mondial, iar două fiice au murit la naştere. Se spune că execuţia fiului
său a stins definitiv dorinţa de viaţă a lui Planck, care a murit doi
ani mai târziu, în vârstă de optzeci şi nouă de ani.
În pofida entuziasmului său iniţial, lui Heisenberg i
s-a făcut lehamite de nazişti. Dar cum deţinea poziţii ştiinţifice înalte pretutindeni în cel
de-al Treilea Reich, el
şi-a
îndeplinit obligaţiile fără să se plângă. Când evreii au fost epuraţi
din universităţi, a făcut tot ce a putut ca să menţină fizica germană,
atrăgând cei mai buni înlocuitori cu putinţă. Heisenberg nu a intrat
niciodată în partidul nazist, dar a rămas la post şi nu a rupt relaţiile
cu regimul.
Când proiectul bombei atomice germane a fost iniţiat, în 1939, Heisenberg i
s-a alăturat şi
s-a
pus pe treabă cu o enormă energie. El a finalizat curând calculele care
demonstrau posibilitatea unei reacţii în lanţ de fisiune nucleară şi că
uraniul 235 - un izotop rar - în stare pură ar fi un exploziv bun. Este
una dintre numeroasele ironii ale istoriei că succesele Germaniei
repurtate la începutul războiului au contribuit în final la înfrângerea
ei: regimul nu a investit multe resurse în proiectul bombei atomice, dat
fiind că războiul mergea atât de bine, iar când lucrurile
s-au schimbat, a fost prea târziu - naziştii au fost înfrânţi înainte să o poată construi.
După război, Heisenberg a fost reţinut scurt timp de Aliaţi, împreună cu
alţi nouă savanţi germani de frunte. După eliberare, a început să
lucreze din nou la probleme teoretice fundamentale ale fizicii,
s-a implicat în reconstruirea ştiinţei germane şi a încercat
să-şi
refacă reputaţia printre oamenii de ştiinţă din afara ţării sale de
baştină. Heisenberg a murit la locuinţa lui din München, la 1 februarie
1976, fără
să-şi fi recăpătat reputaţia de care se bucurase cândva.
Reacţiile amestecate ale comunităţii fizicienilor faţă de Heisenberg în
perioada postbelică se reflectă, poate, şi în atitudinea mea. În 1973,
student fiind, aş fi avut şansa să asist la o prelegere pe care a
ţinut-o la Harvard despre dezvoltarea teoriei cuantice, dar nu
m-am
putut decide să merg. În schimb, peste câţiva ani, când aveam o bursă
Alexander von Humboldt la institutul al cărei director fusese, am stat
adesea în faţa biroului pe
care-l ocupase şi am reflectat la spiritul care contribuise la inventarea mecanicii cuantice.
***
Deşi teoria cuantică dezvoltată de marii ei pionieri nu modifică
descrierea fizică a lumii macroscopice, ea a revoluţionat modul în care
trăim, producând în societatea umană o schimbare la fel de mare ca cea
adusă de Revoluţia Industrială. Legile teoriei cuantice stau la baza
tuturor tehnologiilor informatice şi de comunicaţii care au remodelat
societatea modernă: calculatorul, internetul, sateliţii, telefoanele
celulare şi toate dispozitivele electronice. Dar la fel de important ca
aplicaţiile ei practice este ceea ce ne spune teoria cuantică despre
natură şi despre ştiinţă.
Triumfalismul viziunii newtoniene despre lume promisese că, făcând
calculele matematice adecvate, omenirea va putea să prevadă şi să
explice toate fenomenele naturale, ceea ce
i-a inspirat pe oamenii de ştiinţă din toate domeniile să încerce
să-şi "newtonizeze" subiectele. Creatorii fizicii cuantice din prima jumătate a secolului al
XX-lea
au nimicit acele aspiraţii şi au descoperit un adevăr care conferă
putere, dar care în acelaşi timp îndeamnă la o profundă umilinţă.
Conferă putere fiindcă teoria cuantică demonstrează că putem înţelege şi
manipula o lume nevăzută, aflată dincolo de experienţa noastră. Şi
îndeamnă la umilinţă fiindcă de milenii progresele filosofilor şi ale
oamenilor de ştiinţă au sugerat că dispunem de o capacitate de
înţelegere infinită, dar acum natura, vorbind prin intermediul marilor
descoperiri ale fizicii cuantice, ne spune că există limite în ceea ce
putem cunoaşte şi în ceea ce putem controla. Mai mult decât atât, teoria
cuantică ne aduce aminte de posibilitatea existenţei unor lumi
nevăzute, ne aminteşte că universul este locul unor mistere
extraordinare şi că dincolo de orizont ne aşteaptă, poate, alte fenomene
inexplicabile, cerând noi revoluţii în gândire şi în teorie.
În aceste pagini am făcut o călătorie
de-a
lungul a milioane de ani, începând cu primele specii umane, care se
deosebeau foarte mult de noi atât fizic, cât şi mental. În călătoria
aceasta de patru milioane şi jumătate de ani, doar în ultima clipită am
intrat în era prezentă, în care am învăţat că natura este guvernată de
legi, dar că legile acestea conţin mai mult decât ne arată experienţa
noastră cotidiană, şi că, aşa cum îi spune Hamlet lui Horatio, sunt mai
multe lucruri în cer şi pe pământ decât visează filosofia noastră.
Cunoaşterea noastră va continua să se extindă în viitorul previzibil şi,
dată fiind creşterea exponenţială a numărului celor care se ocupă de
ştiinţă, pare rezonabil să credem că următoarea sută de ani va aduce
progrese la fel de mari ca ultimii o mie. Dar dacă citeşti cartea
aceasta, ştii fără îndoială că interesul oamenilor faţă de mediul
înconjurător merge dincolo de aspectele tehnice - noi, oamenii, vedem
frumuseţe în natură şi căutăm înţelesuri. Nu vrem să ştim numai cum
funcţionează universul, vrem să înţelegem şi care este locul nostru în
el. Vrem să oferim un context vieţii noastre şi existenţei noastre
finite şi să ne simţim conectaţi cu alţi oameni, cu bucuriile şi
tristeţile lor, şi cu cosmosul în care acele bucurii şi tristeţi joacă
doar un rol neînsemnat.
A înţelege şi a ne accepta locul în univers poate fi dificil, dar a
constituit de la bun început unul dintre scopurile celor care studiază
natura - de la vechii greci, care au considerat ştiinţa o ramură a
filosofiei, alături de metafizică, etică şi estetică, până la pionieri
precum Boyle şi Newton, care au abordat studiul naturii ca pe o metodă
de a înţelege natura lui Dumnezeu. Pentru mine, conexiunea dintre
înţelegerea lumii fizice şi lumea umană
s-a revelat în modul cel mai frapant
într-o zi, când eram la Vancouver, pe platoul unde se turna serialul de televiziune
MacGyver.
Scrisesem episodul care se filma şi îi instruiam pe decoratori şi
designeri despre cum trebuie să arate un laborator de fizica
temperaturilor joase. Brusc, în mijlocul acelor discuţii tehnice
mundane,
m-am confruntat pentru prima oară cu
faptul că noi, oamenii, nu suntem mai presus de natură, ci venim şi
plecăm asemenea florilor sau a cintezoilor lui Darwin.
Totul a început când un apel telefonic a fost direcţionat de la biroul
producătorului spre platoul unde mă aflam. În acele vremuri, înainte ca
orice copil de doisprezece ani să aibă celular, a primi un telefon pe
platoul de filmare era ceva neobişnuit, şi de obicei mesajele telefonice
îmi parveneau după câteva ore, mâzgălite pe bucăţi neregulate de
hârtie. Mesaje precum:
Leonard: _
ilizibil_ vrea ca tu _ilizibil_.
Zice că este urgent! Sună-l la _ilizibil_. De data aceasta a fost diferit. De data aceasta un asistent de producţie
mi-a adus un telefon.
La celălalt capăt al firului era un medic de la spitalul Universităţii din Chicago. El
m-a
informat că tatăl meu suferise un atac cerebral şi era în comă - un
rezultat întârziat al intervenţiei chirurgicale pe care o avusese cu
câteva luni în urmă, pentru
a-i repara aorta. Seara am fost la spital,
privindu-l pe tatăl meu, care stătea întins pe spate, cu ochii închişi şi părând liniştit.
M-am aşezat lângă el şi
i-am trecut mâna prin păr. Trupul lui era cald şi dădea senzaţia de viaţă, ca şi cum ar fi fost doar adormit şi
s-ar fi putut trezi în orice moment, zâmbind la vederea mea, întinzând mâna să mă atingă şi
întrebându-mă dacă nu vreau nişte hering marinat cu pâine de secară la micul dejun.
I-am vorbit tatălui meu.
I-am spus
că-l
iubesc - la fel cum, mulţi ani mai târziu, aş fi vrut să le spun
acelaşi lucru copiilor mei când dormeau. Dar medicul a insistat că tatăl
meu nu doarme şi că
nu-mi poate auzi vocea. Encefalograma lui arăta că era practic mort. Corpul lui cald era asemenea laboratorului de fizică din
MacGyver - o faţadă în stare bună la exterior, dar o simplă carcasă, incapabilă să îndeplinească vreun rol semnificativ. Medicul
mi-a spus că presiunea sanguină a tatălui meu va scădea treptat şi respiraţia lui va încetini, până când va muri.
În clipa aceea am urât ştiinţa şi aş fi vrut să greşească. Cine sunt medicii şi oamenii de ştiinţă, ca
să-ţi spună soarta unei fiinţe omeneşti? Atunci aş fi dat orice, sau totul, ca
să-l am din nou pe tatăl meu pentru o zi, o oră, sau chiar numai un minut,
să-i spun că
l-am iubit şi
să-mi iau
rămas-bun. Dar sfârşitul a survenit exact cum spusese medicul.
Era anul 1988 şi tatăl meu avea şaptezeci şi şase de ani. După moartea
lui, familia noastră "a stat în şiva", adică am respectat perioada
tradiţională de doliu de şapte zile, în care
ne-am
rugat de trei ori pe zi şi nu am plecat de acasă. Toată viaţa stătusem
în camera de zi şi vorbisem cu el, dar acum stăteam acolo ştiind că el
nu mai este decât o amintire şi că niciodată nu voi mai vorbi cu el.
Mulţumită călătoriei intelectuale a umanităţii, ştiam că atomii lui
continuă să existe şi că vor exista întotdeauna; dar mai ştiam şi că,
deşi atomii lui nu au murit odată cu el, acum ei se vor risipi.
Organizarea lor în fiinţa care fusese tatăl meu dispăruse şi nu va mai
exista niciodată, decât ca o umbră în mintea mea şi în minţile
celorlalţi care
l-au iubit. Şi mai ştiam că peste câteva decenii acelaşi lucru se va întâmpla şi cu mine.
Spre surprinderea mea,
mi-am dat seama că ceea
ce învăţasem graţie străduinţelor mele omeneşti de a înţelege lumea
fizică nu mă împietrise, ci doar îmi dăduse putere.
M-a ajutat
să-mi depăşesc durerea sufletească, să mă simt mai puţin singur, fiindcă făceam parte din ceva mai mare.
Mi-a
deschis ochii în faţa frumuseţii copleşitoare a existenţei, indiferent
de numărul anilor care ne sunt hărăziţi. Chiar dacă nu a avut niciodată
şansa să înveţe la liceu, tatăl meu a nutrit o mare apreciere şi
curiozitate pentru natura lumii fizice.
Într-una
dintre conversaţiile noastre avute în camera de zi, în tinereţea mea,
îi spusesem că voi scrie odată o carte despre acest subiect. În sfârşit,
după decenii, aceasta este cartea.
