Maria Skłodowska-Curie: cudowny rok 1898

Rok 1898 był prawdziwym annus mirabilis – cudownym rokiem w naukowym życiu Marii Skłodowskiej-Curie. Zaledwie rok wcześniej zaczęła samodzielną pracę doświadczalną z myślą o doktoracie. Zajęła się tematem „promieniowania uranowego”, którego nie kontynuował nawet odkrywca owego zjawiska, Henri Becquerel, uznając, że są ciekawsze sprawy. Wynikiem wstępnej intensywnej pracy Marii, do której włączył się też jej mąż Pierre, było ni mniej ni więcej tylko odkrycie dwóch nowych pierwiastków, i to pierwiastków osobliwych, bo radioaktywnych (określenie „radioaktywność” pochodzi od Marii Skłodowskiej-Curie). Młoda uczona szukając tematu do doktoratu stworzyła nową dziedzinę nauki: badanie promieniotwórczości. Nic dziwnego, że poświęci tej dziedzinie resztę naukowej kariery. Doktorat napisze w roku 1903 – w tym samym roku otrzyma Nagrodę Nobla.

Kiedy zaczynała tę pracę dobiegała trzydziestki, a więc nie była bardzo młoda jak na początkującą badaczkę. Nie było w tym jej winy, dopiero w 1891 roku sytuacja finansowa pozwoliła jej na studia na paryskiej Sorbonie. Umówiły się z siostrą, że najpierw starsza będzie studiować, a młodsza pracować i jej pomagać, potem role się odwrócą. Maria mieszkała na szóstym piętrze w pokoiku, gdzie czasem zamarzała woda, i bezustannie pracowała. Bo nie dość, że zaczęła późno, to jeszcze miała braki do nadrobienia, zwłaszcza w matematyce (uczył ją m.in. sławny Henri Poincaré, który z czasem został jej kolegą). W Polsce dziewcząt w ogóle nie uczono przedmiotów ścisłych na odpowiednim poziomie, Maria douczała się sama w chwilach wolnych od pracy guwernantki. W okresie tym przeżyła też bolesną i upokarzającą miłość, trwający kilka lat związek z synem jej chlebodawców, Kazimierzem Żorawskim. Żorawski był studentem matematyki na cesarskim uniwersytecie warszawskim – rosyjskiej uczelni powołanej zamiast polskiej Szkoły Głównej w ramach represji po powstaniu styczniowym. Rodzice Kazimierza nie chcieli słyszeć o małżeństwie z guwernantką, Maria, która zawsze była niezwykle ambitna, bardzo cierpiała, ale wyszła z tego wzmocniona. Okres studiów w Paryżu wspominała potem jako piękny, choć nie miała grosza przy duszy i prawie żadnych rozrywek. Znakomicie zdała egzaminy licencjackie z fizyki i matematyki, zajmując pierwsze bądź drugie miejsce wśród kilkuset studentów, w tym zaledwie kilku kobiet. Poznała też Pierre’a Curie, starszego od niej, mającego już poważny dorobek badawczy i tak jak ona nie widzącego nic oprócz pracy naukowej (jego narzeczona umarła i postanowił później nie interesować się kobietami).curies 1904

Pierre Curie był w zasadzie outsiderem w nauce francuskiej, wynikało to trochę z jego postawy: nie lubił o nic zabiegać, nie chwalił się i nie reklamował, służenie nauce traktował jak rodzaj ascetycznego powołania. Pochodził z rodziny o sympatiach lewicowych, tak jak Maria Skłodowska był ateistą, chrześcijaństwo uważał za zabobon. Wzięli jedynie ślub cywilny. Największą przeszkodą po stronie Marii był patriotyzm: wyobrażała sobie, że po studiach wróci do Polski. Na szczęście dla nauki tak się nie stało, w Polsce jej talent zostałby najpewniej roztrwoniony w jakichś bezowocnych pracach nauczycielskich i nikt by o niej nie pamiętał.

I tak dochodzimy do roku 1896, gdy Becquerel odkrył „promienie uranowe” – jak je nazywał. Był to rok wielu odkryć tego rodzaju, zapoczątkowanych promieniami Röntgena. Zaczęto nagle odkrywać mnóstwo dziwnych zjawisk wywołanych niewidzialnymi promieniami, większość tych doniesień była błędna. Podobnie jak niemal cała praca Becquerela na temat „promieni uranowych”. Becquerel, nieco starszy od Pierre’a Curie, stał na szczycie nauki francuskiej: był członkiem Akademii Nauk, podobnie jak jego dziad i ojciec, a później jego syn. Rodzinnym tematem były zjawiska fosforescencji i fluorescencji. Henri chciał sprawdzić, czy sole uranu naświetlone promieniowaniem słonecznym będą wysyłać jakieś niewidzialne promienie. Promienie te chciał wykryć za pomocą kliszy fotograficznej owiniętej szczelnie w czarny papier tak, żeby zwykłe światło nie mogło jej naświetlić. Doświadczenie w pełni się udało, jak na członka Akademii przystało: klisza została naświetlona uranem i  zaczerniła się po wywołaniu. Na szczęście dla siebie Becquerel sprawdził, co się dzieje, gdy uran nie zostanie naświetlony słońcem. Okazało się, że klisza też się zaczernia, a więc zjawisko nie jest związane z uprzednim naświetlaniem, ale z solami uranu. Kontynuując te badania, stwierdził, że także metaliczny uran ma podobne własności – stąd nazwa „promienie uranowe”. Sprawa była o tyle dziwna, że owe promienie nie zanikały z czasem, a przynajmniej w ciągu kilku miesięcy. Przeprowadził też doświadczenia, z których wynikało, że promienie uranowe odbijają się, załamują, a nawet ulegają polaryzacji. Jonizują też powietrze. Następnie zajął się innym modnym tematem, rozszczepieniem linii widmowych w polu magnetycznym.henri becquerel

Maria Skłodowska-Curie zastosowała inną metodę badania, zamiast fotografii zaczęła mierzyć, jak silnie jonizuje się powietrze pod wpływem niewidzialnych promieni. Miała w ten sposób znacznie bardziej precyzyjną, ilościową miarę natężenia owych promieni. Używała do tego elektrometru skonstruowanego według idei Pierre’a Curie i jego brata Jacques’a. Wyniki okazały się nader ciekawe, nie tylko uran wysyłał niewidzialne promienie, ale także i tor. W dodatku w odpadach rudy uranowej znajdowały się domieszki bardzo silnie promieniotwórczych pierwiastków: były to właśnie polon i rad. Początek został zrobiony, wyodrębnienie próbek tych pierwiastków zajęło kilka lat. Małżonkowie pracowali w starej nieopalanej szopie i tam właśnie potwierdzili przypuszczenia z roku 1898.01-1bSzopa przy ulicy Lhomond, najważniejsze ówczesne laboratorium naukowe we Francji

W roku 1903 za odkrycia związane z promieniotwórczością przyznano Nagrodę Nobla. Połowę otrzymał Becquerel, mimo że większość jego doświadczeń była błędna: promienie uranowe nie odbijają się, nie załamują ani nie polaryzują. Prawdziwe okazały się natomiast hipotezy Marii Curie, potwierdzone wieloletnią morderczą pracą i małżonkowie otrzymali wspólnie drugą połowę nagrody. Szczerze mówiąc, nie rozumiem dlaczego podział był właśnie taki, stanowił chyba odbicie urzędowej pozycji Becquerela i małżonków Curie w nauce francuskiej. Jednak najwartościowsze badania przeprowadzono w szopie, a nie w nowoczesnych laboratoriach fizycznych i chemicznych, których w Paryżu w tym czasie było sporo. Jeszcze jeden znamienny szczegół: Becquerel pojechał do Sztokholmu w grudniu 1903 roku, zajęci pracą małżonkowie Curie znaleźli czas dopiero w czerwcu 1905 roku.

Cyprian Kamil Norwid napisał kiedyś następującą fraszkę pt. Posiedzenie:
Z ogromnej sali wyniesiono śmiecie
I kurz otarto z krzeseł – weszli męże
I siedli z szmerem, jak w pochwy oręże,
I ogłosili… cóż?… że są w komplecie!!
I siedzą… siedzą… aż tam gdzieś na świecie
Wariat wynajdzie parę, a artysta
Podrzędny – promień słoneczny utrwali,
A nieuczony jakiś tam dentysta
Od wszech boleści człowieka ocali…
A Akademie milczą… lecz w komplecie.

Bernard Mandeville (1670-1733): kwitnące społeczeństwo złych ludzi

Należy do demaskatorów ludzkości, tych, którzy zamiast wyśpiewywać hymny na cześć rodu ludzkiego starają się przeniknąć anatomię jego natury, nie brzydząc się widokiem, jaki się przy tej okazji odsłania. Był lekarzem, zajmował się chorobami nerwowymi, musiał więc sporo widzieć przez dziesięciolecia swej praktyki w Londynie. Lubił paradoksy i był chyba odrobinę cyniczny; dla przyjemności przekłuwania balonów nadętej pychy gotów był posunąć się daleko, co na niektórych dobrze myślących działało jak czerwona płachta na byka.

Wykształcił się w Holandii, napisał jakąś kartezjańską dysertację, po czym wyjechał do Anglii, która stała się jego ojczyzną z wyboru. Nauczył się angielskiego na tyle dobrze, aby pisać w tym języku. Porzucił swą kartezjańską młodość, jak też szlachecką partykułę „de” przed nazwiskiem (rodzina wywodziła się z Francji) – jedno i drugie uważając za zbędny balast. Jest charakterystyczne, że aby we Francji zaistnieć w towarzystwie, należało sobie owo „de” dodać, jeśli go ktoś nie miał, przykładem Voltaire i tysiące innych. W Anglii było inaczej.

Mandeville (wrogowie odczytywali to nazwisko jako man-devil, wcielenie szatana) zaczynał od chrześcijańskiego spostrzeżenia, że człowiek jest zły i zna mnóstwo sposobów, aby swoją pychę, pożądliwość, miłość własną przedstawić sobie i innym jako nadzwyczajne zalety. Sądził też, że jesteśmy niepoprawni i niereformowalni – tu dochodził do głosu bardziej jego lekarski cynizm niż refleksja chrześcijańska. Niewiele sobie zresztą robił z religii, uważał, że religia nie czyni ludzi lepszymi, a wyznanie ma taki sam wpływ na moralność jak nazwa ulicy, przy której się mieszka. Nie trzeba jednak popadać w rozpacz: ludzkie wady znakomicie bowiem napędzają dobrze urządzone społeczeństwo, a nawet są dla niego niezbędne. Głupi bogaty młodzieniec szastający pieniędzmi daje nieświadomie zatrudnienie wielu ludziom i wprowadza w obieg bogactwo nagromadzone przez jego skąpego ojca. Kobiety lekkich obyczajów przyczyniają się do ładu społecznego, mężczyźni nie napastują bowiem kobiet uczciwych (nb. podaje ciekawy szczegół: w Holandii domy publiczne były oficjalne i wszystko się tam odbywało przy muzyce organowej – chodziło o to, że jeden organista mógł napełnić dźwiękiem cały ów przybytek, co się kalkulowało lepiej niż utrzymanie zespołu muzyków). Złodzieje dają zarobić ślusarzom, alkohol napędza cały sektor gospodarki: od rolników, przez producentów aż do karczmarzy itd. Głupota i lenistwo katolików przyczyniły się do powstania protestantyzmu. Konkurencja zaś wyznań sprawia, że wszystkie się reformują, czując się pod ostrzałem.

Oficjalna moralność wywodzi się ze sprytnego wykorzystania ludzkich słabości: chcąc nauczyć małą dziewczynkę dygać, mówimy, że robi to lepiej niż jej starsza siostra (której na ucho wyjaśniamy, że to takie małe kłamstewko). W ten sposób obie dziewczynki są zadowolone z siebie. Apelujemy do dumy bogacza, chcąc, aby ufundował szpital, ludzie pełnią wysokie urzędy, nie zarabiając bardzo wiele – dla zaspokojenia ambicji. Temu samemu celowi służą herby, odznaczenia, pomniki, nawet uroczyste pogrzeby (robione przecież z myślą o żyjących). Wynalazcy trudzą się nad nowymi urządzeniami, mając nadzieję na sławę i na zyski. Nasze dobre czyny mają często zgoła nieszlachetne pobudki, jak wtedy, gdy dajemy jałmużnę żebrakowi nie ze współczucia, ale by poczuć się lepiej i móc zapomnieć o niemiłej prawdzie, że pełno wokół biedaków. Także lęk przed wstydem jest potężną siłą. Czasem może prowadzić młodą dziewczynę do skromności, ale czasem też może sprawić, że zabije ona swe nieślubne dziecko. Dobro i zło są zdaniem Mandeville’a w sprawach ludzkich nierozerwalnie splecione: dobro wykluwa się ze zła równie naturalnie jak kurczęta z jajek.

fableofthebees2Bajka o pszczołach, czyli prywatne wady – korzyścią publiczną, 1714

Nie dziwimy się, że zarówno główne dzieło Mandeville’a Bajka o pszczołach, jak i inne jego książki wywoływały paroksyzmy wściekłości i prowokowały do polemik. Friedrich Hayek sądził, że głównym motywem tej gniewnej reakcji, był fakt, iż Mandeville zakwestionował boskie pochodzenie porządku. Jego społeczeństwo nie potrzebowało być urządzone według dyktatu rozumu albo Stwórcy, organizowało się samo, nawet wbrew woli i poza wiedzą zainteresowanych. Moralność nie została nam nadana żadnym dekalogiem, także jest wynikiem pewnej gry sił. Podobny sprzeciw budził później Darwin, ukazując, że świat żywych istot (w tym my sami) wcale nie potrzebował Centralnego Planisty, który wszystko zawczasu tak zmyślnie zaprojektował. Niechętnie się godzimy na istnienie porządku, który powstaje spontanicznie poza nami, nad naszymi głowami. Wszystkie idiotyzmy w rodzaju Inteligentnego Projektu mają u podłoża tę właśnie niechęć. Nawiasem mówiąc, czekam, aż pojawi się pomysł, by dzieci w szkole u nas też mogły chodzić na lekcje ewolucji albo Inteligentnego Projektu – do wyboru.

Bajka o pszczołach ukazała się się niegdyś w Bibliotece Klasyków Filozofii. Zapewne gdyby nie komunizm i trudności licznych znanych filozofów na uniwersytetach, nie doczekalibyśmy się przekładów tylu istotnych dzieł – zło doprowadziło do dobrych skutków przynajmniej w tym zakresie – paradoks godny Mandeville’a, choć mimo wszystko wolelibyśmy, aby nauka mogła się rozwijać bez relegowania najlepszych uczonych z uczelni. Hayek poświęcił Mandeville’owi głośny tekst Dr Bernard Mandeville: Lecture on a Master Mind. Pisała też o nim Maria Ossowska w książce Myśl moralna Oświecenia angielskiego.

William Hogarth (1697-1764): Dwa sztychy

Łatwowierność, przesądy i fanatyzm zjednoczone pospołu, 1762

766px-William_Hogarth_-_Credulity,_Superstition,_and_Fanaticism

Treść odnosi się do popularnych kazań, być może chodzi o George’a Whitefielde’a, słynnego z emocjonalnych kazań, jednego z założycieli metodystów. Kaznodzieja na sztychu trzyma marionetki czarownicy i diabła. Tekst głosi: „Mówię jako głupiec” (2 Kor 11,23; „zdobędę się na szaleństwo” w Biblii Tysiąclecia). Spod sutanny wyziera pstry strój arlekina, tonsura na głowie jest aluzją do jezuitów albo, szerzej: katolików. Nadmierny entuzjazm religijny uchodził w Anglii za specjalność katolicką. Po prawej stronie ambony wisi „termometr” mierzący poziom głośności od normalnego głosu aż do ryku byka u góry, otwarte usta przy tym końcu skali wypełnione są słowami: „krew, krew, krew”. Świecznik na wprost kaznodziei jest zarazem „Nowym i prawdziwym globusem piekła wg Romaina” (William Romaine, profesor astronomii w Gresham College). Znajdują się na nim takie obszary, jak Jezioro Roztopionego Ołowiu, Rzeki Smoły, Ocean Siarki i Czeluść Wiecznego Potępienia, a także Części nieznane jeszcze nauce, lecz sumiennie zaznaczone. Mniejszy globus nieco wyżej to Pustynie Nowego Czyśćca. Ambona rzeźbiona jest w różne znane z opisów pojawienia się duchów (np. w środku mamy ducha Cezara pokłutego nożami, który ukazuje się Brutusowi). Pod amboną inny duchowny wciska obrazek ducha pojawiającego się wówczas na Cock Lane za dekolt młodej damy, inny wierny w asyście małego diabełka sięga w tym czasie pod jej spódnicę. Na prawo od tej grupy mamy jeszcze jeden „termometr”, mierzący poziom uniesień religijnych od rozpaczy, szaleństwa i samobójstwa na samym dole do ekstazy, konwulsji, szaleństwa i bredzenia u góry. Nad owym termometrem jeszcze raz widzimy ducha z Cock Lane, a nad nim dobosza z Tedworth (jeszcze inne zjawisko paranormalne opisane kiedyś przez Josepha Glanvilla). Mniej więcej poniżej łokcia damy jest zasnuta pajęczyną skrzynka na datki dla biednych. Jeszcze inny duchowny śpiewa, otoczony przez płaczące cherubiny. Chłopiec wymiotuje metalowe przedmioty – mówiło się wówczas o przypadku chłopca zjadającego metalowe przedmioty. Kobieta po lewej stronie, to być może niejaka Mary Toft, która wzbudziła zrozumiałe skądinąd zainteresowanie, twierdząc, iż potrafi rodzić króliki, widzimy je, uciekające spod jej sukni.

Podpis pod tytułem to cytat z Listu św. Jana: „nie dowierzajcie każdemu duchowi, ale badajcie duchy, czy są z Boga” (1 J 4,1).

Ten sztych w dużej rozdzielczości

Druga grawiura zatytułowana jest „Wykład w Oksfordzie” (1736). Niektórzy twierdzą, że wykładowca tu przedstawiony to William Fisher, ówczesny Registrar, i że portret został zrobiony za zgodą zainteresowanego. Uczony ów mąż trzyma przed sobą tekst zaczynający się słowami: Datur vacuum – Przyjmując, że istnieje próżnia…

Alma2Jak dobrze, że żyjemy w XXI wieku, wolnym, szczęśliwym i rozumnym.

Werner Heisenberg i nazistowska bomba: dylematy dobrego Niemca w złych czasach (1933-1945)

Heisenberg uosabiał wszystko, co najlepsze w niemieckiej tradycji i kulturze. Te same cechy sprawiły, że był zupełnie bezbronny w czasach dyktatury kiczowatego malarza z Austrii, który nie potrafił nawet mówić czystą niemczyzną.

Heisenberg był nacjonalistą, romantykiem, skautem, miłośnikiem wędrówek po górach, poezji i znakomitym pianistą. Za prace dotyczące mechaniki kwantowej otrzymał Nagrodę Nobla, dowiedział się o niej na miesiąc przed swymi trzydziestymi drugimi urodzinami. Był więc młody, genialny i już sławny. Niestety, był to rok 1933 – rok dojścia do władzy Adolfa Hitlera i rok rasistowskich czystek we wszystkich instytucjach państwowych, w tym na uczelniach. Wielu kolegów Heisenberga musiało emigrować, inni opowiedzieli się za nazizmem, jak Pascual Jordan, kilka lat wcześniej nominowany do Nagrody Nobla razem z Heisenbergiem (jak na ironię ten zaciekły zwolennik Hitlera miał francuskie korzenie – stąd nazwisko) czy Martin Heidegger, słynny filozof.

Heisenberg

Większość Niemców zachowała w obliczu tych czystek stoicki spokój, niektórzy się cieszyli, niemal nikt nie protestował. Sebastian Haffner opowiada, jak 31 marca 1933 roku w budynku Kammergericht w Berlinie prawnicy pracują w ciszy, aż pojawia się kilka brunatnych mundurów i ich dowódca w prostackich słowach ogłasza, że nie-Aryjczycy mają natychmiast wyjść. Sędziowie i adwokaci pakują aktówki i wychodzą.

Heisenberg nie był zwolennikiem Hitlera, próbował pomagać ludziom, którzy mieli kłopoty. Sam też miał zresztą pewne trudności mimo Nagrody Nobla: fizyka atomowa oraz teoria względności uchodziły za niearyjskie i chciano usunąć je z programu studiów, opisano nawet kiedyś Heisenberga w prasie partyjnej jako „białego Żyda” – czyli Niemca współpracującego z ową rasą winną całego zła na świecie. Autorem nie był jakiś nazistowski bęcwał, lecz profesor Johannes Stark (Nagroda Nobla 1919). Heisenberg nie chciał wyjeżdżać, co zresztą jest charakterystyczne: emigrowali niemal wyłącznie ci, którzy musieli – z powodu komunizmu, żydowskości albo łączenia ich w propagandzie z tymi dwiema grupami.

StarkJohannes19301Cele i osobowość Adolfa Hitlera przez dra Johannesa Starka, laureata Nagrody Nobla i profesora uniwersytetu, Monachium 1930

StarkJohannes19300Obok strony tytułowej widzimy inne fascynujące pozycje wydawnicze: Protokoły mędrców Syjonu, Narodowy socjalizm, Międzynarodowa finansjera. (źródło: Internet Archive)

Nasz uczony nie popierał nazistów, ale też nie przeszkadzało mu specjalnie, gdy Niemcy zajęli większość Europy. Pracował podczas wojny w projekcie atomowym, który mógł doprowadzić do wyprodukowania bomby plutonowej. Wśród licznych podróży Heisenberga po okupowanej Europie – jeździł jako oficjalny przedstawiciel niemieckiej propagandy kulturalnej (!) do Budapesztu, Krakowa (gdzie gościł go kolega z ławy szkolnej Hans Frank), do Holandii itd. – szczególnie sławne są jego odwiedziny u Nielsa Bohra w Kopenhadze w roku 1941. Bohr był naukowym mentorem Heisenberga, kimś w rodzaju jego naukowego ojca. Dawniej spotykali się bardzo często, nawet po drodze do Sztokholmu na uroczystość noblowską Heisenberg wstąpił do Bohra, aby mu podziękować. Tym razem jednak rozmowy się nie kleiły. Uczony niemiecki uważał okupację krajów takich jak Dania za coś zrozumiałego samo przez się i nie widział w tym nic niestosownego. Poruszył też temat wojennych prac nad rozszczepieniem uranu. Bohr, który nie bardzo znał się wówczas na stronie technicznej przedsięwzięcia, był przerażony. Po pewnym czasie uciekł z Danii i w Los Alamos opowiedział o tych rozmowach z Heisenbergiem. Uczeni alianccy uznali, że tym bardziej należy się spieszyć.

Znamy ciąg dalszy: to Amerykanie, a właściwie międzynarodowa ekipa, w której było także wielu uciekinierów z Niemiec, zbudowali dwie pierwsze bomby: uranową i plutonową. Dopiero po wojnie okazało się, że Niemcy nie mieli szans na szybkie zbudowanie takiej broni. Heisenberg, jego bliski współpracownik Carl Friedrich von Weizsäcker i inni zaczęli owo niemieckie zapóźnienie przedstawiać jako swą moralną przewagę nad aliantami. Był to zresztą element powszechnej w powojennych Niemczech zmiany życiorysów tak, aby lepiej pasowały do nowych czasów. Nagle znalazło się mnóstwo przeciwników nazizmu tak głęboko zakamuflowanych, że przed 1945 rokiem nikt ich jakoś nie zauważył. Co ciekawe, w komunistycznej Polsce ukazała się książka Roberta Jungka, Jaśniej niż tysiąc słońc, w której prezentowano właśnie ten niemiecki punkt widzenia. Podejrzewam, iż chodziło o to, że źle w tym ujęciu wypadali Amerykanie, czyli imperialiści, jak wiadomo.

Jak naprawdę wyglądała sprawa nazistowskiej bomby atomowej?

Bombę atomową można zbudować albo wykorzystując izotop uranu 235U, albo stosując pluton, pierwiastek niewystępujący w przyrodzie, który trzeba wcześniej wytworzyć w reaktorze. Z 235U jest ten problem, że stanowi on zaledwie 0,7% naturalnego uranu, większość to 238U, który nie nadaje się na bombę. Ponieważ chemicznie atomy obu rodzajów się nie różnią, więc trzeba wykorzystywać do rozdzielenia jakieś procesy, w których odgrywa rolę różnica mas, np. dyfuzja, wirówki albo ruch w polu elektromagnetycznym. Między masą 235 i 238 różnica jest na tyle mała, że trzeba wielokrotnie powtarzać proces. Amerykanie zbudowali podczas wojny ogromne zakłady wzbogacania uranu w Oak Ridge w rekordowo krótkim tempie. Niemcy uważali tę drogę za nierealną mimo że Gustav Hertz (bratanek Heinricha Hertza, odkrywcy fal elektromagnetycznych i laureat Nagrody Nobla z 1925 roku) prowadził prace nad rozdzielaniem izotopów. Jednak w roku 1936 usunięto go z posady akademickiej jako tzw. „częściowego Żyda drugiego stopnia” i pracował odtąd w przemyśle prywatnym. Na szczęście, chciałoby się dodać.

Drugim sposobem budowy bomby jest produkcja plutonu w reaktorze. Trzeba mieć działający reaktor z kontrolowaną reakcją łańcuchową i odpowiednio dużo czasu. Wyzwalające się neutrony należy spowalniać. Najlepszym do tego materiałem okazał się grafit, czego na szczęście Niemcy nie wiedzieli – chodzi o to, że zwykły grafit przemysłowy był zanieczyszczony borem, silnie pochłaniającym neutrony. Należało więc używać specjalnie oczyszczonego grafitu, co zrobił Enrico Fermi (emigrant z Włoch) w Chicago. Ekipa Heisenberga najpierw próbowała niepraktycznej konstrukcji reaktora – wygodniejszej jednak do rachunków (szef był teoretykiem), a dopiero niedługo przed końcem wojny wpadli na lepsze rozwiązanie. Poza tym do spowalniania neutronów używali ciężkiej wody produkowanej w Norwegii i (znów na szczęście!) mieli jej za mało.

Uczeni niemieccy z wielkim zdumieniem przyjęli nowinę o Hiroszimie i Nagasaki. Ich program atomowy był znacznie mniej zaawansowany i to wcale nie wskutek jakiegoś sabotażu. Lepiej po prostu nie potrafili. Jedną z przyczyn tej naukowo-technicznej porażki, obok idiotyzmów politycznych i kurczących się możliwości niemieckiego przemysłu w czasie wojny, był znaczny ubytek uczonych najwyższej klasy. Heisenberg i jego koledzy nie zdawali sobie sprawy, że nie tylko przemysł amerykański jest lepszy od niemieckiego, ale że odtąd fizykę będzie się tworzyć za oceanem, a „The Physical Review” – amerykańskie pismo, którego przed wojną nikt w Niemczech nie czytał, stanie odtąd się najważniejszym forum prezentowania nowych odkryć.

Sebastian Haffner, Historia pewnego Niemca, Znak, Kraków 2007.
David C. Cassidy, New Light on Copenhagen and the German Nuclear Project, „Physics in perspective”, t. 4 (2002), s. 447–455.
David C. Cassidy, Beyond Uncertainty: Heisenberg, Quantum Physics, and the Bomb, Bellevue Literary Press, New York 2009.

Francesco Algarotti: Newtonizm dla dam, 1737

Tytuł książki Algarottiego: Newtonizm dla dam czyli dialogi na temat światła i kolorów wydaje nam się dziś niezbyt poważny. Książka przeznaczona była dla ludzi eleganckich, a w wielkim świecie gust dyktowały damy. Algarotti wzorował się na Fontenelle’u co do formy – były to rozmowy filozofa z pewną damą, był jednak nowoczesny co do treści.

Wenecjanin, syn bogatego kupca, wykształcony w Rzymie i Bolonii, wcześnie zabłysnął na polu nauki, jako nastolatek powtarzając publicznie eksperymenty optyczne Newtona. Rzecz nie była całkiem trywialna, wielu wybitnych ludzi nie potrafiło uwierzyć Newtonowi, gdyż nie udawało im się powtórzyć jego eksperymentów. Dla Algarottiego Newton stał się symbolem eksperymentalnej nauki, która obala zmurszałe chimery Kartezjusza i innych. Angielskiemu uczonemu udała się nie lada sztuka: napisał Optykę tak, jakby to same doświadczenia przemawiały i niepotrzebna była żadna interpretacja. Tak oczywiście nie jest, fakty same nie mówią, zawsze mówią w ich imieniu ludzie. Jednak przez długi czas Newtonowska retoryka wydawała się nie do obalenia.

Algarotti nie miał cierpliwości do pracy akademickiej, miał za to wielkie talenty towarzyskie, znał się na sztuce i właściwie na wszystkim po trosze. Zaczął podróżować i poznawać ludzi. Najpierw objechał Italię, potem zawitał do Paryża razem z Andersem Celsiusem, o mało nawet nie pojechał razem z Maupertuisem do Laponii. Spędził jakiś czas w Cirey u markizy du Châtelet i Voltaire’a. Pisał tam swoją książkę. Voltaire donosił swemu przyjacielowi: „Mamy tu markiza Algarottiego, młodego człowieka, który zna języki i obyczaje wszystkich krajów, pisze wiersze jak Ariosto i zna Locke’a oraz Newtona. Czyta nam swoje dialogi dotyczące ciekawych dziedzin filozofii. Ja (…) także napisałem swój mały traktat metafizyczny, bo należy sobie zdawać sprawę z rzeczy tego świata. Odczytujemy czasem kilka pieśni z Dziewicy Orleańskiej albo jakąś tragedię w moim guście czy rozdział z Wieku Ludwika XIV. Potem wracamy do Locke’a i Newtona, nie bez wina szampańskiego i dobrej kuchni, bo jesteśmy filozofami wielce zmysłowymi…” Wyjeżdżając z Cirey, Algarotti otrzymał od markizy du Châtelet portret, który posłużyć miał do frontispisu książki. Widzimy na nim parę przypominającą ich oboje.

Newtonianismo per le dame

„Łabędź z Padwy”, jak ochrzcił go Voltaire, napisał całkiem dobrą książkę popularną (był w wieku dzisiejszych studentów), w której wyjaśniał różne Newtonowskie doświadczenia i doszedł nawet do pojęcia powszechnego ciążenia. Jego dbałość o usuwanie wszelkich trudności całkiem przypomina dzisiejszych autorów. Wtedy także, choć z innych powodów, nie można było liczyć na szkołę. Filozof objaśnia np. damie, co to takiego kwadrat liczby. Prawo zmniejszania się siły grawitacji jak kwadrat odległości, przywodzi jego rozmówczyni na myśl tempo słabnięcia miłości z czasem: po ośmiu dniach rozłąki miłość słabnie sześćdziesiąt cztery razy. Algarotti chciał nie tylko wyrobić sobie nazwisko, ale także zarobić na książce. Zachowywał się wprawdzie tak, jakby był niezwykle bogaty, naprawdę jednak potrzebował pieniędzy, rodzinny interes przejął bowiem jego starszy brat. Nie był też szlachcicem. Przystojny i dobrze wychowany człowiek mógł jednak bez trudu przezwyciężyć te drobne niedopatrzenia losu. Jego kariera przypomina nieco innego Wenecjanina, Giacomo Casanovę. Algarotti objechał całą Europę, w Anglii miał słynny romans z lordem Herveyem i lady Mary Wortley Montagu, którzy oboje się w nim kochali na zabój. Zaprzyjaźnił się też z pruskim następcą tronu, który potem jako król Fryderyk II zrobił go prawdziwym hrabią. Na swej książce wprawdzie nie zarobił, ale stał się znany. Zainteresowało się nim nawet Święte Oficjum: Newtonizm trafił na Indeks Ksiąg Zakazanych. Nie chodziło wcale o stwierdzenie, że Słońce spoczywa – sto lat po Galileuszu nawet inkwizycja nie próbowała tego kwestionować. Zastrzeżenia budziły raczej zdania powątpiewające w nieśmiertelność duszy czy brzmiące zbyt libertyńsko: cenzorów drażnił raczej Locke niż Newton. Także i z tej trudności wywinął się Algarotti gładko, zmieniając tekst następnych wydań swej książki.

Pierre Louis Moreau de Maupertuis: „Spłaszczył Ziemię i Cassinich!”, 1737

– Czy nudzisz się pan czasami? – spytała go kiedyś markiza du Châtelet.

– Zawsze, madame – odpowiedział uczony.

Był synem bogatego korsarza z Saint-Malo, który otrzymał szlachectwo za swe zasługi dla korony francuskiej – zajmował się bowiem łupieniem angielskich statków na Atlantyku. Dobrze wychowany i przyzwyczajony do zbytku, wstąpił do muszkieterów, ojciec kupił mu kompanię, aby mógł zostać dowódcą, ale bardziej pociągały go nauki matematyczne i kawiarnie, gdzie prowadziło się naukowe dyskusje. Dzięki stosunkom został łatwo członkiem paryskiej Akademii Nauk. Nie był szczególnie odkrywczy, ale zagustował w nauce Newtona, pojechał nawet do Anglii, gdzie wybrano go na członka Towarzystwa Królewskiego. Zaczął propagować ideę powszechnego ciążenia, która we Francji, a zwłaszcza wśród akademików, cieszyła się opinią przesądu. Czekając aż dziwna angielska moda na grawitację przeminie, publikowano tam różne prace na temat wirów kosmicznych unoszących planety, rozwiązywano problemy, które już zostały rozwiązane albo które nie mogły zostać prawidłowo rozwiązane.

Ową błogą drzemkę akademików przerwał Maupertuis. Newton przewidywał, że glob ziemski ma kształt nieco spłaszczonej elipsoidy. Jak przypuszczał profesor z Cambridge, Ziemia musiała być na początku płynna. Zastygłaby w kształt niemal idealnej kuli, gdyby nie ruch wirowy, który sprawia, że części Ziemi leżące dalej od osi obrotu poddane są sile odśrodkowej, w rezultacie kula taka powinna się odrobinę spłaszczyć przy biegunach.

ellipsoid_geometrydiag

Akademia była zarazem błogosławieństwem i przekleństwem uczonych francuskich. Błogosławieństwem – po wypłacała im pensje i podejmowała się zadań przekraczających możliwości jednostki. Przekleństwem – bo jak wszelkie tego rodzaju ciała tworzyła hierarchię uczonych i osiągnięć niekoniecznie odpowiadającą prawdzie. Wystarczyło znać ministra Maurepas lub/i niektóre damy z wielkiego świata. Jednym z takich dużych projektów francuskich akademików były pomiary geodezyjne. W tym czasie zajmowała się nimi druga już generacja astronomów z Włoch, Cassinich (bo paryska Akademia Nauk, podobnie jak w późniejszych czasach, sprzyjała powstawaniu wielopokoleniowych dynastii). Otóż pomiary Cassinich wskazywały, że Ziemia jest wydłużona wzdłuż osi obrotu.

Zaczęto więc forsować pomysł dokładniejszego zmierzenia kształtu Ziemi. Najlepiej, gdyby wyniki pomiarów we Francji można było porównać z wynikami otrzymanymi blisko równika i blisko bieguna. Chodziło o pomiary długości 1º południka w terenie. Im większa jest ta długość, tym większy promień krzywizny i tym mniejsza sama krzywizna. Jedną ekspedycję wysłano w tym celu do Peru, gdzie utknęła ona na osiem lat. Towarzyszyły im wszelkie możliwe trudności: od terenowych i klimatycznych, po wrogich Indian, usuwających znaki geodezyjne, i niesnaski wśród uczonych, spowodowane m.in. tym, że kierownik ekipy wydawał pieniądze na Murzynkę o imieniu Guzman i kazał ją nawet portretować rysownikowi wyprawy.

Kiedy nie zanosiło się na szybki powrót ekspedycji peruwiańskiej, Maupertuis wpadł na pomysł zorganizowania drugiej wyprawy do Laponii. Miał nadzieję szybko zrobić pomiary i wrócić, zgarniając całą sławę dla siebie. Pomysł był nieco szalony, ponieważ ani Maupertuis, ani jego przyjaciel i towarzysz, krótkowzroczny Alexis Clairaut, nie mieli żadnego doświadczenia w przeprowadzaniu precyzyjnych pomiarów. Wzięli wprawdzie ze sobą kilka osób, które mogły być pomocne, ale i tak zespołowi brakowało kwalifikacji. Pomagał im szwedzki profesor z Uppsali Anders Celsius (autor skali termometrycznej). Maupertuis niebywale dobrze poczuł się w roli kierownika ekspedycji, odezwała się w nim chyba awanturnicza krew przodków. W każdym razie trudy wyprawy (oraz dwie Laponki) pozwoliły mu chyba zapomnieć na chwilę o paryskim spleenie. Ich pomiary wskazywały, że 1º południka w Laponii ma długość o 380 sążni (740 m) większą niż we Francji. Ziemia jest spłaszczona. Cassini się mylą, a wraz z nimi większość akademików w Paryżu.

maupertuis1

Maupertuis dał się z tej okazji sportretować w stroju regionalnym z ręką spłaszczającą globus. Powrót do Paryża i sprawozdanie przed Akademią Nauk – było to zebranie publiczne, któremu mogły przysłuchiwać się także osoby nienależące do Akademii – stało się największym tryumfem jego życia. Potem, niestety, czekały go już same rozczarowania. Cassini zarzucał mu błędy w pomiarach, dawna ekipa nie była już tak zgrana, Clairaut czuł się sprowadzony do roli asystenta, gdy tymczasem to on był mimo młodego wieku najlepszym fizykiem matematycznym w tym zespole, w istocie jednym z kilku najwybitniejszych w osiemnastym stuleciu. Laponki nie radziły sobie w Paryżu. No i oczywiście, akademicy nie dali się przekonać ani do Maupertuisa, ani do Newtona. Maupertuis odrzucił pensję przyznaną mu przez króla Ludwika XV – uważał bowiem, że jest ona zbyt niska – i poprosił, aby rozdzielić ją między członków jego zespołu. Król nie był tym zachwycony. Rozgoryczenie sukcesem, bo tak to chyba trzeba nazwać, sprawiło, że Maupertuis wyjechał po kilku latach do Berlina, zostając przewodniczącym tamtejszej Akademii Nauk (Fryderyk II nie tylko armię chciał mieć najlepszą).

Po jakimś czasie ekspedycja z Peru przywiozła znacznie dokładniejsze pomiary, lecz wtedy nie wywołały już one sensacji. Pozwoliły jednak stwierdzić, że spłaszczenie Ziemi jest dużo mniejsze, niż sądził Maupertuis. Mierzona przez niego różnica w długości 1º południka naprawdę wynosi tylko 136 sążni – 0,25% mierzonej w terenie długości. Newton miał rację. Jego zbyt uproszczoną teorię miał w najbliższych latach udoskonalić Alexis Clairaut.

Powiedzenie: „Spłaszczył Ziemię i Cassinich!” należy do Voltaire’a, który bardzo z początku Maupertuisowi kibicował. Później, kiedy się z nim poróżnił, napisał:

Vous avez confirmé dans les lieux pleins d’ennui
Ce que Newton connut sans sortir de chez lui.

Potwierdził pan w tych krajach nieznanych nikomu
Co Newton dawno wiedział nie wychodząc z domu.

Fred Hoyle, wzbudzone jądro węgla i mit antropiczny, 1953

Fred Hoyle był zapewne najwybitniejszym astrofizykiem i kosmologiem angielskim okresu powojennego. Słynął z wielu niekonwencjonalnych poglądów, nie lubił chodzić w stadzie i miał wyjątkowo niskie mniemanie o naukowym establishmencie: otóż sądził, że najbardziej wpływowi naukowcy dążą bardziej do zachowania swojej pozycji niż do postępu w nauce. Mówił nawet, że coś podobnego do rewolucji kwantowej z lat 1925-1926 nie mogłoby się zdarzyć w jego czasach, bo tradycjonaliści zbyt mocno pilnują swojej pozycji (oraz pieniędzy na badania).

Hoyle był jednym z twórców modelu stanu stacjonarnego, który w latach 1948-1965 był alternatywą dla teorii Wielkiego Wybuchu. Zamiast jednego aktu stworzenia wszechświata 14 miliardów lat temu model ten przewidywał stałe stwarzanie materii. Jeszcze pod koniec lat 1980′ Hoyle usiłował zbudować alternatywną kosmologię. Wydaje się, że odniósł tu porażkę, choć nigdy nie wiadomo, czy pewne elementy jego rozumowań nie przydadzą się komuś w przyszłości.fred_hoyle_large

Fred Hoyle w radiu BBC w roku 1950 w cyklu audycji The Nature of the Universe. Przy tej okazji ukuł określenie The Big Bang – Wielki Wybuch.

Najsłynniejszym epizodem pracy nad tworzeniem się pierwiastków było przewidywanie Hoyle’a, że jądro węgla 12C musi mieć stan wzbudzony o energii 7,65 MeV. Doszedł do tego na podstawie rozważań teoretycznych, po czym okazało się, że istotnie ma rację.

Chodzi o to, że niemal wszystkie pierwiastki oprócz wodoru i pewnej ilości helu zostały wytworzone w gwiazdach. Ziemia, jaką znamy, całe nasze środowisko składa się właśnie z tych cięższych pierwiastków, nie trzeba nikomu tłumaczyć, jak istotny jest dla nas fakt, że gwiazdy wytworzyły kiedyś np. węgiel i tlen. Nasze ciała, podobnie jak i cała Ziemia – są w pewnym sensie astralne. Jakieś gwiazdy wcześniej wytworzyły wszystkie te pierwiastki, po czym np. wybuchły rozsiewając tę materię dla następnych pokoleń gwiazd i planet.

W tym procesie syntezy łatwo jest z dwóch jąder helu 4He stworzyć jądro berylu 8Be. Następnym etapem jest połączenie 8Be i 4He w 12C. I tu pojawiała się trudność: wydajność takiego procesu była nikła. Tymczasem wiadomo, że węgla jest we wszechświecie sporo. Hoyle zapostulował, że jądro 12C ma wzbudzony poziom energetyczny jakby specjalnie dopasowany, aby zwiększyć wydajność syntezy węgla. Jego energia musiała być równa 7,65 MeV, żeby mógł spełniać swoją „rolę”. I rzeczywiście, eksperymentatorzy z Caltechu w ciągu kilku tygodni zmierzyli, że taki poziom energetyczny istnieje w naturze. Hoyle czekał na ich werdykt jak na szpilkach i jak pisze, gdy dowiedział się o potwierdzeniu, „woń gajów pomarańczowych wydała mi się jeszcze słodsza”. Była wiosna roku 1953. W trakcie dalszej pracy Hoyle wyjaśnił, że zachodzi następny jeszcze zbieg okoliczności: sytuacja z węglem nie powtarza się dla jądra tlenu 16O – w przeciwnym razie węgiel przechodziłby w tlen i tylko niewielka jego ilość pozostałaby w przyrodzie.

Pewnie trudno w nauce o większą satysfakcję niż takie spełnienie przewidywań jak w przypadku jądra 12C. Otworzyło to drogę do dalszych prac i do B2FH, gdzie problem tworzenia się pierwiastków został ostatecznie rozwiązany.

Postscriptum do pracy Hoyle’a pojawiło się kilkadziesiąt lat później, gdy zaczęto spekulować nt. zasady antropicznej. Miałaby ona nakładać ograniczenia na znany nam wszechświat, wynikające z prostego faktu, że istniejemy: jako zwierzęta z wody i węglowodorów, aminokwasów itp. Wymaga to, aby istniał stosowny budulec, aby temperatury były nie za niskie, nie za wysokie itd. itp. Życie jest zjawiskiem kruchym. Okazało się też, że dość łatwo można sobie wyobrazić wszechświaty mniej albo w ogóle nie sprzyjające powstaniu życia. Bo np. zapadłyby się zaraz po Wybuchu i nie zdążyłyby się wytworzyć te wszystkie pierwiastki albo byłyby złożone wyłącznie z wodoru itp.

Niektórzy sądzą, że fakty takie jak ów stan wzbudzony jądra węgla 12C świadczą o wyjątkowości naszego wszechświata – niedaleko stąd do wiary, iż to Bóg czuwał nad parametrami Wielkiego Wybuchu, dobierając je starannie, tak abyśmy mogli powstać. Kiedy się trochę poszuka w internecie, widać, że mnóstwo ludzi chciałoby w to wierzyć. Wiara jest czymś, z czym się nie da polemizować. Mnie np. trudno jest uwierzyć, aby ów Bóg od Wielkiego Wybuchu był tym samym, którego opisuje Stary Testament, albo żeby miał coś wspólnego z Jezusem Chrystusem. Popularny wśród kosmologów jest dziś punkt widzenia, że być może powstało wiele, bardzo wiele wszechświatów, realizujących różne scenariusze. Nasz wyróżniony jest tym, że stworzył korzystne warunki dla istot żywych, w tym dla kosmologów.

Wracając do Freda Hoyle’a, kiedy był już po pięćdziesiątce postanowił zaliczyć wszystkie szczyty w górach szkockich powyżej 1000 m – tzw. szczyty Munro. Jest ich 280. Nie jest to banalne przedsięwzięcie, bo pogody są tam straszliwe i w śniegu, wichrze i we mgle ryzykuje się skręcenie karku. Udało mu się to zrobić. Przeszedł też do historii jako człowiek, który dobrowolnie zrezygnował z katedry w Cambridge, ponieważ dość miał administracyjnych potyczek z ludźmi, o których nigdy nie będzie warto pamiętać.

Istnieje autobiografia Hoyle’a pt. Mój dom, kędy wieją wiatry, Prószyński i S-ka, Warszawa 2001.