Louis-Victor Pierre Raymond de Broglie: błyskotliwy doktorat (1924)

W nauce liczy się nie liczba prac, ale tylko i wyłącznie ich jakość. Na ogół wybitni uczeni publikują sporo, czasem mniej, czasem więcej – np. Albert Einstein publikował niemal wyłącznie prace ważne albo potencjalnie ważne, ale i tak wyszło ich ponad trzysta. Euler napisał blisko tysiąc prac. Nie działa to jednak w drugą stronę: ktoś, kto opublikował trzysta artykułów wcale nie musi być Einsteinem ani Eulerem, nie musi być nawet wybitnym uczonym. Stanisław Lem proponował kiedyś, żeby zacząć robić zakrycia naukowe. Rozwiązałoby to problem lawinowo narastającej liczby publikacji, niepotrzebnych nikomu oprócz ich autorów, którzy pragną rozliczyć grant badawczy. W razie wątpliwości, jak oceniać dorobek uczonego X, należy sobie zadać pytanie, jaki istotny problem został w jego pracach rozwiązany? A może chociaż jakiś istotny problem został w nich sformułowany ze wskazaniem drogi rozwiązania? Peter Higgs pozostanie w historii autorem jednej pracy i to wcale niemało, zważywszy, jaka to praca.

Istnieje też osobna kategoria błyskotliwych doktoratów: ktoś w młodości pisze ważną pracę i nie udaje mu się dokonać tej sztuki po raz drugi. Louis de Broglie w chwili obrony doktoratu przekroczył trzydziestkę, nie był więc młodzieniaszkiem. Praca dotyczyła jednak kwestii fundamentalnych: czym właściwie są cząstki, którymi zajmuje się fizyka. Dwa lata później myślowy horyzont pracy de Broglie’a został przekroczony: powstała mechanika kwantowa. Sam de Broglie nigdy się nie pogodził z kwantowomechaniczną ortodoksją, przez lata rozwijał teorię alternatywną. Zrobił jednak rzecz ważną, jego pomysły zainspirowały innych wtedy i nie są całkiem martwe nawet dziś. To naprawdę wiele. Nagroda Nobla jest przy tym tylko miłym efektem ubocznym.

Fig1

Książę Louis de Broglie mógłby być bohaterem Marcela Prousta, którego nieco przypominał z wyglądu. Jego rodzina zaczęła piąć się w górę razem z kardynałem Mazarin w XVII wieku. Na początku wieku XVIII marszałek Francji François-Marie de Broglie został pierwszym diukiem. Diukiem nr 6 był starszy (niemal o dwadzieścia lat) brat Louisa, Louis-César-Victor-Maurice de Broglie. Był on także wybitnym fizykiem-eksperymentatorem. Urządził sobie w domu prywatne laboratorium, w którym badał promienie Röntgena. W roku 1911 Maurice był sekretarzem na I Konferencji Solvayowskiej, gdzie spotkali się wszyscy wybitni fizycy tego okresu: Einstein, Rutherford, Lorentz, Maria Curie oraz jej ówczesny kochanek Paul Langevin. O romansie tych dwojga pisała właśnie cała prawicowa i ksenofobiczna prasa francuska: oto imigrantka, w dodatku starsza, rozbija wzorową francuską rodzinę wielodzietną. Gdyby skandal ujawnił się wcześniej, Maria Curie prawie na pewno nie otrzymałaby Nagrody Nobla, ale było już za późno – nagroda została przyznana. Kiedy kilka lat później Paul Langevin miał nieślubne dziecko ze swoją asystentką, prasa milczała.
Louis, obdarzony znakomitą pamięcią i świetnie się zapowiadający, studiował najpierw historię, potem prawo i filozofię, a jeszcze później popadł w depresję. Wyjazd u boku brata na konferencję do Brukseli mógł być swoistą terapią. Louis mógł się przyjrzeć kuluarowemu życiu konferencji i zapewne został przedstawiony niektórym znakomitościom. Jego droga do fizyki nie była całkiem prosta, po drodze przydarzyła się jeszcze pierwsza wojna światowa. A po niej nastąpił doktorat u Langevina, najwybitniejszego fizyka teoretyka francuskiego tamtej epoki, nota bene zdeklarowanego lewicowca, późniejszego członka partii komunistycznej.
Louis de Broglie był pod wrażeniem prac Einsteina, z których wynikało, że światło, będąc falą elektromagnetyczną, ma przy tym własności cząstkowe. De Broglie wysunął przypuszczenie, że może wszystkie cząstki, również takie jak elektrony, są falami. Idea była abstrakcyjna, fale takie powinny się rozchodzić prędzej niż światło. Ale można było z nich zbudować fale złożone (paczki falowe), które miały już podświetlną prędkość rozchodzenia się i mogłyby poruszać się razem z elektronem. Nie wiadomo było, co właściwie znaczą te fale ani co w nich drga. Za ich pomocą można było jednak w nowy sposób wyrazić warunek kwantowania Bohra: orbity dozwolone w atomie to takie, na których obwodzie mieści się całkowita liczba długości fali de Broglie’a.

deBroglie-1024x361

Wszystko to było nie do końca jasne i nie stanowiło zakończonej teorii. Paul Langevin nie wiedział, co myśleć o dysertacji, poprosił o dodatkowy egzemplarz, który wysłał Einsteinowi. Pozytywna opinia Einsteina przesądziła sprawę doktoratu. Niemal natychmiast okazało się, że falowe własności elektronu można zaobserwować eksperymentalnie za pomocą dyfrakcji na kryształach (regularna struktura kryształu działa na fale de Broglie’a jak siatka dyfrakcyjna na światło). Pięć lat później Louis de Broglie otrzymał Nagrodę Nobla.

Maria Skłodowska-Curie a sprawa polska

Uczona, znana na całym świecie jako Maria Curie, jest jedyną polską noblistką naukową. Nauka nie jest naszą specjalnością: więcej laureatów pochodzi z Węgier czy Norwegii. Małe kraje, jeśli nie mają silnych tradycji i sporych pieniędzy, jak np. Szwajcaria albo Holandia, raczej nie liczą się w naukach eksperymentalnych i podejrzewam, że to się nie zmieni. Szczególnie bezsensowne jest łożenie na dziedziny modne w danym momencie – można być niemal pewnym, że zastosowania technologiczne i wiążące się z tym zyski przypadną komu innemu, a za kilka lat moda się zmieni. Już prędzej można liczyć na dziedziny teoretyczne: polska szkoła matematyczna z okresu międzywojennego wydała sporo nazwisk pojawiających się w podręcznikach matematyki i logiki.

Każde chyba miasto w Polsce ma ulicę Skłodowskiej-Curie, jej imieniem nazwano wiele szkół. Jednak sławę w świecie zdobyła nie jako Polka, lecz jako francuska uczona pracująca w Paryżu. Podobnie jak nie każdy wie, że Andy Warhol był Słowakiem – artysta sławę zdobył na swój indywidualny rachunek. W takich przypadkach pochodzenie z mało znanego kraju jest raczej obciążeniem i przeszkodą.

Maria Skłodowska w Polsce spędziła pierwsze dwadzieścia cztery lata swego życia, by z dużym opóźnieniem zacząć studia w Paryżu. W Polsce po powstaniu styczniowym nie było szkół, a Maria nie miała za co się uczyć. Umówiły się z siostrą, że najpierw jedna będzie się uczyć, a druga będzie zarabiać lekcjami i jej pomagać, a potem zamienią się rolami. Gdy Maria zaczynała studiować – fizykę! w tamtych czasach! – na niemal dwa tysiące studentów przypadały 23 kobiety, przeważnie zresztą cudzoziemki, ponieważ we Francji nie uczono dziewcząt przedmiotów ścisłych. Słowo étudiante, czyli żeński wariant słowa student, oznaczało wówczas dziewczynę studenta, a nie studentkę. Osobliwa dziedzina, uparta cudzoziemka, mieszkająca sama, niepotrzebująca męskiego ramienia – nie dziwimy się, że Maria Skłodowska mogła do czegoś dojść. Nie chodziło jej o karierę, chciała służyć ludziom, na całe szczęście nie została nauczycielką wiejską w Polsce. Socjalistka, nonkonformistka, żywiąca kult nauki, spotkała w osobie Pierre’a Curie, mającego już liczący się dorobek naukowy, bratnią duszę. Zastanawiała się długo, czy jako Polka może wyjść za Francuza, ostatecznie wzięli ślub cywilny w merostwie i na rowerach wybrali się w podróż poślubną. Był rok 1895.

Znamy dalszy ciąg, odkrycie radu i polonu, lecz nie zdajemy sobie zwykle sprawy, jak trudno było wówczas kobiecie robić samodzielną karierę. Zapraszano np. na konferencję jej męża, a Marię jedynie jako osobę towarzyszącą. Kobieta mogła być ostatecznie nauczycielką – w szkole dla dziewcząt, ale wykładowcą na uniwersytecie albo uczoną referującą wyniki badań na konferencji? Nie mieściło się to w męskich głowach. Pokoje profesorskie przypominały męskie kluby: cygara, porto, żadnych kobiet. Jak to wyglądało, widać na zdjęciu z pierwszego Kongresu Solvayowskiego: Maria Curie siedzi obok Poincarégo, jedyna kobieta wśród ówczesnej elity naukowej (drugi z prawej stoi Albert Einstein, świeżo upieczony profesor w Pradze). Minęło już kilka lat od śmierci Pierre’a, którą bardzo przeżyła. Jej romans z Paulem Langevinem (pierwszy z prawej), młodszym od niej i żonatym, wywołał właśnie potężny skandal. Prasa bulwarowa publikowała jej intymne listy, katolicka opinia publiczna atakowała ją za rozbijanie rodziny, nacjonaliści za to, że nie jest Francuzką. Odbywały się jakieś pojedynki, które francuskim zwyczajem kończyły się strzałem w powietrze i zakrapianym obiadem.

Skandal medialny zbiegł się z drugą nagrodą Nobla. Maria Skłodowska-Curie potrafiła przetrzymać ten okres, tym trudniejszy że ostatecznie Langevin powrócił do żony. Wychowywała córki na osoby niezależne, Irena Curie jako dziecko nawet na wakacjach musiała się uczyć matematyki wyższej – wiedza ta przydała się jej z czasem, także ona otrzymała nagrodę Nobla z chemii. W 1995 roku Maria Skłodowska-Curie została pochowana w paryskim  Panteonie jako pierwsza kobieta, która znalazła się tam z powodu swojego własnego dorobku, a nie obok męża. Może należałoby dzieciom w szkole zadawać pisanie prac „Maria Skłodowska-Curie jako wciąż aktualny przykład matki-Polki”?

Einstein w Pradze

Niemal równo sto lat temu, w roku 1911/12, Albert Einstein pełnił przez rok funkcję profesora fizyki teoretycznej na niemieckim uniwersytecie w Pradze. Była to jego pierwsza porządnie płatna posada i niewątpliwie głównym motywem przeprowadzki z Zurychu z rodziną była nadzieja na stabilizację życiową.

Stanowisko przypadło Einsteinowi dość przypadkowo. Jego kariera naukowa zaczęła się zaledwie kilka lat wcześniej, w roku 1905. Decyzja uniwersytetu była więc dość odważna, Einstein był autorem kilku wciąż jeszcze kontrowersyjnych prac. Kontrkandydatem był Gustav Jaumann, uczeń Ernsta Macha, który za swym nauczycielem odrzucał istnienie atomów. I zapewne stanowisko przypadłoby Jaumannowi, gdyby on sam się nie uniósł honorem i nie zrezygnował. Zirytowało go bowiem, iż jakiegoś nowinkarza stawia się na równi z nim, solidnym uczonym.

Niedogodnością stanowiska w monarchii austrowęgierskiej była konieczność wypełnienia rubryki „wyznanie” w urzędowym kwestionariuszu. Poddani cesarza Franciszka Józefa nie mogli być bezwyznaniowi. Bez większych wahań Einstein wpisał wyznanie mojżeszowe, choć od dzieciństwa nie należał do żadnego wyznania i trudno go sobie nawet wyobrazić jako członka jakiegokolwiek kościoła. Gdy jego syn musiał się obowiązkowo uczyć religii w szkole, Einstein żartował, że dziecko zacznie sobie wyobrażać Boga jako kręgowca w gazowym stanie skupienia.

Albert Einstein z aparycji przypominał wówczas bardziej skrzypka-wirtuoza niż profesora (znalazł zresztą wkrótce towarzyszy do uprawiania muzyki kameralnej). Świeżo upieczony profesor powinien złożyć około czterdziestu wizyt innym profesorom uniwersytetu niemieckiego (drugi uniwersytet w Pradze, czeski, traktowano jako nieistniejący i nie utrzymywano z nim stosunków). Po odbyciu części wizyt, w których kierował się raczej walorami turystycznymi danej części miasta niż pozycją danego profesora, Einstein zniechęcił się zupełnie do tego przedsięwzięcia. Ostatecznie przebywał w Pradze krótko, często z niej wyjeżdżając. W okresie tym został zaproszony na bardzo elitarny Kongres Solvayowski, gdzie mówił o kwantowym podejściu do drgań atomów w kryształach. Nieco wcześniej poznał osobiście Hendrika Lorentza, jedynego bodaj fizyka, przed którym czuł respekt. Na kongresie poznał też panią Curie, atakowaną właśnie przez prasę francuską za romans z Paulem Langevinem. Znakomity matematyk, Henri Poincaré, nie zrobił na Einsteinie dobrego wrażenia.

A jakie wrażenie sprawiał wówczas Einstein? Mamy pewien portret literacki z tamtego okresu. W roku 1915 ukazała się książka Maksa Broda Tycho Brahes Weg zu Gott („Tychona Brahego droga do Boga”). Brod jest dziś znany głównie jako przyjaciel Franza Kafki, który wbrew ostatniej woli autora nie zniszczył jego dzieł. Powieść o Tychonie Brahe jest marna, jednak postać Keplera przywodziła niektórym znajomym na myśl właśnie Einsteina. Brod pisze o niezwykłym spokoju, z jakim Kepler oddawał się swojej pracy, jakby zupełnie nie poruszały go dziejące się wokół sprawy. Przypomina on rycerza z baśni ludowej, który sprzedał diabłu serce w zamian za zbroję, której się żadne ciosy nie imają. Wiemy dziś, że Einstein pogrążony był wtedy w pracy nad teorią grawitacji, rozpoczynał się też jego związek uczuciowy z kuzynką Elsą, przyszłą żoną.

Być może więcej o Einsteinie mówią jego własne słowa na temat Keplera: „Ani bieda, ani niezrozumienie współczesnych, od których zależały warunki jego życia i pracy, nie mogły go okaleczyć ani zniechęcić. (…) Należał do tych nielicznych, którzy nie potrafią ukrywać swoich poglądów na jakikolwiek temat. Nie należał do ludzi czerpiących instynktowną radość ze ścierania się z innymi, tak jak na przykład Galileusz, którego boska złośliwość nawet i dziś dostarcza przyjemności rozumiejącemu czytelnikowi. Kepler był pobożnym protestantem, który nie robił tajemnicy z faktu, że nie zawsze aprobuje postanowienia swego kościoła; z tego powodu uważano go za łagodnego heretyka i tak też traktowano. (…) Praca jego życia możliwa była dopiero wówczas, gdy udało mu się w znacznym stopniu wyswobodzić z tradycji duchowej, w której wyrastał. (…) Musiał sobie jasno uświadomić, że logiczno-matematyczne teoretyzowanie, bez względu na to jak klarowne, nie może samo przez się zagwarantować dojścia do prawdy. Że w naukach przyrodniczych nawet najpiękniejsza i najbardziej logiczna teoria nic nie znaczy bez porównania z najdokładniejszymi eksperymentami”.