Biografia fizicii

m^ Biografia george -PîryT^>-î-« gamow IlZlCll BIOGRAFIA FIZICII George Gamow ILUSTRATĂ DE AUTOR EDITURA ŞTIINŢIFICĂ • BUCUREŞTI 1971 Prefaţa Există două tipuri de cărţi despre fizică. Primele sîut manualele, concepute pentru a expune cititorilor faptele şi teoriile fizicii. Cărţile de acest gen omit, de obicei, aspectele istorice ale dezvoltării ştiinţei, iar singurele informaţii referitoare la marii savanţi din trecut sau din prezent sînt limitate la anul naşterii sau morţii fiecăruia, trecute în paranteze după nume. Cel de al doilea tip îl constituie cărţile cu caracter istoric, cuprinzînd date biografice în care sînt conturate personalităţi de seamă din lumea oamenilor de ştiinţă şi scoase în evidenţă descoperirile acestora, presupunîndu-se că cititorul care studiază istoria unei ştiinţe este familiarizat cu conţinutul ei. în această carte am încercat să mă situez pe o cale de mijloc, expunînd în mod egal experienţele lui Galilei şi legile de bază ale mecanicii descoperite de el, sau amintiri personale despre Niels Bohr, alături de descrierea amănunţită a renumitului său model atomic. Fiecare dintre cele opt capitole cuprinde cel mult una sau două figuri centrale de oameni de ştiinţă, ceilalţi fizicieni contemporani lor, şi aportul lor ştiinţific, formînd fondul lucrării. Aceasta explică lipsa multor nume care ar trebui să figureze într-o lucrare de istorie a fizicii, precum şi lipsa multor subiecte considerate „obligatorii" în manualele obişnuite de fizică. vScopul acestei cărţi este de a-1 face pe cititor să înţeleagă ce este fizica şi ce fel de oameni sînt fizicienii, şi să1 atragă în aşa măsură, încît să caute şi alte lucrări, mai cuprinzătoare, despre acest subiect.

1 Cînd citim despre marii oameni de ştiinţă din trecut sau contemporani, este întotdeauna de dorit să le cunoaştem şi portretele. Datorită însă numărului limitat de pagini acordat pentru reproducerea fotografiilor, am hotărît să le folosesc doar pentru ilustrarea diverselor fenomene fizice, ca: spectre, difracţia electronilor şi traiectoriilor nucleare în camera cu ceaţă etc. De aceea portretele fizicienilor celebri le-am executat în peniţă, reproducîndu-le direct în text. Nefiind un artist, am fost obligat să folosesc unele metode ajutătoare, ca proiectarea clişeelor fotografice pe hîrtie de desen, iar rezultatele mi s-au părut suficient de reuşite pentru a justifica includerea lor. Sper că această carte va da tinerilor cercetători (poate chiar şi unora dintre cei mai vîrstnici) îndemnul de a aprofunda studiul fizicii, acesta fiind de fapt şi scopul ei principal. Universitatea din Colorado GEORGE GAMOW I Zorii fizicii Este tot atît de greu să se stabilească originea ştiinţei fizicii pe cît este de dificilă precizarea izvoarelor unor mari rîuri. Cîteva izvoraşe firave murmură sub desişul verde al vegetaţiei tropicale sau picură de pe stîncile acoperite de muşchi din sterpele ţinuturi nordice; cîteva mici pîrîiaşe, aleargă vesele pe pantele munţilor, unindu-se în rîuleţe, care, la rîndul lor, se adună formînd cursuri de apă suficient de mari pentru a le putea numi „rîuri". Rîurile cresc, sînt din ce în ce mai largi şi, strîngînd în cale numeroşi afluenţi, devin în cele din urmă fluvii puternice — fie Mississippi sau Volga, fie Nilul sau Amazonul — ce-şi poartă apele spre oceane. Izvoarele care au dat naştere marelui fluviu al ştiinţei fizicii au fost răspîndite pe îrtreaga suprafaţă a globului terestru locuită de Homo sapiens, adică de omul care gîn-deşte. Se pare totuşi că cele mai multe dintre ele au fost concentrate în extremitatea sudică a Peninsulei Balcanice, locuită de poporul cunoscut astăzi sub denumirea de „vechii greci"; sau poate aşa ni se pare nouă, celor care am moştenit cultura acestor înaintaşi „intelectuali". Este interesant de subliniat faptul că în timp ce alte popoare vechi, ca de pildă, cele din Babilon şi Egipt, au avut o contribuţie majoră la primele dezvoltări ale matematicii şi astronomiei, ele au fost cu desăvîrşire sterile în ceea ce priveşte evoluţia fizicii. O explicaţie posibilă a acestei rămîneri în urmă, în comparaţie cu ştiinţa greacă, este aceea că zeii Babilonului şi Egiptului trăiau în cer, printre stele, în timp ce zeii vechi

1 lor greci vieţuiau doar la aproximativ 3 000 m înălţime pe vîrful muntelui Olimp, aflîndu-se deci mult mai aproape de problemele pămînteneşti. După legendă, termenul „magnetism" ar proveni de la numele unui păstor grec jzayv7i£ (Magnis), care a rămas uimit cînd a observat că vîrful bîtei sale de fier era atras de un bolovan (un minereu de fier magnetic) întîlnit în

cale, pe potecă. Ea fel, termenul „electricitate" provine de la cuvîntul grec TjXsxTpov (electron), care înseamnă chihlimbar, datorită poate altui păstor elen, care, încercînd să lustruiască vreo bucată de chihlimbar, frecînd-o de blana uneia dintre oile sale, a observat că ea capătă ciudata proprietate de a atrage aşchii mici de lemn. LEGEA PITAGOREICĂ A COARDELOR în timp ce aceste descoperiri legendare şi-ar găsi cu greu o bază în orice încercare de stabilire legală a priorităţii, descoperirea filozofului grec Pitagora, care a trăit pe la jumătatea secolului al Vl-lea î.e.n., este bine documentată. Convins fiind că lumea este guvernată de numere, el a cercetat legătura dintre lungimile coardelor de la instrumentele muzicale care produc combinaţii armonice de sunete. în acest scop a folosit aşa-numitul monocord, adică o singură coardă a cărei lungime poate fi variată şi care poate fi supusă la diverse tensiuni (întinderi) cu ajutorul unor greutăţi suspendate. Folosind aceeaşi greutate, dar variind lungimea coardei, el a stabilit că perechile de tonuri armonice se obţin cînd lungimile coardei se găsesc în anumite relaţii numerice simple. Raportul 2/1 al acestor lungimi corespunde cu ceea ce se cunoaşte sub numele de „octavă", raportul 3/2 cu „cvinta", iar raportul 4/3 cu „cvarta". Această descoperire a reprezentat, probabil, prima formulare matematică a unei legi fizice şi poate fi considerată, pe bună dreptate, ca primul pas făcut spre dezvoltarea a ceea ce cunoaştem astăzi ca fizică teoretică. în terminologia fizicii moderne putem reformula descoperirea lui Pitagora, spunînd că frecvenţa, adică numărul de vibraţii pe secundă al unei coarde date, supusă unei anumite tensiuni, este invers proporţională cu lungimea ei.

2 Astfel, dacă o a doua coardă (fig. 1-1 b) are jumătate din lungimea primei coarde (fig. 1-1 a), frecvenţa vibraţiilor ei va fi de două ori mai înaltă. Dacă lungimile celor două coarde se găsesc în raportul 3/2 sau 4/3, frecvenţele vibraţiilor lor se vor găsi în raportul 2/3 sau 3/4 (fig. 1-1 c,d). Deoarece acea regiune a creierului omenesc care primeşte semnalele nervoase de la ureche este astfel construită, încît rapoartele simple ale frecvenţelor (ca 3/4) îi produc „plăcere", în timp ce rapoartele complexe (ca 137/171) îi produc „neplăcere" (şi specialiştii viitori în fiziologia creierului vor trebui să explice acest fapt!), lungimile coardelor care produc acorduri perfecte trebuie să se găsească în rapoarte numerice simple. Pitagora a încercat să facă un pas mai departe, presu-punînd că deoarece mişcarea planetelor trebuie „să fie armonioasă", înseamnă că distanţele lor faţă de Pămînt trebuie să se găsească în aceleaşi rapoarte ca şi lungimile coardelor (supuse la tensiuni egale) lirei — instrumentul muzical, naţional, al grecilor — care produc cele şapte tonuri fundamentale. Această presupunere a fost, probabil, primul exemplu de ceea ce se numeşte adesea în zilele noastre „o teorie fizică patologică". DEMOCRIT, ATOMISTUL O altă teorie fizică importantă, care în terminologia modernă ar putea fi numită „o teorie fără nici o bază experimentală", dar care s-a dovedit „visul ce devine realitate", a fost propusă de un alt filozof din Grecia antică, Demo-crit, care a trăit, a gîndit şi a învăţat în jurul anului 400 î.e.n. Democrit considera că toate corpurile materiale sînt compuse din nenumărate particule atît de mici, încît sînt invizibile ochiului omenesc. El numea aceste particule atomi, adică indivizibili (aiojxoţ' în limba greacă), deoarece considera că ele reprezintă ultima posibilitate de divizare a corpurilor materiale în părţi din ce în ce mai mici. Democrit mai credea că există patru tipuri diferite de atomi: atomi de piatră, uscaţi şi grei; atomi de apă, grei şi umezi; atomi de aer, reci şi uşori şi atomii de foc, jucăuşi (lunecoşi) şi

2