A może fizyka daje szczęście ?

Profesor Ark przypomniał swym czytelnikom Novalisa i przytoczył jego zdanie(Novalisa) :“Tylko matematycy są szczęśliwi.”Obruszyłem się na to. A fizycy, to nie? Czy fizyka nie daje szczęścia tym ,którzy ją znają i uprawiają z zamiłowania ,z pasji?Pisząc poprzednio o moich początkach przygody z fizyką, wskazałem na “katastrofę w ultrafiolecie”. Nawiążę do tego. W tamtych latach zadałem sobie pytanie: kto wymyślił taką piękną nazwę na pewien-wprwdzie zaskakujący- fakt w przyrodzie?Odpowiedź przyszła po kilku latach, gdy podczas wykładu prof. Rayskiego usłyszałem nazwisko Paula Ehrenfesta.

Pod koniec, dosyć hermetycznego wykładu na temat twierdzenia Ehrenfesta łącznie z jego uciążliwym dowodem, usłyszałem parę zdań o barwnym i bogatym w twórczość życiu, tego Austriaka z urodzenia (Wiedeń,18.01.1880),a Holendra z wyboru(zm.Amsterdam,25.09.1933), a także i to ,że właśnie Paul Ehrenfest odkrycie Rayleigha-Jeansa głoszące ,że w ramach klasycznej elektrodynamiki, funkcja rozkładu energii w zależności od częstości promieniowania elektromagnetycznego ( w obszarze wielkich częstości), ucieka do nieskończoności - nazwał “prawdziwą katastrofą w ultrafiolecie”.Ehrenfest, to autor kilkunastu zaledwie prac opublikowanych [1], w tym jedna jest najbardziej znana , w której matematycznie udowodnił prawdziwość tzw. reguły korespondencji Bohra, pomiędzy schematem formalnym mechaniki kwantowej a mechaniki klasycznej.Wykazał on mianowicie ,że wartości oczekiwane(prawdopodobne) operatora położenia i pędu cząstki w mechanice kwantowej zmieniają się w czasie, w sposób analogiczny, do zmian tych wielkości w mechanice klasycznej.Studia fizyki odbył u Boltzmana w Wiedniu, a następnie przez dwa lata w Getyndze u Kleina, Hilberta, Zermelo. W 1904 roku obronił pracę doktorską u Boltzmanna na temat ruchy bryły sztywnej w płynie.Ehrenfest był także wybitnym analitykiem STW Einsteina i zasłynął sformułowaniem słynnego paradoksu(zwanego paradoksem Ehrenfesta) z dyskiem wirującym, możliwego do wyjaśnienia jedynie w obrębie OTW.Układ odniesienia(i obserwator) związany ze środkiem wirującego dysku (czyli spoczywający) zawsze zmierzy tę samą długość promienia wirującego dysku, gdyż długość promienia w każdej chwili jest prostopadła do wektora prędkości liniowej dysku, gdy tymczasem układ związany z “Laboratorium” zmierzy malejący obwód dysku będącego w ruchu obrotowym. Powstaje więc sprzeczność z geometrią płaską, gdzie obwód okręgu jest przecież funkcją promienia.

P.Ehrenfest prawie nic nie pisał. Prowadził jedynie wykłady i rozmowy z uczniami, no i przede wszystkim otworzył w Lejdzie i prowadził przez całe życie “światowy salon fizyki”.Pierwsze trzydzieści lat XX wieku, to niezwykle burzliwy rozwój fizyki. Upadek fizyki klasycznej, a powstanie fizyki kwantowej i relatywistycznej w sensie Lorentza-Einsteina.Walił się gmach fizyki wieków XVII – XIX ,z jej ruin podnosiły się zarysy nowej fizyki i w środowisku światowym wybuchały wielkie spory, trwały zacięte dyskusje, panował niepokój i trwoga ,znikały dotychczasowe sensy, a nowe rodziły się w walce i napotykały na opór i odpór.Lejda za czasów Ehrenfesta stała się salonem towarzyskim spotkań i rozmów najwybitniejszych twórców nowej epoki w fizyce. Każdy musiał do niej zawitać, spotkać się Ehrenfestem, być przez niego wysłuchanym, poradzić się jego co czynić dalej, zapoznać się z jego poglądem. Wszyscy cenili jego przyjaźń i przyjaźnią go obdarzali.Do Lejdy wprowadził go Lorentz ,który odchodząc na emeryturę jego właśnie wskazał na swoje miejsce ,jako najwybitniejszego ucznia R.Boltzmanna. I nie pomylił się w tej decyzji. P.Ehrenfest był wulkanem nowych idei fizyki, wybitnym matematykiem z jednoczesną niesamowitą intuicją fizyczną, zapładniał każdego, kto z nim wszczął poważniejszą rozmowę na temat problemów fizyki.

Nie interesował się losem swych pomysłów oraz inspiracji, nie zgłaszał do nikogo pretensji o swoje prawa autorskie, przeciwnie. Był szczęśliwy, gdy ktoś podążył w kierunku wskazanym przez niego, pomagał i troszczył się o cudzy rezultat końcowy bardziej, niż o swój tzw. “dorobek”.Nie mogę podać nazwisk tych fizyków ,którzy w latach 1910-1930 do niego przyjeżdżali, uczestniczyli w dyskusjach z nim, uważali go za swego przyjaciela i byli przez niego obdarowani myślą i sercem, łatwiej raczej by mi przyszło wymienić tych, którzy tego nie czynili- z trudem znalazłbym ich kilku.Na zdjęciu nr.3,w pierwszym rzędzie : A.Eddington,H.Lorentz.Drugi rząd:A.Einstein,P.Ehrenfest,L.de Sitter.P.Ehrenfest prowadził bogatą korespondencję naukową z wieloma najwybitniejszymi fizykami świata, każdy list to maleńki traktat z fizyki i ten fakt pozwala mi sformułować tezę, że pisemny dorobek tego uczonego spoczywa właśnie w jego korespondencji !Niestety, mam dostęp tylko do jednego pakietu korespondencji : Joffe- Ehrenfest , wydanie rosyjskie [2].Inne przykłady epistolografii naukowej Ehrenfesta znam w szczątkowych fragmentach, więc nie będę się do nich odwoływał.Przyjaźń między nimi narodziła się w Monachium, gdzie A.F.Joffe (1880-1960)był asystentem Roentgena (u którego obronił dysertację doktorską)i utrwaliła podczas 4 letniego pobytu P.Ehrenfesta w Petersburgu. Nie bez znaczenia był także fakt, iż Ehrenfest poślubił w roku 1905 rosyjską matematyczkę Tatianę Aleksjewnę Afanasjew ( 1876-1964),którą poznał jako stażystkę w Getyndze u F.Kleina.A.F.Joffe, który był wybitnym badaczem w fizyce kryształów, a następnie półprzewodników , to wcale nie wątpliwy partner do rozmów korespondencyjnych z Ehrenfestem.W tomie ,który posiadam, jest 120 listów Ehrenfesta i tylko 21 listów Joffego. Redaktor tomu, I.Frenkel dobrze postąpił dokonując takiego doboru, bowiem mamy szczegółowy wzgląd przede wszystkim w twórczość Ehrenfesta. Kilkadziesiąt listów, to prezentacja niekiedy bardzo doniosłych zagadnień powstającej mechaniki kwantowej.Niezwykły jest 6-stronicowy list datowany 20 stycznia 1913 r. podający pierwsze próby Ehrenfesta zbudowania jego słynnej teorii “adiabatycznych niezmienników” QM [s.119-124].Jednak moim ulubionym listem jest ten z roku 1909, bez datowania dnia i miesiąca, w którym Ehrenfest przeprowadza matematyczny dowód niemożliwości istnienia ciała doskonale sztywnego w ramach teorii względności, oraz niemożliwości zmiany prędkości takiego ciała [s.35-42].Nic dziwnego ,że Einstein bywał częstym gościem w Lejdzie, niekiedy przebywając tam po kilka tygodni.Kiedy patrzę się w zadumie na zdjęcie Paula z żoną z czasów pobytu w Petersburgu w latach 1907-1912

a także, gdy wyobrażam sobie jego życie światowe w otoczeniu największych postaci nauki początków XX wieku, nieodparcie jestem przekonany ,iż fizyka tych, którzy ją kochają, może dać szczęście.Ale czy tak jest naprawdę? Czy naprawdę “drzewo wiedzy” daje szczęście? Paul był od dzieciństwa niesiony na skrzydłach ...ambicji. Ambicja nie zawsze buduje. Już u Boltzmanna odezwała się w nim zdradziecka nuta niespełnienia, chorobliwa świadomość znikomości jego aktów twórczej myśli. Z upływem czasu, rosła w nim mordercza myśl, iż wszystko czego dokonał w fizyce ma charakter przyczynku, nie jest wielkie, jak pisał do Joffe: “to takie głupstewka”.Przyjaciele, zmartwieni i strwożeni usiłowali go ratować, utrzymywać go na powierzchni, być z nim i nie pozwalać mu na ucieczkę w głąb siebie, wciągali go do świata ,w którym jest złudzenie szczęścia. Daremne to było, niestety. Stany depresyjne, apatii, niemocy, milczącego znieruchomienia stawały się coraz to częstsze i cięższe.Wyzwalaczem stały się narodziny i życie drugiego dziecka: Wasyla, synka z zespołem Downa. Paul w stanie ostatecznej rozpaczy zabija 15 - letniego syna i natychmiast potem, uśmierca siebie drugim strzałem w głowę.Gaśnie gwiazda na firmamencie fizyki współczesnej.W 6 lat później kończy życie pierwszy jego syn, również Paul i młody fizyk. Wdowa i matka musi żyć dalej. Jakie jest, to jej życie wewnętrzne? Jego tajemnicę zabrała ze sobą.Novalis mówi ,iż każdy matematyk jest szczęśliwy. Nie szukajmy szczęścia w Drzewie Wiedzy, Drzewie Poznania.Szczęście, jest prawdopodobnie w Drzewie Życia, w Krzewie Winnym. Tylko, jak do niego iść, gdy pokusa wielka i pokus wiele, a świat wabi swymi barwami? Literatura[1] Paul Ehrenfest, Collected Scientific Papers ,Amsterdam,1959[2]Ehrenfest-Joffe, Naucznaja pierepiska,(1907-1933),Leningrad,1973