„Гениални и когато грешат“ - Марио Ливио проследява „гафовете“ в науката от Дарвин до Айнщайн
      facebook 
Събития - Литература
Четвъртък, 24 Април 2014 12:15
Историята на човечеството е изпълнена с разкази за трудно представими грешки в различни области, някои от които имат толкова значими последици, че се споменават още в свещените писания, в гръцката митология и в други древни текстове. Безспорно всеки греши в мислите, преценките и (противо)действията си. И ако мнозина от нас смятат, че хора като Чарлз Дарвин или Алберт Айнщайн са безгрешни, то известният астрофизик Марио Ливио ни доказва, че гениалните също грешат.
В книгата си „Гениални и когато грешат“ (с подзаглавие „Блестящите гафове от Дарвин до Айнщайн“) Ливио разглежда петима изтъкнати учени от последните два века - Чарлз Дарвин, Уилям Томсън (известен като лорд Келвин), Лайнъс Карл Полинг, сър Фред Хойл и Алберт Айнщайн, - в умовете на всеки от които са се родили освен велики и работещи и днес теории и идеи, също и знаменити гафове. Под „гафове“ авторът разбира по-скоро сериозна концептуална неточност, която е в състояние да постави под въпрос цели теории или мащабни проекти, или дори заплашва - при едни или други условия - да забави прогреса в науката. Като допълнение на своя анализ Ливио заключва: „Не просто пътят към победата е застлан с провали, а колкото по-голям е успехът, толкова по-големи са издънките, които дебнат зад ъгъла.“

Гениални и когато грешат“ е посветена не на научните върхове, които петимата учени олицетворяват, а по-скоро на мисловните процеси и препятствията, през които те са минали по пътя към великите си открития - все пак Айнщайновата космологична константа продължава да тласка напред развитието на физиката, а теорията на Дарвин става надеждна основа на днешната синтетична теория на еволюцията.
Както отбелязва авторът на „Вселена от нищото“ Лорънс Краус: „Една от най-важните отлики на науката от религията е това, че в науката ние (рано или късно) с готовност променяме мнението си. Тъкмо това наричаме учене. Както красноречиво показва Марио Ливио в тази мащабна и наистина проницателна книга, много от най-прочутите постижения в науката са свързани с идеи, които не водят доникъде.“

Марио Ливио - наричан от мнозина „най-големият популяризатор на науката в нашата галактика“ - е роден през 1945 г. в Румъния, която напуска едва 5-годишен, за да заживее в Израел заедно с баба си и дядо си, които се грижат за него (родителите му са принудени да напуснат родината си по политически причини). Завършва физика и математика в Hebrew University of Jerusalem, магистърска степен по теоретична физика на частиците в научния институт „Вайцман“ в Реховот и докторантура по теоретична астрофизика в Tel-Aviv University. Преподавал е физика в израелския технологичен институт „Техион“ в продължение на десет години (1981-1991), а понастоящем работи в Space Telescope Science Institute в Балтимор, САЩ. У нас Ливио е познат с книгата си „Математик ли е Бог“, чийто превод - както и този на „Гениални и когато грешат“ - е дело на носителя на наградата на БАН „Проф. Марин Дринов“ за млад учен за 2008 г. и автор на книгата „Лицата на Протей“ Росен Люцканов.

ГЕНИАЛНИ И КОГАТО ГРЕШАТ


ОТКЪС

И рече Бог: „Да бъде Хойл“

В края на 1944 г. работата на Хойл по конструирането на радар за военноморските сили го отвежда в Съединените щати, където той се възползва от възможността да се срещне в обсерваторията „Маунт Уилсън“ в Калифорния с един от най-влиятелните астрономи по това време – Валтер Бааде. Тогава това е обсерваторията, която разполага с най-големия телескоп в света. От Бааде Хойл научава, че ядрата на масивните звезди са невероятно плътни и горещи в определени етапи от техния жизнен цикъл. Анализирайки тези екстремни условия, той установява, че температурата във вътрешността им може да достигне 1 милиард градуса, при което протоните и хелиевите ядра лесно могат да преминат кулоновата бариера на други ядра и така да се достигне висока честота на ядрените реакции, при което цели ансамбли от частици достигат състояние, известно като статистическо равновесие.
В това състояние продължават да протичат ядрени реакции, но правата и обратната реакция имат еднаква скорост и в резултат липсва нетно изменение в количеството на отделните елементи. Тогава, твърди Хойл, можем да използваме мощните методи на статистическата механика, за да изчислим относителното количество на различните елементи. За да извърши нужните за това изчисления обаче, той трябва да е наясно с масата на всички ядра, участващи в реакциите, а тази информация не е достъпна за него по време на войната. Ето защо се налага Хойл да чака до пролетта на 1945 г., когато физикът Ото Фриш му осигурява нужните данни. Така се появява епохалната статия на Хойл1, публикувана през 1946 г., в която са изложени основните положения на теория, обясняваща формирането в звездите на ядрата на химични елементи, по-тежки от това на въглерода. Самата идея е зашеметяваща: въглеродът, кислородът и желязото не са съществували винаги (т.е. не са се появили по време на Големия взрив), а тези атоми, всеки от които е необходим за появата на живота, са произведени в ядрените пещи на звездите. Помислете за миг: отделните атоми, които понастоящем изграждат двойната спирала на нашето ДНК, може да са създадени преди милиарди години в ядрото на далечна звезда! Цялата Слънчева система е формирана преди 4,5 милиарда години от смес от съставки, приготвени във вътрешността на звезди от предишно поколение. Астрономът Маргарет Бърбидж, която работи с Хойл десетина години по-късно, описва великолепно усещанията си, когато се запознава за пръв път с теорията на Хойл по време на среща на Кралското астрономическо дружество през 1946 г.: „Седях слисана в залата, изпитвайки невероятното усещане, че булото на невежеството се отмята, изтласкано от блестящата светлина на едно велико откритие.“2
Анализирайки различните следствия от своята прототеория, Хойл със задоволство открива изявен пик в честотата на елементите, които са съседи на желязото в периодичната таблица. Това се съгласува с наличните данни, съответно така нареченият „железен пик“ подсказва, че Хойл наистина е на прав път. От друга страна, липсващите стъпала в стълбицата, т.е. отсъствието на стабилни атомни ядра с маса 5 и 8, продължава да спъва всеки опит за конструиране на детайлна (а не просто схематична) мрежа от ядрени реакции, пораждаща всички известни химични елементи.
За да заобиколи този проблем, през 1949 г. Хойл решава да анализира отхвърлената от Бете възможност три хелиеви ядра да се слеят, пораждайки въглеродно ядро. Тази задача е поставена на един от докторантите му. Тъй като хелиевите ядра са известни под името алфа-частици, съответната реакция обикновено се нарича троен алфа (3α) процес. Става така обаче, че въпросният докторант изоставя работата по дисертацията си (нито един от останалите му докторанти не прави това), но въпреки това не анулира формалната си регистрация в университета.3 Правилата на академичния етикет в Кеймбридж са еднозначни: в такъв случай Хойл няма правото да се занимава с този въпрос, докато самият докторант или друг изследовател не публикува резултатите от проведените изследвания. В крайна сметка двама астрофизици правят тъкмо това, макар работата на единия да остава на практика незабелязана.
Астрономът с естонско-ирландски корени Ернст Йопик допуска през 1951 г., че е възможно температурата в свиващите се ядра на еволюиралите звезди (самите звезди се разширяват, превръщайки се в червени гиганти) да достигне 100 милиона градуса.4 При подобна температура, твърди Йопик, по-голямата част от хелия може да се превърне във въглерод. Тъй като статията му е публикувана в не особено популярния „Бюлетин на ирландската кралска академия“, малко са астрофизиците, които се запознават с нея.
Астрофизикът Едуин Солпитър, който по това време е в началото на академичната си кариера в университета „Корнел“, също не знае за изследването на Йопик. През лятото на 1951 г. той е поканен да посети Радиационната лаборатория „Келог“ в „Калтек“, където преливащият от енергия астрофизик Уили Фаулър и екипът му изследват различни ядрени реакции, имащи отношение към астрофизиката. Изхождайки от същата идея като изказаната от Йопик, Солпитър анализира тройният алфа процес, протичащ в огнения ад на ядрата на червените гиганти5 – т.е. същия процес, който преди това е изоставил докторанта на Хойл. Солпитър веднага осъзнава, че едва ли може да се очаква трите хелиеви ядра да се сблъскат едновременно. По-вероятно е две от тях да се слеят и да просъществуват достатъчно дълго, за да се сблъскат и с третото. Така той открива, че е възможно въглерод да бъде получен чрез процес с ниска вероятност, протичащ в две стъпки. При първата две алфа-частици се съчетават в силно нестабилен изотоп на берилия (8Be), а след това той улавя трета алфа-частица, при което се получава въглерод. Остава обаче един сериозен проблем. Експериментите показват, че въпросният изотоп на берилия се разпада обратно на две алфа-частици изключително бързо, тъй като времето му на живот е от порядъка на 10–16 секунди. Въпросът е в това дали при температура над 100 милиона градуса по Келвин скоростта на реакциите е толкова висока, че да позволява на мимолетните берилиеви ядра да се слеят с трето хелиево ядро, преди да са се разпаднали.
 
Присъединете се към страницата на svetlosenki.com - Изкуството като начин на живот във facebook.

 

За да публикувате коментари, трябва да сте регистриран потребител. Можете да се регистрирате от тук.

 
Изкуство и култура www.svetlosenki.com 2009-2010 Всички права са запазени.  Условия за ползване
Разработка    RSS    Бюлетин    Други проекти: www.mrejo.net    Работа при нас