Главная    Люди    Сверхновая, альпийское восхождение и космическая эпопея

Нижеследующий материал заимствован с сайта
Динамические системы (http://www.dynamical-systems.org/zwicky/Zwicky-e.html )

"Сверхновая, альпийское восхождение и космическая эпопея"

Оливер Нилл

14. июня 1998

Притяжение гения

Фриц Цвикки (1898-1974), столетие со дня рождения которого отмечается в 1998, это и один из наиболее замечательных астрофизиков, и один из наиболее ярких представителей ХХ столетия. Швейцарский гражданин Цвикки родился 14 февраля 1898 г. в городе Варна в Болгарии, детство его прошло в швейцарской деревушке Моллис в кантоне Гларус.

Дом, где вырос Цвикки

Школьные годы Цвикки в ETH в Цюрихе отмечены общением с гениальными учителями. Курс физики он закончил написанием дипломной работы под руководством известного математика Германа Вейла (1885-1955) . В процессе обучения в ETH особое влияние на Цвикки оказывал его преподаватель физики Аугуст Пикард (1884-1962) . Защитив в 1922 году диссертацию под совместным руководством будущего нобелевского лауреата по химии (1936) ) Peter Debye (1884-1966) и Paul Scherrer (1890-1969) (одного из основателей CERN), он по приглашению Милликена отправился в Caltech, где и проработал долгое время. Он регулярно обшался с Альбертом Эйнштейном. Это, как и тот факт, что Эйнштейн преподавал в ETH как раз тогда, когда Цвикки там учился, послужило основанием для того, что иногда в США его называли "учеником Эйнштейна". Склонность Цвикки к гениям особенно проявилась в его книге "Everybody a genius" ("Каждый - гений"). Это прямо противоположно принципу Dilbert: "We are all idiots" ("Мы все - идиоты"). Однако читатель книги будет несколько смущен большим или меньшим отклонением от принципа Dilbert.

Подначка Милликена

Фонтаны возле лаборатории Милликена в Калтехе

Цвикки был приглашен в Caltech в 1925 году Милликеном, которому в 1923 году была присуждена нобелевская премия за его работу по измерению величины элементарного электрического заряда. Милликен ожидал от Цвикки прежде всего теоретических исследований в области квантовой механики атомов и металлов. Однако в 20-е и 30-е годы Цвикки все более увлекается астрофизикой. Согласно одному из многих биографов Цвикки, имел место случай, когда Цвикки подначил Милликена тем, что он никогда не высказывал хороших идей. Милликен отреагировал: "Ну хорошо, юноша, а у вас-то как с этим?" Цвикки: "У меня хорошие идеи появляются каждые два года. Назовите мне тему и я выдам Вам идею!". После такого разговора Милликен немедленно предложил Цвикки попытать свои силы в астрофизике. Впрочем, Caltech нуждался в астрофизиках, поскольку как раз в это время строилась обсерватория Mount Palomar.

Милликен

В 30-е и 40-е годы многие коллеги Цвикки думали о нем как о "большой мыши", но более поздние поколения астрофизиков считали его гением творчества. Рефлексия против традиции Цвикки "называть ребенка по имени" и рассматривать скромность как обман, уцелела до сих пор. В истории обсерватории Wilson и во множестве книг по астрономии можно видеть небылицы и напраслину на Цвикки и Бааде. Одной из причин этого могло быть то, что упрямый Цвикки сохранил швейцарское гражданство, даже прожив в США более 40 лет.

Лыжный склон около обсерватории

Из кампуса Калифорнийского технологического института (Caltech) в Пасадене можно любоваться хорошей погодой и прекрасным видом на Маунт Вильсон . На этой горе около Пасадены Caltech до сих пор содержит обсерваторию. Из Пасадены машиной можно добраться до вершины горы за полчаса. Эту прекрасную горную дорогу называют Crest Highway . В этом месте (к северу от сухой пустыни Mojave и к югу от мегаполиса Los Angeles) летом формируется оазис прохлады. Приехав из гористой швейцарии, Цвикки полюбил в Калифорнии горы не только из-за работы. Он ведь был еще и страстным альпинистом. Зимой он частенько брал с собой на работу лыжи, чтобы покататься на сделанным собственными силами спуске невдалеке от телескопа.

Гора и "Большой взрыв"

С научной точки зрения, Маунт Вильсон - это очень замечательное место:

В 1878 году физик, будущий нобелевский лауреат A. Майкельсон (1852-1931) измерил здесь скорость света. Он сделал это, направив луч света с горы Маунт Вильсон на зеркало, расположенное в 20 милях и измерив время, потребовавшееся лучу для возвращения. В 1920 году Майкельсон смог впервые измерить на Маунт Вильсон диаметр звезды с помощью интерферометра. (Эта звезда носит имя Бетельгейзе в созвездии Ориона). Майкельсон умер в Пасадене в 1931 году.

В 1908 году здесь было сделано открытие, что солнечные пятна обладают сильным магнитным полем. Тем самым впервые магнитное поле было измерено за пределами Земли.

С 1917 по 1947 год 100-дюймовый телескоп обсерватории Маунт Вильсон был самым большим в мире. С его помощью Эдвин Хаббл (1889-1953) измерил расстояние и скорости галактик. Это привело его к выводу, что Вселенная расширяется и что этот процесс начался 15-20 миллиардов лет назад с "Большого взрыва".

Круглые ублюдки и ружейный выстрел

Про Цвикки ходило много анекдотов:

В физическом корпусе Caltech Цвикки обычно заговаривал так со студентами, имя которых ему было неизвестно: "Что Вы за чорт?" Было ли это причиной того, что студенты-физики, обиженные таким обращением, позже не стали его почитателями, об этом можно только догадываться. В бестселлере "Черные дыры и искривление времени" Фейнман (профессор теоретической физики в Caltech) представил Цвикки не в лучшем свете.

Цвикки обычно называл других астрономов обсерватории Маунт Вильсон круглыми ублюдками ("Spherical bastards"). Почему круглыми? "Да потому, что они ублюдки, с какой стороны на них ни посмотри". Даже так: Цвикки был хорошо известен своей грубостью, которая могла смутить кого угодно: в Техасском университете в Остине рассказывают такую историю, что семья Цвикки однажды пригласила на обед студентов-дипломников. Когда студенты позвонили в дом, жена Цвикки Доротея открыла им и на полном серьезе позвала мужа: "Фриц, ублюдки уже пришли!". Это выражение, видимо, стало обыденным в доме Цвикки.

Стало уже стилем Цвикки при обсуждении какой-либо проблемы прерывать выступающего по сути вопроса репликой, что проблема уже была решена, и не кем-нибудь, а им, Цвикки. Цвикки был очень озабочен приоритетом, и не всегда по делу. Он долго не разговаривал с Робертом Оппенгеймером, который развил теорию нейтронных звезд (детище Цвикки) и который позже сыграл важную роль в Манхеттенском проекте Пентагона.

Однажды ночью во время наблюдений в обсерватории Маунт Вильсон, когда турбулентные потоки воздуха сильно мешали наблюдениям, Цвикки посоветовал своему ассистенту пострелять из ружья в эту треклятую турбулентность. Он надеялся, что пули сгладят турбулентность. Впрочем, ассистент стрелял, стрелял, а турбулентность оставалась... Этот случай показывает, что Цвикки был готов искать самые необычные пути решения проблем.

Цвикки критично относился к религии в течение всей жизни. В начале 1971 года он записал в дневнике: "Для любого серьезного мыслителя ни необъяснимое, ни даже потрясающие чудеса природы не требуют для их объяснения привлечения понятия Бога". По рассказам, однажды Цвикки дискутировал с пастором о возникновении вселенной. Когда священник сказал, что вселенная началась со словами "Да будет свет!", то Цвикки тут же добавил, что он принимает это, если фраза будет дополнена словами "и это был электромагнетизм".

Антиподы Цвикки и Бааде

Вальтер Бааде

Вальтер Бааде (1893-1960) - немецкий астроном, который в тридцатые годы приехал из Гамбурга и Геттингена в Пасадену для проведения наблюдений в обсерватории Маунт Вильсон. Бааде был блестящим астрономом с энциклопедическими познаниями. Характер его был прямо противоположным буйному Цвикки. Однако вскоре антиподы Цвикки и Бааде потянулись друг к другу, каждый дополняя качества другого. Известно, что в эти годы Цвикки и Бааде часто очень оживленно обсуждали в Пасадене проблему "новых" звезд. "Новые" - это вспыхивающие звезды, внезапно увеличивающие свою яркость в десятки тысяч раз, а потом в течение месяцев восстанавливающие яркость до первоначальной величины. Имелись сведения, что в обычных туманностях вспыхивают также и исключительно яркие новые. В 20-е годы астрофизики начали высказывать мнение, что эти туманности являются не газовыми сгустками в галактике Млечного пути, а сами являются галактиками, содержащими миллиарды звезд. По расчетам Бааде, такая новая звезда в миллион раз мощнее Солнца.

Открытие нейтронных звезд

Пораженный этой фантастической величиной, Цвикки увлекся проблемой новых звезд. Вместе с Бааде они назвали такие взрывы "Сверхновыми". Они предсказали, что Сверхновые рождаются взрывом обычных звезд. Чтобы объяснить это явление, Цвикки ввел понятие нейтронной звезды. По случайному совпадению, нейтроны были открыты именно в то время, когда Цвикки и Бааде пытались объяснить явление Сверхновых. Нейтрон - это была та самая частица, в которой нуждался Цвикки. Может быть, нормальная звезда может взорваться именно тогда, когда плотность ее достигнет плотности ядра? Цвикки назвал соответствующий нейтронный газ "нейтронной звездой". Энергия сжимающейся звезды может дать энергию взрыва, достаточную для объяснения Сверхновой. В то же время это может объяснить и причину космических гамма-лучей, бомбардирующих Землю. Милликен был известным специалистом в этой области. Цвикки убедил его в том, что большая часть этой космической радиации обусловлена Сверхновыми. В 1934 году Цвикки и Бааде представили в Стенфорд свою работу "Сверхновая и космические лучи". Эта работа считается одной из исторических публикаций в истории физики и астрономии.

Современные проблемы

Цвикки на телескопе

История открытия нейтронных звезд - это образец. Сегодня, 60 лет спустя после открытия нейтронных звезд астрофизики все еще ищут и находят новые виды звезд. В мае 1998 года имел место очередной такой случай, когда были открыты магнетары. Магнетары - это нейтронные звезды с очень сильным магнитным полем. Эти звезды были теоретически предсказаны в 1992 году и наблюдения в 1998 году подтвердили эту теорию, хотя специалисты довольно долго насмехались над этой идеей.

Фриц Цвикки еще в 1932 году заметил, что большие галактики должны бы иметь массу в 10-100 раз больше, чтобы не разбежаться. Объяснить это может только темная материя, которая и сегодня еще остается загадкой.

Путешествие к Альфе Центавра

Цвикки предлагал научно-фантастические идеи, не уступающие некоторым идеям Жюль Верна.

В 1948 году Цвикки предложил использовать внеземные источники для того, чтобы реконструировать вселенную. Процесс должен начаться с изменения других планет, лун и астероидов, чтобы сделать их пригодными для обитания, и изменения их орбит вокруг Солнца для обеспечения нужной их температуры.

В 60-е годы Цвикки высказал идею о воздействии на механизм ядерных процессов на Солнце путем его бомбардировки с Земли. Цель состояла в том, чтобы изменить траекторию Солнца и тем самым всей солнечной системы. Он писал, что подобным способом можно организовать экспедицию к другим звездам, например, в соседнюю звездную систему Альфы Центавра - экспедицию длиной в 2500 лет.

Более скромная версия такого фантастического проекта может быть реализована гораздо раньше. В 1961 году, например, Карл Санаг (1934-1996), автор рассказа "Контакт" и последовавшего фильма "Contact" и популярный астрофизик, предложил запустить в атмосферу Венеры колонию водорослей для того, чтобы уменьшить там содержание СО2 . Позже это могло бы сделать планету обитаемой.

Морфология: чудесная сумка для коллекционирования идей

"Морфология" - это метод мышления, введенный в обиход Цвикки. Одна из идей морфологии состоит в систематическом поиске решений проблемы путем опробования всех комбинаций в матрице выражений. Эта матрица называется "морфологическим ящиком" ('morphologic box'). Тот факт, что этот поиск будет также давать необычные и даже шокирующие комбинации, это как раз основной ингредиент творчества. Например, в шахматах оказалось удивительным, что наиболее компьютеризованный поиск хороших ходов привел к высоко творческим вариантам игры. Это зашло так далеко, что Гарри Каспаров обвинил команду, обслуживавшую компьютер Deep Blue в обмане при последней игре.

Цвикки использовал морфологию в своих исследованиях настолько же успешно, как и в промышленности, будучи консультантом компании "Aerojet". В качестве иллюстрации того, как Цвикки мог приходить к своим идеям, читатель может сам опробовать этот метод. Составьте все комбинации в следующей матрице:

солнце луна земля

пуля ракета бомба

солнечная система космическое путешествие внешний космос

Опробование всех комбинаций приводит к сумасшедшим идеям наподобие нового способа космических путешествий, в котором солнце используется как ракета, или идея выстрела в луну, или идея построить пушку для путешествий сквозь Землю. Эти три идеи действительно были предложены именно Цвикки.

Морфология в менеджменте была одно время очень популярна, например, в Ciba (Now innovag). Метод, однако, имеет некоторые недостатки и может оказаться слишком медленным. Рассказ, иллюстрирующий этот факт, и критику Bruno Stanek можно найти в книге Мюллера о Цвикки.

Соседство Ленина и Цвикки

В этой книге Мюллер задает туманный вопрос, не был ли Ленин, который жил в Цюрихе дверь в дверь с Цвикки на Spiegelgasse, тем самым, кто подал ему первоначальную идею морфологии. По мнению друга Цвикки Альберта Вильсона, в начале ХХ столетия в Цюрихе царил дух толерантности, который давал пищу новым идеям. Примеры, подобные Ленину, Эйнштейну, Юнгу , Троцкому или Цвикки, подтверждают эту мысль. Однако имел ли Ленин влияние на Цвикки, весьма сомнительно, поскольку Цвикки был убежденным антикоммунистом, который будучи студентом даже бросил на некоторое время учебу ради работы политическим секретарем в одной организации, созданной им самим для борьбы с коммунистическими агитаторами. Учителя в Poly (жаргонное выражения для ETH Zurich ), вероятнее всего, были более важными для последующего его стиля мышления. Цвикки слушал лекции выдающихся математиков таких как Вейла и Гроссмана. Пойа в своей замечательной книге о решении математических проблем показал, что в ETH серьезно интересовались механизмами творческого мышления.

Искусственные метеоры

Кроме основной работы в Caltech, Цвикки также работал в калифорнийской ракетной фирме 'Аэроджет'. Это второе занятие было для Цвикки приятной возможностью оказаться за пределами кампуса в то время, когда воздух там становился "слишком тяжелым".

Цвикки гордился тем, что в 1957 году внес свой вклад в появление первого снаряда, запущенного в космос человеком, - объекта, изготовленного на земле и навсегда покинувшего ее гравитационное поле. Эти эксперименты проводились с помощью немецкой ракеты ФАУ-2, которая, достигнув своего потолка, выстрелила этим самым снарядом. Эксперименты с "искусственными метеорами" начались сразу после окончания II мировой войны и вначале кончались безуспешно. Когда наконец 10 годами позже это свершилось, победа ушла в тень в связи с более важным достижением: на околоземную орбиту был выведен Спутник. Шок от этого события вызвал интенсивную активность в США, от которой Цвикки был полностью отстранен. Кажется, что он представлял совершенно несущественными более поздние достижения астронавтики, которые были достигнуты без него. Показателем этого является хотя бы то, что первый шаг человека на Луне никак не отражен в дневниках Цвикки.

Первое восхождение на северную стену Glarnisch

Выросши в горах, Цвикки, естественно, причастился и к альпинизму. В годы учения в ETH он со своим другом Thadeus Reichstein (1897-1996) часто ходил в горы. (Reichstein впоследствии стал нобелевским лауреатом по медицине вместе с Philip S. Hench и Edward C. Kendall за открытие кортизона. Reichstein также впервые синтезировал витамин С и участвовал в организации промышленного производства этого витамина).

Команда восходителей Reichstein-Цвикки открыла несколько новых маршрутов в Альпах. Некоторые из этих маршрутов включены в руководство Швейцарского Альп-клуба (SAC). В 1924 году, например, дуэт осуществил восхождение по "северной стене Glarnisch". Когда Цвикки в 1925 получил Rockefeller грант на постдокторскую работу в США, то он выбрал Caltech в Пасадене. Говорят, что этот свой выбор он обосновал тем, что "там есть горы".

Ответ Цвикки на вопрос, почему люди покоряют горы, что это - проявление оригинальности, показывает (типично для Цвикки), что он сам и не скрывает свою склонность к оригинальности.

"Не-альпинисты опять и опять спрашивают, почему мы как сумасшедшие лезем и лезем в горы. Разные ответы дают на этот вопрос: величие природы, испытание своих сил, бегство от рутины, любовь к приключениям (Schiller: "Und setzest Du nicht das Leben ein, nie wird Dir das Leben gewonnen sein") ("Если ты ни разу не рисковал жизнью, ты никогда не победишь жизнь") и т.д. Но никогда я не слышал ответа, который был бы применим ко мне и моему другу Reichstein из университета Basel, а он таков: "В повседневной жизни, как и в науке, никто не встечает проблем, которые бы он мог решить в одиночку, полностью и за короткое время. Также если он и решит их успешно, то всегда возникает масса новых аспектов, которые занимают его долгое время, иногда всю жизнь. Мы страстно желаем достичь успеха, который можно было бы назвать мастерством, присущим только нам и которое никто не оспорит. Восхождение на новую гору или новый трудный маршрут в горах - вот пример такого успеха".

Цвикки и Хендрикс в горах Канады

Цвикки умер в Пасадене в 1974 году.

Литература

1.Roland Muller, Fritz Цвикки, Leben und Werk des grossen Astrophysikers, Raketenforschers und Morphologen, Verlag Baeschlin, Glarus, 1986

2. Fritz Цвикки, Jeder ein Genie, Verlag Baeschlin, Glarus, 1971, 2. (reprint) Auflage, 1992

3. Fritz Цвикки, Entdecken, Erfinden, Forschen im Morphologischen Weltbild, Verlag Baeschlin, Glarus, 1966, 2. (reprint) Auflage 1989

4. Paul Wild, Fritz Цвикки, in "Morphological Cosmology", Lecture Notes in Physics, Volume 332, p. 391-398

5. K.S. Thorne, Black Holes and Time Warps, W.W. Norton Company, 1994


Главная    Люди    Сверхновая, альпийское восхождение и космическая эпопея