Murray Gell-Mann a dat structură lumii subatomice

În cea a lui Bernard Malamud NaturalulIris (interpretată în versiunea de film de Glenn Close) îi spune lui Roy Hobbs că toți avem două vieți, „viața cu care învățăm și viața cu care trăim după aceea”.

Murray Gell-Mann, fizicianul laureat al Premiului Nobel care a murit vineri, 24 mai, la vârsta de 89 de ani, a trăit și el două vieți. Dar ambele au fost petrecute învățând – despre cum funcționează lumea.

În prima sa viață, Gell-Mann a fost probabil cel mai important fizician teoretic al erei sale, jucând un rol primordial în dezvăluirea arhitecturii lumii subatomice. În a doua sa viață, el a fost pionier în studiul complexității, cercetând comportamentul sistemelor, de la economie la vreme, prea complicate pentru metodele reducționiste ale fizicii particulelor.

Gell-Mann a fost uneori un personaj controversat, rapid la critica și defensiv atunci când se confrunta cu critici. Dar el a fost universal recunoscut ca un titan intelectual, un om a cărui minte a înțeles mecanismele naturii cu o claritate a înțelegerii, rară chiar și printre alte genii. După cum a spus Niels Bohr când l-a comparat pe Ernest Rutherford cu Galileo, Gell-Mann „a lăsat știința într-o stare cu totul diferită de cea în care a găsit-o”.

De departe, Gell-Mann este cel mai faimos pentru ideea de quarci, blocurile de construcție ale celei mai multe materii pământești. Înainte de 1964, fizicienii credeau că atomii s-au asamblat din doar trei părți fundamentale – electroni, protoni și neutroni. Electronii și astăzi rămân indivizibili. Dar Gell-Mann a bănuit că protonii și neutronii – constituenții nucleului atomic – ascundeau particule mai mici în interior.

În anii 1950, fizicienii care se jucau cu distrugători de atomi din ce în ce mai puternici au descoperit o grădină zoologică cu alte particule elementare. La începutul anilor 1960, Gell-Mann a perceput modele în proprietățile acelor particule, realizând că toate ar putea fi legate de anumite simetrii matematice. Analiza sa asupra acestor modele i-a permis să prezică existența unei particule (el a numit-o omega-minus) nedescoperită încă. Experimentele ulterioare i-au găsit particulele, doar cu proprietățile pe care le-a prezis Gell-Mann.

Aranjarea sa a particulelor cunoscute în grupuri amintea de tabelul periodic al elementelor lui Mendeleev. „Mă jucam cu particulele. Se juca cu elementele. Era firesc să facem o comparație între ele, deși cred că munca lui Mendeleev a fost mult mai importantă”, mi-a spus Gell-Mann când l-am intervievat în 1997. Relațiile dintre particulele cunoscute l-au determinat să presupună că particulele neimaginate anterior. trăiau în protoni și neutroni. Protonii și neutronii ar trebui să fie o parte a sistemului, nu particulele fundamentale separate în sine, a argumentat el. „Ideea ca doar neutronii și protonii să fie fundamentale a fost total absurdă”, mi-a spus el.

Dar prima sa încercare de a descrie constituenții interiori l-a consternat – matematica le-a cerut să posede sarcini electrice care erau fracțiuni din sarcina electronului (sau a protonului), un aparent rupător. El și-a amintit că a schițat ecuațiile pe un șervețel atunci când a fost întrebat de colegul fizician Bob Serber. Serber părea mulțumit, dar Gell-Mann s-a reconsiderat. S-a gândit bine și a decis că ar putea fi permise încărcături fracționale dacă particulele care le posedau nu au apărut niciodată în experimente, rămânând prinse în interiorul protonului sau neutronului. Așa că a descris quarcurile (numite după sunetele făcute de pescăruși menționate în lucrarea lui James Joyce Finnegans Wake) ca matematică sau „fictivă”. În timp ce alții au considerat asta ca însemnând că quarcurile sunt avantaje matematice, mai degrabă decât particule fizice reale, Gell-Mann a susținut mai târziu că a folosit „fictiv” doar pentru a însemna că nu pot fi văzute. „Prin fictiv sau matematic am vrut să spun că erau prinși înăuntru – nu puteau ieși”, a insistat el.

Astăzi, realitatea quarcilor este de necontestat. Și o mare parte din celelalte lucrări ale lui Gell-Mann rămân relevante, încorporate în fundamentul fizicii moderne a particulelor, numit model standard. Dar în anii 1980, Gell-Mann a schimbat vieți, trecând de la nișa tradițională de fizician a particulelor de la Caltech la abordarea avangardă a științei practicată în New Mexico la Institutul Santa Fe, pe care l-a co-fondat. Acolo Gell-Mann și alții au urmat știința complexității, un domeniu nou care a dat rezultate mixte la început, dar cu unele succese semnificative (ajutând la înțelegerea complexităților biologice ale sistemului imunitar, de exemplu). La Santa Fe, Gell-Mann a susținut noi metode de cuantificare a complexității și de explicare a sistemelor adaptive complexe (le-a numit IGUS, pentru colectarea și utilizarea de informații a sistemelor). El a explorat noi abordări ale înțelegerii limbilor dincolo de lingvistica tradițională și a lucrat la o nouă interpretare a mecanicii cuantice, producând o serie de lucrări importante împreună cu colaboratorul său James Hartle.

În timpul celei de-a doua vieți, Gell-Mann a pledat cu fermitate și pentru cercetarea în teoria superstringurilor, aparatul matematic care părea o abordare promițătoare pentru unificarea mecanicii cuantice cu presupusa incompatibilă relativitate generală a lui Einstein (teoria gravitației). Gell-Mann i-a criticat dur pe fizicienii care susțineau că teoria superstringurilor nu este științifică din cauza energiilor imposibil de ridicate necesare pentru a detecta efectiv corzile. Dar incapacitatea de a detecta direct corzile nu invalidează teoria, a susținut Gell-Mann, deoarece ar putea fi observate posibil alte consecințe ale teoriei. Energia necesară pentru a sonda unificarea gravitației și a altor forțe nu este aceeași cu „energia la care poți detecta unele fenomene care sunt legate de teorie. Este o greșeală cu adevărat stupidă să amesteci aceste două lucruri”, a spus el.

În timp ce teoria superstringurilor nu și-a îndeplinit încă speranțele susținătorilor, Gell-Mann a rămas un fan. „Până în ziua de azi”, a spus el când l-am intervievat cu un deceniu în urmă, el a crezut că „posibil că teoria superstringurilor are ceva de-a face cu teoria unificată mult căutată a tuturor forțelor și a tuturor particulelor”.

Gell-Mann și-a exprimat adesea comentariile despre alți fizicieni destul de clar. Când l-am întrebat despre diferența dintre interpretările sale de mecanică cuantică și munca altora care părea similară, el a răspuns: „diferența este că noi o facem bine și ei o fac greșit”.

Când l-am întrebat ce părere are despre munca unui fizician proeminent, Gell-Mann a răspuns: „Nu știu despre ce vorbește”. Cât despre un altul, un laureat al Premiului Nobel: „Este un prost”. Cu toate acestea, au fost și alții a căror activitate a lăudat-o, inclusiv Rolf Landauer („un tip foarte inteligent”), Andy Strominger („foarte strălucitor”) și, bineînțeles, Hartle, colaboratorul său cuantic. Iar Gell-Mann a fost adesea foarte susținător pentru tinerii fizicieni și ar putea fi captivant și cordial, chiar și cu unii (deși nu cu toți) jurnaliști.

Într-un interviu amplu din 2009, Gell-Mann mi-a exprimat îngrijorarea cu privire la lipsa frecventă de deschidere a științei față de cercetătorii care contestă înțelepciunea convențională. „Majoritatea provocărilor la adresa ortodoxiei științifice sunt greșite”, a spus el. „Mulți dintre ei sunt cu manivela. Dar din când în când se întâmplă ca o provocare la adresa ortodoxiei științifice să fie de fapt corectă. Iar oamenii care fac această provocare se confruntă cu o situație teribilă – să fie auziți, să fie crezuți, să fie luati în serios.”

El a numit opoziția inerentă a științei tradiționale față de noutatea îndrăzneață „presiunea ideilor primite”. Scăparea de ea a fost un motiv primordial pentru a-și trăi a doua viață în Santa Fe, la institutul pe care l-a ajutat la organizare, unde presiunea de a se conforma normelor tradiționale a fost diminuată. „În Santa Fe este relativ ușor să te eliberezi de asta”, a spus el. „Dacă am fi într-un mare centru de prestigiu intelectual și așa mai departe, ar fi mult mai greu, mult mai greu să ne eliberăm de presiunea ideilor primite.”

Desigur, unele dintre ideile primite astăzi merită să reziste oricărei provocări viitoare. Cuarcurile lui Gell-Mann și o mare parte din celelalte lucrări ale lui sunt probabil printre ei.

Urmărește-mă pe Twitter: @tom_siegfried