Amuzaj grandaj lekcioj pri fiziko de Lederman (6)

1. "NEVIDEBLA FUTBALO" (5)

Biblioteko de la materio

Kiam mi rakontas pri la fiziko de la elementaj partikloj, mi ofte uzas ĉarman metaforon (ĉe tio mi iom modifas ĝin) de Lukrecio, roma poeto kaj filozofo. Supozu, ke ni havas la taskon malkovri la plej elementajn erojn de biblioteko. Kiel alpaŝi al la afero? Ni unue povus pensi pri divido de la libroj en malsamajn temajn kategoriojn: historio, scienco, biografioj, ktp. Aŭ eble ni povus ordigi ilin laŭ grandeco: dika, maldika, granda, malgranda. Konsiderante multajn similajn klasifikojn, ni konkludus, ke libroj estas kompleksaj objektoj kaj ke ili povas esti facile subdividotaj. Do ni enrigardas libron. Ni rapide rezignas pri divido, kies kriterio estus ĉapitroj, alineoj aŭ frazoj, ĉar ili mem estas kompleksaj kaj malelegantaj komponantoj. Vortojn! Ni rememoras ĉi-momente, ke sur la tablo ĉe la enirejo estas dika katalogo enhavanta ĉiujn vortojn en la biblioteko – vortaro. Sekvante difinitajn regulojn de procedo, nomataj gramatiko, ni povas uzi vortojn el la vortaro por rekonstrui ĉiujn librojn en la biblioteko. En ĉiu el ili, la samaj vortoj estas uzataj kaj kunaranĝitaj diversmaniere. Sed estas tiom multe da vortoj! Pli profunda pripensado kondukus nin al literoj, ĉar vortoj estas faritaj el ili. Nu, ni finfine trovis! Dudek ses (dudek ok en Esperanto – StefKo) literoj permesas krei dekmilojn da vortoj, el kiuj milionoj (miliardoj?) de libroj oni povas fari. Ni nun bezonas enkonduki aldonan lingvan regularon – gramatikon – por limigi la nombron de la eblaj literaj kombinaĵoj. Se iu junaĝa kritikisto ne intervenus ĉe ĉi tiu punkto, ni eĉ povus provi publikigi nian malkovron antaŭtempe. La juna kritikisto dirus, sendube tre kontenta pri si mem, "Vi ne bezonas tiom multajn literojn, avo, nulo kaj unuo sufiĉas". Hodiaŭ infanoj estas ĉirkaŭataj de ciferecaj ludiloj de la lulilo, kaj komputilaj algoritmoj, kiuj konvertas nulojn kaj unuojn en literojn de la alfabeto, ne embarasas ilin. Se vi estas tro maljuna por tio, kara Leganto, tiam eble vi estas sufiĉe maljuna por memori la morsan kodon de punktoj kaj streketoj. Ĉiuokaze ni nun havas la jenan aranĝon: nuloj kaj unuoj (aŭ punktoj kaj streketoj) kun taŭga kodo, kiu permesas krei 26 literojn, ortografion por kombini ilin en vortojn apartenantajn al la vortaro, gramatikon por aranĝi vortojn en frazojn, alineojn, ĉapitrojn kaj fine en librojn. Kaj la libroj konsistigas la bibliotekon.

Se ne plu estas kialo serĉi pli profundan strukturon de la nulo kaj unuo, tiam ni malkovris la primarajn a-tomajn komponantojn de la biblioteko. En ĉi tiu neperfekta komparo, la biblioteko prezentas la Universon: la gramatiko, ortografio kaj algoritmo estas la naturaj fortoj, nulo kaj unuo estas tiel nomataj kvarkoj kaj leptonoj – niaj nunaj kandidatoj por la demokritaj a-tomoj (a-tomo estas atomo de Demokrito, ne tn. kemia atomo estanta la plej malgranda peco de iu kemia elemento). Ĉiuj ĉi ingrediencoj estas kompreneble nevideblaj.

Esperantigo: StefKo

Amuzaj grandaj lekcioj pri fiziko de Lederman (7)

1. "NEVIDEBLA FUTBALO" (6)

Kvarkoj kaj papo

Damo el la aŭditorio estis malmola. "Ĉu vi iam vidis atomon?" – ŝi insistis. Ĉi tiu demando, kvankam incita, estas komprenebla por iu, kiu alkutimiĝis al objektiva realeco de atomoj. Mi facile povas imagi ilian internan strukturon. Mi povas videbligi bildon de la svaga nubo de elektronĉeesto, ĉirkaŭanta etan punkton de la kerno, kiu altiras tiun elektronan nubon. Tiuj mensaj bildoj ne aspektas same ĉe diversaj sciencistoj, ĉar ili konstruas ilin por sia propra uzo surbaze de matematikaj ekvacioj. Tiaj matematikaj formuloj ne estas aparte helpaj por kontentigi nian kutiman homan bezonon krei bildan imagon. Sed malgraŭ tio ni povas "ekvidi" atomojn, protonojn kaj eĉ kvarkojn.

Mi ĉiam komencas miajn provojn respondi similajn demandojn de difino de la vortsignifo "vidi". Ĉu vi povas "vidi" ĉi tiun paĝon se vi portas okulvitrojn? Kaj kiam vi rigardas la mikrofilmon? Aŭ fotokopion (prirabante min je la honorario)? Kiam vi rigardas tekston sur via komputila ekrano? Fine, malespere, mi demandas: "Ĉu vi vidis iam ajn Papon?"

La kutima respondo estas, "Kompreneble, mi vidis lin en televido". Ĉu vere? Ĉi tiu sinjorino vidis nur faskon da elektronoj falantaj sur la internan surfacon de la ekrano, farbita per fosforo. Pruvoj, kiujn mi havas, pri ekzisto de la atomo aŭ kvarko, estas almenaŭ same bonaj. Kiaj pruvoj? Spuroj de la partikloj en bobelĉambro. En la Fermilab-akcelilo, "rompaĵoj" de kolizioj inter protonoj kaj antiprotonoj estas elektronike kaptitaj per trietaĝa detektilo kun valoro de 60 milionoj da dolaroj. Tie la "pruvoj" kaj "bildo" estas kolektitaj de dekmiloj da sensiloj, kiuj generas elektran impulson, kiam partiklo preterflugas. Ĉiuj impulsoj estas transdonitaj per centmiloj da dratoj al elektronikaj datumaj prilaboriloj. Fine, registraĵo kodita per nuloj kaj unuoj estas kreita sur volvaĵoj de magneta bendo. Sur la bendoj oni registras fortegajn koliziojn de la protonoj kun antiprotonoj, kiuj povas estigi ĝis sepdek erojn forflugantajn al diversaj regionoj de la detektilo.

Scienco, precipe la partikla fiziko, akiras fidon je siaj propraj konkludoj kiam eblas repliki la rezultojn kiuj kondukis al ili. Tio estas, se datumoj de Kalifornia eksperimento kongruas kun la datumoj akiritaj de alia tipo de akcelilo situanta en Ĝenevo. Ankaŭ proviloj kaj testoj estas enkonstruitaj en la eksperimento mem por certigi, ke la aparataro funkcias laŭplane. Tia certeco atingeblas per longa kaj komplika procezo, rezulte de jardekoj da esplorado.

Tamen la partikla fiziko superas imagon de multaj homoj. La malmola damo en la aŭditorio ne estas sola en la miro, ke tuta grupo de sciencistoj postkuras malgrandajn nevideblajn objektojn. Do ni provu uzi alian metaforon...

Esperantigo: StefKo

Amuzaj grandaj lekcioj pri fiziko de Lederman (8)

1. "NEVIDEBLA FUTBALO" (7)

Nevidebla pilko

Ni imagu rason de inteligentaj loĝantoj de planedo Tŭilo. Ili aspektas pli-malpli kiel ni, ili diras simile al ni. Ili faras ĉion kiel homoj, kun nur unu eta diferenco. Ili havas specialan vidkapablan difekton. Ili ne vidas nigrajn kaj blankajn objektojn. Ekzemple, ili ne povas vidi zebrojn aŭ ĉemizojn ĉe hokematĉaj aŭ futbalpilkaj juĝistoj. Mi volus atentigi ĉi tie, ke ĉi tio ne estas ia nekutima difekto. La teranoj estas eĉ pli strangaj. Ni havas laŭvorte du blindajn punktojn en la centro de la vidkampo. Ni ne vidas ĉi tiujn truojn nur ĉar la cerbo instruiĝis eksterpoli informojn el la tuta vidkampo: ĝi "divenas" kio devas esti tie, kaj tiel plenigas la mankantajn pecojn. Homoj veturas sur aŭtovojo je 160 km/h, faras kirurgiajn operacioj de cerbo, ĵonglas per flamaj torĉoj, kvankam iom el tio, kion ili vidas estas, eble ĝuste, sed nur konjekto.

Do ni supozu, ke tŭilana delegitaro alvenas sur la Teron kun paca misio. Por konigi ilin al nia kulturo, ni montras al ili interalie unu el la plej popularaj eventoj sur nia planedo: finalan matĉon de la Monda Futbol-Ĉampionado. Nature, ni ne rimarkas, ke niaj gastoj ne povas vidi la blanka-nigran pilkon. Do ili sidas sur la spektantejo, kaj iliaj vizaĝoj havas ĝentilan sed iom konfuzitan esprimon. Ili rigardas amason da homoj en mallongaj pantalonoj, kurantajn tien kaj reen sur futbalejo, sencele svingante la krurojn, batante unu la alian kaj ofte falante. De tempo al tempo unu el ili ekfajfas, kaj tiam unu el la ludantoj kuras al la flanko de la futbalejo kaj levas ambaŭ manojn super sia kapo, dum la aliaj rigardas lin. Kaj estas tre malofte, ke la golejisto falas teren pro nekonataj kialoj, la spektantaro montras grandan ĝojon kaj foje unu punkton oni donas al unu el la teamoj.

Dum ĉirkaŭ dek kvin minutoj la tŭilanoj sidas tute konfuzitaj, tiam provas pasigi la tempon provante kompreni la regulojn de la daŭranta ludo. Iuj partoprenas en klasifiko de la eventoj, kiujn ili observas. Ili deduktas – parte surbaze de la vestoj de la ludantoj – ke estas du teamoj sur la futbalejo. Ili registras la movadojn de la ludantoj kaj malkovras, ke ĉiu el ili moviĝas en specifa areo de la futbalejo. Ili trovas, ke diversaj ludantoj faras diversajn specojn de la movoj. Por ordigi siajn serĉojn, tŭilanoj, same kiel homoj en la sama situacio, donas nomojn al individuaj pozicioj de la ludantoj. Ili tiam klasifikas kaj komparas ĉi tiujn poziciojn, kaj tiam, en grandega tabelo, ili listigas ĉiujn malkovritajn ecojn de ĉiu ero. Kiam la tŭilanoj malkovras ke ekzistas certa simetrio: ĉiu pozicio en la teamo A egalrilatas al kontraŭpozicio en la teamo B, venas turnopunkto en iliaj konsideroj.

Du minutojn antaŭ la fino de la matĉo, la tŭilanoj havas dekojn da grafikaĵoj, centojn da tabeloj kaj priskriboj, kaj sennombrajn komplikajn regulojn regantajn futbalmatĉojn. Kaj kvankam ĉi tiuj reguloj povas esti ĝustaj laŭ sia propra limigita maniero, neniu el ili kaptas la esencon de la ludo. Ĝuste tiam iu novula tŭilano, kiu silentis ĝis nun, diras timeme, "Supozu, ke estas nevidebla pilko."

– Kio? – La pliaĝaj tŭilanoj demandas.

Dum la maljunuloj rigardis tion, kio ŝajnis rilati al la esenco de la ludo – la movadoj de la ludantoj kaj la markoj sur la futbolejo – la novulo serĉis maloftajn eventojn. Kaj li sukcesis: ĵus antaŭ ol la juĝisto donis punkton al unu el la teamoj, kaj ono de sekundo antaŭ ol sovaĝa ĝojo eksplodis en la spektantejo, la juna tŭilano ekvidis la reton ŝveli por mallonga momento. Dum futbala matĉo, kutime oni ne enpafas multajn golojn, do oni povas vidi tre malmultajn tiajn ŝvelaĵojn, kaj ĉiu el ili daŭras nur momenton. Tamen la novulo sukcesis vidi, ke ili havas duonsferan formon. Tial lia freneza konkludo, ke la futbala matĉo postulas ekziston de la nevidebla (almenaŭ por tŭilanoj) pilko.

La resto de la delegacio aŭskultas ĉi tiun teorion kaj, kvankam la empiriaj pruvoj estas nesufiĉaj, ili atribuas post longa diskuto, ke la junulo eble pravas. Altranga diplomato en la grupo – kiel evidentiĝas fizikisto – konstatas, ke maloftaj eventoj kelkfoje enportas multe pli ol mil ordinaraj eventoj. Sed la fina kaj konvinka argumento alkondukiĝas al tio, ke la pilko simple devas esti. La supozo, ke ekzistas la pilko, kiu ne videblas pro nekonataj kialoj, kaŭzas aranĝiĝi ĉion en logikan tutaĵon. La ludo havas sencon. Pli da tio, ĉiuj teorioj, grafikaĵoj, diagramoj kaj kunmetaĵoj faritaj hodiaŭ posttagmeze restas validaj. La pilko nur sencas la regulojn.

Ĉi tiu kompleksa metaforo aplikeblas al multaj fizikaj enigmoj, kaj precipe gravas al la partikla fiziko. Ni ne povas kompreni la regulojn (la naturajn leĝojn) sen scii la objektojn (la pilkon), kaj sen kredo je la logika aro da reguloj ni neniam povus dedukti la ekziston de ĉiuj partikloj.

Esperantigo: StefKo

Amuzaj grandaj lekcioj pri fiziko de Lederman (9)

1. "NEVIDEBLA FUTBALO" (8)

Helpu! Matematiko!

Ni devos paroli pri la matematiko. Eĉ eksperimentisto ne povas trairi la vivon sen scii kelkajn ekvaciojn kaj nombrojn. Ni ne povas tute eskapi de la matematiko, ĉar estus kvazaŭ antropologo ne volus studi la lingvon de homoj, kiujn li priskribas, aŭ kvazaŭ esploristo de verko de Ŝekspiro ne ellernus la anglan.

La matematiko estas tiel streĉe enplektita en ŝtofon de la scienco – precipe en la fiziko – ke ekskludi ĝin signifus senigi la sciencon de iuj el sia beleco, koncizeco kaj riteca vesto. Sur praktika nivelo, la matematiko helpas klarigi kiel evoluas ideoj, kiel funkcias aparatoj, kiel tio ĉio konsistigas tutaĵon. Vi renkontas nombron ĉi tie, poste la saman nombron aliloke – kiu scias, eble ili estas iel interligitaj.

Sed ne perdu la spiriton, kara Leganto. Mi ne intencas fari iujn kalkulojn kaj ankaŭ ne estos matematikaj problemoj en mia fina ekzameno. En lekcio, kiun mi faris por humanistoj en Ĉikaga Universitato (ĝi nomiĝis Kvantuma mekaniko por poetoj), mi evitis la problemon montrante matematikon kaj parolante pri ĝi, sed, Dio gardu, sen fari iujn kalkulojn antaŭ la studentoj. Sed mi ĉiuokaze eksciis, ke la abstraktaj simboloj sur tabulo aŭtomate stimulas la organon, kiu liberigas sukojn, donantan al okuloj la vitran aspekton. Ekzemple, se mi skribis s = vt (legu: so egalas vo multiplikite per to), la lernantoj senspiris. Kaj ne temas nur pri tio ke tiuj geniaj infanoj de gepatroj pagantaj 20 000 dolarojn jare ne povis helpi al si kun s = vt. Nur donu al ili la nombrojn por anstataŭigi s kaj t kaj petu ilin solvi la ekvacion por v, kaj 48 procentoj solvos la ekvacion ĝuste, 15 procentoj rifuzos respondi konsultinte advokaton, kaj 5 procentoj respondos: "Ĉeesta! " (Jes, mi scias, ke ĝi ne faras 100% entute, sed finfine mi estas eksperimentisto, ne teoriulo. Cetere stultaj eraroj faritaj de prelegantoj plibonigas la humoron al studentoj). Studentojn konsternas sola fakto, ke mi intencas paroli pri la matematiko. Ĝi estas io nova por ili kaj kaŭzas plej grandan maltrankvilon. Tial, por reakiri la respekton kaj bonkorecon de miaj studentoj, mi rapide transiras al pli konata kaj sekura afero.

Jen la diagramo de la fama atako sur la gollinion de Washington's Redskins (cirkletoj, x-oj, strekoj, sagoj, kvadrato). Nun imagu marsanon, kiu rigardas ĉi tiun diagramon kaj provas kompreni ĝin. Larmoj ekŝprucis de lia umbiliko! Sed averaĝa usona futbala kibico, kiu eĉ ne diplomiĝis de mezlernejo, ekkrios: "Nu, jen estas la fama atako sur la gollinion de Washington's Redskins". Ĉu do ĉi tiu skemo de la ludo estas pli simpla ol s = vt? Fakte ĝi estas same abstrakta, kaj certe multe pli arbitra. La ekvacio s = vt povas esti uzata ie ajn en la Universo, sed ĉi tiu Ruĝhaŭta (Redskins) manovro povus helpi ilin gajni poentojn en Detrojto aŭ Bufalo, sed neniam kontraŭ la Ursoj (Bears).

Tial, pensante pri ekvacioj, ni devas memori, ke ili havas veran signifon, same kiel ŝablonoj de futbalaj ludoj – kvankam ili estas tro komplikaj kaj malelegantaj – ili havas veran signifon sur ludejo. Fakte ĝi estas pli grava ol povi manipuli la ekvacion s = vt, por legi ĝin kiel aserton, kiu diras ion pri la Universo, en kiu ni loĝas. Kompreni s = vt signifas atingi potencon. Leganto, vi povos antaŭdiri la estontecon kaj legi la pasintecon. Kion do ĝi signifas?

s diras al ni, kie io estas. Ĝi povus esti Harry glitanta en sia porsche sur aŭtovojo, aŭ elektrono elfalanta el akcelilo. Kiam s = 16, ĝi signifas aŭ Harry aŭ la elektrono estas 16 mezurunuoj for de la loko, kiun ni markis kiel nulo. v diras al ni, kiom rapide Harry (aŭ la elektrono) moviĝas. Harry povas gliti sur la aŭtovojo je 120 km/h, kaj la elektrono povas treni sin je 1 000 000 m/s. t estas tempo pasinta de kiam iu ekkriis "start’!" Ni nun povas antaŭdiri, kie estos nia io en iu ajn momento: ĉu t = 3 sekundoj, aŭ 16 horoj, aŭ 100 000 jaroj. Ni ankaŭ povas determini kie nia io estis en tempo t = –7 sekundoj (7 sekundoj antaŭ t = 0) aŭ en tempo t = –1 000 000 jaroj. Alivorte, se Harry ekveturas de antaŭ via domo kaj veturas precize orienten 130 km/h, li kompreneble troviĝos 130 km oriente de vi post unu horo de la starto. Male, supozante, ke lia rapido ĉiam estas v kaj v estas konata, vi povas ankaŭ kalkuli, kie Harry estis horon pli frue. La supozo pri la konstanteco de v estas tre grava, ĉar se ekzemple Harry ŝatas drinki, li eble haltis en drinkejo unu horon pli frue.

Richard Feynman prezentis la subtilecon de ĉi tiu ekvacio alimaniere. Laŭ lia versio, policisto haltigas sinjorinon en la aŭto, alproksimiĝas al ŝi kaj diras: "Ĉu vi scias, ke vi veturis kun rapideco de 120 km por horo?" Al tio ŝi diras: "Ne ridindiĝu, sinjor’ oficiro, mi elveturis el la domo antaŭ nur kvaronhoro!". Al Feynman ŝajnis, ke li elpensis humuran enkondukon al la kalkulo diferenciala. Imagu lian surprizon, kiam li estis akuzita pri diskriminacio kontraŭ virinoj. Tial mi ne rakontas ĉi tiun ŝercon.

La celo de nia eta vojaĝo al la lando de matematiko estis konvinki vin, ke ekvacioj havas solvojn kaj ke ĉi tiuj solvoj oni povas kompari kun la "reala mondo" de mezuroj kaj observoj. Se la alfronto sukcesos, nia fido al "leĝo", kiun ni uzis, kreskas. Iafoje tamen rezultas, ke la solvo ne konsentas kun la rezultoj de la mezuroj kaj observoj. Tiam, post kontrolo kaj verigo, la "leĝo" suriĝas sur la rubejo de la historio. De tempo al tempo, solvoj de ekvacioj esprimantaj naturajn leĝojn prenas tute neatenditajn kaj bizarajn formojn, kiuj ŝajnas dubigi la tutan teorion. Se postaj observoj montras, ke la teorio estas ĝusta, ni ĝojas. Tamen sendepende de la sorto de individuaj teorioj, ni certas, ke la ĝeneralaj veroj pri la Universo, same kiel la funkciado de elektra resonanca sistemo aŭ vibroj de ŝtala konstrua trabo, povas esti esprimitaj per la matematika lingvo.

Esperantigo: StefKo

Amuzaj grandaj lekcioj pri fiziko de Lederman (10)

1. "NEVIDEBLA FUTBALO" (9)

Praktikistoj kaj teoriistoj: farmistoj, porkoj kaj trufoj

Ni povas dividi ĉiujn partiklajn fizikistojn en teoristojn kaj praktikistojn, ankaŭ nomitajn eksperimentistoj. Mi estas unu el la lastaj. La tuta fiziko disvolviĝas per kunlaboro kaj interagado de ĉi tiuj du grupoj. En ĉi tiu eterna amo-malamo inter teorio kaj eksperimento, ia rivaleco daŭras. Kiom da gravaj eksperimentaj malkovroj estis antaŭdiritaj de teorio? Kiom da surprizoj okazis? Ekzemple, la ekzisto de pozitive ŝarĝita elektrono – pozitrono – estis antaŭdirita de teorio, same kiel pionoj, antiprotonoj kaj neŭtrinoj. La muono, taŭono kaj ipsilono, aliflanke, estis surprizo por la fizikistoj. Surbaze de pli profunda analizo, ni alvenas al la konkludo, ke la rezulto de ĉi tiu ridinda konkurenco estas proksimume remisa, sed kiu kalkulus ĝin...

Eksperimento signifas observadon kaj mezuradon. Ĝi postulas krei specialajn kondiĉojn, kiuj certigas la plej fruktodonajn observojn kaj precizajn mezuradojn. Antikvaj kaj modernaj astronomoj havis la saman komunan problemon: manko de influo sur fenomenojn, kiujn ili observas. Antikvaj grekoj ne povis aŭ ne volis fari ĉi tion. Ili tute kontentiĝis per observado. Astronomoj, aliflanke, verŝajne estus feliĉaj, se ili povus trafi unu stelon per alia aŭ, pli bone, kolizii du galaksiojn kune. Bedaŭrinde ili ankoraŭ ne havas tiajn ŝancojn, kaj provizore ili devas kontentiĝi per perfektigado de siaj observaj metodoj. Sed ni havas multajn manierojn observi proprecojn de niaj partikloj.

Danke al akceliloj, ni povas projekti eksperimentojn por trovi novajn partiklojn. Ni povas gvidi la partiklojn por fali sur la atomajn kernojn kaj legi la koliziajn deviojn laŭ iliaj vojoj same kiel specialistoj pri micena kulturo deĉifras la linearan skribaĵon – se ni povas rompi la kodon. Ni estigas la partiklojn kaj poste ni observas ilin por vidi kiaj estas iliaj proprecoj.

La ekzisto de nova partiklo povas esti konsiderata kiel antaŭdirita, kiam ĝi rezultas de sintezo de disponeblaj datumoj de iu sagaca teoriisto. Plej ofte montriĝas, ke la nova partiklo ne ekzistas kaj ĉi tiu konkreta teorio difektiĝas. Ĉu ĝi pereas aŭ ne, dependas ĉefe de la fortikeco kaj persistemo de la teoriisto. La afero estas, ke ekzistas du specoj de la eksperimentoj: eksperimentoj, kiuj supozeble donas pruvojn por teorio, kaj eksperimentoj, kiuj celas esplori novajn nekonatajn areojn. Kompreneble, plej amuze estas kutime faligo de teorioj. Kiel iam skribis Thomas Huxley: "La granda tragedio de la scienco – malbela fakto mortigas belan hipotezon". Bonaj teorioj klarigas tion, kio estas jam konata, kaj antaŭdiras rezultojn de estontaj eksperimentoj. La interagado inter teorio kaj eksperimento estas unu el ĝojoj de la partikla fiziko.

Iuj el la eminentaj eksperimentistoj – ekzemple Galileo, Kirchhoff, Faraday, Ampère, Hertz, J. J. Thomson, G. P. Thomson kaj Rutherford – ankaŭ estis sufiĉe kompetentaj teoriistoj. Sed la eksperimentisto-teoriisto estas la malaperanta specio. En nia tempo la rimarkinda escepto estis Enrico Fermi. I. I. Rabi iam esprimis sian maltrankvilon pri la kreskanta breĉo inter specialecoj de la fiziko, dirante, ke eŭropaj eksperimentistoj ne kapablas aldoni kolumnon de nombroj kaj teoriuloj ne kapablas laĉi siajn ŝuojn. Do ni nuntempe havas du grupojn de fizikistoj kun komuna celo – kompreni la Universon – sed multe diferencantaj inter si per mondkoncepto, kapabloj kaj stilo de laboro. La teoriistoj malfrue venadas al la laboro, partoprenas penigajn simpoziojn ie sur grekaj insuloj aŭ alpaj pintoj, prenas verajn feriojn, kaj multe pli ofte venas hejmen sufiĉe frue por elporti la balaaĵon. Ili emas klopodi pri la sendormeco. Onidire, unu teoriisto plendis al kuracisto: "Doktoro, bonvolu helpi min! Mi dormas bone la tutan nokton, matene ne estas malbone, sed posttagmeze mi ne povas dormeti." (...)

La eksperimentistoj ne venas al la laboro malfrue – ili simple ne sukcesis iri hejmen. Dum la intensa laborado, la ekstera mondo ĉesas ekzisti por ili kaj ili dediĉas sin tute al la esplorado. Ili dormas kiam ili havas horon por volviĝi ie sur la planko proksime de akcelilo. La teoriisto povas travivi sian tutan vivon sen sperti la intelektajn defiojn alfrontitajn de la eksperimentisto, sen sperti iujn ajn emociojn kaj danĝerojn: gruon portantan dektunan ŝarĝon super la kapo, blinkantajn kraniojn kaj krurajn ostojn, surskribojn: "Atentu! Radiado!" La sola vera danĝero por la teoriisto dum laboro estas, ke li povas piki sin per krajono, kiam li atakas vermon elrampantan el la kalkulfolioj. Mia sinteno al la teoriistoj estas miksaĵo de ĵaluzo kaj timo, sed ankaŭ respekto kaj tenereco. La teoriistoj estas aŭtoroj de ĉiuj plej popularaj libroj pri la fiziko: Heinz Pagels, Frank Wilczek, Stephen Hawking, Richard Feynman kaj aliaj. Cetere, kial ne? Ili havas tiom da libera tempo... La teoriistoj estadas arogantaj. Dum mia regado super Fermilab, mi solene avertis nian grupon de teoriistoj, ke ili ne estu arogantaj. Almenaŭ unu el ili serioze traktis miajn vortojn. Mi neniam forgesos preĝon, kiun mi aŭdis, ŝvebantan de lia oficejo hazarde: “Dio, bonvolu pardoni al mi la pekon de aroganteco. Kiel la aroganteco mi komprenas..."

La teoriistoj, kiel multaj aliaj sciencistoj, estas foje sovaĝe, foje absurde, konkuremaj. Aliaj, aliflanke, estas plenaj de interna paco; bataletoj, en kiuj partoprenas ordinaraj mortuloj, ne koncernas ilin. Enrico Fermi estas klasika ekzemplo pri tio. Ĉi tiu granda itala fizikisto neniam komprenigis, ke rivaleco gravas por li. Dum averaĝa fizikisto dirus: "Ni faris ĝin unuaj", Fermi nur volis scii la detalojn. Sed unufoje sur plaĝo sur Long Island proksime al la laboratorio Brookhaven, mi montris al li kiel modeli realismajn statuojn el malseka sablo. Li tuj proponis, ke ni organizu konkurson, kiu faros pli belan kuŝantan nudon. (Mi rifuzas doni rezultojn. Takso dependas de tio, ĉu vi estas subtenanto de la mediteranea skulpta lernejo aŭ lernejo de Pelham-Bay).

Unu fojon, partoprenante konferencon, mi renkontis Fermi en vico por tagmanĝi. Imponita de la ĉeesto de la granda viro, mi demandis lin, kion li pensas pri la ĵus prezentitaj datumoj pri la partiklo K-nulo-du. Li rigardis min dum momento kaj poste diris: "Junulo, se mi povus memori ĉiujn ĉi tiujn nomojn, mi estus botanikisto." Multaj fizikistoj ripetis ĉi rakonton, sed ĝi okazis ĝuste al mi. Teoriistoj estadas varmaj kaj entuziasmaj estaĵoj kun kiuj eksperimentistoj (ni, simplaj tubistoj kaj elektristoj) amas konversacii kaj lerni de ili. Mi havis la bonŝancon longe konversacii kun kelkaj el la grandaj teoriistoj de nia tempo – kun Richard Feynman, kun lia kolego ĉe la Kalifornia Instituto pri Teknologio (alinome Caltech) Murray Gell-Mann, kun la arkiteksasano Steven Weinberg, kaj kun mia rivalo ŝercisto Shelly Glashow. James Bjorken, Martinus Veltman, Mary Gaillard kaj T. D. Lee estas aliaj granduloj kun kiuj mi havis la plezuron estadi kune, lerni de ili kaj petoli kun ili. Granda parto de miaj eksperimentoj estis inspirita de artikoloj kaj intervjuoj, de ĉi tiuj sciencistoj. Ekzistas ankaŭ multe malpli agrablaj teoriistoj. Ilian genion ĝenas stranga sensekureco. Kiam oni vidas ilin, oni volas ekkrii, kiel Salieri en la filmo Amadeus: "Kial, Dio, vi enfermis tian bonegan komponiston en la korpo de kreteno?" (...)

Sendube, al la teoriistoj senmerite oni imputas partoprenon en iuj malkovraĵoj. La sinsekvo "teoriulo – eksperimentisto – malkovro" iam estis komparata al la sinsekvo "farmisto – porko – trufoj". La farmisto kondukas la porkon al areo kie la trufoj eble kreskas. La porko persiste serĉas ilin, fine trovas, kaj kiam ĝi intencas manĝi ilin, la farmisto prenas ilin por si.

Esperantigo: StefKo

Amuzaj grandaj lekcioj pri fiziko de Lederman (11)

1. "NEVIDEBLA FUTBALO" (10)

(...)

Turo kaj akcelilo

Sur la tuta tero estis unu lingvo kaj unu parolmaniero. Kaj kiam ili ekiris de la oriento, ili trovis valon en la lando Ŝinar kaj tie ekloĝis.

Kaj ili diris unu al alia: „Venu, ni faru brikojn kaj ni brulpretigu ilin per fajro”. Kaj la brikoj fariĝis por ili ŝtonoj, kaj la bitumo fariĝis por ili kalko. Kaj ili diris: „Venu, ni konstruu al ni urbon, kaj turon, kies supro atingos la ĉielon, kaj ni akiru al ni gloron, antaŭ ol ni disiĝos sur la supraĵo de la tuta tero”.

Kaj la Eternulo malleviĝis por vidi la urbon kaj la turon kiujn konstruis la homidoj. Kaj la Eternulo diris: „Jen estas unu popolo, kaj unu lingvon ili ĉiuj havas; kaj jen, kion ili komencis fari, kaj ili ne estos malhelpataj en ĉio, kion ili decidis fari. Ni malleviĝu do, kaj Ni konfuzu tie ilian lingvon, por ke unu ne komprenu la parolon de alia!”.

Kaj la Eternulo disigis ilin de tie sur la supraĵon de la tuta tero, kaj ili ĉesis konstrui la urbon. Tial oni donis al ĝi la nomon Babel, ĉar tie la Eternulo konfuzis la lingvon de la tuta tero.

Malnova Testamento, Ĉap. 11, 1-9 (Traduko de L. Zamenhof)


Iam, antaŭ multaj jarmiloj, multe antaŭ ol ĉi tiuj vortoj estis skribitaj, la naturo havis unu lingvon, kaj materio ĉie estis la sama – bela en sia eleganta, arda simetrio. Tamen, dum la eonoj, ĝi transformiĝis kaj disiĝis tra la Universo en multaj formoj, konfuzante tiujn, kiuj loĝas sur la ordinara planedo orbitanta ĉirkaŭ la averaĝa stelo.

En la historio de la homa serĉo pri racia klarigo de la mondo, okazadis periodoj de progresoj, kiam la progreso estis rapida kaj sciencistoj estis plenaj de optimismo. Alifoje regis tuta konfuzo. Ofte periodoj de plej granda konfuzo, intelekta krizo kaj kompleta malkompreno estis la antaŭsignoj de turnopunkto portontaj klerecon.

Dum la pasintaj jardekoj regis tiel stranga stato de intelekta konfuzo inter partiklaj fizikistoj, ke la komparo al Babela Turo ŝajnas tute taŭga. Uzante grandajn akcelilojn, fizikistoj zorge analizis la partiklojn kaj procezojn estiĝantajn en la Universo. En la lastaj jaroj al la serĉo aliĝis astronomoj kaj astrofizikistoj, rigardantaj en grandegajn teleskopojn kaj traserĉantaj la ĉielon por la postrestintaj fajreroj kaj cindroj postlasitaj de la eksplodo kiu, ili kredas, okazis antaŭ 15 miliardoj da jaroj kaj nomiĝas Praeksplodo

Ambaŭ grupoj de sciencistoj strebas atingi simplan, koheran, ampleksan modelon, kiu klarigus ĉion: la strukturo de la materio kaj la energio, la agmaniero de la interagoj en kondiĉoj tiel malsamaj kiel la plej fruaj momentoj de la juna Universo, kun tiamaj gigantaj temperaturoj kaj densecoj, kaj relative la malvarma kaj malplena mondo kiun ni konas hodiaŭ. Ni sekvis ĉi tiun spuron glate, eble tro glate, ĝis ni trovis strangaĵon – ŝajne malamikan forton agantan en la Universo, ion kiu ŝajnas eliri el la spaco en kiu estas enigitaj niaj planedoj, steloj kaj galaksioj. Tion ni ankoraŭ ne povas identigi, kaj tio, povas diri, ekestis ĉi tie por provi kaj konfuzi nin. Ĉu ni tro proksimiĝis al io? Ĉu iu nervoza Sorĉisto de Oz estas ie kaŝita kaj senorde falsas la arkeologiajn registraĵojn?

La demando estas ĉu la fizikistoj kapitulacos aŭ, male al la malfeliĉaj babilonanoj, ni daŭre konstruos la turon kaj, kiel diris Einstein, "ni konos la menson de Dio".

La tuta Universo havis multajn specojn de lingvo, do malsamajn vortojn. Dum ili vojaĝis de la oriento, ili trovis ebenaĵon proksime al Waxahachie, kaj ili loĝis tie. Kaj ili diris unu al la alia, "Venu, ni konstruu al ni grandegan akcelilon, en kiu kolizioj povos atingi la malproksiman pasintecon, ĝis la komenco de la tempo". Kaj ili havis superkonduktajn magnetojn por kurbigado kaj protonojn por rompado.

Kaj la Sinjorino descendis el la ĉielo por vidi ĉi tiun akcelilon, kiun homoj konstruis. Kaj ŝi diris: "Jen la homoj malimplikadas tion, kion mi implikis". Kaj la Sinjorino suspiris kaj diris: "Do ni descendu kaj donu al ili la Dian Partiklon*, por ke ili vidu kiel bela estas la Universo, kiun mi kreis."

Tute Nova Testamento, Ĉap. 11, 1-7

Esperantigo: StefKo

--------------------------------------------------------------
* Pri kio temas rilate al la Dia Partiklo supre menciita ?

Tiel oni nomis bosonon de Higgs. Ĝi estas elementa partiklo, kies ekziston oni konjektis per la teorio nomita norma modelo de partikla fiziko jam en la 1960-aj jaroj. Partiklo, kies ecoj similas al la teorie antaŭviditaj, estis trovita en la Granda Hadrona Koliziilo de CERN, en 2012.

Ĉiuj ecoj de la bosono havis demonstri la ekziston de kampo de Higgs kaj klarigi, kial certaj elementaj partikloj posedas mason. Oni konjektis ke tio forigos grandan truon en la norma modelo. Se la partiklo montrus ecojn, kiujn la norma modelo ne kapablas antaŭdiri, fizikistoj eble devos modifi la modelon aŭ utiligi alian, eventuale tute novan aŭ pli precizan, teorian bazon.

Tiama trovo de la bosono entuziasmigis fizikistojn. Hodiaŭ, post 9 jaroj, ĝi malmulte klarigis kaj estigis novajn demandojn. Do la Dia Partiklo ne malimplikis ĉiujn problemojn de norma modelo.

StefKo

2. Unua partikla fizikisto

Li ŝajnis surprizita. "Ĉu vi trovis ilon por tranĉi atomojn? – Li demandis. – En ĉi tiu urbo?" Mi kapjesis. "Ni sidas nun sur la ĉefa parto de ĝi" – mi diris.

(Ĉi tie devas esti mia enskribo el 29 de januaro 2021 “Pri nombro 127”)

Malfrue nokte kun Lederman (1)

Kiam mi revenis unu semajnfinan nokton de malfrua vespermanĝo en Batavio, mi elektis vojon hejmen tra la tereno de la laboratorio. De pluraj lokoj sur la Eola Road, la centra konstruaĵo flagranta per lumoj estis videbla sur la fono de la stela ĉielo. Wilson Hall dimanĉe je la dek unua kaj duono nokte estas viva atesto pri tio, kiom serioze la fizikistoj traktas solvadon de la universaj enigmoj. La lumoj brilis sur ĉiu el la dek ses etaĝoj en la ĝemelaj turoj. Pluraj pezpalpebraj fizikistoj sidis sur ĉiu etaĝo provante ellabori la detalojn de niaj malklaraj teorioj pri la energio kaj la materio. Feliĉe mi povis veturi hejmen. Mia parto de la nokta deĵora laboro draste reduktiĝis – estante la direktoro, mi povus permesi min dormi kun problemo anstataŭ prilabori ĝin. Mi dankis la sorton, ke mi povis kuŝiĝi tiunokte en la komforta lito, anstataŭ maldormi ĉe la akcelilo atendante novajn datumojn. Sed mi ne povis dormi, mi turniĝis de flanko al flanko, maltrankviliĝis kaj pensis pri kvarkoj, Gina, leptonoj, Sofia... Finfine mi komencis kalkuli ŝafojn por ĉesi pensi pri la fiziko: ...134, 135, 136, 137...

Subite mi leviĝis de mia littolaĵo kaj, pro profunda sento de neceso, eliris el la hejmo. Mi eltiris mian biciklon el la garbejo kaj, ankoraŭ en mia piĵamo, mi direktis min al la CDF (The Collider Detector at Fermilab). (...)

Fajfante fantoman melodion, mi eniris la CDF-ejon. La CDF-ejo estas industria hangarforma konstruaĵo. Ĉio interne estas pentrita en brila oranĝa aŭ blua koloro. Diversaj laboratorioj, oficejoj, komputilejoj kaj kontrolĉambroj estas dislokitaj unuflanke de la konstruaĵo. La resto estas libera areo enhavanta trietaĝan, kvincent-tunan detektilon. Ducent fizikistoj kaj ankaŭ tiom inĝenieroj pasigis ok jarojn muntante ĉi tiun specialan svisan horloĝon. La detektilo estas konstruita laŭ plano de plurpinta stelo, ĝiaj komponentoj radiale etendiĝas de malgranda, centre situanta aperturo. La detektilo estas krona juvelo de la laboratorio, sen ĝi ni ne povus "vidi" kio okazas en la akceltunelo, kiu trapasas centron de ĝia kerno. Kaj multe okazas, ĉar protonoj kaj antiprotonoj kolizias en la centro mem de la detektilo. La radialaj "spokoj" egalrilatas proksimume al la radiala distribuado de centoj da partikloj produktitaj de la kolizio.

Plue vestita nur per piĵamo, mi eniris kontrolĉambron en la unua etaĝo, kie datumoj de la detektilo estas konstante kontrolataj. En la ĉambro regis silento, kio estis atendita en ĉi tiu tempo. Forestis veldistoj kaj aliaj laboristoj, kiuj riparojn faras prefere dum tago. La lumoj, kiel kutime, estis malheligitaj, kio faciligas legi datumojn montritajn sur dekkelke da karakterizaj brilaj ekranoj. La komputiloj, kiujn ni uzas en la CDF, estas ordinaraj komputiloj Macintosh. Eble vi havas tian aparataron en via hejmo, kara Leganto, kaj vi uzas ĝin por registri hejmajn elspezojn aŭ por diversaj komputilaj ludoj. La komputiloj ricevas informojn de grandega "memfarita" komputilo, kiu funkcias kune kun la detektilo. Ĝia tasko estas observi kaj ordigi derompaĵojn rezultantajn el kolizioj de protonoj kun antiprotonoj. Ĉi tiu grandega komputilo estas tre rafinita kompleksa sistemo de datuma akiro (Data Acquisition System, mallonge DAQ) kaj frukto de kunlaboro de la plej talentaj specialistoj de ĉirkaŭ dek kvin universitatoj el la tuta mondo. La DAQ estis tiel programita por ke ĝi povu juĝi, kiuj el la centmiloj da kolizioj okazintaj ĉiusekunde estas sufiĉe interesaj por esti inda plue analizota kaj registrota sur magneta bendo. Makintoŝoj, aliflanke, kontrolas multajn subsistemojn kolektantajn datumojn.

Mi ĉirkaŭrigardis la ĉambron, rimarkis multajn malplenajn kaftasojn kaj grupeton de junaj fizikistoj, kiuj, pasigante tro multajn horojn en la laboratorio kaj konsumante tro multe da kafeino, estis kaj ekscititaj kaj elĉerpitaj. Je ĉi tiu malhumana horo eblis trovi tie doktoriĝantojn kaj asistantojn, kiuj ankoraŭ havis tro malaltan karieran pozicion por gajni al si decajn labortempojn. Notinda estis la nombro de kelkaj junulinoj – io malofta en ĉi tiu specialeco. Agresema dungitara politiko alportis rimarkindajn efikojn por plezuro kaj avantaĝo de la tuta grupo.

En la angulo mem sidis viro, kiu iel ne kongruis kun la ĉirkaŭaĵo. Li estis magra kaj havis senordan barbon. Ĝi ne aspektis multe malsama ol la aliaj, sed io diris al mi, ke ĝi ne estas dungita. Eble la togo... Li sidis, rigardis la komputilon kaj nervoze kaŝridis. Ekpensu nur: kaŝridi en la kontrolĉambro de la CDF! Ĉe unu el la plej grandaj eksperimentoj en la historio de la homaro! Pensis, ke mi devas ordigi ĉi tion.

Esperantigo: StefKo

2. Unua partikla fizikisto (2)

Malfrue nokte kun Lederman (2)

De mi:

Antaŭ ol mi faros (kaj enmetos, povas esti) tradukon de la interparolo de L. kun Demokrito, nun mi enmetas tiun ĉi pri la urbo Abdero. Kiam vi legos pri tiu provinca greka urbeto, vi pensu pri iu, konata al vi, nuntempa urbeto. Imagu al vi, ke tiu malgranda greka urbeto estas fama pro tri grandaj saĝuloj: Demokrito, Protagoro kaj Anaksarĥo. Kaj Abdero en antika Grekio estis sinonimo de provinco, kaj Abderanoj – sinonimo de malkleruloj! Kiaj estas ni, forumanoj, nuntempaj homoj, kredantaj sin saĝaj, kontraŭ tiuj homoj? Ĉu ni starigas la plej gravajn demandojn, diskutas pri ili, serĉas respondojn al ili? Ĉu ni, havante la atingeblajn respondojn (en libroj, la interreto kaj aliaj medioj), almenaŭ iom interesas pri ili? Ĉu tiuj, de vi pripensitaj urbetoj, okupadas sin pri la filozofio?

Tiel mi duafoje interŝanĝas sekvon de la teksto. Ĉar, mi povas esti, ne tradukos plu, mi tamen volis prezenti tiun ĉi eron al eventualaj legontoj.

Sur la norda bordo de Egea Maro, en la greka provinco Trakio, ĉe la enfluejo de la rivero Nestos, situas la urbo Abdero. (...) Imagu, kara Leganto, vivi en Abdero en la 5a jarcento a.K. En tiu lando de kapropaŝtistoj, naturajn fenomenojn oni ne klarigis kutime laŭ scienca maniero. Fulmo ekflamis kiam kolera Zeŭso ĵetis fulmon de la pinto de Olimpo. Ĉu velado estis akompanata de trankvila aŭ malglata maro, tio dependis de varia humoro de Pozidono. Ne vetercirkonstancoj sed ekdeziro de la kaprica Cereso, la diino de agrikulturo, kaŭzis malsaton aŭ abundon al la homoj. Do, imagu kiom grandan menson necesis por ignori la tutan sistemon de ofte regantaj kredoj kaj krei la koncepton, kiu koincidas kun la kvarkoj kaj la kvantuma teorio. En la antikva Grekujo progreso dependis (cetere nun estas same) de hazarda aspekto de geniulo, kreema, imagema homo. Sed eĉ por geniulo, Demokrito multe antaŭis sian tempon.

Demokrito estas eble plej konata pro du sentencoj, kiuj pli precize esprimas profundan sciencan intuicion ol iuj ajn asertoj de aliaj antikvuloj: "Nenio ekzistas krom atomoj kaj spaco, ĉio alia estas opinio" kaj "Ĉio, kio ekzistas en la Universo, estas faraĵo de hazardo kaj neceso". Ni devas, kompreneble, redoni la meritaĵojn al antaŭuloj de Demokrito, aprezi iliajn kolosajn atingojn. Ĉi tiuj homoj starigis la celon de la misio: ĉe radiko de la kaoso havebla al niaj sensoj estas homogena ordo, plie, ni povas kompreni ĝin. Multaj vojaĝoj verŝajne kontribuis al formado de la vidpunktoj de Demokrito. “Mi vizitis pli multajn landojn ol iuj miaj samtempuloj, farante diversajn esplorojn; kaj vidis pli da landoj kaj aŭdis plej famajn saĝulojn". Li studis astronomion en Egiptujo kaj matematikon en Babilono. Li ankaŭ vizitis Persujon. Sed lia atomteorio venis de Grekujo, same kiel liaj antaŭuloj Taleso, Empedoklo kaj, kompreneble, Leŭkipo.

La listo de eldonaĵoj de Demokrito vere impresas! La Aleksandria katalogo listigis pli ol 60 verkojn en la sekvaj kampoj: fiziko, kosmologio, astronomio, geografio, fiziologio, medicino, scienco de la sensoj, epistemologio, matematiko, magnetismo, botaniko, muzik- kaj poeziteorio, lingvistiko, agrikulturo kaj pentrarto. Preskaŭ neniu el liaj verkoj daŭris entute ĝis nia tempo. Ni lernas pri ĝi nur de konservitaj fragmentoj kaj de atestoj de postaj historiistoj. Kiel Neŭtono, Demokrito ankaŭ verkis pri magio kaj alkemiaj malkovroj. Kia viro li estis? Historiistoj nomas lin la Ridnta Filozofo – ridigis lin ekstravagancoj de la homaro. Kiel plejmulto de la grekaj filozofoj, li verŝajne estis riĉa. Ni scias, ke li malaprobis sekson. Sekso estas tiel plaĉa, diras Demokrito, ke ĝi transprenas tutan konscion. Eble ĉi tio estas ĝia sekreto, eble ni devas malpermesi al niaj teoriuloj sekskontaktojn por ke ili pensu pli bone. (La eksperimentistoj ne devas pensi, kaj tial ĉi tiu malpermeso ne validus por ili.) Demokrito aprezis amikecon sed malbone pensis pri virinoj. Li ne volis havi infanojn, ĉar oni devas instrui kaj eduki ilin, kaj tio malhelpus lin praktiki filozofion. Ŝajne li malamis ĉian pasion kaj perforton. Malfacilas kredi, ĉar perforto ne estis fremda al li: atomoj estis en konstanta, perforta movado, kaj sen arda pasio estus malfacile teni tiajn vidpunktojn. Demokrito restis fidela al liaj konvinkoj, kvankam ili ne alportis al li famon. Aristotelo aprezis lin, sed Platono volis ekstermi ĉiujn liajn verkojn. En Abdero, Demokrito malsuperis famon de sia samlandano Protagoro, kiu estis la plej eminenta el la sofistoj, reprezentanto de filozofia lernejo, kiu interalie instruis retorikon al riĉaj junuloj. Kiam Protagoro forlasis Abderon kaj alvenis en Ateno, li estis akceptita “entuziasme”. Demokrito dume diris: "Mi iris Atenon kaj neniu konis min."

Esperantigo: StefKo