torn1

 Fizičar Kip Torn i režiser Kristofer Nolan, u toku produkcije filma “Interstelar.”

Prvi deo
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 

 Nobelova nagrada se dodeljuje samo za specifično otkriće, a ne za životno delo. Međutim svaka nagrada baca svetlo na dobitnike pa je normalna radoznalost da se o tim osobama pročita nešto više i da se vidi šta su još uradili. Reći ćemo zato ovde nešto o Kipu Tornu, relativisti i teorijskom astrofizičaru, koji je jedan od trojice dobitnika Nobelove nagrade za fiziku za 2017-tu godinu. Kao što ćemo videti, pored samog istraživačkog rada imao je i drugih aktivnosti.

Kip Torn je ovo veliko priznanje (Nobelovu nagradu) dobio u svojoj 78-oj godini pa se lako zaboravi da je profesionalnu karijeru započeo meteorskim usponom u mladosti. Rođen 1940-te, diplomirao je fiziku sa 22 godine (Kaltek), doktorirao sa 25 (Prinston) i već sa 30 postao redovni profesor (opet Kaltek). Karakteristično direktan, Kip je u nekoliko intervjua sasvim ozbiljno izjavio: “Rano sam privukao pažnju, pa sam dobrim delom karijere pokušao da dokažem da sam zaista tako sposoban kao što su drugi mislili.”

Tu pada na pamet poslovica koja otprilike kaže, da oni koji puno rade ne čine to zato što nisu dovoljno sposobni, već baš zato što su sposobni znaju da treba puno da rade.  

RELATIVISTIČKA ASTROFIZIKA

Šezdesete godine prošlog veka bile su doba kada je rođena relativistička astrofizika. Na početku te decenije otkriveni su kvazari, a na njenom kraju pulsari. Od tada teorija relativnosti nije više samo matematičko manipulisanje koje vodi u pseudo-filozofske diskusije o prirodi prostora i vremena, ili računanje interesantnih, ali sićušnih efekata. Otkriće kvazara i pulsara pokazalo je da u našem svemiru postoje kompaktni, masivni objekti čija okolina više ne može da se opiše dovoljno tačno kroz Njutnove zakone.

Iskazano klasičnim rečnikom, takvi objekti su masivni kao zvezde (pulsar) ili kao milioni zvezda (kvazari) a toliko su kompaktni da možemo da priđemo na tek nekoliko kilometera (ili nekoliko miliona kilometara) do centra, pa je “sila gravitacije” sračunata po Njutnovom zakonu tako velika da se vidi da Njutnov zakon više nije dovoljno tačan, da više ne važi! U blizini takvih objekata oseća se prava priroda gravitacije koju je otkrio Albert Ajnštajn: oko svake mase prostor se krivi a vreme usporava, nema “sile gravitacije,” kretanje je samo po inerciji u tako zakrivljenom prostoru i usporenom vremenu.

Zemlja ili Sunce su masivni objekti ali imaju i velike razmere, pa ne može da se priđe dovoljno blizu centra, tako da su ti takozvani relativistički efekti su samo mala korekcija Njutnovih zakona. Međutim oko kompaktnih objekata velikih masa a malih razmera, kao što su pulsar i kvazari, relativistički efekti su dovoljno veliki da suštinski oblikuju ono što vidimo.  Teorija relativnosti je tako dobila svoj prirodni domen neophodne primene. U blizini kompaktnih objekata relativistički efekti su vidljivi!

S druge strane, napredak tehnologije omogućio je astronomima da posmatranjima pokriju ceo dijapazon elektromagnetnih talasa, od gama zraka i rendgenskih zraka do infra-crvenog zračenja i radio talasa, dok je teorija pokazala da od samih kompaktnih objekata i iz njihove bliže ili dalje okoline dolazi do emitovanja snažnog elektromagnetnog zračenja preko praktično celog elektromagnetnog spektra. Planiranje, interpretacija i analiza tih kompleksnih posmatranja pa preko njih detaljno razumevanje fizike kompaktnih objekata postali su polje intenzivne saradnje teoretičara, astronoma, i eksperimentalnih fizičara.

t2

Kip Torn u svojoj radnoj sobi, krajem sedamdesetih (kao što se vidi po pantalonama). Druga slika sleva na zidu prikazuje (u negativu) oblast rendgenskog izvora Cygnus X-1. Treća slika sleva ilustruje uspešan teorijski model tog izvora: dvojni system crne rupe i plavog superdžina. Izvor: Sky and Telescope, januar 1979.

Kip Torn je bio u središtu tog razvoja. Njegov doprinos obeležila je retka sposobnost da podjednako dobro razume i samu teoriju relativnosti i relativističku astrofiziku kao njenu primenu. To je kao kada bio neko bio podjednako dobar i olimpijski sprinter i maratonac. Tehnike su povezane, ali postoji i velika razlika. Teorija relativnosti je matematički čista oblast, u čijim razmatranjima uvek dominira ispitivanje koncepta i njihova interpretacija a nov rezultat je obično u obliku matematičke formule. Relativistička astrofizika sa druge strane treba da opiše astrofizičke objekte onakvim kakvi jesu u kompleksnom, realnom svemiru za šta je neophodno dobro razumevanje svih prisutnih fizičkih procesa, sposobnost da se procene njihovi relativni doprinosi i izoluju režim ili režimi u kojima sa dovoljnom tačnošću može da se objasni ili predskaže u obliku broja ono što su astronomi posmatrali ili će tek posmatrati.

Kip je radio na relativističkoj analizi strukture i stabilnosti zvezda, svojstvima crnih rupa, gravitacionim talasima, kvantnoj teoriji polja u zakrivljenom prostor-vremenu, kao i na drugim srodnim temama. Umesto prikaza tog opusa, reći ćemo ovde nešto o projektima kroz koje je postao poznat velikom broju kolega i studenata kao i širokoj publici.

MTW

Novu epohu otvorio je novi udžbenik. Ova monumentalna knjiga, Kipov prvi bestseler, pojavila se 1973. godine pod prostim nazivom “Gravitacija,” Njeni autori su Džon Viler (John Wheeler), Čarls Mizner (Charles Misner) i Kip. Po inicijalima svojih autora knjiga je ubrzo postala poznata prosto kao “em-ti-dabl-ju.”

 t3

Legendarni MTW.

Knjiga je odmah postala autoritet (po pitanju relativnosti) pa zbog toga i zbog crnih korica neminovno je dobila nadimak “Biblija.” Zbog njene debljine i fizičke težine mnogi studenti malo zlovoljno zovu je i “telefonski imenik.” A zbog obima tema i narativnog stila jednodušno je proglašena za idealnu knjigu koju treba imati na pustom ostrvu – jer samo u toj situaciji neko može da ima dovoljno vremena i strpljenja da je čita celu i u detalje!

Glavni pokretač ovog projekta bio je Viler (1911-2008), veliki nuklearni fizičar, koji je pedesetih godina prešao na proučavanje relativnosti pa u Prinstonu stvorio novu školu relativista iz koje su potekli Mizner, Torn i još desetina drugih sjajnih fizičara. MTW brilijantno objašnjava geometrijsku prirodu gravitacije, prikazuje moćne matematičke tehnike za takvu geometrisjku analizu, i primenjuje ih na najvažnije fenomene kao što su korekcije Njutnovih zakona, crne rupe, širenje svemira, i gravitacioni talasi.

Na ovoj knjizi učile su se i generacije naših studenta, pri čemu je pomoglo kada je krajem sedamdesetih izašao ruski prevod u tri toma, svaki, na sreću, normalne težine i dostupnije cene. Pod rukom Miznera i Torna oktobra 2017-te izašlo je novo izdanje sa dopunjenim istorijskim uvodom.  I posle skoro pola veka, to je još uvek jedan od standardnih izvora za teoriju relativnosti.

1 | 2 | 3 | 4 | 5 |  u nastavku:  “KONTAKT”, TUNELI, i VREMEPLOV 


Dodaj komentar