Fizika i godišnjice

Prođe mesec mart, a ravno pre 150 godina, u martu mesecu James Clerk Maxwell, fizičar iz Škotske, (na slici), objavio je prvi od četiri dela svog traktata "O fizičkim linijama sile". U sred proze Filozofskog magazina kao začin prosule su se  jednačine u kojima su elektricitet, magnetizam i svetlost bile manifestacije istog fenomena.

Do sredine 19-tog veka naučnici su već prilično razumeli svaku od tri komponente elektromagnetizma, kako je fenomen na kraju nazvan. Znali su na primer da je distribucija električnog naelektrisanja povezana sa obrascem magnetnih polja i da magnetni polovi ne mogu da postoje izolovano, to jest ne postoje pojedinačna magnetna naelektrisanja. Znali su takođe da magnet u pokretu generiše električnu struju u namotaju žice, kako je to već demonstrirao Michael Faraday nekoliko decenija ranije na Kraljevskom institutu. Međutim niko nije mogao da objasni tačno zašto je to tako. Maxwelov cilj bio je da uz pomoć matematike nađe vezu između elektriciteta i magnetizma koja bi se poklopila sa rezultatima dobijenim u eksperimentima. (U to vreme njegovi zemljaci namerili su se da uspostave transatlansku vezu telegrafom, ali su imali veliki problem sa signalom koji se gubio ili kasnio dok je putovao kablom ispod vode).

Maksvel je uočio da promena snage električnog polja generiše promenu u magnetnom polju, čak i u praznom prostoru. Promenom magnetnog polja, naravno, može da se uveća dejstvo električnog polja, kako je utvrdio Faradej. Da li bi dva polja mogla da podstiču jedan drugog, da se uspostavi neprekidno kretanje, poput talasa? Računi su mu jasno govorili da – mogu. Brzina kojom bi se jedan takav elektromagnetni talas širio kroz medij bila bi vezana za električna i magnetna svojstva samog medija. Kada je Maksvel ubacio odgovarajuće vrednosti u svoje jednačine, rezultat je bila vrednost jednaka Fizeovom broju već merene brzine svetlosti. I dalji proračuni nisu ostavljali mesta sumnji. Ubeđen da se ne radi o slučajnosti, Maksvel je ustvrdio da je svetlost u stvari elektromagnetni talas. Fizičari su dobili svoju prvu teoriju koja je objedinila sve. (Ili možda drugu, posle Njutnove?)

2011. obiluje godišnjicama koje obeležavaju događaje u analima nauka vezanih za fiziku. Hemičari će proslaviti 350 godina od publikacije Robert Boyle "Sceptical Schymist", (chymist, arhaično, hemičar), traktata kojim je obeleženo rođenje njihove nauke, barem ove moderne verzije. Pre sto godina u aprilu, Heike Kamerlingh Onnes, danski fizičar, otkrio je da su neki materijali superprovodnici, kako ih hladite ka apsolutnoj nuli oni omogućavaju električnom naboju da teče bez otpora. U maju iste godine Ernest Rutherford, Britanac rođen na Novom Zelandu, izašao je (takođe u Filozofskom magazinu) sa poznatim modelom atoma sastavljenog od gustog jezgra oko kojeg kruže elektroni. Fizičari su razvili sofisticiraniju projekciju subatomske realnosti ali Rutherfordov model jeste u osnovi tačan – zbog čega o njemu deca i dalje uče u školama širom sveta. I prošlo je 30 godina od kada je Alan Guth, američki fizičar čestica, objavio rad u kojem sugeriše da je Vasiona nakon Velikog praska ušla u fazu brzog širenja. Teorija širenja postala je mudrost kosmološkog značaja a astrofizičari nisu imali kud nego da fizičare čestica uzmu za ozbiljno.

Ovo su sve vredna intelektualna dostignuća, ali prema mnogima bleda u poređenju sa Maksvelovim. Ne zato što je njegovo viđenje stvari rezultiralo vrednim opipljivim rezultatima, od radija do mobilnih telefona. (Trebalo je nekoliko decenija da naučnici pojme pun značaj teorije i da je primene.) Niti zbog apstraktne ideje polja, plodne ideje na kojoj se zasniva mnogo toga u modernoj fizici. Po mnogima Maksvelova veličina jeste u tome što je pokazao da prirodu ne bi trebalo tretirati doslovno, već ako želite da vam otkrije svoje tajne treba da joj šapućete usrdne molbe u matematičkom stihu. (Ajnštajn je držao Maksvelovu sliku u radnoj sobi.) Tako se danas potraga za svetim gralom fizike, velikom teorijom svega, zapravo svela na potragu za jednačinama koje će objediniti sve što treba da znamo o fizičkoj realnosti. Kako to već biva sa potragama za svetim gralom, i ova poslednja, za teorijom svega, možda će potrajati. A ko zna, možda će nam posle nje zatrebati opet neka nova, kada se pomere horizonti i dobijemo neke nove naizgled različite pojave...

Makswell, fizičar fizičara, ime koje ne znači ništa onima koji nisu naklonjeni nauci, ali njegovo životno delo, (značajni doprinosi termodinamici, ali i prva snimljena fotografija u boji, takođe pre 150 godina), ravno je po značaju delima Isaka Njutna ili Alberta Ajnštajna, spada među najveća naučna dostignuća svih vremena.

Pripremila T. Petrović