Profesora Auziņa zinātnes sleja
Mārcis Auziņš: "Kādēļ lasīt manus tekstus? Man šķiet, ka dabaszinātnes mēs bieži mēdzam "ignorēt", sakot, ka tās ir formālas, sausas un neinteresantas. Gribētos ļaut lasītājam ieraudzīt, ka tās ir daļa no mūsu dzīves – krāsainas un interesantas."
Biogrāfijas pieturzīmes:
- Pēc profesijas fiziķis, šobrīd Latvijas Universitātes profesors, Eksperimentālās fizikas katedras un Lāzeru centra vadītājs.
- No 2007. gada līdz 2015. bijis Latvijas Universitātes rektors.
- Strādā kvantu fizikas jomā un ir vairāk nekā simts zinātnisko rakstu, kas publicēti pasaules vadošajos fizikas žurnālos, un vairāku simtu konferenču ziņojumu autors.
- Kopā ar kolēģiem no Rīgas un Bērklijas uzrakstījis divas monogrāfijas, kas izdotas "Cambridge University Press" un "Oxford University Press" izdevniecībās un abas ir piedzīvojušas atkārtotus izdevumus.
- Karjeras laikā dzīvojis un strādājis dažādās valstīs – Ķīnā un Taivānā, Amerikas Savienotajās Valstīs, Kanādā, Anglijā, Izraēlā un Vācijā.
Liktenīgā vizīte
Dabaszinātnēs visdrošāk ir nozaru saknes meklēt Senajā Grieķijā. Tur var atrast gandrīz visu zinātņu pirmsākumus. Tā atomfiziku nereti saista ar sengrieķu domātāju Dēmokritu. Viņš esot postulējis, ka viss pasaulē sastāv no mazām daļiņām – atomiem, kas tālāk vairs nav sadalāmi vēl mazākās daļiņās. Vēsturnieki gan saka, ka arī Dēmokrits neesot bijis pirmais. Viņš tikai esot aktīvi aizstāvējis sava skolotāja Leikipa jau agrāk attīstītās idejas (Pirmais Berija likums?).
Tālāk cauri gadsimtiem ideja, ka vielas pamatā ir mazākie nedalāmie elementi, ir gan tikusi noliegta, gan aizvien no jauna atdzimusi. Tagad neviens vairs nešaubās gan par to, ka vielas sastāv no atomiem, gan arī par to, ka atomi nav mazākie nedalāmie vielas elementi. Mēs zinām, ka atoms sastāv no kodola un elektroniem. Tas savukārt nozīmē, ka ir iespējams domāt par to, kā šīs atomu veidojošās daļiņas atomā sadzīvo. Kādēļ visi elektroni nav nokrituši uz atoma kodola, jo pozitīvi lādētais kodols taču spēcīgi pievelk negatīvi lādētos elektronus?
Par to domājot, mēs nonākam pie izcila fiziķa, dāņa Nīlsa Bora, par kuru šodien es gribētu mazliet parunāt. Nīlss Bors dzimis 1885. gadā Dānijā, Kopenhāgenā. Nedaudz netipiski savas paaudzes fiziķiem, viņš gan skolā ir gājis, gan mācījies universitātē, gan zinātniskos grādus ieguvis un visu savu dzīvi ir nodzīvojis vienā vietā – savā dzimtajā Kopenhāgenā. Taču tas nebūt nenozīmē, ka Bors nav īsāku vai garāku periodu viesojies citos zinātnes centros un sastrādājies ar kolēģiem plašajā fizikas pasaulē.
Pēc doktora grāda fizikā iegūšanas Nīlss Bors divus gadus pavadīja Kavendiša laboratorijā Kembridžas Universitātē, kas bija tā laika Meka eksperimentālajā fizikā. Viņa mentors Kavendiša laboratorijā bija elektrona atklājējs Džozefs Džons Tomsons. Bora temperamentīgo personību labi ilustrē šāds fakts: pastrādājot kādu brīdi pie Tomsona, tas esot Boram teicis apmēram šādi: "Jaunais cilvēk, jūsu temperaments ir man drusku par strauju. Varbūt jums ir vērts uz kādu laiku aizbraukt pie mana jaunākā kolēģa Ernesta Rezerforda uz Mančestras Universitāti. Viņš, kā jau Jaunzēlandes plašumos audzis, ir tikpat straujš kā jūs. Jums vajadzētu "sapasēt"."
Boram šī izvērtās par liktenīgu vizīti. Tas bija laiks, kad Rezerfords ar saviem jaunajiem asistentiem Hansu Geigeru un Ernestu Marsdenu, apšaudot plānas metāla folijas ar hēlija atoma kodoliem, kurus mēs pazīstam arī kā alfa daļiņas, bija eksperimentāli konstatējis, ka atoms pamatā ir tukša telpa, kuras centrā ir ļoti mazs, bet smags atoma kodols, ap kuru riņķo elektroni. Tas radīja jautājumu, kā tas ir iespējams, ka elektroni tomēr galu galā nenokrīt uz atoma kodoliem. Otrs vēl intriģējošāks jautājums bija par to, kādēļ atomam dažas enerģijas var piemist, tā teikt, ir atļautas, bet dažas nav iespējamas.
Atgriežoties no Lielbritānijas Dānijā, Nīlss Bors 1913. gadā piedāvāja šis problēmas atrisinājumu, radot atoma modeli, ko mēs mūsdienās pazīstam kā Bora atoma modeli, kas, no vienas puses, būtiski maina mūsu priekšstatus par to, kā atomi ir veidoti, un, no otras puses, ir matemātiski uzpērkoši vienkāršs.
Kad Nīlss Bors šo atoma modeli bija radījis, viņš nolēma rakstu par to publicēt ļoti prestižā Lielbritānijas Karaliskās Biedrības izdotā žurnālā – "Karaliskās Biedrības raksti" ("Proceedings of Royal Society"). Publikācijām žurnālā bija ļoti strikti noteikumi. Lai raksts tiku izskatīts, bija nepieciešama Karaliskās Biedrības biedra, akadēmiķa rekomendācija. Boram bija skaidrs, ka tāda ir jālūdz raksta iedvesmotājam Ernestam Rezerfordam. Rezerfords bija gatavs to sniegt, taču lūdza savu jaunāko kolēģi sagatavoto manuskriptu mazliet saīsināt. Pēc Rezerforda domām, tas bija nedaudz izplūdis liekvārdībā. Tālākā notikumu attīstība ļoti labi raksturo Boru. Saņemot vecākā ļoti cienījamā kolēģa Rezerforda ieteikumu, viņš nevis sāka īsināt manuskriptu, bet devās atpakaļ uz Mančestru pie Rezerforda. Abi fiziķi vairākas dienas diskutēja par raksta manuskriptu. Rezultātā tas bija kļuvis vēl par trešdaļu garāks nekā sākotnējā versija, bet Rezerfords to rekomendēja publicēšanai Karaliskās Biedrības žurnālā. Tā fiziķu sabiedrība uzzināja par Bora atoma modeli.
Otru līdzīgu epizodi atceras vēl viens kvantu fizikas pamatlicējs – Verners Heizenbergs. Tā esot notikusi 1926. gadā. Kad Bors esot uzzinājis, ka fiziķim Šrēdingeram ir atšķirīgs viedoklis par kvantu fiziku, Bors esot uzreiz ielūdzis Šrēdingeru atbraukt uz Kopenhāgenu un esot sākušās viņu ilgas, ļoti nogurdinošas (vismaz Šrēdingeram) diskusijas par to, kā kvantu fizika ir jāsaprot. Galu galā Šrēdingers esot ar spēku izsīkumu bijis spiests vairākas dienas palikt gultā Nīlsa Bora mājās. Heizenbergs savās atmiņās saka, ka ļoti spilgti atceroties skatu, kā
Bors stāvot pie Šrēdingera gultas un sakot: "Šrēdinger, jums tomēr jāpiekrīt, ka taisnība ir man…"
Šo paturot prātā, kļūst skaidrs, kādas bija Bora pārliecināšanas spējas un kādēļ šobrīd Bora viedoklis par to, kā jāsaprot kvantu fizika, pasaulē dominē un profesionāļu vidū to pazīst kā Bora jeb Kopenhāgenas kvantu fizikas interpretāciju. Droši vien rodas jautājums, kāda ir šī interpretācija. Atbildi uz šo visnotaļ intriģējošo un arī svarīgo jautājumu atstāsim kādai citai reizei, šoreiz vairāk runājot par Boru kā par cilvēku.
Riskantā evakuācija
Nobeigumā gribu pieminēt tikai vēl vienu epizodi no Bora dzīves. Jau krietni vēlāk, Otrā pasaules kara laikā, Bors sākotnēji palika vācu okupētajā Kopenhāgenā. Taču kādā brīdī, it sevišķi aktualizējoties jautājumam par kodolieročiem, sabiedrotie sāka bažīties, ka Bora zināšanas fizikā nacistiskā Vācija varētu izmantot savā atombumbas projektā, un tika nolemts Boru no Kopenhāgenas evakuēt. Tas pats par sevi ir kārtīga detektīva cienīga notikums, gan ar atslēgu piekariņā uz mikrofilmas rakstītu vēstuli Boram ar bēgšanas plānu, gan citām līdzīgām epizodēm. Tā visa rezultātā kādā tumšā 1943. gada septembra naktī Bors ar laivu no Dānijas tika pārvests uz neitrālo Zviedriju.
Taču arī tur viņa uzturēšanos nevarēja uzskatīt par drošu, un viņš drīz ar tā laika modernāko bumbvedēju "Havilland Mosquito" tika nogādāts Lielbritānijā.
Tā bija ļoti ātra lidmašīna, kas spēja pacelties lielā augstumā, kur to bija grūti sasniegt vācu iznīcinātājiem. Taču lidmašīna bija maziņa un nebija paredzēta pasažieru pārvadāšanai. Tādēļ sēdvieta Boram tika izveidota tās bumbu nodalījumā. Viņam tika iedots skābekļa balons ar masku elpošanai, lai Bors to varētu uzlikt brīdī, kad lidmašīna ir pacēlusies augstu un skābekļa sāk trūkt. Lai dotu ziņu Boram, ka maska ir jāuzliek, viņam bija lidotāja cepure ar austiņām, pa kurām viņam ziņa tiktu nodota. Taču, par nelaimi, Boram bija ļoti liela (un gudra) galva, un lidotāja cepure bija par mazu. Ziņu nodošanai paredzētās austiņas nesasniedza Nīlsa Bora ausis, un lidmašīnas komandiera paziņojumu, ka tagad ir jāsāk lietot skābekļa masku, Bors nedzirdēja. Rezultātā viņš lidojuma laikā skābekļa trūkuma dēļ zaudēja samaņu. Par laimi, lidmašīnas apkalpe pamanīja, ka Bors lidmašīnas iekšējos sakaros neatbild uz komandiera jautājumiem un tātad kaut kas nav kārtībā, samazināja lidojuma augstumu, un nekas ļoti slikts ar Boru nenotika.
Taču šai epizodei bija vēl otra, daudz skarbāka daļa. To Otrā pasaules kara sabiedrotie nemīl atcerēties. Tā bija militārās pavēlniecības slepena komanda lidmašīnas kapteinim, par kuru zināja tikai viņš. Tā bija šāda – gadījumā, ja vācu iznīcinātāji tomēr viņa lidmašīnu pārtver un piespiež nosēsties Vācijā, komandierim bija dots uzdevums atvērt bumbu nodalījumu… Tā sabiedrotie vērtēja Nīlsa Bora lielo gudro galvu, zināšanas, kas tajā bija, un bīstamību, ja šīs zināšanas nonāktu hitleriskās Vācijas rokās.
Tāda ir vēl viena epizode šī visnotaļ nežēlīgā Otrā pasaules kara vēsturē no fizikas skatu punkta.
Profesora Auziņa zinātnes sleja
