„Do uprawiania fizyki teoretycznej nie trzeba być szczególne mądrym ale bardzo przydaje się ciekawość. I kosz na śmieci.” Dr Jakub Jankowski, fizyk teoretyczny z Uniwersytetu Wrocławskiego, opowiada o najsłynniejszym kocie w nauce i codzienności fizyków, także tych, którzy zasłynęli barwnym życiem uczuciowym.

Marta Muraszkowska: 17 lutego to Międzynarodowy Dzień Kota – mógłbyś opowiedzieć nam o najsłynniejszym kocie w świecie fizyki?

dr Jakub Jankowski: Kot Schroedingera to typowy przykład eksperymentu myślowego. Pierwsze z nich wprowadził już Galileusz, ale mistrzem tego typu zadań był Einstein, choć jak widać, Schroedinger miał też do tego niezły talent. Zamiast rozważać niełatwe do wyobrażenia obiekty jak atomy czy elektrony, pomyślmy o zwykłym kocie. Na co dzień wszystkie spotkane koty są żywe lub martwe i nigdy nie obserwujemy sytuacji pośredniej. Pomyślmy jednak o zwierzęciu, które zamykamy w pomieszczeniu, w którym umieszczamy również licznik Geigera sprzężony z młotkiem i ampułką z kwasem pruskim, substancją o silnie toksycznych właściwościach. W momencie uruchomienia licznika młotek rozbija ampułkę z kwasem, uwalniając truciznę. Ilość materii promieniotwórczej jest tak dobrana, że po godzinie istnieje 64% szans na to, że jedno z jąder promieniotwórczych rozpadnie się i zwierzę zostanie otrute. Zaskakującą własnością praw kwantowych jest zasada superpozycji: po godzinie kot, na początku będący w stanie „żywy”, będzie znajdował się w stanie będącym mieszaniną stanów „żywy” (z prawdopodobieństwem 36%) oraz „martwy” (z prawdopodobieństwem 64%). Jeżeli jednak zajrzymy do pokoju to, rzecz jasna, zaobserwujemy kota martwego lub żywego, a nie tajemniczą istotę na granicy światów. Innymi słowy, okazuje się, że w momencie, gdy dokonamy aktu obserwacji, układ będący wyjściowo w superpozycji dwóch możliwych stanów, znajduje się tylko w jednym z nich, dając ściśle określony wynik fizyczny. Taki raptowny proces, szerzej znany jako kolaps funkcji falowej, polega na nieciągłym przeskoku z superpozycji wszystkich możliwych stanów do jednego, konkretnego stanu.

Eksperymenty myślowe – tym się zajmujesz jako naukowiec? Co jest przedmiotem badań fizyki teoretycznej i czym się różni od fizyki doświadczalnej?

– To pytanie samo na siebie odpowiada. Doświadczalnik siedzi w laboratorium i mierzy, a ja myślę nad tym, co on ma zmierzyć. Odpowiem anegdotą – fizyka doświadczalna to jak wszystko działa, ale nikt nie wie dlaczego, a teoretyczna – jak nic nie działa, ale wszyscy wiedzą dlaczego. W badaniach, które prowadzę, to łączy się w jedno – nic nie działa i nikt nie wie dlaczego. Dobry fizyk teoretyk musi być trochę oderwany od rzeczywistości, to jest podstawa. Buduje się eksperymenty myślowe, modele, teorie, robi się rachunki, a w ostatniej fazie porównuje się swoje przewidywania z tym, co kolega eksperymentator zmierzył. Nie zawsze się tak da, czasami trzeba wyjść poza realia naszego świata i zapomnieć, że mamy trzy wymiary, rozważyć zagadnienie w dwóch wymiarach albo w pięciu, bo będzie je łatwiej zrozumieć lub rozwiązać. I to ma też wartość akademicką, bo daje potencjalne rozwiązanie nierozwiązywalnego problemu. Tak to wygląda, siedzisz i myślisz. Bardzo się przydaje tutaj kosz na śmieci – tylko śmieci nie segregujesz, wszystkie idą do pojemnika na papier.

Budynek fizyki Uniwersytetu Wrocławskiej=go

– Jak wygląda praca fizyka?

– Podobnie jak praca filozofa  – wystarczy dobry fotel, żeby usiąść i pomyśleć, ewentualnie kartka, pióro lub komputer do przeprowadzenia rachunków. Fizyka wymaga wielkiego skupienia i namysłu, naturalnym jest lekki introwertyzm. Newton i Einstein mieli prawdopodobnie nawet delikatne formy autyzmu, mogli się dzięki temu bardzo mocno skoncentrować na złożonych zagadnieniach. Einstein pracował sam. Teraz, sto lat później, już się tak nie da, chyba że się jest absolutnym geniuszem.

– Większy nacisk kładzie się na pracę w zespole?

– Pracuje się w grupach – to konieczność. Z tym że jak się już podzieli zadania, to większość czasu spędza się nad kartką czy komputerem. Muzyk spędza większość czasu ćwicząc, a tylko chwilę grając z innymi muzykami, podobnie jest z fizyką. Ogrom pracy zajmuje rozwiązywanie zagadnień, czytanie prac innych fizyków, gromadzenie danych, ich analiza.  Lew Landau mówił, że dobry fizyk to taki, który napisał jedną dobrą pracę w życiu. Bo 99% tego, co zrobiłeś, można wyrzucić. Kosz na śmieci – to jest najbardziej przydatne narzędzie w pracy fizyka. Często wydaje ci się, że masz dobry pomysł, ale jak to skonfrontujesz ze współpracownikami, to ci pokażą rzeczy, których nie zauważyłeś – że to tak nie działa, że tego nie doczytałeś i tak dalej. Wyniki są do wyrzucenia. Zaletą jest to, że dużo się podróżuje, żeby rozmawiać. W 2020 roku, po raz pierwszy od 14 lat, nie byłem na żadnym zagranicznym wyjeździe. Jest to niezmiernie frustrujące.

– Jakie cechy charakteru warto mieć, aby być dobrym naukowcem?

– Jak widać po moim przykładzie, szczególnie mądrym być nie trzeba, ale bycie upartym i ciekawskim się przydaje. Ta ciekawość i chęć zgłębienia zagadnienia jest konieczna. Wyobraźnia się przydaje, bo tak jak w sztuce, jest głównym narzędziem pracy.  Wymaga tego zwłaszcza fizyka teoretyczna, w mniejszym stopniu doświadczalna.

– Wspomniałeś, że sprzyja też introwersja i samotność.

– Jest taki żart – czym się różni matematyk introwertyk od matematyka ekstrawertyka? Introwertyk, kiedy z tobą rozmawia, to patrzy na czubki swoich butów a ekstrawertyk – na czubki twoich butów. Trochę tak jest, choć w nauce są też ludzie ekstrawertyczni, którzy nie mają problemów z nawiązywaniem relacji z ludźmi. Ale, jak już mówiłem, uprawianie fizyki temu nie służy.

– Z drugiej strony, jest wiele anegdotek na temat bardzo bujnego, czasami nawet kontrowersyjnego, życia prywatnego fizyków.

– Znanym uwodzicielem był na przykład Schroedinger. Był wychowywany przez kobiety – matkę, babcię i ciocię, nie miał żadnego męskiego wzorca. Miał żonę i wiele kochanek, z czego historia zapamiętała jedną z nich, najmądrzejszą i najmłodszą – Ithi Junger. Miała czternaście lat. Lew Landau także był maniakiem seksualnym. Nie dość, że korzystał z usług prostytutek, to uwodził studentki. Podobno zlecał swoim doktorantkom sprowadzanie dziewczyn do domu, bo miał tak wielkie potrzeby seksualne. Był bardzo przystojny, niewiele kobiet mu się opierało. Równolegle miał też żonę. Nie wiem na ile to jest prawdziwa opinia, pewnie przegadana. Faktem jest jednak to, że Landau skończył tragicznie. Zimą w 1962 roku miał jechać na wykład autem z Moskwy do Dubnej, to około 160 kilometrów. Sam dyrektor instytutu zaoferował się, że go zawiezie, inni się bali. Landau nie zapiął pasów, wpadli w poślizg i mieli małą stłuczkę, dość niegroźną, ale uczony w wyniku obrażeń głowy stracił cały swój geniusz, całą zdolność do uprawiania fizyki teoretycznej. Kilka lat później zmarł.

Lew Landau

– Barwne postaci.

– Jak wielu fizyków. Landau rozwiązał całą masę zagadnień i był fantastycznym dydaktykiem. W jego szkole słyszałem to od nieżyjącego już profesora Galasiewicza, który współpracował z konkurentem Landaua, Nikolayem Bogolubovem, żeby zostać doktorantem, trzeba było zdać egzamin z fizyki. Koniecznym było, aby bardzo dobrze znać treść podręczników – dziesięciu tomów fizyki teoretycznej Landaua-Lifshitza. A kiedy się zdało z tego egzamin, to dostawało się zagadnienie próbne, żeby sprawdzić, na ile dobrze ktoś rachuje. I to się robiło na wagę – trzeba było zapisać kilka kilogramów papieru mającymi sens rachunkami. Ktoś to potem sprawdzał, odbywało się komisyjne ważenie. I jeśli te dwa etapy człowiek przeszedł, to dopiero dostawał właściwy temat pracy. Gdyby żył profesor Galasiewicz to natychmiast bym cię do niego odesłał. Wywiad z nim mógłby mieć pięć tomów – kiedy zaczynał mówić, to już nie przestawał. A miał takie opowieści, czasami niesamowite! Zwłaszcza że wielu ludzi, o których opowiadam, on znał osobiście, jeździł do Rosji, pracował z nimi. Byłem kiedyś zresztą w gabinecie Bogolubova, był Ukraińcem ale płynnie mówił po polsku, w Dubnej znalazłem nawet książkę wrocławskiego profesora Jana Rzewulskiego z dedykacją wpisaną po polsku. Bogolubov zresztą był synem popa i nie mógł pójść na uniwersytet. Mimo że był profesorem i genialnym uczonym, to nie miał stopnia magistra. On i sprzątaczki, jako jedyni na Uniwersytecie w Dubnej, nie mieli żadnego tytułu naukowego. Dr David Blaschke kiedyś mi opowiadał, że w latach osiemdziesiątych, jak Bogolubov chodził do instytutu, to zawsze w towarzystwie agentów KGB. Nie można było tak po prostu podejść i porozmawiać.

– Wracając trochę do teraźniejszości – czym ty się zajmujesz w swojej pracy naukowej?

– Bardzo nie lubię o tym mówić. Zajmuję się cząstkami elementarnymi i zasadą holograficzną. Są to tematy z pogranicza dwóch dziedzin, a każda jest bardzo trudna do przekazania laikowi. Polecam jednak fizykę, jeśli ktoś próbuje nowych rzeczy. Trzeba znaleźć sobie jakiś problem do rozwiązania i się nad nim zastanawiać. Wystarczy wygodny fotel, trochę ołowiu w tyłku i najważniejsze – kosz na śmieci.

foto główne, fotografie w tekście: pl.wikipedia.org