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Freeman Dyson ricordato da chi lo conosceva: un visionario insolito
Freeman Dyson (al centro) con i colleghi Predrag Cvitanovic
Freeman Dyson, morto il 28 febbraio all'età di 96 anni, era un gigante intellettuale e apprezzato come fisico, matematico e intellettuale pubblico, e anche come mentore, nonno e amico. Revisione della tecnologia ha chiesto ad alcuni suoi colleghi di riflettere sulla sua vita e sul suo lavoro. Queste sono alcune delle risposte.
Edward Witten, Istituto per gli studi avanzati
Wikimedia, Ojan
Freeman Dyson ha dato contributi fondamentali a una varietà incredibilmente ampia di campi della fisica e della matematica.
Contenuti
Tra i fisici, Dyson è conosciuto soprattutto come uno dei pionieri dell'elettrodinamica quantistica. Negli anni '20, i fisici avevano imparato a descrivere la materia ordinaria attraverso la strana e spesso controintuitiva teoria nota come meccanica quantistica. Inoltre, si sapeva che la luce si presenta sotto forma di singole particelle, o quanti, noti come fotoni. Ma i tentativi in quei giorni di comprendere la meccanica quantistica della luce che interagisce con la materia portavano a difficoltà intrattabili.
Verso la fine degli anni '40, quando la ricerca sulla fisica fondamentale riprese dopo la seconda guerra mondiale, i progressi tecnologici resero possibile fare esperimenti per testare le interazioni quantomeccaniche di fotoni ed elettroni, creando la necessità impellente di sviluppare una teoria praticabile. Dyson, insieme a Hans Bethe, Richard Feynman, Julian Schwinger e Shinichiro Tomanaga, è stato uno dei pionieri che l'hanno realizzato. Molto approssimativamente, il ruolo di Dyson era quello di stabilire un ponte tra quelli che sembravano approcci molto diversi e potenzialmente incompatibili. In tal modo, ha introdotto idee e metodi che sono ampiamente utilizzati oggi.
La teoria dell'elettrodinamica quantistica che ha contribuito a stabilire è il prototipo che è stato infine elaborato nel Modello Standard della fisica delle particelle.
Negli anni '50, Dyson diede numerosi importanti contributi per continuare a sviluppare la struttura dell'elettrodinamica quantistica. Questo lavoro è stato svolto in un'età sorprendentemente giovane. Le prime scoperte furono fatte nel 1948 e nel 1949; Dyson compì 25 anni nel 1948. Sorprendentemente, a questo punto si era già stabilito una reputazione in un'area completamente diversa: il campo della matematica noto come approssimazione diofantea.
La versione più semplice dell'approssimazione diofantea - che risale agli antichi greci, come suggerisce il nome - consiste nell'approssimare un numero reale come π con numeri razionali. In una versione moderna più sofisticata, si considerano approssimazioni di numeri algebrici più generali. Dyson diede un contributo fondamentale in un articolo pubblicato nel 1947, quando aveva 24 anni. Ha mantenuto una passione per la teoria dei numeri per tutta la sua carriera e ha dato molteplici contributi, di cui uno sarà menzionato a breve.
Negli anni '60 e successivamente, Dyson contribuì ampiamente alla meccanica statistica quantistica. L'obiettivo generale di questo argomento è comprendere il comportamento quantomeccanico di un insieme di molte particelle, ad esempio gli elettroni ei nuclei atomici in un pezzo di metallo. Nel 1966, con Andrew Lenard, Dyson diede la prima prova rigorosa che il principio di esclusione di Pauli tra gli elettroni è sufficiente per garantire che la materia sia stabile e non subisca un collasso spontaneo. (Questo problema è stato analizzato in modo indipendente da Elliott Lieb e Walter Thirring.) Dyson ha dato molti sottili contributi riguardo alle fasi della materia quantistica e talvolta classica, generalizzando il fatto che l'acqua ha fasi solida, liquida e gassosa.
A partire dal 1962, Dyson, insieme a Eugene Wigner e altri, fu in gran parte responsabile dello sviluppo di quella che oggi è nota come teoria delle matrici casuali.
L'obiettivo originale era quello di fornire una descrizione statistica dei livelli di energia dei nuclei atomici. La teoria delle matrici casuali è diventata un argomento importante con applicazioni lontane in fisica e matematica. In fisica, è ora inteso come uno degli strumenti di base per comprendere il caos quantistico. Ha anche avuto applicazioni inaspettate alla gravità quantistica. Oltre a ciò, la teoria delle matrici casuali è uno strumento importante nell'informatica e nella matematica applicata.
Una delle applicazioni più sorprendenti è nata negli anni '70, quando Dyson ha combinato i suoi interessi per la teoria dei numeri con il suo interesse per le matrici casuali e ha proposto che la teoria delle matrici casuali potesse descrivere il comportamento statistico degli zeri della funzione zeta di Riemann. Questi sono oggetti centrali nella teoria dei numeri e oggetto della congettura di Riemann, uno dei più celebri problemi irrisolti della matematica.
L'idea di Dyson sugli zeri della funzione zeta è stata confermata (e generalizzata ad altri problemi correlati) in molti modi diversi, dalle prove teoriche agli esperimenti al computer. Al giorno d'oggi il legame con la teoria delle matrici casuali è considerato un indizio chiave della congettura di Riemann, che è ancora irrisolta.
In breve, Freeman Dyson ha lasciato il segno in numerose aree della fisica e della matematica. I suoi contributi erano così ampi che è praticamente impossibile per una persona riassumerli adeguatamente.
Dwight Neuenschwander, Università del Nazareno Meridionale
Foto di cortesia di Dwight Neuenschwander
Al ricevimento prima che il professor Dyson tenesse un discorso in cui accettava il Premio Templeton nel 2000, una lunga fila di illustri personaggi aspettava di stringere la mano a lui e a sua moglie, Imme. Stavo in disparte, a guardare. Improvvisamente i suoi nipoti irruppero dalla porta, di età compresa tra i 6 e i 6 anni. Ignorarono la fila dei dignitari e corsero verso Freeman gridando, papà! Papà! I secondi successivi furono toccanti. Il professor Dyson si allontanò dalla fila dei dignitari e si inginocchiò, e quei ragazzini sciamarono su di lui. Le persone in fila hanno dovuto aspettare. Ma a loro non sembrava importare: tutti noi abbiamo avuto il privilegio di assistere a un momento prezioso nella vita di una mezza dozzina di nipoti e del loro amato nonno.
A quel tempo ero in corrispondenza con lui da anni. Nel 1993, insieme ad alcuni studenti, gli avevo scritto una lettera con alcune domande e commenti sul suo libro Disturbing the Universe, sperando in una breve risposta. Rispose a lungo alcuni giorni dopo, inizio di una corrispondenza che sarebbe durata decenni.
Per inciso (o no; è una sua caratteristica), dopo aver ricevuto il Templeton Award ha utilizzato parte dei fondi del premio per dotare una borsa di studio presso la mia università, in modo che gli studenti potessero recarsi alla nostra stazione sul campo, il Quetzal Education Research Center nelle montagne di Talamanca foresta pluviale del Costa Rica. È sempre stata una lotta finanziaria per gli studenti andare lì per seguire corsi e fare ricerca, ma da diversi anni abbiamo la borsa di studio Freeman Dyson Travel.
Salta al 2012, quando la società d'onore della fisica Sigma Pi Sigma ha tenuto la sua riunione o congresso quadriennale a Orlando. All'incontro hanno partecipato circa 800 persone; circa 600 di loro erano studenti universitari di fisica. Il professor Dyson è stato un oratore in plenaria in primo piano, programmato per parlare sabato mattina. La conferenza è iniziata giovedì sera. Quella sera, del tutto inaspettatamente, entrò il professor Dyson, direttamente dall'aeroporto, con in mano la sua valigetta. Fu subito circondato dall'accoglienza spontanea che si potrebbe immaginare per un membro di una famiglia reale che è anche una rock star.
In questi giorni passo più tempo a fare da babysitter e meno tempo a scrivere libri. Non sai mai quale lavoro si rivelerà più importante!
Per il resto dell'incontro, durante ogni pausa, si formò subito una lunghissima fila davanti al professor Dyson. Tutti volevano stringergli la mano, fargli firmare un libro o farsi fare una foto con lui. Ha parlato pazientemente con ogni individuo. Sabato mattina si è unito agli studenti nei gruppi di lavoro della tavola rotonda. Quando la riunione si è interrotta sabato sera, stavo aiutando lo staff a smontare la cabina di registrazione alle 22:00. Il centro congressi era deserto, fatta eccezione per alcuni ritardatari. Quei ritardatari erano studenti che stavano ancora conversando con il professor Dyson. A parte il personale della riunione e il personale del centro congressi, è stato letteralmente l'ultimo a lasciare la riunione. Non se ne andò finché tutti quelli che volevano parlare con lui non l'avessero fatto. Certo, allora era molto più giovane, appena 89 anni!
In una lettera scritta a mano alla mia classe, ha descritto di aver trascorso del tempo con i figli di sua figlia, dicendo: In questi giorni passo più tempo a fare da babysitter e meno tempo a scrivere libri. Non sai mai quale lavoro si rivelerà più importante! Ci ho pensato molto nel corso degli anni mentre cercavo di bilanciare le esigenze a volte ortogonali di crescere i figli e costruire una carriera.
I miei studenti hanno chiesto molto di scienza e religione. Nella sua ultima lettera del 10 dicembre 2019, in risposta alla nostra domanda sulla relazione ottimale tra dubbio e fede, ha risposto: La relazione ottimale tra dubbio e fede è la pacifica convivenza. Entrambi sono essenziali per l'evoluzione di una società umana creativa. La fede per perseguire obiettivi impossibili, il dubbio per riprendersi da errori disastrosi. Dobbiamo imparare a tollerare un'ampia varietà di fedi e dubbi.
Il professor Dyson era per me più che l'autore di un amato libro di testo. È stato una fonte di ispirazione ed è diventato un amico. Sono così fortunato che la mia strada abbia incrociato la sua. E parlo per oltre 3.000 studenti che la pensano allo stesso modo, che negli ultimi 25 anni sono venuti per incontrarlo e condividere la sua saggezza attraverso i suoi libri e lettere.
Harold Feiveson, Università di Princeton
L'ultima volta che ho visto Freeman è stato tre settimane fa, quando è venuto a un discorso che stavo tenendo a Princeton sul ruolo degli scienziati nella seconda guerra mondiale. Freeman era ovviamente uno di quegli scienziati, che lavorava nel gruppo di ricerca operativa della Royal Air Force. Ho iniziato il mio discorso osservando che all'inizio del 1942, con i nazisti che controllavano tutta l'Europa tranne la Gran Bretagna e l'ascendente giapponese ovunque, pochi sarebbero stati sicuri che gli alleati avrebbero prevalso. Freeman non fu subito d'accordo, con il suo malizioso senso dell'umorismo. No, disse: una volta che i tedeschi avessero invaso l'Unione Sovietica, era fiducioso che gli alleati avrebbero vinto la guerra. Quel giorno ho guidato Freeman a casa e la sua mente era più acuta che mai, anche se non era così sicuro del suo corpo.
Questo è stato tre settimane fa. Ma ripenso a oltre 50 anni fa, quando ho sentito parlare per la prima volta di Freeman. Nel 1963 sono entrato a far parte del Science Bureau della US Arms Control and Disarmament Agency, un'agenzia appena creata dall'amministrazione Kennedy. Mi è stato mostrato uno studio che Freeman aveva fatto durante l'estate del 1962 per l'agenzia, Implications of New Weapons Systems for Strategic Policy and Disarmament.
È stato un vero studio, con diverse riflessioni intriganti su possibili sviluppi tecnici futuri come armi nucleari a basso rendimento e sistemi antimissilistici laser. Ciò che è stato più interessante, tuttavia, è stata la prima accenzione di temi che Freeman ha successivamente affermato con ancora maggiore forza: che le armi nucleari sono immorali e poco utili, e dovrebbero essere eliminate; che i sistemi di difesa antimissilistica non sono necessariamente cattivi; e quel disarmo potrebbe avvenire in modi allora non immaginati.
Per fornire calore e aria, sulle comete sarebbero cresciuti alberi e, a causa della bassa gravità delle comete, gli alberi potrebbero raggiungere un'altezza di cento miglia!
Su quest'ultimo punto, Freeman ha successivamente portato alla nostra attenzione il libro Il cammello e la ruota , di Richard Bulliet, storico della prima civiltà araba. Come sosteneva Bulliet, la tecnologia del trasporto su ruote, ben nota in Medio Oriente in epoca romana, iniziò a scomparire intorno al 500 d.C., quando le carovane di cammelli presero il controllo dell'attività di trasporto. Le strade caddero presto in rovina; le abilità necessarie per costruire e riparare i carri a ruote furono dimenticate. Nel giro di un paio di generazioni, i veicoli a ruote sono scomparsi in tutti i territori arabi. Anche il ricordo della loro esistenza è scomparso dal mondo arabo. Freeman ha osservato che se le armi nucleari dovessero scomparire, è probabile che seguiranno un percorso simile, cadendo gradualmente nell'irrilevanza perché nessuno le userà.
Non ho davvero conosciuto Freeman fino a quando non sono arrivato a Princeton nel 1967, quando mi è stato presentato come ambientalista. Nel 1972, il mio collega Robert Socolow ed io abbiamo organizzato una serie di colloqui dal titolo On Wilderness. Il discorso di Freeman in questa serie, Outer Space: A Final Wilderness, è stato sorprendente. In questo discorso, Freeman ha liquidato gli asteroidi o i pianeti come luoghi adatti alla colonizzazione e all'avventura nella natura selvaggia, ma ha invece ipotizzato le comete, che hanno acqua, azoto e carbonio in abbondanza. Per fornire calore e aria, sulle comete sarebbero cresciuti alberi e, a causa della bassa gravità delle comete, gli alberi potrebbero raggiungere un'altezza di cento miglia! Freeman ha letto i diari del governatore William Bradford per mostrare come abbiamo enormemente sottovalutato i costi umani ed economici della colonia Mayflower, compresi i costi per le popolazioni indigene. Per molti aspetti questi costi, sosteneva Freeman, sono paragonabili e forse maggiori di quelli che dovremmo affrontare nel prossimo secolo decidendo di fondare una colonia spaziale. Già nel discorso di Freeman c'erano diversi temi di cui in seguito si occupò molto di più. Ne citerò tre.
Veloce è bello . Se nuovi tipi di processi industriali, sistemi di trasporto, tecnologie energetiche e così via richiedono più di breve tempo per essere prodotti, probabilmente sono una cattiva idea; ci vuole troppo tempo per trovare gli errori e risolverli. (Questo non significa che Freeman guardasse con favore solo alle piccole tecnologie; ha partecipato al Project Orion, il progetto di Ted Taylor per costruire navi spaziali a propulsione nucleare!)
La tecnologia è imprevedibile. A causa dell'imprevedibilità, vogliamo rimanere sufficientemente flessibili da cambiare se necessario a causa di impatti ambientali imprevisti. Per approfondire questo punto, Freeman ha attinto al lavoro di Lynn White, il cui articolo Technology Assessment from the Stance of a Medieval Historian ha mostrato quanto sarebbe stato impossibile fare una valutazione tecnologica della maggior parte delle tecnologie sviluppate nel Medioevo, come come occhiali, la distillazione del brandy, la balestra, il lavoro a maglia, il filatoio, i bottoni e il camino. Ad esempio, aumentando la privacy, il camino e il camino potrebbero aver (secondo White e le parole di LJ Dresbeck) influenzato l'arte dell'amore più dei trovatori.
La diversità è da lodare. L'elogio della diversità di Freeman va in profondità in molti campi dell'attività umana, ma per l'ambiente è principalmente, credo, un appello agli scienziati e ad altri a non lavorare tutti sullo stesso problema, ma piuttosto ad affrontare un'intera gamma di problemi.
Tutto ciò ha portato Freeman a essere un forte sostenitore delle energie rinnovabili nonostante il suo noto scetticismo nei confronti di molti dei modelli computerizzati del riscaldamento globale. Freeman credeva che le tecnologie per l'energia rinnovabile, in virtù della loro scala e semplicità tecnologica nel campo, e in virtù del fatto che quasi tutti i paesi in via di sviluppo sono ricchi di sole, vento e biomassa, potessero finalmente consentire alle persone di modellare l'energia secondo il bisogni reali delle persone, compresi i poveri delle zone rurali nei paesi in via di sviluppo. Riguardo al riscaldamento globale, dovrei anche menzionare la forte difesa di Freeman di coltivare biomassa su scala molto ampia per eliminare il carbonio dall'atmosfera.
Come direbbe di se stesso, Freeman era ossessionato dal futuro. Ha pensato a come le nostre azioni oggi avranno un impatto sulle generazioni future ed era, in senso quasi religioso, ottimista su quel futuro.
Arthur Jaffe, Università di Harvard
Wikimedia, Lubos Motl
Ho incontrato per la prima volta Freeman Dyson quando ero uno studente laureato a Princeton quasi 60 anni fa. Aveva già una reputazione imponente ed era una specie di enigma per la mia generazione di studenti.
Ricordo che Dyson iniziò il suo corso sulla teoria quantistica dicendoci: Se qualcuno ti dice che capisce la teoria quantistica, non sta dicendo la verità. Siamo rimasti affascinati dalle sue conferenze, così l'ho invitato a cena con un piccolo gruppo di amici. Ricordo che ci avvertì che il più grande cambiamento nelle nostre vite sarebbe derivato dallo sviluppo economico della Cina. Questo era uno scenario che poche persone erano disposte a credere avrebbe cambiato il mondo nella misura in cui è cambiato. Nessuno all'epoca prevedeva come l'emergere dell'economia cinese, e la relativa priorità del governo per l'istruzione e la ricerca, avrebbero portato alla schiacciante riserva di giovani matematici e fisici cinesi straordinariamente talentuosi che abbiamo oggi.
Il mio insegnante Arthur Wightman aveva un enorme rispetto per Dyson e spesso indicava i numerosi successi di Dyson nella teoria quantistica dei campi e nei sistemi quantistici a molti corpi, tra cui la serie di Dyson, la rappresentazione di Dyson, il suo lavoro sulla stabilità della materia quantistica, ecc. Wightman anche ha detto che la prima bozza di un documento di Dyson sarebbe generalmente l'ultima bozza, poiché poteva formulare le sue idee e parole in modo così coerente prima di metterle su carta. Inoltre, ha riferito che Dyson era un lettore vorace; ogni giorno poteva raccontare a pranzo i nuovi sviluppi che leggeva nei preprint appena arrivati per posta.
Sono stato a lungo affascinato da due dei saggi di Dyson. Nella sua conferenza di Gibbs del 1972 all'American Mathematical Society, intitolata Opportunità mancate, Dyson scrisse:
Mi capita di essere un fisico che ha iniziato la sua vita come matematico. Come fisico che lavora, sono profondamente consapevole del fatto che il matrimonio tra matematica e fisica, che è stato così enormemente fruttuoso nei secoli passati, si è recentemente concluso con un divorzio.
Il divorzio per un certo periodo fu così completo che Dyson ricordò di aver fissato una sequenza di numeri che riteneva in retrospettiva avrebbe dovuto sembrare familiare: 3, 8, 10, 14, 15, 21, 24, 26, 28, 35, 36, . .. Scrisse:
Dato che ero, per il momento, un teorico dei numeri, non avevano senso per me. La mia mente era così ben suddivisa in compartimenti che non ricordavo di aver incontrato questi stessi numeri molte volte nella mia vita di fisico... il teorico dei numeri Dyson e il fisico Dyson non si parlavano.
Di conseguenza, Dyson perse la scoperta di una connessione fondamentale tra due diversi oggetti matematici chiamati algebre di Lie e forme modulari. Per fortuna la fisica e la matematica hanno avuto una riconciliazione, quindi alcuni studiosi come Dyson sono ancora una volta rispettati sia come matematici che come fisici.
Nel suo saggio del 2009 Birds and Frogs, Dyson ha confrontato due approcci alla scoperta in matematica paragonandoli a quelle creature:
Gli uccelli volano alti nell'aria e osservano ampi panorami della matematica fino all'orizzonte lontano. Si dilettano in concetti che unificano il nostro pensiero e riuniscono diversi problemi provenienti da diverse parti del paesaggio. Le rane vivono nel fango sottostante e vedono solo i fiori che crescono nelle vicinanze. Si dilettano nei dettagli di oggetti particolari e risolvono i problemi uno alla volta. Mi capita di essere una rana, ma molti dei miei migliori amici sono uccelli... La matematica ha bisogno sia di uccelli che di rane.
Ci mancherà Dyson non solo come amico, ma come un visionario insolito, che non ha paura di sfidare il pensiero convenzionale quando e dove può.
Elliott Lieb, Università di Princeton
Wikimedia, E. Lieb
Parlare della carriera di Freeman è come essere messi nei panni dei monaci giainisti ciechi a cui è stato chiesto di descrivere un elefante. Il suo lavoro scientifico copre così tante aree in modo così approfondito che pochi, se non nessuno, possono comprenderne più di parti. Se guardiamo anche al lavoro governativo non scientifico, politico, letterario e inedito, allora si tratta complessivamente di un elefante con almeno sei zampe e forse due proboscidi.
Tuttavia, Freeman potrebbe non voler essere paragonato a un elefante, anche se va detto che è noto che una volta si riferiva a se stesso come a uno scienziato di rane a cui piace giocare nel fango locale invece di uno scienziato di uccelli che finge di essere uno scienziato. vista esaltata. In effetti, era entrambi. Comunque sia, un elefante non lo farà.
A un certo punto ho avuto il piacere di camminare in una foresta pluviale tropicale e ho trovato la metafora giusta per Freeman, quella che cattura in modo più appropriato le sue attività. Nella foresta si possono trovare alberi tremendamente enormi, ognuno dei quali sostiene tutti i tipi di ecosistemi aggrappati ad essa a varie altezze. Freeman è come un albero gigante nel mezzo della foresta della meccanica statistica. Molti degli argomenti su cui lavoriamo non sarebbero vivi se Freeman non avesse avviato un'impresa che è diventata un gruppo di attività incentrate sulla sua intuizione originale. Un esempio è la 'dinamica di Dyson', inventata nel 1962, la cui rilevanza per la teoria delle matrici casuali è stata recentemente scoperta e ha portato a un importante passo avanti. Inoltre, queste attività conservano la loro vitalità, che è più di quanto si possa dire per alcune delle mode che occasionalmente segnano il progresso della fisica teorica.
La sua carriera, iniziata al liceo, è stata inizialmente nella matematica pura, in particolare nella teoria dei numeri. Descrive questo aspetto del suo lavoro come matematica applicata, poiché la matematica pura riguarda l'invenzione di nuove idee matematiche e non la soluzione di vecchi problemi. Come è noto, non si è mai preso la briga di prendere un dottorato di ricerca, il che gli calza bene, ma sono poche le persone come lui che possono avere una carriera scientifica stellare senza passare per i riti imposti dalla professione.
La prova originale della stabilità quantomeccanica della materia di Dyson e Andrew Lenard nel 1967 deve certamente essere considerata uno dei pezzi più avanzati di analisi matematica dura fino a quel momento. Aveva due eccezionali caratteristiche Dyson. Uno era la capacità di riconoscere un problema fondamentale nella fisica, anche se la saggezza ricevuta all'epoca era che non c'era nulla di interessante qui. L'altro è la capacità di creare la matematica necessaria per risolvere il problema.
Da quel momento la fisica matematica ha fatto molta strada e non siamo sorpresi di vedere scoperte occasionali, con bulldozer di nuova invenzione che sgombrano i sentieri attraverso la foresta. Ma quel tipo di esibizione non era mai stata vista in precedenza.
Molti degli argomenti su cui lavoriamo non sarebbero vivi se Freeman non avesse avviato un'impresa che è diventata un gruppo di attività incentrate sulla sua intuizione originale.
Dopo aver citato questi aspetti dei contributi di Freeman, dobbiamo tornare all'epicentro della sua vita dinamica. Freeman si è descritto come un esperto di fisica matematica, che ha caratterizzato come una disciplina di persone che cercano di raggiungere una profonda comprensione dei fenomeni fisici seguendo lo stile e il metodo rigorosi della matematica. Ha continuato, È una disciplina che si trova al confine tra fisica e matematica. Lo scopo dei fisici matematici non è quello di calcolare i fenomeni quantitativamente, ma di comprenderli qualitativamente. Funzionano con teoremi e dimostrazioni, non con numeri e computer. Il loro scopo è di qualificare con precisione matematica i concetti su cui sono costruite le teorie fisiche.
Consentitemi di concludere concedendomi qualche ricordo personale sul mio debito nei confronti di Freeman. La mia prima interazione con lui è stata da studente laureato negli anni '50. Non c'era essenzialmente nessun libro disponibile da cui imparare la moderna teoria quantistica dei campi, ad eccezione del libro di Freeman Meccanica quantistica avanzata . Queste note del corso sono state recentemente ripubblicate e sono disponibili online. Lo scrisse nel 1951, quando aveva 28 anni. Quante persone possono scrivere un libro all'avanguardia a quell'età? Ho cercato di capirlo e non l'ho fatto fino all'età di 38 anni, ma questo non mi ha impedito di scrivere una tesi di dottorato sull'argomento nel 1956!
La recensione positiva di Freeman del 1967 su Physics Today del mio libro con Dan Mattis sulla fisica unidimensionale ci ha aiutato molto, ma il punto per il momento è che ha mostrato, ancora una volta, il suo interesse per le idee folli e la sua volontà di andare a battere per loro. Ha scritto, e cito, Un uomo diventa stantio se lavora continuamente su problemi insolubili, e un viaggio nel meraviglioso mondo di una dimensione rinfrescherà la sua immaginazione meglio di una dose di LSD.
Parti del saggio di Elliott Lieb sono apparse in precedenza in articoli su Comunicazioni in Fisica Matematica e Mondi Scientifici celebrano l'80° e il 90° compleanno di Freeman Dyson e sono utilizzati qui con il permesso.
ND Hari Dass , Istituto di Scienze Matematiche, Chennai, India
Freeman Dyson venne al Max Planck Institute of Physics and Astrophysics di Monaco per una lunga visita nel 1974. Mi ero trasferito lì dall'UCLA l'anno prima. L'ufficio di Dyson era a due porte dal mio. L'ufficio di Werner Heisenberg era due porte dopo il suo. Heisenberg veniva comunque all'Istituto una volta alla settimana e durante la maggior parte di queste visite scendeva anche nel seminterrato per giocare a ping-pong.
Nell'ottobre 1974 Dyson portò la notizia che Russell Hulse e Joseph Taylor avevano scoperto una pulsar binaria. Questo è stato uno degli oggetti astrofisici più straordinari mai scoperti: Hulse e Taylor avrebbero poi vinto il Premio Nobel. Nessuno era ancora sicuro di cosa fosse: probabilmente una stella di neutroni o un buco nero in orbita ravvicinata da una stella compagna. Dyson ci ha fatto parlare dell'importanza di studiare il sistema. Poiché era il sistema legato gravitazionalmente più compatto mai scoperto, era un laboratorio ideale per studiare la teoria della relatività generale di Einstein.
Dyson ha condotto le sue discussioni in un tedesco chiaro e impeccabile. Uno dei test di GR che mi interessava particolarmente era il cosiddetto Stanford Gyroscope Test proposto dal famoso fisico Leonard Schiff nel 1960, che prevedeva effetti molto piccoli, ma rilevabili, che la relatività generale avrebbe avuto sulla precessione di un giroscopio rotante. Anche nel 1974, a quasi 15 anni dalla proposta iniziale, non poté essere attuato a causa della sua estrema complessità tecnica. (Sonda di gravità B, una sonda della NASA lanciato nel 2004 sarebbe più tardi confermare i calcoli di Schiff .)
Ciò che mi interessava di questo in quel momento era che rimaneva una delle previsioni non verificate della teoria di Einstein. Dopo il primo incontro di discussione, mi è diventato ovvio che, essendo le pulsar i giroscopi meccanicamente più stabili, questo sistema di pulsar binarie era il posto migliore per vedere l'effetto in natura. Quindi, nella terza settimana di ottobre 1974, feci un calcolo preliminare di questo effetto e, trovandolo essere diverse migliaia di volte l'effetto previsto dall'esperimento di Stanford, lo mostrai a Dyson. Dyson è stato molto incoraggiante e l'ha portato immediatamente all'attenzione del gruppo di discussione. Il suo cappello Hari Dass hier calculiert ... suona ancora vividamente dopo 46 anni! Che un uomo con così tanti grandi successi al suo attivo abbia incoraggiato così prontamente un giovane ha fatto una profonda impressione su di me.
Sebbene fosse molto incoraggiante, mi ha gentilmente ammonito per l'uso di orbite circolari e mi ha chiesto di fare un calcolo più realistico usando le orbite ellittiche. Abbiamo iniziato a discutere su come osservare questo effetto nel sistema binario. Nella prima settimana di novembre avrei dovuto guidare dalla Germania all'India su strada attraverso Austria, Jugoslavia, Bulgaria, Turchia, Iran e Afghanistan. Ho chiesto espressamente a Dyson come i radiotelescopi in India potessero essere usati per questo scopo. Mi ha stupito scoprire i dettagli dei radiotelescopi indiani di cui Dyson era già a conoscenza! Era fermamente convinto che il telescopio di Ooty avesse molti vantaggi rispetto ai telescopi altrove.
La pulsar binaria doveva essere messa in secondo piano finché non ho raggiunto Bangalore, in India, alla fine di dicembre. Su consiglio di Ramanath Cowsik, l'astrofisico con la cui macchina abbiamo fatto il viaggio in India, ho incontrato V. Radhakrishnan, il famoso radioastronomo e direttore del Raman Research Institute di Bangalore. Gli mostrai i miei calcoli e raccontai anche le mie discussioni con Dyson sulle osservazioni. Abbiamo quindi elaborato in dettaglio come osservare l'effetto monitorando l'ampiezza dell'impulso e le oscillazioni di polarizzazione.
Nel frattempo mi accorsi acutamente di una grave lacuna teorica nei miei calcoli dell'effetto osservabile; avevano utilizzato i calcoli esistenti basati sul GR di Einstein, che erano validi solo quando la massa del giroscopio era trascurabile rispetto a quella del corpo gravitante (la Terra, nel caso dell'esperimento di Stanford). Ma nel caso delle pulsar binarie, le pulsar a due componenti erano paragonabili in massa. La mia fiducia nel rielaborare il problema dei due corpi gravitazionali era traballante. Ma a quel tempo stavo venendo sempre più sotto l'influenza della teoria della fonte di Julian Schwinger. Al ritorno a Monaco a febbraio, sono stato sollevato nello scoprire che gli astrofisici non avevano ancora risolto il problema e che Dyson era ancora lì! Ho introdotto il mio collega fisico delle particelle Ching-Fai Cho (anch'esso al Max Planck Institute) in un calcolo basato sulla teoria della fonte, che abbiamo terminato in meno di due mesi. Anche il gruppo Ehlers ha finito i suoi calcoli, anche se un mese dopo di noi, e i due hanno concordato! Eravamo euforici per aver battuto i metodi relativistici generali nel gioco e ci siamo lasciati trasportare dal nostro manoscritto. Ancora una volta abbiamo discusso del nostro lavoro con Dyson su base continua. Quando gli abbiamo mostrato il nostro manoscritto finito, ha scherzato dicendo che avevamo dato un contributo prezioso ma che alcuni dei suonatori di tromba potevano essere eliminati!
L'ufficio di Dyson era sempre aperto. Quando gli abbiamo dato il nostro manoscritto per i suoi commenti e alcuni giorni dopo siamo andati a trovarlo a riguardo, ha tirato fuori una grande busta di manila su cui erano scritti un gran numero di nomi, incluso il nostro, con alcuni barrati. Questo è stato il suo elenco di articoli da leggere, scritti da scienziati giovani, vecchi, affermati e principianti ... tutti trattati con uguale serietà.
Ci incontravamo a pranzo quasi tutti i giorni. Un sacco di brainstorming accompagnava questi pranzi, che facevano emergere ancora più calorosamente il lato umano di Dyson. In un'occasione particolarmente memorabile ha scherzato dicendo che, a suo avviso, l'origine delle lingue è un problema ancora più difficile dell'origine della vita. Diversi decenni dopo, continuo a rimuginare su questo.
Con Freeman Dyson andato, l'universo irrequieto sarà ancora più irrequieto.