Ulam S - Przygody matematyka [1991].pdf

(3340 KB) Pobierz
STANISŁAW M. ULAM
PRZYGODY MATEMATYKA
Przełożyła Agnieszka Górnicka
PRZEDMOWA DO WYDANIA Z 1991 ROKU
Wciąż jest dla mnie źródłem nieustającego zdziwienia, że kilka znaków
nagryzmolonych na tablicy lub na kartce papieru może zmienić bieg
ludzkich spraw.
S. M. ULAM
Ta uwaga Stanisława Ulama odnosi się w dużej mierze do jego własnych
osiągnięć. Dzięki jego wkładowi w rozwój matematyki, fizyki, informatyki
i w prace nad konstrukcją broni jądrowej świat jest dziś zupełnie inny niż
dawniej.
Jeszcze jako uczeń gimnazjum we Lwowie, mieście należącym wówczas
do Polski, podpisał swój notes: „S. Ulam, astronom, fizyk i matematyk”.
Ostatecznie zainteresowania młodego i utalentowanego Ulama skupiły się na
matematyce, nauce, do której polscy uczeni wnieśli w obecnym stuleciu
najwięcej. Ulam urodził się w zamożnej rodzinie żydowskiej, której członkowie
byli adwokatami, przedsiębiorcami i bankierami, dysponował więc niezbędnymi
środkami, by pójść za głosem swojego intelektualnego instynktu i wcześnie
ujawnionego talentu matematycznego. W 1933 roku ukończył studia na
Politechnice Lwowskiej i uzyskał doktorat z czystej matematyki. Jak sam niegdyś
powiedział, piękno czystej matematyki polega nie tylko na rygorystycznej logice
dowodów i twierdzeń, ale także na poetyckiej elegancji i ekonomii wszystkich
etapów matematycznego rozumowania. Ta właśnie najbardziej podstawowa,
arystokratyczna postać matematyki była w latach młodości Ulama przedmiotem
zainteresowania uczonych z polskiej szkoły matematycznej we Lwowie.
Pracownicy Politechniki Lwowskiej zajmujący się czystą matematyką nie byli
stroniącymi od świata odludkami – prawie codziennie dyskutowali i bronili
swych twierdzeń w kawiarniach i herbaciarniach Lwowa. Spotkania tych bez
reszty oddanych swojej pracy uczonych, inspirujących się wzajemnie podczas
publicznych dysput, pozwalały młodym studentom, takim jak Ulam, obserwować
stan intelektualnego podniecenia i wysiłek twórczy wybitnych matematyków.
Wkrótce młody Ulam zaczął brać udział w tych spotkaniach jako ich pełnoprawny
uczestnik. Długie rozmowy, jakie prowadził w lwowskich kawiarniach ze
Stefanem Banachem, Kazimierzem Kuratowskim, Stanisławem Mazurem,
Hugonem Steinhausem i innymi uczonymi sprawiły, że bardzo wcześnie zaczął
doceniać znaczenie twórczych dyskusji i koleżeńskiej współpracy. Pierwsze
prace matematyczne Ulama, pochodzące z tego właśnie okresu, dotyczyły
teorii mnogości, topologii, teorii grup i teorii miary. Doświadczenia zdobyte
w lwowskiej szkole matematycznej ukształtowały jego niezwykle twórczy
stosunek do nowych zagadnień matematycznych i naukowych.
Ponieważ na kilka lat przed wybuchem wojny sytuacja w Polsce znacznie się
pogorszyła, Ulam chętnie skorzystał z możliwości wyjazdu do Princeton i na
Uniwersytet Harvarda, a następnie przyjął posadę nauczyciela akademickiego na
Uniwersytecie Stanu Wisconsin. Kiedy Stany Zjednoczone przystąpiły do wojny,
współpracownicy i uczniowie Ulama zaczęli znikać w tajnych laboratoriach
rządowych. Po nieudanej próbie zaciągnięcia się do armii amerykańskiej
Ulam został zaproszony do Los Alamos przez swojego przyjaciela Johna von
Neumanna, jednego z najwybitniejszych matematyków XX wieku. To właśnie
w Los Alamos zainteresowania naukowe Ulama uległy metamorfozie, tam też
powstało kilka jego najważniejszych prac.
Po przyjeździe do Los Alamos Ulam został przydzielony do grupy Edwarda
Tellera, pracującej nad projektem „superbomby”. Była to pierwsza próba
skonstruowania bomby wodorowej (termojądrowej). Oprócz małego zespołu
Tellera wszyscy naukowcy w Los Alamos pracowali nad projektem bomby
atomowej, wykorzystującej energię uwolnioną przy rozszczepieniu jąder uranu
lub plutonu. Chociaż w Los Alamos panowała powszechna opinia, że bomba
atomowa powinna zostać zbudowana przed „superbombą”, w której miała
służyć jako zapalnik, Teller już wtedy zajmował się wyłącznie bombą wodorową
i odmawiał udziału w pracach nad obliczeniami dotyczącymi rozszczepienia.
Aby zatrzymać Tellera u siebie, Robert Oppenheimer, dyrektor laboratorium,
pozwolił mu pracować nad bombą wodorową wraz z kilkoma naukowcami
i pomocnikami. Pierwsze zadanie, jakie Teller wyznaczył Ulamowi po jego
przyjeździe, polegało na zbadaniu wymiany energii pomiędzy swobodnymi
elektronami i promieniowaniem w skrajnie gorącym gazie, który – jak się
spodziewano – powinien tworzyć się podczas wybuchów bomb termojądrowych.
Jak na ironię, właśnie ten pierwszy problem, jaki polecono rozwiązać Ulamowi
w 1943 roku, stał się później głównym tematem jego prac prowadzonych
4
wspólnie z Corneliusem Everettem, które udowodniły, że realizacja projektu
„superbomby” sporządzonego przez Tellera jest niemożliwa.
To pierwsze zadanie z zakresu fizyki teoretycznej było początkiem wielkiej
naukowej przemiany Ulama, który z ezoterycznego, abstrakcyjnego świata
czystej matematyki przeszedł do zupełnie odmiennej gatunkowo matematyki
stosowanej, nieodzownej przy formułowaniu i rozwiązywaniu problemów
fizycznych. Matematyka potrzebna w Los Alamos obejmowała równania
różniczkowe i całkowe, opisujące ruch gazów, promieniowanie i cząstki. Próby
przejścia od czystej matematyki do fizyki są podejmowane bardzo rzadko,
a jeszcze rzadziej kończą się tak pomyślnie, jak w przypadku Ulama. Proces
twórczy prowadzący do formułowania nowych, istotnych idei fizycznych
wymaga wyjątkowej intuicji i zdolności osądu, wykraczającej poza rygorystyczną
logikę samej matematyki. Intuicja fizyczna, którą zdaje się posiadać bardzo
niewielu matematyków, jest nierozerwalnie związana z opierającą się na
doświadczeniu wiedzą o zjawiskach przyrody. Ulam twierdzi, że sam nigdy nie
odczuł istnienia owej „przepaści pomiędzy rozumowaniem kategoriami czystej
matematyki a rozumowaniem fizycznym”. A jednak w swoich wspomnieniach
poświęca nieco miejsca owemu przejściu od czystej matematyki do fizyki,
wyrażając nadzieję, że dokonana przez niego analiza „różnych sposobów
myślenia naukowego może zainteresować czytelników”.
Ulam studiował fizykę pod kierunkiem największych naukowców swoich
czasów. Uczeni, którzy zgromadzili się podczas wojny w Los Alamos, należeli
do grona czołowych postaci fizyki współczesnej. Hans Bethe, Niels Bohr,
Enrico Fermi, Richard Feynman, Ernest Lawrence, J. Robert Oppenheimer
i wielu innych tworzyli zespół, który pod względem potencjału intelektualnego
nie miał sobie równych w całej – wcześniejszej i późniejszej – historii fizyki.
Wkład Ulama w prace nad skonstruowaniem bomby atomowej polegał na
przeprowadzeniu statystycznych badań rozgałęziania i powielania neutronów.
Efektem tego procesu jest podtrzymywanie reakcji łańcuchowej i uwalnianie
energii z uranu lub plutonu. Bardzo istotne zagadnienie, nad którym pracowali
Ulam i von Neumann, polegało na szczegółowym obliczeniu przebiegu implozji
uranowej kuli, spowodowanej wybuchem zewnętrznej bomby chemicznej.
Przy kompresji uranu niewielka liczba naturalnie występujących neutronów,
powstałych podczas przypadkowych rozszczepień jąder uranu, łatwiej zderza
się z innymi jądrami. W wyniku niektórych zderzeń następują kolejne
rozszczepienia. Powielają one liczbę neutronów, aż następuje szybka reakcja
5

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin