O QUANTA! ovvero A ARTHUR G. WEBSTER

“He has instructed some, and appalled more, by his facility in filling six blackboards with forbidding and unintelligible mathematical symbols during a single lecture in the midst of a blinding barrage of chalk dust.”

La figura che scrive lunghe equazioni alla lavagna ritratta nella foto è il fisico statunitense Arthur Gordon Webster. La foto è scattata durante la World’s Columbian Exposition a Chicago nel 1893.

Non lo conoscevo. Me lo hanno presentato Robert P. Crease e Alfred Scharff Goldhaber a pagina 131 del loro libro "Ogni cosa è indeterminata. La rivoluzione dei quanti dal gatto di Schrödinger a David Foster Wallace" - 2015 Codice Edizioni, Torino. Di lui mi hanno raccontato che "Nel 1921 il noto fisico americano Arthur G. Webster della Clark University - fondatore dell'American Physical Society -scrisse un articolo Oh, Quanta!, in cui raccontava della cerimonia della consegna del premio Nobel a Planck ... Webster, che aveva dedicato la sua carriera alla fisica classica, riassunse al meglio che poté la storia dei quanti, e poi aggiunse:

Per capire la teoria dei quanti è necessario conoscere tutte le ramificazioni più complesse della fisica matematica. Io non la capisco per niente. E voi? Ma, come la teoria della relatività, è un'idea grandiosa, degna del premio Nobel.

Di lì a poco Webster si suicidò, schiacciato sotto il peso di problemi personali, tra cui la possibile chiusura del dipartimento, e disperato per l'irrilevanza dei suoi contributi alla fisica.".

La curiosità di sapere a quali "ramificazioni complesse della fisica matematica" si riferisse mi ha spinto a compiere alcune ricerche di cui voglio qui riferire. Il citato articolo lo potete trovare qui: https://ia601807.us.archive.org/4/items/sim_the-weekly-review-devoted-to-the-consideration_1921-06-04_4_108/sim_the-weekly-review-devoted-to-the-consideration_1921-06-04_4_108.pdf

Il passo (a mio avviso) rilevante è il seguente:"Planck was obliged to introduce the revolutionary hypothesis that the atoms or electrons, or whatever constituted the vibrating doublets, do not give off energy in every conceivable quantity, such as may be represented by the length of a line, but only in lumps, or quanta, of a definite size, that is multiples of a certain unit, depending on the color. The difference between the continuous set of numbers, which can be represented by all the points on a line, and the discrete set of numbers 1, 2, 3, etc., is to the physicist enormous, as the notion of continuity, to handle which we have the infinitesimal calculus, was supposed to be fundamental. How should you feel if you were told that the only lengths there are were exact multiples of a thousandth of an inch, and that noth- ing could be three ten-thousandths of an inch long? Or that the only intervals of time were so many watch-ticks long, and that nothing could last three and a half ticks? But that is what Planck said, and the quantum theory is now rife in all departments of physics." Per quanto ne so, Planck si era limitato a quantizzare l'energia e non anche spazio e tempo. Tuttavia mi ha colpito lo stupore con il quale Webster sembra dire "abbiamo faticato tanto a trovare la matematica adatta alla descrizione del continuo quando, [con buona pace di Zenone di Elea, che ci aveva messo in guardia contro i problemi del continuo - aggiungo io], adesso vi dobbiamo rinunciare!".

Continua quindi con: "By means of it the Dane Bohr has given us an explanation of how the atoms emit light with discontinuous spectra, composed of discrete lines, whose wave-lengths have been predicted with wonderful accuracy; Nernst and others have given us a theory of the mode of variation of specific heats as we cool bodies down; Langevin has given us a theory of magnetism. And what shall I say more? To understand the theory of quanta requires a knowledge of all the most difficult parts of mathematical physics. I do not half understand it. Do you? But, like the theory of Relativity, it is a great thought, worthy the Nobel Prize." Perdonatemi, ma io non capisco a quali "most difficult part of mathematical physics" egli si riferisca. Webster non era uno sprovveduto: ha scritto "The dynamics of particles and of rigid, elastic, and fluid bodies" (605 pagine), "The theory of electricity and magnetism : being lectures on mathematical physics" (600 pagine) e "Partial differential equations of mathematical physics" (484 pagine), oltre 1600 pagine piene zeppe della più raffinata fisica e matematica. Considerato il periodo in esame, precedente alla rivoluzione quantistica di Heisenberg e Born, le uniche difficoltà erano legate alla completa incomprensione (di Bohr e gli altri fisici citati, non di Webster) di quello che stavano osservando. Egli era, per quanto mi concerne, assolutamente incolpevole delle sue incomprensioni.

L'autore passa quindi alle conclusioni domandandosi "Do not ask me, as a lady [1] did of the Einstein theory, “What do we get from it, after all?” What do we get from Newton? What does a blind man get from the Sistine Madonna? Or a deaf man from the Fifth Symphony? What does a man who can not think get from anything? [2]" La domanda è intrigante; rispetto alla stantia questione "a cosa serve la filosofia?" vi è qui l'aggiunta del soggetto che non è in grado di capirla. La risposta non mi ha, tuttavia, soddisfatto: "No, the answer is, the works of the Lord are great, sought out of all them that have pleasure therein."[3]

L'apice dell'articolo è però nell'incipit: "WHEN, eight hundred years ago, the great but unfortunate monk Abélard wrote the hymn of which the first words are found above, he probably did not expect that they would be used to adorn an article for The Weekly Review describing the reasons for an award of the Nobel Prize. the great but inasmuch as passion of his life (except that for Héloise [la donna di cui Abelardo si era innamorato N.d.A.]) was the search for truth, I have no doubt that both he and Héloise would have been profoundly interested in the question of whether energy is continuous or discontinuous, to which, though a material question, they would undoubtedly have succeeded in giving a metaphysical cast. Such is by no means my object." Ho verificato la citazione ed è corretta!

All'indirizzo https://www.examenapium.it/meri/1100.html potete trovare non solo il canto citato, ma anche un link a YouTube con la sua esecuzione. Gli autori del libro da cui ho tratto lo spunto, l'articolo originale non l'hanno letto, hanno pensato che il latino "O" si trattasse di un errore e vi hanno aggiunto una impropria "h", trasformandolo nell'inglese "Oh".

Tutta questa lunga prolusione è solo la scusa per giungere al cuore della storia: il 15 maggio 1923, nel suo ufficio, mentre i suoi studenti lo attendevano per cominciare la lezione, con un revolver acquistato poche ore prima, Arthur Gordon Webster si suicido sparandosi due volte alla testa. Egli lasciò al figlio le seguenti parole: "Dear Gordon: This is the only way. For years I have been a failure - my research is worth nothing. Everyone else knows it, and S.N. physics has got away from me and I cannot come back. Everything I have started has stalled. Students will not come and they will put me out. Your mother will not see. She will get over this. Take care of her. I am sorry for the trouble I have caused you. Am sorry to make so much trouble. Do your best and tell the truth. With my best love, "Papa""

"my research is worth nothing", la mia ricerca non è servita a nulla. Gli obiettivi raggiunti nel corso della sua esistenza - primo nella sua classe di Harward, gli anni di ricerca trascorsi in Europa, il Ph.D. a Berlino, la fondazione dell'associazione di fisici americani, anni di insegnamento universitario, ecc. - non erano, a suo giudizio, sufficienti per giudicare la vita degna di essere vissuta. Ipotizzo, tuttavia, che a pesare siano stati soprattutto le altre due vicende: la mancanza di nuovi studenti e la comunicazione, da parte del Presidente dell'università Atwood Wallace, dell'imminente licenziamento. [4] A me, un uomo che, oltre alle competenze in matematica e fisica,"was as unusually proficient in literature and was fluent in Latin, Greek, German, French, and Swedish, with a good knowledge of Italian and Spanish and competency in Russian and Modern Greek" [Wikipedia inglese] e che - per me, il suo più grande merito! - generava una nube di gesso quando scriveva alla lavagna [5], è sembrato degno di essere ricordato. A proposito di lavagna: secondo il lettore cosa sta spiegando Webster nella foto? La mia risposta è che W è il lavoro, T è l'energia cinetica e V il potenziale, pertanto, si tratta di qualcosa inerente il principio dei lavori virtuali in meccanica analitica. Il fattore uno su quattro pi-greco e il sigma mi inducono però a pensare ad una superficie. Devo prenderne atto: sono passati troppi anni da quando mi sono occupato di queste cose.

NOTE

[1] Battuta evidentemente sessista che evidenzia come, al tempo dell'articolo, dominasse il pregiudizio che a fare le domande sciocche fossero le signore.

[2] Immagino che qui voglia riferirsi ai disabili mentali e, in qualità di padre di uno di loro, mi piacerebbe dire qualcosa in merito, ma non è questo il luogo.

[3] Ricordo un film che affrontava un problema analogo: il protagonista, un professore di musica appassionato della materia, ha un figlio sordo del quale "non sa cosa farsene" fino a quando ... beh, cercatevi il film che merita di essere visto.

[4] Il Presidente gli consigliò di andare in pensione. Immagino che per Webster ciò fosse tanto deprimente quanto il licenziamento.

[5] Ho frequentato l'università negli anni in cui gesso e lavagna erano stati sostituiti dai "lucidi" proiettati sulla parete. Una forma spregevole di insegnamento, per la quale arrivai a concepire l'idea che i professori che la utilizzavano li avrebbero dovuti pagare proiettandogli lo stipendio sulla stessa parete.