פריץ צוויקי
 | |
| לידה | 14 בפברואר 1898 |
|---|---|
| פטירה | 8 בפברואר 1974 (בגיל 75) |
| ענף מדעי | אסטרופיזיקה |
| מקום מגורים | שווייץ, ארצות הברית |
| תרומות עיקריות | |
| חומר אפל, סופרנובה, כוכב נייטרונים, עידוש כבידתי | |
פריץ צוויקי (Fritz Zwicky; 14 בפברואר 1898 – 8 בפברואר 1974) היה אסטרו-פיזיקאי ממוצא שווייצרי. במשך מרבית הקריירה שלו עבד במכון הטכנולוגי של קליפורניה (קלטק) בפסדינה.
קורות חייו
צוויקי נולד בורנה, בולגריה. אביו היה תעשיין שתכנן ובנה את בית המשפחה ב-ורנה. אביו גם כיהן כשגריר נורווגיה בבולגריה. בילדותו נשלח לבית סבו וסבתו בשווייץ כדי ללמוד מסחר, אך הוא החליט לעבור למכון הטכנולוגי של ציריך, כדי ללמוד מתמטיקה ופיזיקה ניסויית. הוא למד במכון בעת שאלברט איינשטיין שימש שם כמרצה, אך אין עדות לכך שהיה תלמידו הישיר[1]. בשנת 1925 היגר לארצות הברית. הוא נקרא על ידי רוברט מיליקן לעסוק בחזית המחקר בקלטק. על עימותיו עם מיליקן פטרונו נפוצו סיפורים ואנקדוטות רבות[2]. ב-1942 התמנה לפרופסור באסטרונומיה, ובמקביל עבד כיועץ בחברה להנעה סילונית, וכן שימש כאיש סגל במצפה הכוכבים בהר וילסון ובמצפה הכוכבים פאלומר, המופעלים על ידי קלטק. צוויקי רשם למעלה מ-50 פטנטים, בעיקר בתחום של מנועי סילון; בין היתר, המציא את מנוע הסילון התת-ימי[3], שהוא סוג של מנוע מגח סילון.
חייו האישיים
כשווייצרי שגדל בנוף הרים מושלגים, צוויקי היה חובב נלהב של טיפוס הרים וגלישת סקי. הוא סיפר שאחת הסיבות שקיבל את הזמנתו של מיליקן לעבוד בקלטק הייתה הקירבה להרי הסיירה נבדה המושלגים של קליפורניה, בהם שוכן הר וילסון והמצפה של המכון, כמו גם אתרי סקי רבים.
בשנת 1932 נשא צוויקי לאשה את דורותיאה גייטס, בתו של סנאטור מקומי עשיר. כספה של אשתו סייע במימון הפעילות במצפה פאלומר, בזמן השפל הגדול בארצות הברית. בשנת 1941 התגרש הזוג, וצוויקי נשא לאישה את אנה זורשר משווייץ.
צוויקי נפטר ב-1974 בפסאדינה, ונקבר בשווייץ.
כתבי היד המקוריים של מאמריו שמורים כיום במוזיאון פריץ צוויקי בעיר גלארוס שבשווייץ.
עבודתו המדעית
צוויקי היה פורה מאד בפיתוח תאוריות בתחום הקוסמולוגיה. צוויקי ועמיתו ואלטר באדה היו החלוצים בשימוש בטלסקופ שמידט. צוויקי הביא בעצמו את העדשות מהיצרן ברנרד שמידט בגרמניה למצפה הכוכבים בארצות הברית.
סופרנובה
במשך אלפי שנים, כמעט מאז ראשית התרבות האנושית, נצפו התפוצצויות כוכבים שהיו ידועות בשם הכללי נובה. צוויקי ובאדה חקרו את התופעה, וב-1931 הציעו את ההסבר, שהגורם לפיצוץ הוא קריסה של כוכב זקן תחת כוחות הכבידה שלו. כדי להסביר את האנרגיה העצומה שמשתחררת, הגורמת לכוכב להיות זוהר יותר ממספר רב של גלקסיות ביחד, היה צורך לשער שהכוכב נדחס כל כך עד שחלקיקיו הופכים לחסרי מטען חשמלי. במקרה, באותה תקופה נוצרה ההשערה בדבר קיומם של נייטרונים. צוויקי ובאדה העניקו לעצם הדחוס החדש שנוצר את השם כוכב נייטרונים. השערתם נותרה מקובלת עד היום הזה. שניהם גם טבעו את השם המקובל כיום לתופעה, סופרנובה.
צמד המדענים גם שיער שסופרנובה הוא גם מקורה של הקרינה הקוסמית. כדי לתמוך בהשערה, השקיע צוויקי 52 שנה בחיפוש סופרנובות, ומצא 120 מהן – שיא הקיים עד היום (2006). בשנת 1938 הציע באדה להשתמש בסופרנובות מטיפוס Ia כנרות סטנדרטיים, מונח מפתח במדידת המרחקים לגלקסיות מרוחקות.
עידוש כבידתי
בשנת 1937 צוויקי פרסם את השערתו, שגופים קוסמיים מסיביים, כצבירי גלקסיות, יכולים לשמש כעדשות באמצעות כוח הכבידה שלהם. נדרשו 42 שנה, עד שהתופעה אושרה בתצפיות בצמד הקוואזרים Q0957+561.
חומר אפל
בשנת 1933 ביצע צוויקי שורה של מדידות על צביר הגלקסיות קומה, שבו יותר מ-1000 גלקסיות. תוך שימוש במשפט הוויראליות, הוא חישב את המאסה הכוללת של הצביר, והתברר שהיא גדולה פי 400 מהמאסה הנצפית באמצעות הבהירות. מכאן הסיק צוויקי את קיומו של חומר אפל. היה זה רעיון אופייני לאורח החשיבה המוזר של המדען; אולם ההשערה קיבלה תוקף של תאוריה מקובלת, בעקבות תצפיות וחישובים מאוחרים[4][5].
האור המתעייף
תגליתו הידועה של אדווין האבל בדבר ההסחה לאדום של האור המגיע מגלקסיות רחוקות, הובילה למסקנה שהגלקסיות מתרחקות זו מזו במהירות הולכת וגדלה ככל שהמרחק ביניהן גדול יותר. מסקנה זו היא הבסיס העיקרי לתיאורית המפץ הגדול, המקובלת כיום כהסבר להיווצרות היקום.
צוויקי התנגד לתיאורית התפשטות היקום, מפני שהחישובים אז הראו מהירות התפשטות שהייתה גדולה מדי ביחס לתצפיות. מיד עם פרסום התגלית ב-1929, צוויקי סיפק השערה חלופית במקום התאוריה החדשה. הוא טען, שהאור מאבד אנרגיה במהלך מסעו בחלל, כתוצאה מפעולה הדדית כבידתית בין חלקיקי האור לבין גופים מסיביים בחלל. הרעיון הזה זכה לכינוי המלגלג האור המתעייף. רק בשנת 1956 תיקן ידידו ואלטר באדה את התצפיות, בהתבססו על משתנים קפאידיים, באופן שתאם את החישובים[6].
קטלוג הגלקסיות
צוויקי הקדיש שנים רבות למיון של גלקסיות וצבירי גלקסיות. בין השנים 1961 ל-1968 פרסמו הוא ועמיתיו בהוצאת קלטק קטלוג מקיף בשישה כרכים של כל הגלקסיות הידועות, החל מעוצמת הארה מוגדרת. כמו כן, פרסם צוויקי ביחד עם רעייתו מרגריטה, קטלוג של גלקסיות ננסיות.
רעיונות משונים
לצוויקי היה מוח פורה מאד והוא ניחן בחשיבה "מחוץ לקופסה". רבים מרעיונותיו המוזרים דווקא הבשילו לכלל תאוריות מקובלות. אולם לעומתם, רעיונות אחרים נשארו בגדר קוריוזים שנשמעים היום מגוחכים.
- בין רעיונותיו שנחשבו משונים:
- הוא הגה את הרעיון של מטאורים מלאכותיים, ואף ניסה ליצור כאלה בשנת 1957. ניסיונו הראשון היה לשגר רקטה מדגם V-2 חמושה בראש נפץ מיוחד, שיופעל מחוץ לאטמוספירה, וקליעים שיועדו לחדור את האטמוספירה. הניסיון נכשל, ובקשותיו של צוויקי להמשך הניסויים נדחו. אולם אחרי שברית המועצות הדהימה את העולם בשיגור הספוטניק, הלוויין הראשון, שיגר צוויקי בהצלחה את הקליעים שלו על גבי רקטה אחרת. את הקליעים החוזרים לאטמוספירה ניתן היה לראות ממצפה הכוכבים פאלומר. ייתכן שקליע אחד לפחות צבר את מהירות המילוט הדרושה כדי לעזוב את שדה הכבידה של כדור הארץ. אם הדבר נכון, כי אז מדובר בחפץ הראשון אי פעם ששוגר בידי אדם למסלול סביב השמש.
- בהרצאה בשנת 1948 הוא טען שאפשר יהיה בעתיד לשנות את מסלולם של כוכבי-לכת, ובשנות השישים אף העלה רעיון לשגר את מערכת השמש כולה למסע בין כוכבים. הוא הגה רעיון להנעת חללית באמצעות ירי של קליעים לעבר השמש, כדי ליצור מה שכינה "פיצוצי היתוך א-סימטריים". מקור הינע זה אמור להקנות למערכת מהירות מספיקה, כדי להגיע אל הכוכב הקרוב ביותר מחוץ למערכת, אלפא קנטאורי.
- צוויקי פיתח שיטה כללית לאנליזה מורפולוגית, המשמשת למציאת כל הפתרונות של בעיות מרובות ממדים. בעיקרה, השיטה בודקת את כל הפתרונות האפשריים, כולל כאלה שנראים אבסורדיים על פניהם. לטענתו, הוא השתמש בשיטה פעמים רבות למציאת פתרונות לא שגרתיים. כפי הנראה, זהו גם מקורם של רעיונותיו על הזזת פלנטות ממסלולן או הזזת מערכת השמש.
יחסיו הבין-אישיים
צוויקי נודע כאדם קשה ביחסיו עם בני אדם רבים; הוא נודע בקרב עמיתיו כ"בעל פה גדול", והתפרסם כאדם דעתן, האומר את דעתו מבלי ליפות אותה. "צניעות היא שקר", נהג לומר. עקשנותו התבטאה, למשל, בכך ששמר כל ימיו על אזרחותו השווייצרית, על אף שבילה את ארבעים שנות חייו האחרונות בארצות הברית.
אנקדוטות המעידות על אופיו
- מסופר, שצוויקי נהג לנהל ויכוחי מסדרון בין כותלי קלטק. כשבן שיחו לא היה מוכר לו, נהג לפנות אליו בלשון מזלזלת מאד.
- בעת שנכח בהרצאה של עמית, לא היה זה נדיר לראות אותו קם, ניגש אל המרצה, וטוען בפניו שהבעיה אותה הציג כבר נפתרה, על ידי צוויקי עצמו.
- בלילות הארוכים של תצפיות בהר וילסון, לעיתים גרמו מערבולות אויר באטמוספירה להפרעות לתצפיות; זוהי מגבלה ידועה של טלסקופים יבשתיים, מגבלה המוצאת את פתרונה בטלסקופ חלל. הפתרון שהגה צוויקי היה לירות ברובה דרך החריץ בכיפת המצפה המשמש לתצפית. לפקודתו, ירו עוזריו באוויר הלילה, בתקווה שהדף הקליעים ירגיע את המערבולות. ככל שידוע, השיטה לא פעלה היטב.
- בויכוח שניהל על ראשית היקום, טען בן שיחו שהיה כומר, שהיקום נברא כשאמר אלוקים "יהי אור". צוויקי ניסה לשכנעו, שמה שאלוקים באמת התכוון היה: "יהי אלקטרו-מגנטיות."
- למרות אופיו המחוספס, סברו רבים מעמיתיו ששמו ראוי להיחרת בהיסטוריה של המדע וההנדסה. ידידו המדען תאודור פון-קארמן התבדח: "אנחנו חייבים להמציא שם למידת החספוס של כנפי המטוס או הטיל. נמדוד את זה ביחידות של צוויקי; אבל בעצם, צוויקי שלם הוא חספוס גדול מדי, כזה יש רק אחד בעולם. באופן מעשי, חספוס הכנף יימדד במיקרו-צוויקים."
עמיתו למחקר הסופרנובות, ואלטר באדה, ניחן באופי נוח לבריות, והיווה את ההפך הגמור מצוויקי. אף על פי כן, מצאו שני המדענים המבריקים שפה משותפת, ותכונותיהם הנוגדות השלימו זו את זו לכדי שיתוף פעולה פורה.
שיגור לוויין הספוטניק על ידי הסובייטים, העניק דחיפה חזקה לפיתוח מנועי סילון שנועדו לפעול ללא אויר. צוויקי היה בין התורמים למאמץ, אולם למרות זאת, הוא הורחק מהשתתפות במאמץ האמריקאי בתחום טיסות החלל. כתוצאה מכך, כנראה, האירוע הדרמטי של נחיתת האדם הראשון על הירח לא נזכר כלל ביומניו.
פעילותו ההומניטרית
בצד אופיו הקשה והבלתי מתפשר, היה בו צד אחר, הומני מאד, שהתבטא בפעילות נדבנית וביוזמות לטובת הציבור. בעקבות מלחמת העולם השנייה, הוא אסף אלפי ספרים בנושאים מדעיים ושיגר אותם לספריות ברחבי אירופה, שנפגעו במלחמה. כמו כן, תמך בקרן סיוע ליתומים באירופה, וקיבל ב-1955 את מדליית הכבוד של הארגון.
צוויקי היה מבקר חריף של ארגוני דת ממוסדים, על אף שלא התנגד לאמונה דתית אינדיבידואלית. הוא היה ידוע כמתנגד ללאומנות, לגינוני טקס צבאיים, וכן לשימוש בנשק גרעיני.
בשנות לימודיו בציריך, גר צוויקי כפי הנראה בדירה שכנה לולדימיר לנין. נטען, שהאווירה החופשית בשווייץ של העשרים השפיעה לטובה על שורה של הוגים מקוריים מכל התחומים, ובהם לנין, איינשטיין, קרל יונג, וכנראה גם צוויקי.
פרסים והנצחה
בעקבות תרומתו המדעית בעת המלחמה העולמית, קיבל מהנשיא טרומן את מדליית החירות הנשיאותית, אחד משני אותות הכבוד האזרחיים הגבוהים ביותר.
בשנת 1972 קיבל מדליית זהב של החברה המלכותית לאסטרונומיה.
על שמו קרויים גלקסיה I Zwicky 18, אסטרואיד 1803 Zwicky, ומכתש על פני הירח Zwicky (crater).
רשימת הפרסומים המדעיים של צוויקי כוללת מאות מאמרים, מהם מרכזיים, והם מכסים טווח נרחב מאד של תחומים מדעיים, וביניהם: קוסמולוגיה, אסטרונומיה, אסטרופיזיקה, ספקטרוסקופיה, טלסקופים, הנעה סילונית, מכניקה קוונטית, ועוד.
לקריאה נוספת
- אוליבר ניל, "סופרנובות, טיפוס באלפים, ומסעות בחלל," הערות ביוגרפיות, 1998 (באנגלית)
- סטפן מאורר, "איש של רעיון," 2001 (באנגלית)
קישורים חיצוניים
הערות שוליים
- ^ אך בהיותו בקלטק בארצות הברית, שמר על קשר מתמשך עם איינשטיין; ועל כן הוצג שם כ"תלמידו של איינשטיין".
- ^ למשל: צוויקי טען, בחוסר לויאליות מסוים כלפי מיליקן, מי שזכה בפרס נובל בפיזיקה על מדידת מטען האלקטרון, והיה הנשיא הראשון של קלטק: "מיליקן לא הגה רעיון מקורי אחד מימיו." בתגובה מאופקת ענה מיליקן: "ואתה, איש צעיר?" על כך ענה צוויקי בחוסר צניעות: "אני? לי יש רעיון גדול כל שנתיים. רק תן לי נושא, ואביא לך רעיון!"
- ^ מנוע סילון תת-ימי, המגזין טיים, 14 במארס 1949
- ^ החיפוש אחר החומר האפל, ניקולאו פורמנגו, האוניברסיטה של טורינו, איטליה 2006 (באנגלית)
- ^ נאס"א מצאה עדות ישירה לקיומו של החומר האפל, באתר נאס"א, 21.8.2006 (באנגלית)
- ^ למרות זאת, צוויקי ובאדה נשארו ידידים טובים.
