Fysikerna som möttes i Köpenhamn 1932
Det är april 1932. Världen kämpar med den stora depressionen. Det skall dröja något år innan Roosevelt som president i USA genomför sin ”Nya giv”. I Tyskland sjunger Weimarrepubliken på sista versen och Hitlers nazister gör sig redo för maktövertagandet nio månader senare. Det första världskriget tycks långt borta och ingen har någon föreställning om ett andra, även om man så här i efterhand kanske kan se vart det hela var på väg. För fysiken innebär 1932 ett år med flera betydelsefulla experimentella upptäckter som i mycket blir startpunkten för den nya kärnfysiken.
I Köpenhamn möts en samling fysikforskare för att under en intensiv vecka utbyta idéer. De är inbjudna av Niels Bohr, nestorn bland dem. De kan se tillbaka på ett knappt decennium av enastående utveckling inom sitt vetenskapsområde. De hade kartlagt atomen och kunnat formulera de naturlagar i form av kvantmekanik som gäller för elektronerna som rör sig kring atomkärnan. De hade uppnått resultat som kom att få genomgripande följder för hela världsutvecklingen, men det skulle visa sig först senare. Nu ansågs de inte särskilt ”nyttiga” vare sig av omvärlden eller av dem själva.
Många hade bidragit till denna revolution. Det var inte som vid framväxten av den andra revolutionen inom 1900-talets fysik, relativitetsteorin. Den var i stor utsträckning en mans verk, Albert Einsteins. Kvantmekaniken växte istället fram i ett intensivt bollande av idéer mellan en dryg handfull män i en process som ofta var rent fysiskt utmattande för dem.
Bohr var den äldre, outtröttlige centralgestalten, med erfarenhet från de svårigheter man tidigare haft att förstå atomens byggnad och funktionssätt. Hans lagar från 1913 av hur ljusutsändning från en atom går till, hans försök att hitta regelbundenheter för de atomära skeendena genom att göra mindre men ändå drastiska förändringar i den klassiska fysikens lagar, var avgörande steg framåt. Bohr fick Nobelpriset i fysik 1922 för dessa insatser. Men de var inte tillräckliga för en grundläggande förståelse. Bohr var själv intensivt medveten om dessa ofullkomligheter och blev, från ungefär 1925, samordnaren och den kritiske inspiratören för ett gäng i huvudsak yngre forskare – födda strax efter sekelskiftet – som stod för de mest omvälvande idéerna. Så kom deras insatser också att kallas Knabenphysik , pojkfysik.
Genom i huvudsak individuella insatser, men i ömsesidigt utbyte präglat av stor tävlingsiver, lyckades de knäcka den atomära koden. De kunde formulera kvantmekanikens grundlagar som styr elektronerna och deras uppförande och, som det senare skulle visa sig, gäller för alla subatomära skeenden över huvud taget. Det är de lagarna som idag genomsyrar praktiskt taget all fysik, stora delar av kemi och delar av biologi, för att inte tala om den mikroelektroniska revolutionen. I detta samspel var det Bohr som med sitt konstruktivt kritiska angreppssätt också gav de viktiga kunskapsteoretiska tolkningarna av de nya, revolutionerande teorierna.
Med detta som bakgrund hade man samlats i Köpenhamn för att begrunda de senaste framstegen och för att försöka förutsäga fortsättningen. Naturligt nog, när man nu fått klart för sig elektronernas dans runt atomkärnan, låg framtiden i att försöka förstå hur atomkärnan själv var uppbyggd och fungerade. Man stod i själva verket på tröskeln till den minst lika fascinerade utvecklingen inom kärnfysiken. Året 1932 såg flera avgörande experimentella upptäckter, alla senare nobelprisbelönade.
Engelsmannen Chadwick vid Cambridgeuniversitet visade att atomkärnan, vid sidan av de elektriskt laddade protonerna, också innehåller neutrala byggstenar, neutroner. Amerikanen Carl Anderson i Kalifornien, och senare men oberoende av honom engelsmannen Blackett tillsammans med italienaren Occhialini, påvisade elektronens antipartikel, positronen, teoretisk förutsagd av engelsmannen Dirac. Och slutligen, bland de mera omvälvande resultaten, det första experimentet med en partikelaccelerator för att sönderdela en atomkärna, utfört av Cockcroft och Walton också i Cambridge.
Någon djupare teoretisk förståelse fanns dock ännu inte för hur experimenten skulle tolkas. Innan man förstod hur alla ledtrådarna skulle knytas ihop till en något så när god föreställning om atomkärnan skulle det dröja ytterligare några år, kulminerande i upptäckten 1938–39 av fissionen och dess tillämpning i atombomben.
Att situationen upplevdes som närmast förtvivlad framgår av den vånda med vilken den kritiske Wolfgang Pauli, vanligen motsträvig mot nya hypoteser, något år tidigare hade föreslagit att det borde finnas ytterligare en elektriskt neutral partikel, den som vi idag kallar neutrinon, som dessutom skulle sakna (eller ha en mycket liten) massa. Han hade gjort detta som en sista, desperat utväg för att komma till rätta med vissa problem kring atomkärnors betasönderfall. Det var en desperat utväg bland annat för att ingen då trodde att neutrinon någonsin skulle kunna påvisas.
Inför de anspänningar, som det innebar att helt koncentrera sig på alla dessa svåra problem, var det inte helt fel att koppla av och försöka se dem och de inblandade fysikerna från den mera skämtsamma sidan. Vad var då naturligare än att, så här vid 100-årsjubileet av Goethes bortgång, skriva ett spex på Faust-temat? Sagt och gjort. Med tysken Max Delbrück som huvudförfattare – han var assistent åt Lise Meitner i Berlin för att hjälpa henne med fysikteori och blivande Nobelpristagare i fysiologi eller medicin för sin banbrytande mikrobiologiska forskning – får var och en av fysikerna, från Einstein till pojkfysikerna Heisenberg, Pauli och Dirac, träda in i Goethes rollfigurer. I den mansdominerade församlingen – enda framträdande kvinnan som var med i Köpenhamn var Lise Meitner – får i stället på känt spexmanér Paulis neutrino ta på sig rollen som Gretchen. Bohr, i mycket en fadersgestalt för dem alla, är Gud själv. Mefistofiles har omisskännliga drag av Pauli. Spexets Faust antar karaktären av Paul Ehrenfest – på känt spexmanér omdöpt till Ehrenfaust. Fem år äldre än Bohr var han den store läraren men led också av osäkerhet om sin egen skaparkraft.
Allt detta är bakgrunden till fysikern Gino Segrès bok Faust in Copenhagen: The Struggle for the Soul of Physics and the Birth of the Nuclear Age (Jonathan Cape, 384 s). Med den insikt som bara en gedigen kunskap i fysik ger, och med en förmåga att förklara komplicerade samband i ett enkelt och spänstigt språk, ger Segrè en finstämd skildring av några av huvudpersonerna i och historiken kring fysikens utveckling under dessa händelserika år. Utan att fördjupa sig i kvantfysikens svårfångade begreppsvärld, som många andra populärvetenskapliga böcker gör, ger Segré en lättläst och informativ historisk exposé. Till styrkan i boken hör inte bara hur Segré placerar in de fysikaliska upptäckterna i ett större tidssammanhang utan också de personporträtt av några av de ledande fysikerna som han ger. Det finns alltför få böcker med den infallsvinkeln och som vänder sig till en allmänintresserad läsare.
Finns det då några inbördes likheter mellan de framträdande fysiker som Segré behandlar? Naturligtvis har alla ett skarpt intellekt. De har självfallet också en nyfikenhet på och en vilja att förstå varför saker är som de är och varför de beter sig som de gör. Många är av judisk börd, och tvingades därför att fly från Tyskland när nazisterna tog över. I övrigt dominerar snarare olikheterna. De flesta, men inte alla, kommer från familjer med en tradition av bildning. Några är utpräglat logiska och förordar slutsatser från välformulerade förutsättningar – Dirac är det mest iögonfallande exemplet, men också Pauli måste räknas hit – andra mera beredda att införa djärva hypoteser, som Bohr och i någon mån Heisenberg. Några har stor social begåvning och måste hela tiden diskutera fysik med sina kolleger – igen är det främsta exemplet Bohr som kunde bli nästan plågsam för sin omgivning med att alltid vilja ha någon att diskutera med, eller i varje fall att ha som bollplank för sitt tänkande. Andra är mera utpräglat ensamvargar, med den fåordige Dirac som en ytterlighet.
De flesta är mer eller mindre medvetna om att de utför stordåd inom fysiken. Men också här finns det undantag: Ehrenfest, som ett drygt år efter Köpenhamnsmötet begår självmord i förtvivlan över livet i allmänhet, över att inte hänga med i fysikens snabba utveckling i synnerhet och över att flera av hans fysikvänner, särskilt då Einstein, flytt eller råkat illa ut i Nazityskland. Några är lagda för practical jokes och kan skriva spex – Delbrück och ännu mera George Gamow – och alla uppskattar ett gott skämt. Några uttalar sig försiktigt om andras uppfattningar, andra är mera brutalt kritiska. Till de senare hör Pauli, Guds gissel kallad för sin skarpa tungas skull. Han kunde till exempel avfärda en yngre kanske inte så framstående kollega med orden ”så ung och redan så okänd”.
Den enda framträdande kvinnan på Köpenhamnsmötet är som sagt Lise Meitner. Hon är också en av de få experimentalfysikerna där, aktad som sådan av alla de teoretiska fysikerna, och är därmed något av en domare över teoretikerna; till syvende och sist är det ju om teorierna stämmer med experimenten som avgör om de är riktiga.
Segrè tar också upp huvudpersonernas vidare öden. Dirac och Pauli ägnar sig inte åt kärnfysiken utan ger sig istället i kast med mera teoretiska frågeställningar inom fysiken. Pauli hinner innan sin för tidiga bortgång 1958 få uppleva att hans så desperata införda neutrino verkligen finns och kan påvisas experimentellt. Trots att hon är jude, men tack vare att hon har österrikiskt pass, kan Lise Meitner fortsätta verka i Berlin fram till Österrikes Anschluss 1938, då hon via Holland och Köpenhamn så småningom kommer till Sverige och Stockholm. Det är på julafton 1938 och i Kungälv som hon tillsammans med sin systerson Otto Frisch kommer på att det är kärnklyvning, fission, som hennes tidigare samarbetspartner Otto Hahn sett i sina experiment med bestrålning av uran med neutroner några veckor tidigare. Delbrück, inspirerad av Bohr, vänder sitt intresse mot biologin och blir en av grundläggarna till molekylärbiologi. Heisenberg fortsätter att ge betydelsefulla bidrag till bland annat kärnfysiken. Han stannar kvar i Tyskland under naziregimen, är starkt verksam inom dess rätt rudimentära men dock kärnvapenprogram, och blir en av dem som bygger upp tysk och europeisk fysik efter andra världskriget.
Bohr tar sig också an kärnfysiken. Han blir kvar i Köpenhamns till dess nazisternas judeförföljelse 1943 tvingar honom att fly via Sverige och England till USA och dess Manhattanprojekt för kärnvapenframställning. Mer och mer i rollen som äldre statsman försöker han – förgäves – att få Roosevelt och Churchill att inse att det behövs en öppen värld eftersom kärnvapnet omöjliggör framtida storkrig. Hans institut i Köpenhamn lever kraftfullt vidare, om än inte med samma världsdominans som tidigare.
Vad av allt detta kunde de som upplevde fysikerspexet Faust i Köpenhamn 1932 ana?
