في كل من حياته الشخصية والمهنية ، عالم الفيزياء النظرية الرائد تويتشيرو "توم" كينوشيتا أقام أكثر الطرق ثباتًا في أكثر الأوقات اضطراباً. ولد في 23 يناير 1925 في طوكيو باليابان ، وقضى الجزء الأكبر من حياته المهنية في الولايات المتحدة حيث لعب دورًا رائدًا في تطوير الديناميكا الكهربائية الكمية (QED). وأبرزها حساباته لأحد ثوابتها الرئيسية - g-2- ساعد في جعل QED النظرية الأكثر دقة في تاريخ الفيزياء.

لم يكن كينوشيتا ، الذي توفي في 23 مارس 2023 عن عمر يناهز 98 عامًا ، غريبًا عني. كان والد زوجة صديق مقرب وأنا أعرفه منذ ما يقرب من ثلاثة عقود. في الواقع ، كنت محظوظًا لأنني تمكنت من التحدث مع كينوشيتا بعمق حول حياته المهنية الطويلة والمثمرة خلال ثماني ساعات مقابلة التاريخ الشفوي الذي قمت به في عام 2016 لـ مكتبة ومحفوظات نيلز بور من المعهد الأمريكي للفيزياء.

الجذور اليابانية

كما اكتشفت خلال حديثنا ، كان كينوشيتا وريثًا لعائلة من أصحاب مزارع الأرز الذين توقعوا أن يتولى طفلهم الذكر أعمال العائلة. تعطلت خططهم بسبب دور اليابان في الحرب العالمية الثانية ، والتي كانت قد بدأت بالفعل في الوقت الذي كانت فيه كينوشيتا مراهقة. تم تجنيد معظم أقرانه للخدمة في الجيش ، ولم يعد الكثير منهم أبدًا.

لكن كينوشيتا كانت محظوظة. أراد الجيش الياباني لأولئك الذين لديهم موهبة في الفيزياء أن يحسبوا مسارات القنابل لقصف المدفعية في جبهة المعركة. لذلك دفعت السلطات كينوشيتا من خلال نسخة مضغوطة بشدة من مناهج مدرسته الثانوية والكلية في جامعة طوكيو. على طول الطريق ، تعلم الفيزياء المتقدمة من المرشدين الذين قاموا بتدريس المقالات ، التي تم تهريبها إلى اليابان عن طريق الغواصة ، والتي كتبها فيرنر هايزنبرغ وغيره من علماء الفيزياء الألمان.

تعلم كينوشيتا فيزياء متقدمة من مرشدين قاموا بتدريس مقالات ، تم تهريبها إلى اليابان عن طريق الغواصة ، والتي كتبها فيرنر هايزنبرغ وغيره من علماء الفيزياء الألمان

في أغسطس 1945 ، أثناء إجازته الصيفية في الجامعة ، كان كينوشيتا في المنزل مع والديه في مدينة يوناغو عندما سمع في الراديو أن هيروشيما ، التي تقع على بعد حوالي 125 كم إلى الجنوب ، قد سويت بالأرض. كما أخبرني في مقابلتنا ، كان كينوشيتا يعرف - من حجم الانفجار - أن هذه لم تكن قنبلة عادية ، لكنها قنبلة يجب أن تستغل الطاقة الذرية. قال: "كنت أعرف ما يمكن أن تفعله الطاقة الذرية ، لذلك اعتقدت على الفور أن هذه يجب أن تكون قنبلة ذرية".

بعد أيام قليلة كان في محطة قطار شينجوكو في طوكيو عندما تلقى الجميع تعليمات بشكل غير متوقع بالبقاء في مكانهم من أجل الأخبار المهمة. في خطوة غير عادية للغاية ، جاء الإمبراطور الياباني على نظام الخطاب العام ليعلن أن اليابان قد استسلمت. كان كينوشيتا مرتاحًا ، كما شعر الآخرون من حوله أيضًا ؛ مثل الكثير من اليابانيين ، كان خائفًا ومروعًا من الحرب التي بدأها القادة العسكريون لبلاده. "واو ، هذا جيد. يتذكر التفكير.

وصل مئات الآلاف من الجنود الأمريكيين بعد بضعة أسابيع وقاموا باحتلال البلاد. دفعت الحكومة الجديدة التي نصبتها الولايات المتحدة من خلال برنامج وطني لإصلاح الأراضي. تمت مصادرة أراضي عائلة كينوشيتا وتوزيعها على مزارعيها ، تاركًا كينوشيتا بلا ميراث. قد يبدو غريباً أنه كان سعيدًا لأن فقره المفاجئ حرره من توقعات عائلته بأنه سيصبح مالكًا لمزارع الأرز. بدلاً من ذلك ، سيكون قادرًا على متابعة الفيزياء.

نجا من منح من جامعة طوكيو ومن تدريس فصول الفيزياء في جامعة أخرى قريبة ، تخرج كينوشيتا في عام 1947 قبل الذهاب للحصول على الدكتوراه. كان معلمه سين إتيرو توموناجا، الذي شارك لاحقًا في 1965 جائزة نوبل في الفيزياء مع ريتشارد فاينمان وجوليان شوينجر. جلب Tomonaga انتباه Kinoshita إلى روبرت اوبنهايمر، الفيزيائي الأمريكي الذي ترأس مشروع القنبلة الذرية في مانهاتن.

فريمان دايسون: المفكر البصيرة والعالم المنشق الذي تحدى السلطة

قام أوبنهايمر بدوره بترتيب لقاء كينوشيتا وزميله يويتشيرو نامبو - مستقبل آخر حائز على جائزة نوبل - أن يكون باحثو ما بعد الدكتوراة في معهد الدراسات المتقدمة (IAS) في برينستون ، نيو جيرسي. ومع ذلك ، بالكاد كان بإمكان كينوشيتا جمع الأموال من أجل المرور واضطر إلى ركوب قارب شحن من طوكيو إلى سياتل. كان عليه أيضًا أن يترك وراءه زوجته ماساكو أو "ماسا" كينوشيتا (ني ماتسوكا) - وهي طالبة سابقة في أحد فصوله وتزوجها في عام 1951. كان والداها الأثرياء ، أعضاء في المجتمع الماركسي الياباني الصغير ، قد سُجنوا خلال الحرب ، ثم خسروا كل شيء عندما دمرت قنابل الحلفاء أعمالهم العائلية.

من سياتل ، زار كينوشيتا مختبرات على الساحل الغربي للولايات المتحدة ، بما في ذلك مختبر لورانس بيركلي ومعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا. سافر بالحافلة والقطار ، واتجه شرقاً عبر جبال روكي ، وزار دنفر أولاً ثم مختبر إنريكو فيرمي في شيكاغو. وصل في نهاية المطاف إلى برينستون ، وانضمت إليه زوجته في عام 1953. وفي وقت لاحق من ذلك العام ، أقام مع سيدة لم تستطع نطق كلمة "تويتشيرو" وأطلق عليها لقب "توم" - وهو الاسم الذي كان سيبقى طوال حياته. .

أسس متذبذبة

في عام 1956 - بعد عامين في IAS وآخر في جامعة كولومبيا في نيويورك - انتهى الأمر بتوم وماسا في جامعة كورنيل ، حيث مكث بقية حياته المهنية. هناك ، مارست ماسا شكل فني نسيج ياباني تقليدي معروف باسم kumihimo، أو "الخيوط المجمعة" ، وإقامة ورش عمل في الولايات المتحدة واليابان ، ونشر كتاب ضخم مكون من 360 صفحة حول هذا الموضوع في عام 1994. أعادت اكتشاف وتطوير شكل قديم وشبه منسي من kumihimo التي تضمنت حلقات معقدة ، وإعادة نشرها باستخدام خلفيتها في الرياضيات.

في عام 1962 ، زارت كينوشيتا المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية (CERN) في زمالة مؤسسة فورد. في اليوم الثاني من زيارته لجنيف ، انضم إلى جولة معملية ، وأثناء وجوده في المحطة الأولى ، وجد نفسه مفتونًا بالرسم البياني الذي وضعه التجريبيون في بروتون السنكروترون إلى الحائط. بعد قياس الطريقة التي تتأرجح بها الميونات في المجال المغناطيسي ، أرادوا معرفة كيف تتوافق نتائجهم مع القيمة النظرية وكانوا يبحثون عن شخص يمكنه حسابها.

صُدم كينوشيتا بالرسم البياني ، الذي ذكّره بجوانب البحث في QED التي أجراها مع Tomonaga خلال الحرب. ترك الجولة ، وذهب إلى المكتبة ، وعمل بقية الليل. في صباح اليوم التالي ، عاد إلى البروتون السنكروترون وقال للتجربة ، "أعرف كيف!"

لقد كان عملاً مثيرًا ، حيث تم نسج الرقم بشكل وثيق في أسس QED. تتصور هذه النظرية الجسيمات على أنها مغناطيس دوار ، مع نسبة لحظاتها المغناطيسية إلى دورانها المعروف باسم g. في أبسط أشكال ميكانيكا الكم ، g لها قيمة بالضبط 2. ولكن يجب أن يكون الواقع مختلفًا ، لأن الميونات تجذبها آثار كل الجسيمات الأخرى - المعروفة وغير المعروفة ، اللبتونات والهادرونات - يؤثر كل منها قليلاً على التذبذب.

بالنظر إلى أن QED كان مخططًا يتضمن كل ما يعرفه المنظرون ، فإن الفرق بين القيمة المحددة تجريبياً لـ g وبالتالي ، قام 2 بقياس شمولية ودقة البنية النظرية بأكملها لـ QED. بمعنى آخر ، القياس g-2 يمكن أن تكشف ما إذا كانت هذه البنية سليمة ، حتى لو لم تستطع إخبارك بالموقع الدقيق لأي عيب.

في الواقع، g-2 كان أساسيًا جدًا لـ QED لدرجة أنه إذا احتوت الطبيعة على فيزياء جديدة - جسيمات أو قوى لم تكتشف بعد ، وبالتالي ليست في النظرية - فإنها ستظهر على أنها الفرق بين الكمية المتوقعة نظريًا والقيمة المقاسة في التجارب. نادرًا ما يكون من المنطقي بذل قصارى جهدنا لمتابعة حسابات الرقم ؛ لا أحد يقيس مكونات الوصفة من جزء من الألف من الجرام أو البنزين إلى جزء من المليار من اللتر. لكن g-2 مختلف. من تذبذب الميون ، يمكنك الحصول على الدقة.

ومع ذلك ، كانت الحسابات صعبة للغاية ، لأنها كانت غير قابلة للحل ، وبالتالي كان لا بد من المضي قدمًا في سلسلة من التقريبات المتتالية ، والأكثر دقة من أي وقت مضى. علاوة على ذلك ، كان لابد من دمج كل جسيم وقوة مكتشفة حديثًا. يعبر الفيزيائيون بشكل عام عن هذا التعقيد من حيث "مخططات فاينمان" لكل تفاعل محتمل ، مع كل مخطط يتوافق مع سلسلة من المعادلات الطويلة ، وكان على كينوشيتا تقييم المئات وحتى الآلاف منها.

عندما يقول الفيزيائيون أن QED هي النظرية الأكثر دقة في حساب تاريخ العلم ، يمكنهم شكر كينوشيتا

في ذلك الوقت ، كان كينوشيتا يعمل بمفرده ويدويًا في الحساب g-2. مع مرور السنين ، أخذ المزيد من المساعدين واستخدم أجهزة كمبيوتر أكثر قوة. قضى كينوشيتا في نهاية المطاف أكثر من نصف قرن كرواد في استخدام الفيزياء للحواسيب الفائقة وأصبح أحد أكبر مستخدميها حيث جمع ستة وثمانية ثم عشرة أوامر من مخططات فاينمان لحسابها g-2 بشكل أكثر دقة من أي وقت مضى. عندما يقول الفيزيائيون إن QED هي النظرية الأكثر دقة في حساب تاريخ العلم ، يمكنهم شكر كينوشيتا.

وفي الوقت نفسه ، تم إجراء سلسلة من التجارب الأكبر والأكثر دقة لمقارنة القيمة التجريبية مع قيمته: تسلسل من ثلاثة في CERN ، واحد في مختبر Brookhaven الوطني و آخر في فيرميلاب. في بعض الأحيان كانت النتائج قريبة من رقم كينوشيتا ، مما أدى إلى نشر الخوف بين الفيزيائيين من عدم وجود فيزياء جديدة ، بينما كانت النتائج في أوقات أخرى بعيدة جدًا عن القيمة المتوقعة التي شعر بها التجريبيون والمنظرون على حد سواء.

أصبح كينوشيتا فيزيائيًا بارزًا بشكل متزايد باعتباره الشخص المناسب لفهم أسس النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات. في الحقيقة، g-2 أصبح رقمًا بارزًا أكثر من أي وقت مضى ، باعتباره أقوى مسرع في العالم ، مصادم هادرون الكبير، كان يخرج عددًا أقل من المفاجآت.

على الرغم من تقاعده رسميًا من جامعة كورنيل في عام 1995 ، ظل كينوشيتا نشطًا في الفيزياء. في عام 2018 ، البالغ من العمر 93 عامًا ، نشر بحثًا في مراجعة البدنية د (97 036001) صقل حسابه g-2 إلى الترتيب العاشر. ورقته النهائية - حول النظرية العامة g-2 حسابات لجميع الطلبات - ظهرت في العام التالي في ذرات (7 28). طالبه ومتعاونه الوثيق ماكيكو نيو، من مختبر أبحاث RIKEN في اليابان ، أحد الفيزيائيين يواصلون العمل الآن.

النقطة الحرجة

كان Kinoshita هادئًا ومنهجيًا ودقيقًا ، وكان دائمًا موضع تقديره أو سيساهم في الفكاهة في كل موقف. في وقت متأخر من حياته ، تعلم أصدقاؤه البحث عن علامة تدل على أنه على وشك الإدلاء بملاحظة بارعة: ارتفاع غير محسوس تقريبًا في كلا جانبي فمه ، وتعميق طفيف للتجاعيد التي تهددهم. في النهاية ، انتقل كينوشيتا بعيدًا عن كورنيل ، على مضض ، إلى منزل في أمهيرست ، ماساتشوستس ، بناه المهندس المعماري راي كينوشيتا، إحدى بناته الثلاث.

لقد صممت منزلًا لنفسها مع منطقة معيشة منفصلة لوالديها ، مع ستائر شوجي ، ورفوف مفتوحة وسطح خشبي يطل على الغابة ، على غرار أماكن المعيشة التي اعتادوا عليها. جعلت جامعة ماساتشوستس كينوشيتا مساعدًا ومنحته مكتبًا ، حيث كان يظهر كل يوم تقريبًا حتى إصابة COVID.

استكشاف العالم النووي: حياة وعلم جيرترود شارف جولدهابر

قام الزملاء المعجبون بتقديم كينوشيتا بشكل دوري للحصول على جائزة نوبل. لم يتلقها أبدًا ، بالتأكيد لأن مساهماته ، على الرغم من أنها لا غنى عنها للفيزياء المعاصرة ، يصعب وصفها. ومع ذلك ، يستفيد الفيزيائيون بشكل كبير من أشخاص مثل كينوشيتا ، الذين هم على دراية وثيقة بالموارد والأساليب والتقنيات التي يقوم عليها مجالهم. يدفع هؤلاء الفيزيائيون الانضباط إلى الأمام ، ومع ذلك لا يمكن بسهولة أن يتم تحجيمهم كمكتشفين أو مبتكري نظرية. كان كينوشيتا بمثابة مهندس موثوق وجدير بالثقة يمنحك الثقة بأن المنزل الذي تعيش فيه أنت ومجتمعك بأكمله لن ينهار.

ماتت ماسا بحزن العام الماضي ، وتوم بعد ذلك بقليل. سيتم دفن الاثنين معًا في إيثاكا ، بالقرب من كورنيل. تم تصميم شاهد القبر من قبل ابنتهما راي وابنة راي إميليا كينوشيتا، مصمم وباحث مواد. سيحتوي على مزيج من الرسوم البيانية Feynman و kumihimo أنماط تجسد أعمق أشكال وإيقاعات العالم الجامح الذي عاشه ماسا وتوم واستكشفا.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• أفلاطونايستريم. ذكاء بيانات Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• سك المستقبل مع أدرين أشلي. الوصول هنا.
• شراء وبيع الأسهم في شركات ما قبل الاكتتاب مع PREIPO®. الوصول هنا.
• المصدر https://physicsworld.com/a/toichiro-kinoshita-the-theorist-whose-calculations-of-g-2-shed-light-on-our-understanding-of-nature/