מארי גל-מאן: האיש שנתן לקווארק את שמו
מארי גל-מאן (Murray Gell-Mann) גילה את אבני הבניין היסודיות של החומר וקרא להן על שם שורת הבל ברומן פיניגננז וייק (Finnegans Wake) של ג'יימס ג'ויס - "Three quarks for Muster Mark!". זוהי חתימה מוזרה ההולמת פיזיקאי שהסופר קורמאק מקארתי אמר עליו שהוא "ידע יותר דברים על יותר דברים מכל אדם שפגשתי מעודי", ושעמיתיו נהגו להתבדח כי אובדנו כמוהו כאובדן האנציקלופדיה בריטניקה.
עילוי ששנא פיזיקה
גל-מאן נולד במנהטן בשנת 1929 להורים יהודים שהיגרו מהאימפריה האוסטרו-הונגרית לשעבר; אביו לימד אנגלית כשפה שנייה. הוא סיים את לימודיו בתיכון כמצטיין הכיתה בגיל ארבע-עשרה, ולדבריו, "שנא" פיזיקה בתיכון - אביו שכנע אותו בכל זאת לעסוק בתחום, וניבא שיבוא יום והוא יאהב מכניקת קוונטים ותורת היחסות. הנבואה התגשמה. גל-מאן השלים תואר בפיזיקה באוניברסיטת ייל (Yale) בשנת 1948, נדחה על ידי פרינסטון, לא הצליח להשיג מימון מספק מהרווארד, ולבסוף הגיע ל-MIT, שם סיים דוקטורט בהנחיית ויקטור וייסקופף ב-1951 בהיותו בן עשרים ואחת. לאחר תקופות במכון ללימודים מתקדמים, אילינוי, קולומביה ושיקגו, הגיע למכון הטכנולוגי של קליפורניה (Caltech) בשנת 1955 ונשאר שם למשך שארית חייו המקצועיים, ובשנת 1967 התמנה לפרופסור לפיזיקה תיאורטית על שם רוברט אנדרוס מיליקן.
"מוזרות" ו"דרך השמונה"
תרומתו הגדולה הראשונה נבעה מהתבוננות ב"גן חיות" של חלקיקים שהתגלו לא מכבר - קאונים והיפרונים שיוצרו בניסויי קרינה קוסמית ומאיצי חלקיקים - שהתנהגו בצורה מוזרה: הם נוצרו בקלות אך דעכו באיטיות, כאילו חוק שימור כלשהו מתקיים רק לעיתים. גל-מאן הציע תכונה קוונטית חדשה, "מוזרות" (strangeness), שנשמרת באינטראקציות חזקות ואלקטרומגנטיות אך מופרת בחלשות. זה עשה סדר משמעותי בקטלוג החלקיקים. לאחר מכן, בשנת 1961, בעקבות שיחה מקרית עם מתמטיקאי מ-Caltech על חבורות לי, הוא סידר את אוסף ההדרונים ההולך וגדל בתבניות גיאומטריות של שמונה ועשרה, שיטה לה קרא "דרך השמונה" (eightfold way) על שם הנתיב הבודהיסטי להארה - בדיחה פרטית שדבקה במונח. התבנית ניבאה בהצלחה חלקיק שטרם התגלה, האומגה-מינוס, שנמצא בשנת 1964 בדיוק במקום שבו המתמטיקה חזתה שיהיה.
קווארקים
באותה שנה הציע גל-מאן כי התבניות של "דרך השמונה" נובעות מכך שההדרונים בנויים ממרכיבים קטנים בעלי מטען חשמלי חלקי. הוא קרא להם קווארקים. עמיתו מ-Caltech, ג'ורג' צוויג (George Zweig), הגיע באופן בלתי תלוי לאותו רעיון בערך וקרא לחלקיקיו "אייסים"; ההיסטוריה וקהילת הפיזיקאים שמרו על השם של גל-מאן. הקווארקים נתפסו בתחילה ככלי עזר לחישוב ולא כעצמים ממשיים - גל-מאן עצמו היה זהיר לגבי המציאות הפיזית שלהם במשך זמן מה - אך מאוחר יותר הם אושרו בניסויי פיזור לא-אלסטי עמוק והפכו, יחד עם הלפטונים, לחלקיקי החומר היסודיים של המודל הסטנדרטי. ב-1972, בעבודה משותפת עם האראלד פריטש, היינריך לויטוויילר וויליאם ברדין, הוא סייע בבניית כרומודינמיקה קוונטית, תורת כיול המתארת כיצד קווארקים מוחזקים יחד על ידי גלואונים באמצעות התכונה לה קרא "מטען צבע" - ובכך השלים את המבנה התיאורטי שמסביר את רוב המסה הנראית ביקום. קודם לכן שיתף פעולה עם ריצ'רד פיינמן על תורת V-A של הכוח הגרעיני החלש, ובילה שנים בקידום אלגברת זרמים כדרך לחילוץ תחזיות מדויקות מתאוריה שהייתה אחרת בלתי ניתנת לפתרון.
Twenty questions, eight minutes on the clock, and a percentile measured against everyone who has taken it. No sign-up.
Take the IQ test →פרס נובל והישגים מחוץ לפיזיקה
פרס נובל לפיזיקה לשנת 1969 הוענק לגל-מאן לבדו, "על תרומותיו ותגליותיו בנוגע לסיווג חלקיקים אלמנטריים והאינטראקציות שלהם" - ציטוט יוצא דופן של יחיד עבור תחום שלרוב מחלק את פרסיו לשלושה. פיזיקאי Caltech ג'ון פרסקיל אמר מאוחר יותר כי "יהיה קשה להפריז... במידה שבה מארי שלט בפיזיקת חלקיקים תיאורטית בשיאו בשנות ה-50 וה-60." עם זאת, הפיזיקה מעולם לא הכילה אותו במלואו. הוא היה צפר נלהב, ארכיאולוג וחובב מטבעות חובב, ואולי הפרויקט המאוחר והיוצא דופן ביותר שלו - מייסד יוזמה לשחזור הקשרים ההיסטוריים העמוקים בין משפחות השפות בעולם, עבודה שביצע עם הבלשן סרגיי סטרוסטין. ב-1984 הוא היה ממייסדי מכון סנטה פה (Santa Fe Institute), אחד ממרכזי המחקר הראשונים שנבנו במיוחד כדי לחקור מערכות מורכבות מסתגלות, ממושבות נמלים ועד שווקים פיננסיים, ומאוחר יותר הוא טען למדד חדשני שכינה "מורכבות אפקטיבית" כדי לכמת עד כמה מערכת מורכבת באמת, מעבר למקריות גרידא. הוא היה גם, מ-1974 עד 1984, אחד הפיזיקאים הבכירים הבודדים שהיו מוכנים לתמוך בעבודתו הלא-אופנתית של ג'ון שוורץ על תורת המיתרים, ואמר לשוורץ - בחצי רצינות - שהוא רואה בו מין בסכנת הכחדה שכדאי לשמר.
הקשר עם אפשטיין
המוניטין של גל-מאן אינו נקי מרבב. הוא הודה בתמיכה כספית מהמיליארדר ועבריין המין המורשע ג'פרי אפשטיין בספרו משנת 1994 הקווארק והיגואר, דווח כי השתתף בכנס מדעי שאורגן על ידי אפשטיין באי הפרטי שלו בשנת 2011, והוא מופיע ברישומים הקשורים למעגל של אפשטיין; ב-2025 העידה גיליין מקסוול כי היא זו שהכירה בין שני הגברים. זהו קשר מתועד שיושב באי-נוחות לצד הרקורד המדעי שלו ומסבך כל חגיגה לא מורכבת של חייו.
מדוע מארי נחשב לעילוי
הטענה נשענת על סוג קונקרטי באופן יוצא דופן של הישג אינטלקטואלי: גל-מאן לא רק תיאר תבנית, הוא השתמש במתמטיקה כדי לנבא חלקיק - האומגה-מינוס - שניסויים מצאו לאחר מכן, והוא נתן שמות למרכיבים הממשיים של פרוטונים ונייטרונים לפני שמישהו גילה אחד מהם ישירות. השילוב הזה של זיהוי תבניות בתוך "גן חיות" של נתונים מבלבלים והאומץ להציע עצמים שאף אחד לא ראה קרוב להגדרה של גאונות תיאורטית, וזו הסיבה שוועדת הנובל העניקה לו את הפרס ב-1969 לבדו במקום לחלוק אותו. היקפו הרב-תחומי - בבלשנות, ארכיאולוגיה ומדעי המורכבות - חיזק את המוניטין שמקארתי סיכם כ"יודע יותר דברים על יותר דברים מכל אדם".
הסייג הכנה הוא שגל-מאן בנה על יסודות שאחרים הניחו - צוויג הגיע לקווארקים באופן בלתי תלוי ובו-זמנית, ויובל נאמן הגיע לדרך השמונה בכוחות עצמו - כך שהקרדיט למקוריות משותף באמת, גם אם ציטוט הנובל לא היה כזה. ותחומי העניין המאוחרים והנרחבים שלו, מרשימים ככל שיהיו, הניבו מדע עמיד הרבה פחות מעבודתו הממוקדת של שנות ה-50 וה-60, מה שמרמז שאפילו מוח כה רחב אופקים עשה את עבודתו העמוקה ביותר כשהיה מוגבל על ידי בעיה קשה ומוגדרת היטב.
מורשת
גל-מאן נפטר בסנטה פה בשנת 2019 בגיל שמונים ותשע. כרומודינמיקה קוונטית נותרה חלק מהמודל הסטנדרטי של פיזיקת החלקיקים, התאוריה שנבדקה בצורה הטובה ביותר במדע, וכל סטודנט לפיזיקה עדיין לומד את מודל הקווארקים שבנה ממשחק מילים ג'ויסיאני. מכון סנטה פה שהוא עזר לייסד ממשיך לעצב את האופן שבו מדענים חושבים על מורכבות בין תחומי ידע, מורשת שנייה שרצה לצד זו הכתובה בטבלה המחזורית של החלקיקים.