ハンス・ベーテ：太陽の光を解明した男

1938年、コーネル大学にいた32歳の亡命者が、星の光がどこから来るのかを解明しました。炭素が水素からヘリウムへの核融合を触媒するCNOサイクルは、主系列星の中でより重い星の主要なエネルギー源を決定づけ、最終的に彼にノーベル賞をもたらしました。その4年後、同じ男がニューメキシコの砂漠で、原子爆弾が都市をどの程度破壊するかを計算する部門を率いていました。ハンス・ベーテ（Hans Bethe）は、残りの非常に長い生涯を、その2番目の発見の制御を取り戻すことに費やしました。

ストラスブールからゾンマーフェルトへ

彼は1906年7月2日、当時ドイツ領であったアルザス＝ロレーヌのストラスブールで、アンナ・クーンと生理学教授であったアルブレヒト・ベーテの間に生まれました。1924年にフランクフルト大学に入学し、1928年にミュンヘンで、当時最高の理論物理学指導者であったアルノルト・ゾンマーフェルト（Arnold Sommerfeld）の下、結晶中の電子回折理論に関する論文で博士号を取得しました。生産性は即座に始まり、決して止まることはありませんでした。1930年には物質を通過する荷電粒子のエネルギー損失に関するベーテの公式、1931年には数理物理学の中心であり続ける量子多体模型の厳密解を見つけるためのベーテ・アンザッツが発表されました。

1933年、ユダヤ系の家系であることを理由にテュービンゲン大学を解雇されました。彼はイギリスへ渡り、1935年にはニューヨーク州イサカのコーネル大学で3,000ドルの給与を得て職を得ました。彼はそこに70年間留まりました。1939年9月13日にローズ・エヴァルドと結婚し、1941年にアメリカ市民権を取得しました。後にゾンマーフェルトへの手紙にこう記しています。「私はドイツにいた時よりも、アメリカの方がずっと家にいるように感じます。まるでドイツに生まれたのは単なる間違いで、28歳になって初めて真の故郷にたどり着いたかのようです」。

星が輝く理由

恒星内核合成は当時最も重要な問題であり、ベーテはその難問を解き明かしました。炭素-窒素-酸素サイクルの説明により、大質量星がどのように質量を放射線に変換するのか、ひいてはなぜ空が灰ではなく光で満たされているのかを明らかにしました。これは事実から約30年後の1967年、ノーベル物理学賞によって認められました。

ロスアラモス

1942年から1945年まで、ベーテはロスアラモスで物理学を兵器に変える責任を負う理論部門を率いました。彼の部下たちはウラン235の臨界質量を計算し、爆縮型爆弾の理論を発展させ、中性子イニシエーターや放射線の伝播に取り組みました。リチャード・ファインマン（Richard Feynman）と共に、核分裂兵器の爆発力を推定するためのベーテ＝ファインマンの公式を考案しました。彼の正当化は同僚のほとんどが使用したものであり、彼はそれを決して美化しませんでした。「ドイツ人がおそらく製造しているだろうから、核分裂爆弾は作らなければならなかった」。

水素爆弾は別物であり、彼はそれに対して決して心地よい感情を抱いていませんでした。1968年に彼は自身の論理を異例の率直さでこう説明しました。「私が爆弾の研究をしなくても、誰か他の人がやるだろう。ロスアラモスにいれば、依然として軍縮のための力になれるかもしれないと考えたのです」。誰がその親なのかと問われたとき、彼は決定的な答えを出しました。「ウラム（Stanislaw Ulam）が父です。彼が種を与えたからです。そしてテラー（Edward Teller）が母です。彼が子供と共に残ったからです。私に関しては、助産婦だと思っています」。

12の方程式

そして1947年、同僚たちが今も畏怖の念を持って語る計算がなされました。実験家たちは、既存の理論では説明できない水素のエネルギー準位の小さな異常（ラムシフト）を発見していました。ベーテは3ページで12の数学方程式を含む論文でそれを計算し、量子電磁力学を悩ませていた無限大が扱えること、そしてその理論が根本的に健全であることを示しました。ファインマンはこれを「量子電磁力学の歴史における最も重要な発見」と呼びました。ポール・ディラック（Paul Dirac）は「数十年間で物理学における最も重要な計算」と呼びました。科学において最も正確に検証された理論である現代の量子電磁力学は、そこから始まります。

長い議論

兵器の製造に協力した後、ベーテは50年間にわたりそれらに反対する議論を続けました。彼はアルベルト・アインシュタイン（Albert Einstein）と共に原子力科学者緊急委員会を通じて核実験に反対し、歴代のアメリカ政権に働きかけ、1963年の部分的核実験禁止条約や1972年の弾道弾迎撃ミサイル制限条約の成立に貢献しました。それはベーテ特有の活動主義でした。つまり、技術的で忍耐強く、宣言ではなく委員会の文書や収率計算を通じて行われ、まさにその理由で効果的でした。彼はジョン・ウェンデル・アンダーソン物理学教授としてコーネル大学に留まり、90歳を過ぎても論文を発表し続けました。

ハンスが天才と呼ばれる理由

ここでの具体的な資質は、工業規模での問題解決能力です。星、衝撃波、異常なスペクトル線など、誰も数値化できなかった物理的状況を捉え、数値を出す能力です。彼の博士課程の学生であるフリーマン・ダイソン（Freeman Dyson）は彼を「20世紀最高の問題解決者」と呼びました。ラムシフトの論文は、3ページ、12の方程式、量子電磁力学の救済であり、存命中の最も著名な2人の物理学者が数十年間で最も重要な計算と呼ぶ実績です。固体物理学、核反応理論、天体物理学、兵器設計、場の量子論の5つすべてにおいて最高レベルで貢献した人は非常に稀ですが、ベーテはそれを成し遂げました。

正直な反論は、ベーテが革命家ではなかったということです。彼は枠組みを作ったり世界観を覆したりはしませんでした。ボルン（Max Born）やハイゼンベルク（Werner Heisenberg）が残した量子力学や、ディラックが残した量子電磁力学の中で働き、彼の代表的な業績は、どれほど優れていても他人の理論の中での計算です。他の懐疑論者は道徳的な帳簿を指摘します。彼は爆弾を機能させ、その後50年間、その結果に対してロビー活動を行いました。「どうせ他の誰かがやっていたし、内部から軍縮のための力になれる」という彼自身の説明は、両方を得ようとしたあらゆる兵器科学者の標準的な弁護です。ベーテはそれを知っていました。彼が水素爆弾の親であることを拒否し、「助産婦」という言葉に固執したことは、自らの帳簿を管理する男の姿として読めます。

遺産

60年間にわたり栄誉が積み重なりました。1947年のヘンリー・ドレイパー・メダル、1957年の王立協会外国人会員、1959年のフランクリン・メダル、1961年のエディントン・メダルとエンリコ・フェルミ賞、1963年のランフォード賞、1967年のノーベル賞、1975年の国家科学賞、1989年のロモノーソフ金メダル、1993年のエルステッド・メダル、2001年のブルース・メダル、そして2005年の死後のベンジャミン・フランクリン・メダルです。彼は2005年3月6日、98歳でイサカで亡くなりました。共に働いたほとんどの人々よりも長生きし、その過程で、なぜ昼光があるのかを解明しました。