מכניקת הקוונטים היא אולי התאוריה המשונה ביותר בפיזיקה. היא כל כך לא אינטואיטיבית, מחוללת בריקוד מושחת עם הפילוסופיה והשכל הישר – ועם זאת מספקת ניבויים מדויקים להפליא, שחלקם נוכחים בחיינו בלי שאנו מודעים לכך. סטודנטים שפוגשים בה לראשונה חווים תערובת של בלבול, תדהמה וסקרנות להבין את צפונותיה. בדיוק בסערה המושלמת הזו הם פוגשים קרן אור שמלווה את דרכנו כבר עשרות בשנים – הספר של כהן-טנוג’י (Cohen-Tannoudji), ששמו בפשטות “מכניקת הקוונטים” ולעתים קרובות מכונה על שם מחברו. הספר שהפך לסטנדרט כמעט אנציקלופדי הוא בעת ובעונה אחת נהיר ומעמיק, ואפשר לשוב אליו גם בשעה סגרירית במחקר.
אלא שקלוד כהן-טנוג’י, מעבר להיותו מנגיש מדע מחונן, היה בראש ובראשונה אחד מהפיזיקאים הגדולים של המאה העשרים, מחלוצי האופטיקה הקוונטית שזכה להוקרות רבות מספור ובראשן פרס נובל – וגם יהודי עם קשר חם למדינת ישראל. בחמישי האחרון נתבשרה קהילת הפיזיקה הבינלאומית על מותו בגיל 93, ועתה נספר את סיפורו.
מלחמה ודוקטורט
משפחת כהן-טנוג’י היא מהמשפחות המיוחסות והמושרשות ביותר ביהדות הרבנית של צפון אפריקה. מוצאה הקדום בעיר טנג’יר שבמרוקו, ומשם נגזר שמה. ראשית הצירים שלה היא ישמעאל כהן-טנוג’י, רב דגול בתוניסיה של המאה ה-16, שנדד גם לירושלים ולקהיר. צאצאיו הגיעו לאלג’יריה, וב-1870 קיבלו אזרחות של צרפת, שאלג’יריה הייתה אז בשליטתה. קלוד נולד ב-1 באפריל 1933 בעיר קונסטנטין שבאלג’יריה, בנם של אברהם כהן-טנוג’י ושרה לבית סבאח.
עוד כתבות באתר מכון דוידסון לחינוך מדעי:
התאים המיוחדים של מערכת החיסון המבוגרת
למצוא תא זרע בערמת שחת
כשאור השמש מטהר את השדות
מילדותו ראה באביו מודל ללמידה: האב היה אוטודידקט שהתפלפל ברזי התורה והתלמוד, אך גם עסק בלימודי חול דוגמת פסיכואנליזה והוריש לבנו את ההכרה בחשיבותם של תרבות הדיון ושיתוף הידע. הנער קלוד התחנך באלג’יריה, וילדותו עברה על מי מנוחות עד מלחמת העולם השנייה. ב-1940 נכבשה צרפת והושלט בה משטר הבובות של וישי ששיתף פעולה עם הנאצים והטיל הגבלות קשות גם על יהודי אלג’יריה. למרבה המזל, תקופה זו נמשכה פרק זמן קצר יחסית; בנובמבר 1942 פלשו כוחות בריטים ואמריקניים לצפון אפריקה במסגרת “מבצע לפיד” והצילו את יהדות אלג’יריה, ובכלל זה את משפחת כהן-טנוג’י, מגורל אכזר.
ב-1953, והוא בן 20, חמק שוב מציפורני ההיסטוריה, שכן מעט לאחר מכן פרצה מלחמת העצמאות באלג’יריה. כהן-טנוג’י היגר לצרפת והחל את לימודיו באקול נורמל סופרייר, אחד ממוסדות העילית האקדמיים ברפובליקה. תחילה נטה לבו למתמטיקה, אך הרצאותיו הסוחפות של אלפרד קסטלר (Kastler) הביאו אותו לבחור בפיזיקה. כבר תוך כדי לימודיו הצטרף כהן-טנוג’י לקבוצת המחקר של קסטלר ושל ז’אן ברוסל (Brossel) שעסקו באינטראקציה בין אור לחומר ותרמו לפיתוח הלייזר שנים אחדות לאחר מכן.
ב-1958 נישא כהן-טנוג’י לז’קלין, מורה לפיזיקה וכימיה בבית ספר תיכון, ולאחר שהשלים את בחינות ההסמכה להוראה גויס לשירות בצבא הצרפתי. מלחמת אלג’יריה המתמשכת הביאה להארכת שירותו לשנתיים וחצי כמעט, ולאחר שירותו הוא שב למעבדת המחקר והחל בלימודי הדוקטורט שלו אצל קסטלר וברוסל. עבודת הדוקטורט שלו, שהוגשה ב-1962, עסקה באופן שבו אור משפיע על אטומים, ובפרט, כיצד האור יכול להסיט את רמות האנרגיה של אטומים. מעט לאחר שהשלים את הדוקטורט כבר התקבל כחבר סגל באוניברסיטת פריז, היא סורבון.
נהיר ומעמיק. כהן טנוג'י עם סטודנטים ופוסט דוקטורנטים מקבוצת "האטומים הקרים" בקולז' דה פראנס ב-1996
(צילום: אתר מעבדת קסטלר ברוסל)
הרצאותיו הפופולריות על מכניקת הקוונטים התגבשו לספר המדובר, שעליו חתומים גם שותפיו ברנאר דיו (Diu) ופרנק ללואה (Laloë). מאז נדפס לראשונה ב-1973, הוא ראה אור בעשרות מהדורות ובשפות אחדות, כך שתלמידים באוניברסיטאות רבות לאורך דורות התחנכו על ברכיו ולאורו.
תחום מחקר חדש
בעקבות הרפורמה באוניברסיטת פריז, שפוצלה בראשית שנות ה-70 למספר אוניברסיטאות, עבר כהן-טנוג’י ב-1973 למוסד נכבד אחר, קולז’ דה פראנס. שם, העביר מדי שנה סדרת הרצאות המנגישה מושגים בחזית המדע. מההרצאות האלה צמחו שני ספרים נוספים שלו, באופטיקה קוונטית ובאלקטרודינמיקה קוונטית.
בשנות ה-60 וה-70 התמקד מחקרו של כהן-טנוג’י במודל “האטום הלבוש” (Dressed atom), שבו האינטראקציה בין פוטונים ואטומים, כלומר אור וחומר, מתוארת כמערכת אחת מבודדת. ההתבוננות החדשנית הזו הובילה לגילוי של אפקטים חדשים באופטיקה ובספקטרוסקופיה ששינו את פני פיזיקת המאה ה-20.
רעיונות שעברו מהמחברת התיאורטית ליישומים מעשיים. קלוד כהן טנוג'י במעבדת הלייזרים בקולאז' דה פראנס
(צילום: אתר מעבדת קסטלר ברוסל)
בשנות ה-80 וה-90 הרעיונות של כהן-טנוג’י ביצעו קפיצה קוונטית ועברו ביתר שאת מהמחברת אל המעבדה. לכך תרמה העובדה שהקים קבוצת מחקר משותפת עם הניסיונאי אלן אספה (Aspect), תלמידו ז’אן דליבאר (Dalibard) וכריסטוף סלומון (Salomon), שב-1986 הציעו והדגימו לכידה של אטומים ניטרליים באמצעות אלומות לייזר, וקירורם לטמפרטורות קיצוניות. טכניקה זו זכתה לשם הציורי “קירור סיזיפוס”, מאחר שהאטומים מטפסים שוב ושוב במעלה “גבעה” של אנרגיה, מאבדים אנרגיית תנועה ואז מוחזרים לתחתית הגבעה כדי להתחיל את הטיפוס מחדש. קירור סיזיפוס הסביר, בין היתר, מדוע אטומים יכולים להתקרר לטמפרטורות נמוכות מהצפוי, ממש קרוב לאפס המוחלט – תופעה שזכתה לשם ציורי נוסף, “דבשה אופטית” (Optical molasses), שכן האטומים השורים בלייזר מתנהגים כאילו הם נעים בתוך נוזל צמיג.
המחקרים האלה בישרו עידן חדש באופטיקה הקוונטית, וביססו עוד את מעמדה כתחום מחקר עצמאי. משכך, הוענק לכהן-טנוג’י פרס נובל בפיזיקה ב-1997, לצד ויליאם פיליפס (Philips) וסטיבן צ’ו (Chu) – מי שעתיד להיות שר האנרגיה בממשל של נשיא ארצות הברית ברק אובמה. בכך היה כהן-טנוג’י לראשון מבין חתני פרס נובל לפיזיקה שנולד במדינה ערבית. בשנים הבאות זכו בפרסי נובל ממשיכי דרכו באופטיקה קוונטית, וביניהם תלמידו סרז’ הרוש (Haroch) ועמיתו אלן אספה. אופטיקה קוונטית, שלא הייתה לה תוחלת לולא תגליותיו של כהן-טנוג’י, היא הבסיס לטכנולוגיות קוונטיות מתקדמות, משעונים אטומיים ועד מחשב קוונטי.
לקלוד וז’קלין כהן-טנוג’י נולדו שני בנים ובת. הבכור שבהם, אלן, הלך לעולמו בגיל צעיר ב-1993 וזכה לאזכור מרגש בנאום הנובל של אביו. גם אחיו של קלוד, ז’יל, היה פיזיקאי.
קלוד כהן-טנוג'י מקבל את פרס נובל ב-1997
(צילום: JONAS EKSTROMER / SCANPIX SWEDEN / AFP)
בישראל, קלוד כהן-טנוג’י ייזכר לא רק כפיזיקאי ומורה נערץ, אלא גם כיהודי חם שקשר את גורלו עם מדינת היהודים. הוא זכה בפרס הארווי מטעם הטכניון ובתואר דוקטור לשם כבוד מטעם מכון ויצמן. לפני כמה ימים הלך לעולמו, כאמור, בגיל 93.
“הוא היה עדין וצנוע בצורה בלתי רגילה. אני זוכר שכאשר הוא סבר שמישהו הציע רעיון שהוא שטות מוחלטת, לכל היותר הוא הגיב במילים – ‘אני לא בטוח שהבנתי את הרעיון'”, ספד לו פרופ’ רון פולמן מאוניברסיטת בן-גוריון בנגב. “היה לו חותם גדול לא רק על הדרך שבה הבנתי את מכניקת הקוונטים אלא גם על האהבה שלי לתאוריה […] אתגעגע אליך קלוד, נוח על משכבך בשלום. שלום חבר”.
יהונתן ברקהיים, מכון דוידסון לחינוך מדעי, הזרוע החינוכית של מכון ויצמן למדע
