Μπράιαν Τζόζεφσον

Είναι γνωστός για τις πρωτοποριακές έρευνές του στην υπεραγωγιμότητα και το φαινόμενο σήραγγας. Βραβεύθηκε με το Βραβείο Νόμπελ Φυσικής σε σχετικώς πολύ νεαρή ηλικία, το 1973, για την πρόβλεψη του ομώνυμου φαινομένου. Το βραβείο εκείνου του έτους μοιράσθηκαν οι Τζόζεφσον, Λέο Εσάκι και Ιβάρ Τζιέβερ, οι δύο τελευταίοι για τις δικές τους έρευνες πάνω στο φαινόμενο σήραγγας.

Μπράιαν Τζόζεφσον
Όνομα στη μητρική γλώσσα	Brian David Josephson (Αγγλικά)
Γέννηση	4  Ιανουαρίου 1940 Κάρντιφ
Υπηκοότητα	Ηνωμένο Βασίλειο
Σπουδές	Κολέγιο Τρίνιτι, Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ και Cardiff High School
Βραβεύσεις	Εταίρος της Βασιλικής Εταιρίας, Βραβείο Νόμπελ Φυσικής (1973), Μετάλλιο Ελιότ Κρεσόν (1972), Βραβείο Χόλβεκ (1973), Μετάλλιο Χιούζ (1972), μετάλλιο Φαραντέι (1982), Fritz London Award (1970), Fellow of the Institute of Physics, Guthrie Medal and Prize (1972) και Faraday Medal and Prize
Ιστοσελίδα
http://www.tcm.phy.cam.ac.uk/~bdj10/
Επιστημονική σταδιοδρομία
Ερευνητικός τομέας	φυσική
Ιδιότητα	φυσικός και διδάσκων πανεπιστημίου
Διδακτορικός καθηγητής	Brian Pippard
δεδομένα (π • σ • ε )

Μετά τη βράβευσή του ο Τζόζεφσον ασχολήθηκε με τον υπερβατικό διαλογισμό και οργάνωσε το «Πρόγραμμα ενοποιήσεως νου και ύλης» στο Εργαστήριο Κάβεντις για την έρευνα της ευφυίας στη φύση, της σχέσεως ανάμεσα στην κβαντομηχανική και στη συνείδηση, και για τη σύνθεση της επιστήμης και του ασιατικού μυστικισμού («κβαντικός μυστικισμός»). Τα ενδιαφέροντά του αυτά τον οδήγησαν στο να υποστηρίξει αμφιλεγόμενα θέματα, όπως η παραψυχολογία, η μνήμη του νερού και η ψυχρή σύντηξη, με αποτέλεσμα να καταστεί στόχος κριτικής από τους συναδέλφους του επιστήμονες.

 

Ο Τζόζεφσον γεννήθηκε στο Κάρντιφ της Ουαλίας από γονείς εβραϊκής καταγωγής, τον Αβραάμ και τη Μιμή Τζόζεφσον. Πήγε στο γυμνάσιο του Κάρντιφ, για το οποίο αναγνωρίζει τη βοήθεια κάποιων καθηγητών, ιδιαίτερα του φυσικού, Εμρύς Τζόουνς, που τον εισήγαγε στη θεωρητική φυσική. Το 1957 εγγράφηκε στο Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ, όπου σπούδασε μαθηματικά στο Τρίνιτυ Κόλετζ. Μετά την εξέταση Tripos στο τέλος του β΄ έτους, αποφάσισε να ασχοληθεί με τη φυσική.

Ως φοιτητής στο Κέιμπριτζ ο Τζόζεφσον ήταν γνωστός ως ευφυής αλλά ντροπαλός. Πριν ακόμα πάρει πτυχίο, δημοσίευσε μία εργασία πάνω στο φαινόμενο Mössbauer, υποδεικνύοντας ένα κρίσιμο ζήτημα που είχε παραβλεφθεί από τους άλλους ερευνητές. Αποφοιτώντας το 1960 έγινε «ερευνητής μεταπτυχιακός φοιτητής» στο Εργαστήριο Μοντ του Κέιμπριτζ, υπό την εποπτεία του Μπράιαν Πίπαρντ (1920–2008). Ο Αμερικανός φυσικός Φίλιπ Άντερσον, κάτοχος Βραβείου Νόμπελ Φυσικής, πέρασε ένα χρόνο στο Κέιμπριτζ το 1961–1962 και θυμόταν ότι το να έχεις τον Τζόζεφσον σε ένα μάθημα ήταν «μία ενοχλητική εμπειρία για τον ομιλητή, μπορώ να σας διαβεβαιώσω, γιατί όλα έπρεπε να τα έχεις πει ολόσωστα: αλλιώς θα ερχόταν και θα μού εξηγούσε το λάθος μου μετά το μάθημα.» Σε αυτή την περίοδο, ως υποψήφιος διδάκτορας το 1962, διεξήγαγε την έρευνα που οδήγησε στην ανακάλυψη του φαινομένου Τζόζεφσον. Το Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ απεκάλυψε μία πλάκα στο κτήριο Μοντ προς τιμή της ανακαλύψεως τον Νοέμβριο του 2012. Εκλέχθηκε εταίρος (fellow) του Τρίνιτυ Κόλετζ το 1962 και πήρε το διδακτορικό του το 1964 με θέμα της διδακτορικής διατριβής του Non-linear conduction in superconductors (= «Μη γραμμική αγωγή στους υπεραγωγούς»).

Η ανακάλυψη του φαινομένου Τζόζεφσον

 

Ο Τζόζεφσον ήταν 22 ετών όταν πραγματοποίησε την έρευνα που του χάρισε το Βραβείο Νόμπελ. Συγκεκριμένα, ανεκάλυψε θεωρητικά ότι ένα ηλεκτρικό ρεύμα που διαρρέει έναν υπεραγωγό μπορούσε να διαπεράσει λεπτά μονωτικά φράγματα εξαιτίας του κβαντικού φαινομένου σήραγγας, μία τριπλή πρόβλεψη σύμφωνα με τη διατύπωση του φυσικού Α. Χουίτακερ:

1. Στην επαφή δύο υπεραγωγών τυχόν ηλεκτρικό ρεύμα θα περάσει, ακόμα και όταν δεν υπάρχει πτώση τάσεως.
2. Σε περίπτωση που υπάρχει πτώση τάσεως, το ρεύμα θα ταλαντώνεται με συχνότητα που εξαρτάται από την πτώση στην τάση.
3. Θα υπάρχει εξάρτηση από το μαγνητικό πεδίο που επικρατεί στην περιοχή

Το φαινόμενο αυτό (το 1 με τις ιδιότητες 2 και 3) είναι γνωστό σήμερα ως φαινόμενο Τζόζεφσον και η αντίστοιχη επαφή ως επαφή Τζόζεφσον

Οι θεωρητικοί υπολογισμοί του Μπράιαν Τζόζεφσον δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Physics Letters υπό τον τίτλο "Possible new effects in superconductive tunnelling," την 1η Ιουλίου 1962. Πειραματικώς επαληθεύθηκαν από τους Φίλιπ Άντερσον και Τζων Ρόγουελ στα εργαστήρια της εταιρείας Bell στο Πρίνστον ("Probable Observation of the Josephson Superconducting Tunneling Effect", περιοδικό Physical Review Letters, τόμος 10, σσ. 230-232, Ιανουάριος 1963).

Πριν ο `Αντερσον και ο Ρόγουελ επιβεβαιώσουν τους υπολογισμούς, ο Αμερικανός φυσικός Τζον Μπαρντίν (1908–1991, βραβεία Νόμπελ 1956 και 1972), έφερε αντιρρήσεις στην εργασία του Τζόζεφσον: Με δημοσίευσή του στο Physical Review Letters στις 25 Ιουλίου 1962 υποστήριξε ότι «δεν μπορεί να υπάρξει τέτοια υπέρρευστη ροή». Η διαφωνία οδήγησε σε μία ονομαστή για τους ειδικούς του κλάδου αντιπαράθεση τον Σεπτέμβριο του ίδιου έτους στο Κολέγιο Κουήν Μαίρυ του Πανεπιστημίου του Λονδίνου, κατά το 8ο Διεθνές Συνέδριο Φυσικής Χαμηλών Θερμοκρασιών. Μόλις ο νομπελίστας Μπαρντίν άρχισε να μιλά, ο Τζόζεφσον, που δεν είχε τότε πάρει ούτε το διδακτορικό του, σηκώθηκε όρθιος και τον διέκοψε. Οι δύο τους αντάλλαξαν τις απόψεις τους με πολιτισμένο τρόπο, σύμφωνα με πηγές: Ο Ντόναλντ ΜακΝτόναλντ περιέγραψε τη συζήτησή τους ως «τη νιότη απέναντι στην ωριμότητα, το τολμηρό πνεύμα απέναντι στο βάθος της εμπειρίας και τα μαθηματικά απέναντι στη διαίσθηση». Ο Τζόζεφσον, όπως αποδείχθηκε λίγους μήνες αργότερα, είχε δίκιο.

Ο Α. Χουίτακερ γράφει ότι η ανακάλυψη του φαινομένου Τζόζεφσον οδήγησε σε «πολλή και σημαντική εφαρμοσμένη φυσική», όπως την εφεύρεση των SQUIDs (= Υπεραγώγιμες Συσκευές Κβαντικής Συμβολής), που χρησιμοποιούνται π.χ. στη γεωλογία για πολύ ευαίσθητες μετρήσεις, στην ιατρική και στους υπολογιστές. Η IBM εφάρμοσε την ανακάλυψη του Τζόζεφσον το 1980 για να κατασκευάσει έναν υπολογιστή 100 φορές ταχύτερο του IBM 3033 mainframe. Το προϊόν έγινε τότε γνωστό ως «υπολογιστής Τζόζεφσον».

 

 

Ο Τζόζεφσον τιμήθηκε με αρκετά και σημαντικά βραβεία για την ανακάλυψή του, όπως το αμερικανικό Research Corporation Award του 1969 για «εξέχουσες συνεισφορές στην επιστήμη», το βρετανικό Μετάλλιο Χιουζ και το γαλλοβρετανικό Βραβείο Holweck το 1972. Το 1973 μοιράσθηκε το Βραβείο Νόμπελ Φυσικής, με δύο άλλους επιστήμονες που είχαν ερευνήσει σχετικά με το φαινόμενο σήραγγας. Ο Τζόζεφσον όμως έλαβε το ήμισυ του Βραβείου των 122.000 δολαρίων, ενώ οι άλλοι δύο μοιράσθηκαν το άλλο μισό. Η αιτιολόγηση του Βραβείου για τον Τζόζεφσον ήταν: «για τις θεωρητικές προβλέψεις των ιδιοτήτων ενός ρεύματος υπεραγωγού μέσα από φράγμα σήραγγας, ειδικότερα για τα φαινόμενα που είναι γενικώς γνωστά ως φαινόμενα Τζόζεφσον».

Το Βραβείο Νόμπελ Φυσικής εκείνης της χρονιάς ήταν ασυνήθιστο, υπό την έννοια ότι κανένας από τους τρεις βραβευθέντες δεν ήταν καθηγητής σε Πανεπιστήμιο ή άλλο Α.Ε.Ι. όταν ανακοινώθηκαν οι νικητές.

Μετά το διδακτορικό του, ο Τζόζεφσον πέρασε ένα έτος ως μεταδιδάκτορας ερευνητής στις ΗΠΑ (1965–1966), ενώ δίδαξε στο Πανεπιστήμιο του Ιλινόι. Μετά την επιστροφή του στο Κέιμπριτζ έγινε υποδιευθυντής ερευνών στο Εργαστήριο Κάβεντις το 1967, όπου παρέμεινε μέλος της ομάδας συμπυκνωμένης ύλης, μιας ομάδας θεωρητικής φυσικής, για το υπόλοιπο της σταδιοδρομίας του. Εκλέχθηκε εταίρος (fellow) της Βασιλικής Εταιρείας το 1970 και την ίδια χρονιά πήρε μία υποτροφία από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστήμης των ΗΠΑ για το Πανεπιστήμιο Κορνέλ, όπου πέρασε ένα έτος. Το 1972 έγινε λέκτορας της φυσικής στο Κέιμπριτζ και το 1974, μετά τη βράβευσή του με το Νόμπελ, καθηγητής, μία θέση που διατήρησε μέχρι τη συνταξιοδότησή του το 2007.

Ο Τζόζεφσον υπήρξε επίσης επισκέπτης καθηγητής στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο Γουέιν του Ντιτρόιτ το 1983, στο Ινδικό Ινστιτούτο Επιστήμης στο Μπανγκαλόρ το 1984 και στο Πανεπιστήμιο Φυσικών Επιστημών και Τεχνολογίας του Μισούρι το 1987.

Υπερβατικός διαλογισμός

Ο Τζόζεφσον ενδιαφέρθηκε από τα τέλη της δεκαετίας του 1960 για το πρόβλημα νου και σώματος, και είναι ένας από τους λίγους επιστήμονες που υποστηρίζει ότι τα παραψυχολογικά φαινόμενα (τηλεπάθεια, ψυχοκίνηση και άλλα παραφυσικά θέματα) μπορεί να είναι πραγματικά. Το 1971 άρχισε να κάνει υπερβατικό διαλογισμό (TM)

Μετά την απονομή του Βραβείου Νόμπελ, αισθάνθηκε πιο ελεύθερος να ασχοληθεί περισσότερο με το ανορθόδοξο αυτό θέμα και να μιλά για τον διαλογισμό, την τηλεπάθεια και τις «υψηλότερες καταστάσεις συνειδήσεως». Το 1974 εκνεύρισε τους επιστήμονες σε ένα συμπόσιο μοριακών και κυτταρικών βιολόγων στις Βερσαλλίες προσκαλώντας τους να διαβάσουν τη Μπαγκαβάτ Γκίτα (5ος αι. π.Χ.) και τα έργα του Μαχαρίσι Μαχές Γιόγκι (1918–2008), του ιδρυτή του κινήματος του υπερβατικού διαλογισμού.

Τον Μάιο του ίδιου έτους ο Τζόζεφσον κήρυξε την έναρξη ενός συμποσίου για την υποδοχή του Μαχαρίσι στο Κέιμπριτζ. Τον επόμενο μήνα, στο πρώτο καναδικό συνέδριο για την ψυχοκίνηση, ήταν ένας από τους 21 επιστήμονες που έλεγξαν τους ισχυρισμούς του νεαρού τότε Μάθιου Μάνινγκ, που ισχυριζόταν ότι είχε ψυχοκινητικές ικανότητες

Ο Τζόζεφσον επεσήμαινε το μακρό ενδιαφέρον στο Τρίνιτυ Κόλετζ του Κέιμπριτζ για την παραψυχολογία: Το Κληροδότημα Perrott-Warrick είχε ιδρυθεί στο Τρίνιτυ το 1937 για τη χρηματοδότηση παραψυχολογικών ερευνών και ελέγχεται ακόμα από το Κολέγιο. Συνέχισε να σκέπτεται για την ύπαρξη ευφυίας στη φύση, ιδίως αφού διάβασε το βιβλίο του Φρίτγιοφ Κάπρα Το Ταό της φυσικής (1975), και το 1979 άσκησε μία πιο «προχωρημένη» μορφή υπερβατικού διαλογισμού, το «TM-Sidhi program». Υποστήριξε πως ο διαλογισμός μπορούσε να οδηγήσει σε μυστικιστικές και επιστημονικές ενοράσεις, και ότι ως αποτέλεσμα αυτού είχε καταλήξει να πιστέψει σε ένα Δημιουργό.

Το «Fundamental Fysiks Group»

Στα μέσα της δεκαετίας του 1970 ο Τζόζεφσον γνώρισε μία ομάδα φυσικών σχετιζόμενων με το Εργαστήριο Λώρενς του Μπέρκλεϋ που διερευνούσαν παραψυχολογικούς ισχυρισμούς. Είχαν οργανωθεί ως η ανεπίσημη ομάδα «Fundamental Fysiks Group». Εκείνη την εποχή υπήρχε μεγάλο σχετικό ενδιαφέρον στις ΗΠΑ – η αμερικανική κυβέρνηση χρηματοδοτούσε έρευνα για την τηλεπάθεια στο Στάνφορντ – και η ομάδα εφάρμοζε ιδέες από την κβαντική φυσική, ιδίως το θεώρημα του Μπελ και την κβαντική διεμπλοκή, για να εξερευνήσει θέματα όπως η δράση από απόσταση, η ψυχοκίνηση κ.ά..

Το 1976 ο Τζόζεφσον ταξίδεψε μέχρι την Καλιφόρνια για να συναντήσει δύο μέλη της ομάδας, τους ειδικούς των λέιζερ Ράσελ Ταργκ και Χάρολντ Πούτοφ (Puthoff), που είχαν στήσει ένα εργαστήριο παραψυχολογίας και είχαν δημοσιεύσει σχετικές ερευνητικές εργασίες, μεταξύ των οποίων ελέγχους της ψυχοκινητικής ικανότητας του Γιούρι Γκέλερ.

Ο Τζόζεφσον συνδιοργάνωσε ένα συμπόσιο για τη συνείδηση στο Κέιμπριτζ το 1978, δημοσιεύοντας τα πρακτικά υπό τον τίτλο Consciousness and the Physical World (Συνείδηση και φυσικός κόσμος, 1980),, ενώ ένα συνέδριο με θέμα «Επιστήμη και συνείδηση» το 1979 συγκέντρωσε στην Κόρδοβα της Ισπανίας φυσικούς και γιουνγκιανούς ψυχαναλυτές, με ομιλητές τον Τζόζεφσον, τον Φ. Κάπρα και τον Ντέιβιντ Μπομ (1917–1992).

Το 1996 ο Τζόζεφσον δημιούργησε το Πρόγραμμα «Ενοποίηση νου και ύλης» («Mind–Matter Unification Project») στο Εργαστήριο Κάβεντις για την έρευνα ευφυών διαδικασιών στη φύση. Το 2002 δήλωσε στο περιοδικό Physics World: «Η επιστήμη του μέλλοντος θα θεωρεί την κβαντομηχανική ως τη φαινομενολογία ιδιαίτερων πτυχών ενός οργανωμένου πολύπλοκου συστήματος. Η κβαντική διεμπλοκή θα ήταν μία εκδήλωση μιας τέτοιας οργανώσεως, ενώ τα παραφυσικά φαινόμενα μία άλλη.»

Απόψεις για την επιστήμη

Ο Τζόζεφσον έχει επανειλημμένα επικρίνει την «επιστήμη με την κοινή συναίνεση», υποστηρίζοντας ότι η επιστημονική κοινότητα είναι υπερβολικά βιαστική στο να απορρίψει ορισμένες κατηγορίες ιδεών: «Τα πάντα γίνονται απόδεκτά από την κοινότητα της σύγχρονης φυσικής – κοσμικές σκουληκότρυπες, ταξίδι στον χρόνο – εφόσον κρατιούνται οι αποστάσεις από οτιδήποτε μυστικιστικό ή νεο-εποχίτικο.» Αναφερόμενος σε αυτή τη θέση ως «παθολογική δυσπιστία», της αποδίδει την ευθύνη για την απόρριψη από ερευνητικά επιστημονικά περιοδικά εργασίων παραψυχολογίας, ενώ φθάνει να συγκρίνει την παραψυχολογία με τη θεωρία της μετατοπίσεως των ηπείρων του Άλφρεντ Βέγκενερ (1880–1930), η οποία ήταν το αντικείμενο χλεύης μέχρι που τα ερευνητικά δεδομένα οδήγησαν στην αποδοχή της μετά τον θάνατο του Βέγκενερ

Αρκετοί φυσικοί παραπονέθηκαν το 2001, όταν σε ένα φυλλάδιο των Βασιλικών Ταχυδρομείων για τα 100 χρόνια από τη θέσπιση των Βραβείων Νόμπελ ο Τζόζεφσον έγραψε ότι η Βρετανία βρισκόταν στην πρωτοπορία των ερευνών για την τηλεπάθεια.

Ο Μπράιαν Τζόζεφσον είναι νυμφευμένος από το 1976 με την Κάρολ Ανν Ολίβιε και έχουν μία θυγατέρα.

• Βραβείο των χιλίων λιρών του New Scientist, 1969
• Research Corporation Award του 1969 για «εξέχουσες συνεισφορές στην επιστήμη»
• Εταίρος της Βασιλικής Εταιρείας, 1970
• «Βραβείο στη μνήμη Φριτς Λόντον» για τη φυσική χαμηλών θερμοκρασιών, 1970
• «Μετάλλιο και Βραβείο Φαραντέι-Γκάθρι» του βρετανικού «Ινστιτούτου Φυσικής», 1972
• Μετάλλιο βαν ντερ Πολ, της Διεθνούς Ενώσεως Ραδιοεπιστήμης, 1972
• Μετάλλιο Elliott Cresson, του Ινστιτούτου Φραγκλίνου, 1972
• Μετάλλιο Χιουζ, 1972
• Βραβείο Holweck, 1972
• Βραβείο Νόμπελ Φυσικής, 1973
• Επίτιμος διδάκτορας του Πανεπιστημίου της Ουαλίας, 1974
• Μετάλλιο Φαραντέι του Ιδρύματος Μηχανικών και Τεχνολογίας (πρώην Ηλεκτρολόγων Μηχανικών), 1982
• Επίτιμος διδάκτορας του Πανεπιστημίου του Έξετερ, 1983