מצעדת המוות לפרס ישראל:
נפטר הפיזיקאי יהושע זק

יום המדע, שצוין אתמול בישראל, נקבע בלוח השנה לזכרו של אלברט איינשטיין, שנולד ב-14 במרץ. בצירוף מקרים, אתמול בבוקר הלך לעולמו אחד מגדולי המדענים בארץ, לבטח אחד מגדולי הפיזיקאים שלה – ואחד מאבני הראשה של הפקולטה לפיזיקה בטכניון: פרופ' יהושע (ישה) זק, חתן פרס ישראל לפיזיקה לשנת תשפ"ב (2022).

ילדות ונעורים בצל השואה, ותחילת הדרך באקדמיה

ישה זק נולד בווילנה – אז פולין, כיום ליטא – בספטמבר 1929, בנם של מנדל וסימה, שהנחילו ציונות לו ולאחיו. בהיותו כבן 12 כבשו הנאצים את עירו והוא הועבר לגטו וילנה, ובהמשך למחנות עבודה באסטוניה ולמחנה הריכוז שטוטהוף, שם גם שרד צעדת מוות. הוריו נפטרו מרעב וממחלת הטיפוס בתקופת המלחמה, ושניים מאחיו נספו אף הם; שני אחיו האחרים, בן-ציון ואברהם, שרדו.

אחרי שחרור המחנה בינואר 1945 על ידי הצבא האדום, גויס זק בעצמו לשלוש שנים. בתום השירות, והרבה לאחר גיל סיום התיכון בימים כתיקונם, שב לספסל הלימודים, המשיך את שנגדע, ואף הצטיין בלימודיו. במקביל גם עסק בספורט, והיה אלוף ליטא בחתירה בקיאק. ב-1950 החליף את החתירה בקיאק בחתירה למדע, עת החל את לימודי הפיזיקה לתואר שני (במסלול ישיר) באוניברסיטת וילנה. אחד ממוריו בווילנה היה פרופ' שלמה סטרליץ, שלימים עלה לארץ והיה ממקימי החוג למתמטיקה באוניברסיטת חיפה.

זק המשיך לדוקטורט בהנחיית לב גורביץ, פיזיקאי יהודי-סובייטי ותיק, אף הוא יוצא הצבא האדום. אך לפני סיום הדוקטורט, ב-1957, החליט לעלות ארצה דרך פולין, בעליית גומולקה, שבמסגרתה עלו רבים מיהודי פולין בשנות ה-50. מבחינתו, כמי שגדל בבית ציוני, הייתה זו הבחירה הטבעית.

למד מהטובים ביותר. המנחים של יהושע זק, נתן רוזן (מימין) ויואל רקח | ויקישיתוף, Ovedc, Harris

העלייה לארץ וראשית ההישגים

כמה ימים לאחר עלייתו קלט אותו בטכניון פרופ' נתן רוזן –  אותו רוזן שכתב מאמר מפורסם יחד עם פודולסקי ואיינשטיין על אודות המשתנים החבויים במכניקת הקוונטים, מאמר שמכונה כיום בראשי התיבות EPR. רוזן היה המנחה של זק בצוותא עם יואל רקח האגדי מהאוניברסיטה העברית, אבי הפיזיקה העיונית בישראל. ב-1960 זק השלים רשמית את עבודת הדוקטורט שלו, שעסקה ביישומי תורת החבורות בפיזיקה. חבורות הן ישויות מתמטיות המתפרשות לרוב בפיזיקה בתור היוצרות של טרנספורמציות פיזיקליות שונות: הזזות במרחב ובזמן, סיבובים ופעולות מורכבות יותר. הן נחשבות לכלי בסיסי ביותר בפיזיקה.

במהלך השתלמות הפוסט-דוקטורט שלו במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT) בארצות הברית, גילה זק את "החבורה המגנטית". חבורה זו אחראית להזזות מרחביות בנוכחות שדה מגנטי קבוע בגבישים, ונמצאת בבסיס התיאוריה המודרנית של אפקט הול הקוונטי – תגלית שעליה הוענקו מספר פרסי נובל. פיתוחיו של זק נכנסו לספרות הפיזיקה היסודית, בכתביהם של לנדאו וליפשיץ שהפכו לקאלט עם הופעתם בשנות ה-60 של המאה הקודמת.

במהלך השתלמות הפוסט-דוקטורט שלו במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT) גילה זק את "החבורה המגנטית". דיאגרמה של חבורה מגנטית | מתוך המאמר Kopsky V. 2015

כלי (ח)זק

לטכניון שב זק כחבר סגל ב-1964. שנים אחדות לאחר מכן פיתח כלי מתמטי-פיזיקלי מרתק לו קרא "התמרת k-q", אך בפועל ידוע יותר באֶפּוֹנִים שלו, התמרת זק (Zak transform). במהותה, התמרת זק דומה להתמרת פורייה, אשר מפרקת כל פונקציה לרכיביה המחזוריים; אולם כאן מדובר על התמרה אשר גם משמרת את המידע על הפונקציה המקורית ובה בעת מוסיפה מידע על רכיביה המחזוריים. אם נחשוב על הפונקציה המקורית כהקלטה של מנגינה כלשהי, התמרת פורייה יכולה לקחת אותה ולומר לנו אילו תווים מנוגנים בה, ועד כמה הם נוכחים - למשל, שהיא כוללת שבע פעמים את התו מי, עשר פעמים את התו סול וכן הלאה. התמרת זק, לעומת זאת, משרטטת את מפת התווים, כלומר לא רק אילו מהם מנוגנים וכמה פעמים הם מופיעים, אלא גם מתי הם מנוגנים.

ההתמרה שימושית בתורת השדות הקוונטית ובניתוח אותות. בשנים שחלפו מאז קנתה לה ההתמרה שביתה גם בתוכנות חישוב נפוצות כגון MATLAB.

בראשית שנות ה-70 כיהן זק כראש המכון למצב מוצק בטכניון, וב-1989 הולידה עבודתו גילוי נוסף, פאזת זק. זהו גודל בעל חשיבות במיון הטופולוגי של חומרים מבודדים חד ממדיים, והוא קשור לגודל פיזיקלי אחר, "פאזת ברי" (על שם מייקל ברי, פיזיקאי יהודי-בריטי ותיק), המתאר את המצב הרגעי של מערכת קוונטית תחת שינוי איטי של הכוחות הפועלים עליה. חלפו כ-25 שנים תמימות עד אשר נמדדה פאזת זק במעבדה, ויישומיה משתרעים עד למחשוב קוונטי.

חלפו כ-25 שנים תמימות עד אשר נמדדה במעבדה. אילוסטרציה של תנועת החלקיקים בניסוי שמדד את פאזת זק | דוברות הטכניון

פריחה והוקרה מאוחרות

בחייו האישיים זכה זק לפריחה מאוחרת: ב-1978, כשהוא בן 49, נישא לריטה לבית לובלינר, ונולדו להם שני ילדים – הבן, בן ציון, על שם אחיו, והבת, שָׁבַּד, כשם נעוריה של אמו. גם בחייו המקצועיים, ההוקרה המשמעותית הגיעה בשלב מתקדם יחסית. רק לפני עשור זכה במדליית ויגנר, ולאחר מכן בפרס עמית החברה הישראלית לפיזיקה (IPS). כמו כן, זכה זק שייקרא על שמו חלקיק מסוג פרמיון (חלקיק בעל ספין חצי שלם), "פרמיון בראון-זק" (Brown-Zak fermion) שהתגלה במערכות גבישיות.

לפני כשנתיים הוכרז כחתן פרס ישראל לפיזיקה בגיל מופלג למדי, 92. הוא היה אחד מהזוכים המבוגרים בתולדות הפרס, שהיה אמור להיות מוענק גם השנה ונכון לכתיבת מילים אלה, בוטל בהחלטת שר החינוך. זכייתו זו מדגימה את החשיבות שבחלוקת הפרס, בפרט כאשר מדובר במדעני הדור הוותיק; בשנה בה זכה בפרס, גם השיא משואה בטקס יום הזיכרון לשואה ולגבורה בלוחמי הגטאות.

לפני כשנתיים הוכרז כחתן פרס ישראל לפיזיקה. פרופ' זק מקבל את הפרס מידי שרת החינוך יפעת שאשא־ביטון | ויקישיתוף, Eladyanir

צניעות כערך

לאורך שנותיו בישראל התגורר זק בצניעות במעונות הטכניון הישנים, והיה המדען האחרון שחי שם. בשנה שעברה צוין בטכניון יום הולדתו בכנס מדעי לכבודו. אתמול בבוקר, כאמור, נפטר כשהוא שבע ימים ומעשים.

נשיא הטכניון, עמיתו הפיזיקאי פרופ' אורי סיון, ספד לו באלה המילים: "היום אנחנו נפרדים ממדען דגול, מעמודי התווך של הפקולטה לפיזיקה בטכניון וממתווי דרכה. עבודתו המחקרית סללה דרכים חדשות בהבנה של תופעות יסודיות במכניקת הקוונטים והאיצה פיתוח של יישומים הנדסיים חשובים. פרופ' זק נמנה עם דור הנפילים שהניחו את היסודות לפיזיקה התיאורטית בישראל."

הפיזיקה הישראלית איבדה אתמול את אחד מענקיה. נוח על משכבך בשלום, יהושע זק.