Фриц Цвики е работил по-голямата част от живота си в Калифорнийския технологичен институт в САЩ, където прави много важен принос в астрономията.

Цвики е първият, който докладва за възможното съществуване на т.нар. тъмна или скрита материя – предполагаема форма на материя, за която се предполага, че има гравитационно влияние върху заобикалящата я среда, но не взаимодейства със светлина или друго електромагнитно излъчване и следователно не може да се наблюдава като обикновена материя.

Той също така предлага алтернативно обяснение за червеното отместване – „уморена светлина“, като алтернативно обяснение на връзката червено отместване – разстояние.

Докато е работел за обсерваториите Маунт-Уилсон и Маунт-Паломар открива десетки хиляди галактики.

Той изобретява научен метод, наречен „морфологичен анализ“ (Morphological Box) за генериране на максимално количество идеи, метод коренно противоположен на принципа на Окам. Инженерната практика на Цвики е пример за ефекта от морфологичния анализ.

Той притежава 50 патента, най-вече в областта на ракетните технологии. През 1943 г., използвайки своя метод, той разработва 575 варианта на двигатели на ракетни апарати, а през 1951 г. вариантите стават 36 864.

Този метод генерира изведнъж огромно количество идеи, всъщност всички възможни по принцип, и такива, които не само умножават същностите свръх необходимото, но и същности, които никога няма да бъдат изследвани защото са ненужни или фантастични.

По време на своята дълга кариера Цвики прави стотици публикации, като покрива обширен диапазон от различни теми.

Отнасял се е критично към религията и е смятал, че е неприемливо да се приписват природни явления на Бога.

Макар и да е живял в България само в ранното си детство, Цвики е говорел отлично български през целия си живот.

Фриц Цвики е запомнен и като гений, и като човек с труден характер. Той е изпитвал затруднения в личните си взаимоотношения със своите колеги и е имал малък брой официални ученици, които не са го обичали никак.

Цвики е имал приятелски отношения с Айнщайн, но успява да влезе в спорове и да се скара с почти всичките си колеги. Не е обичал и да се включва в колективи, сътрудничеството му с Валтер Бааде, германски астроном, работил дълги години в САЩ, е била изключение. Сам си е правил и нужния математически анализ на изследванията.

Възнамерявал е да напише и автобиография със заглавие “Операция вълк единак“.

Най-знаковата му кавга е с Едуин Хабъл (прочутия американски астроном, на когото е наречен космическият телескоп). Фриц наричал него и екипа му от астрономи „сферични копелета“ (spherical bastards). Защо сферични? Защото са копелета, откъдето и да ги погледнеш!

Един анекдот, който често разказвали за Цвики, гласял, че той провел неофициален експеримент, за да види дали може да реши проблемите с турбулентността, прекъсвайки наблюдателна сесия една вечер в обсерваторията „Маунт Уилсън“. Фриц наредил на своя асистент да стреля с пушка през визьора на телескопа с надеждата, че това би помогнало да се смекчи турбулентността. Не е имало видим ефект, но експериментът демонстрира латералното мислене, с което е бил известен Цвики.

Фриц Цвики произвежда първите изкуствени метеори. Той прави това, като поставя експлозиви в носа на ракета V2, които щели да бъдат детонирани на голяма височина и да изстрелят парчета метал с голяма скорост през атмосферата. Първите опити се оказали неуспешни и ученият решил да опита отново с ракетата Аеробий. Неговите заявки били отхвърлени, докато Съветския съюз не изстрелял своя Спутник-1. Дванайсет дни по късно, на 16 октомври 1957, Цвики провежда експеримент с Аеробий и успешно изстрелял металните парчета, които били видими от обсерваторията „Паломар“. Смята се, че едно от тези парчета може би е успяло да се измъкне от гравитационното привличане на Земята и да се превърне в първия обект, изстрелян в слънчевата орбита.

Цвики е смятал за възможно да се извърши пренареждане на Вселената според дадено произволно желание. В една лекция през 1948 г. той говори за разменяне на планетите или променяне на техните локации в пределите на Слънчевата система. През 60-те години Цвики дори дава предложение как може да бъде преместена цялата Слънчева система, като гигантски космически кораб, с който да се пътува към други звезди. Смятал, че това би могло да бъде постигнато като се изстрелят снаряди към Слънцето, за да се предизвикат асиметрични експлозии и по този начин да се достигне звездата Алфа Кентавър за период от 2500 години.

Фриц Цвики е роден на 14 февруари 1898 г. в град Варна, Княжество България, в семейството на Фридолин Цвики (1868-1944), швейцарец, жител на кантона Молис, град Гларус, и Франтишка Върчек (1871-1927), етническа чехкиня, поданичка на Австро-Унгарската империя, домакиня, католичка по вероизповездание. В акта за раждане бъдещият учен е записан погрешно като Приц, погрешно са записани и името на баща му – Фриц, и името на майка му – Фани.

_{Родният дом на Фриц Цвики, намиращ се на ул. „Братя Миладинови“ 53-а, Варна}

Баща му Фридолин, също католик, пристига във Варна още като младеж, търсейки бизнес възможности за развиване на частен бизнес. Той управлява Швейцарската кредитна банка във Варна, продава текстил и механизми – внос от Швейцария, а по-късно отваря фабрика за оловни сачми, която снабдява ловците с муниции. Имал е неопетнена репутация и няколко правителства го избират да ги представлява като консул на държавите във Варна – сред тях са Норвегия, Германия, Австрия и Турция.

Къщата, в която е роден Фриц – на ъгъла на днешните улици „Братя Миладинови“ и „Иван Драсов“, е преустроена и построена в сегашния си вид през 1908 г., с активното участие на баща му и по проект на софийския инженер Михаил Иванов. Фриц e най-голямото от три деца: той има по-малък брат на име Рудолф и сестра Леони. Франтишка е посещавала редовно градските пазари – по онова време това не е било женска работа, говорела е свободно с всички продавачи, независимо от народността им. Именно от нея Фриц придобива афинитет към езиците. Майка му умира във Варна. Баща му, упражнявал консулска дейност до 1933 г., живее и работи в България до 1945 г., а след Втората световна война се завръща в Швейцария. Леони, сестрата на Фриц, се омъжва за българин от Варна и прекарва целия си живот в морския град. В последните години във фамилната къща на семейство Цвики във Варна живее внукът на Лиза.

Когато Фриц навършва 6 години, баща му го изпраща при неговите родители в Гларус, Швейцария. Планът е първородният му син да живее при баба си и дядо си, за да получи солидно образование в областта на бизнеса, след което да се върне във Варна и да поеме семейните дела. Животът на Фриц при баба му и дядо му в Швейцария е спокоен, но той се чувства изолиран.

„Живеех самотно в Гларус, и понеже нямах брат или сестра, с които да играя, отивах в планината или играех на карти с полицаите и горските.“

В училище момчето показва изумителни математически наклонности. Учителите изпращат писмо до баща му, в което изказват мнение, че би било много жалко тези способности да се пропилеят чрез занимания с търговска дейност.

Години по-късно Фриц споделя в едно от интервютата си: „Баща ми писа, че по негово мнение брат ми е роден за търговец… а аз трябва да стана инженер или учен“.

През 1916 г. Цвики пристига в Цюрих, за да се запише в най-старото и престижно училище в страната – Швейцарският федерален технологичен институт. От 1917 до 1925 г. той учи математика и експериментална физика. Там Фриц се запознава с младеж, с който ще останат близки приятели за цял живот. Това е полякът Тадеуш Райхщайн, който през 1950 г. ще получи Нобелова награда по медицина.

Близо до квартирата на Цвики, в малък апартамент живее Владимир Илич Ленин заедно със съпругата си Надежда Крупская. Той всеки ден събира млади идеалисти в кафенето, което посещава и Фриц. Планът на Ленин е да подготви бунт от Швейцария, който да доведе до свалянето на руския цар Николай. Младият студент запомня него и приближените му – „наблюдавайки ги от близо, за мен беше очевидно от самото начало, че те играят една от най-грубите и смъртоносни игри в цялата история. Затова, когато настъпи 1918 г. и, въпреки че някои швейцарски работници се бяха заблудили от лозунгите от Москва, ние основахме временна политическа организация в Швейцария, с която смачкахме комунизма в страната веднъж завинаги“.

Цвики започва да разсъждава за щастието, за откриването на гения, който се крие във всеки човек. През годините ще продължи да мисли в тази посока, докато наблюдава действията на Хитлер, Мусолини, Ленин, Сталин.

„Тези диктатори очевидно не са имали нито един слънчев ден или дори слънчев час през живота си. Колко жалко, че не са открили гения в себе си!“

Фриц Цвики получава висше образование, като завършва с изключително висок резултат (по-висок от този на Айнщайн, години по-рано). През 1922 г. той защитава дисертация, озаглавена „За теорията на хетерополярните кристали“ (Zur Theorie der heteropolaren Kristalle), като получава научната степен „доктор по естествени науки“.

През 1925 г. от САЩ пристига делегация, чиито членове търсят известния холандски физик и физикохимик Петер Дебай, който по-късно става носител на Нобелова награда по химия, за да му предложат работа в страната си. Но точно в този ден него го няма. Цвики поема делегацията и цял ден развежда американците из университета. Младежът е доста учуден, когато го канят да замине за Съединените щати, предлагайки му договор за 2 години и стипендия от 125 долара месечно. Попитали го: „Къде искаш да бъдеш в Америка?“ „Някъде където има планини“. Американците тутакси отвърнали: „Маунт Уилсън!“.

На 45 мили североизточно от Лос Анджелис се намира „Маунт Уилсън“ – обсерваторията, която ще положи основите на модерната астрофизика, звездната еволюция и структурата на галактиката. Но при пристигането си Цвики не разбира нищо от астрономия. Той идва като експерт по кристалите. При първата си среща с новия началник Фриц го пита: „А къде е планината?“. Той му посочва връх Маунт Уилсън, където се намира обсерваторията, а Фриц отвръща: „Виждам само хълмчета“.

Първото му желание е било да се прибере веднага. Но е имал договор, който го е задължавал да остане 2 години. През това време Цвики открива, че хората в Калифорния са изключително открити и приятелски настроени.

„Тук има много какво да правя и всички са ентусиазирани от всичко ново, пристрастяващо е.“

Новата му среда обаче е силно конкурентна. Цвики с тревога пише на приятел от Швейцария: „В Америка от теб се очаква да произвеждаш нещо ново всеки ден“.

Наближава краят на договора в Калифорнийския технологичен институт (Калтек), а Фриц все още не е направил нищо значимо. Примирен, че ще трябва да се прибира обратно вкъщи, той опакова багажа си, когато в стаята му влизат негови колеги, за да го поздравят, че е нает като професор по физика в Калтек!

След като получава стипендия на фондация Рокфелер, Цвики работи в технологичния институт с физика Робърт Миликан. По-късно изнася лекции по атомна физика там като асистент.

Фриц Цвики разработва множество космологични теории, които оказват дълбоко влияние върху разбирането на нашата вселена в началото на XXI век. Той измисля термина "супернова", като същевременно насърчава концепцията за неутронни звезди. Изминават пет години, преди Опенхаймер да публикува своята забележителна статия, обявяваща "неутронни звезди".

Фриц Цвики е назначен за професор по астрономия в Калифорнийския технологичен институт през 1942 г. Той също така е работил като изследователски директор/консултант за Aerojet Engineering Corporation (1943–1961) и като член на персонала на обсерваторията Маунт Уилсън и обсерваторията Паломар през по-голямата част от кариерата си. Той е разработил някои от най-ранните реактивни двигатели и притежава повече от 50 патента, много от които в реактивното задвижване. Цвики изобретява подводния джет. Пример за неговата работа по ракетно задвижване през Втората световна война е бил патент върху нитрометанов двигател, подаден от колектив от Цвики и трима други служители на Aerojet през март 1944 г. и той също публикува статия за химическата кинетика в ракетни двигатели и мотори през 1950 г.

_{Паметната плоча на къщата във Варна, където е роден Фриц Цвики}

Личен живот

На 25 март 1932 г. Фриц Цвики се жени за Дороти Върнън Гейтс (1904–1991), член на известно местно семейство и дъщеря на сенатора от щата Калифорния Егбърт Джеймс Гейтс. Нейните пари изиграват важна роля във финансирането на обсерваторията „Паломар“ по време на Голямата депресия. Никълъс Рузвелт, братовчед на президента Теодор Рузвелт, е бил негов зет чрез брак с Тирза Гейтс. Цвики и Дороти се развеждат по взаимно съгласие през 1941 г.

На 18 октомври 1947 г. Цвики се жени в Швейцария за Анна Маргарита Цюрхер. Те имат три дъщери, Маргрит, Франциска и Барбарина. Фриц Цвики умира в Пасадена, Калифорния, САЩ, на 8 февруари 1974 г. и е погребан в Молис, Швейцария. След смъртта му се раждат и три негови внуци. Музеят „Цвики“ в Landesbibliothek, Гларус, съхранява много от неговите документи и научни трудове.

В Швейцария е създадена фондация, носеща неговото име – Fritz Zwicky Stiftung, за да продължи неговите идеи, свързани с "морфологичния анализ". Фондацията публикува биография на Цвики на английски: Alfred Stöckli & Roland Müller: Fritz Zwicky – An Extraordinary Astrophysicist. Cambridge: Cambridge Scientific Publishers, 2011.

Хуманитарна дейност

Фриц Цвики е бил великодушен хуманитарист, който показвал загрижеността си към обществото. След развръзката на Втората световна война, той се труди усилено да събира тонове книги за астрономия и други предмети, и ги изпраща на научни библиотеки, пострадали от войната, из Европа и Азия.

Цвики е имал и дълготраен ангажимент с благотворителната фондация Песталоци в Америка, която подкрепяла сиропиталища. През 1955 г. той получава златен медал от тази фондация, като признателност за оказаните от него услуги.

Цвики е критикувал организираната религия, но не и индивидуалната вяра. Отнасял се е критично към национализма и политическите нагласи на Близкия изток, както и към употребата на атомни оръжия по време на Втората световна война. Той е вярвал, че надеждата за света се крие в свободните хора с добра воля, които се трудят заедно, без намесата на институции или постоянни организации.

През 1949 г. президентът на САЩ Хари Труман награждава Фриц Цвики с „Президентския медал за свобода“ за работа върху ракетни двигатели по време на Втората световна война. През 1968 г. Цвики е назначен за професор-емеритус в Калифорнийския технологичен институт.

През 1972 г. Цвики е награден със златния медал на Кралското астрономическо общество, най-престижната им награда, за „изтъкнати приноси към астрономията и космологията“. Тази награда отбелязва в частност неговата работа върху неутронните звезди, тъмната материя и каталогизирането на галактики.

Астероидът 1803 Zwicky и лунният кратер Zwicky са именувани в негова чест.

Научна работа

Първият научен принос на Фриц Цвики се отнася до йонните кристали и електролитите.

Заедно с колегата си Валтер Бааде, Цвики е пионер и популяризира използването на първите телескопи „Шмид“, използвани в обсерватория на планински връх през 1935 г. През 1934 г. той и Бааде въвеждат термина „свръхнова“ и изказват хипотезата, че свръхновите са преход на нормални звезди в неутрон звезди, както и произхода на космическите лъчи. Това беше мнение, което допринесе за определянето на размера и възрастта на Вселената впоследствие.

В подкрепа на тази хипотеза Цвики започва да търси свръхнови и открива общо 120 сам (и още една, SN 1963J, съвместно с Пол Уайлд) за 52 години (SN 1921B до SN 1973K), рекорд който остава до 2009 г., когато подобрен от Том Боулс. Цвики извършва трудоемката си работа, сравнявайки фотографски плаки с човешко око, което е много по-предизвикателно и трудно от това, което Боулс прави, използвайки модерна технология за своя запис.

През 1938 г. Валтер Бааде предлага да се използват свръхнови като стандарт за яркост за измерване на разстояния в дълбокия Космос. Тъй като светлинните криви на много звезди свръхнова тип-Iа имат пик в светимостта, поради присъщата им яркост те могат да се използват в скалата за измерване на космическите разстояния.

През 1937 г. Цвики постулира, че галактиките могат да действат като гравитационни лещи чрез открития по-рано ефект на Айнщайн. Едва през 1979 г. този ефект е потвърден от наблюдението на така наречения "Квазар близнак" Q0957+561.

През 1933 г. Цвики въвежда термина "тъмна материя" (на английски: dark matter; на немски: dunkle Materie ), за да обясни аномалията, която наблюдава в клъстера Coma Berenices: като се вземат предвид законите на небесната механика и се изчислява масата на галактиките в този клъстер (който се движи с изключително високи скорости), тези галактики трябва да са се "откъснали от клъстера" и да са "избягали" в открития Космос. Фактът, че това не е така, се тълкува от него като доказателство за съществуването на невидима материя, в допълнение към наблюдаваната материя, чиято обща маса е изчислена. Неговите идеи обаче ще изчакат почти 40 години, преди да започнат да се приемат сериозно.

Докато изследва галактическия клъстер Кома през 1933 г., Цвики е първият, който използва вириалната теорема, за да открие съществуването на гравитационна аномалия, която нарича "тъмна материя". Гравитационната аномалия се появява поради прекомерната скорост на въртене на видимата материя в сравнение с изчисленото гравитационно привличане в клъстера. Той изчислява гравитационната маса на галактиките в клъстера от наблюдаваните скорости на въртене и получава стойност най-малко 400 пъти по-голяма от очакваната от тяхната яркост. Същото изчисление днес показва по-малък коефициент, базиран на по-големи стойности за масата на видимата материя.

Когато Едуин Хъбъл открива донякъде линейна връзка между разстоянието до галактика и нейното червено отместване, изразено като скорост, Цвики веднага посочва, че корелацията между изчислените разстояния на галактиките и техните червени отмествания има несъответствие, което е твърде голямо, за да се побере в граници на грешка на разстоянието. Той предполага, че ефектът на зачервяване не се дължи на движенията на галактиката, а на неизвестен феномен, който кара фотоните да губят енергия, докато пътуват в Космоса. Цвики смята, че най-вероятният кандидат процес е ефектът на съпротивление, при който фотоните прехвърлят инерция към околните маси чрез гравитационни взаимодействия; и предлага да се направи опит този ефект да се постави на солидна теоретична основа с общата теория на относителността. Той също така разглежда и отхвърля обяснения, включващи взаимодействия със свободни електрони или разширяване на пространството.

През 1929 г. Цвики е бил скептичен към разширяването на Космоса, тъй като измерените по това време темпове са изглеждали твърде големи. Едва през 1956 г. Уолтър Бааде коригира скалата на разстоянието въз основа на променливите звезди на цефеидите и въвежда първите точни измервания на скоростта на разширяване. Космологичното червено отместване сега обикновено се разбира като следствие от разширяването на пространството; характеристика на космологията на Големия взрив.

Цвики разработва обобщена форма на морфологичен анализ, който е метод за систематично структуриране и изследване на общия набор от връзки, съдържащи се в многомерни, обикновено неизмерими, проблемни комплекси. Той пише книги по темата през 1957 г. и 1969 г. и твърди, че е направил много от своите открития, използвайки този метод.

Цвики посвещава значително време на търсенето на галактики и изготвянето на каталози. От 1961 до 1968 г. той и колегите му публикуват изчерпателен каталог от шест тома на галактики и купове от галактики. Всички те са били публикувани в Пасадена, от Калифорнийския технологичен институт.

В оригиналния каталог галактиките се наричат „галактики на Цвики“, а самия каталог се поддържа и обновява. Цвики и съпругата му Анна Маргарита съставят и важен каталог на компактните галактики, понякога наричан просто „Червената книга“.

Фриц Цвики е почитан като откривател на неутронните звезди. Също така той обсъжда и съществуването на ядрени гоблини, които описва като „тяло с висока плътност на ядрото ... стабилно само при достатъчно външно налягане в пределите на масивна и плътна звезда“. Той е предполагал, че гоблините могат да се движат в пределите на звездата и да се взривяват опустошително като достигнат по-малко плътни райони от повърхността на звездата, и служат за обяснение на явленията при звездни изригвания. Тази идея така и не е била изследвана допълнително.