Физики, химики и математики: жизнь и открытия. часть 8

XX век продолжает захватывать нас насыщенностью событий в научном сообществе

Часть 1 Часть 2 Часть 3 Часть 4 Часть 5 Часть 6 Часть 7

Поль Адриен Морис Дирак (1902 - 1984) - один из титанов физики XX века. Он был профессором в Кембридже. Вольфганг Паули любил повторять: "Бога нет, и Дирак - пророк его". Дирака ценили как физика-теоретика, способного на невероятные прозрения. Каждое его уравнение отличалось особым изяществом. Когда Эмилио Сегре и Энрико Ферми хвалились друг перед другом своими достижениями, Сегре озадачил коллегу таким заявлением: "Спорю, вы променяли бы все ваши работы на одну статью Дирака". Ферми ненадолго задумался и ответил: "Пожалуй, вы правы".

Дирак отличался крайней немногословностью. Его реплики в большинстве разговоров сводились к "да", "нет" и "не знаю". Широко известен такой случай: на обсуждении после семинара один из участников начал так: "Профессор Дирак, я не до конца понял ваш вывод..." Когда он закончил свой вопрос, наступило долгое молчание. В конце концов председатель семинара поинтересовался, будет ли Дирак отвечать на вопрос. "Это был не вопрос, - отозвался Дирак, - а утверждение". Дирак не имел в виду намеренно нагрубить - просто так проявлялся конкретный характер его мышления. Астрофизик Деннис Скиама вспоминал, как в 1950 году, еще студентом, он зашел в кабинет Дирака. "Профессор Дирак, - возбужденно начал он, - я только что размышлял о том, как связано формирование звезд с космологическими вопросами, и мне пришла в голову одна мысль. Стоит мне вам об этом рассказать?" - "Нет", - сказал Дирак.

Леопольд Инфельд, физик-теоретик из Польши, отправился на стажировку в Кембридж. Вот как прошла его первая встреча с Дираком:

Когда я пришел к Дираку впервые, я и понятия не имел, как трудно с ним общаться, поскольку не знал тогда никого, кто мог бы меня предупредить. Поднявшись по узкой деревянной лесенке колледжа Сент-Джон, я постучался в дверь кабинета Дирака. Он молча открыл мне и приветливо указал на кресло. Я уселся и стал ждать, что Дирак начнет беседу. Но... молчание. Тогда начал я - с предупреждения, что плохо говорю по-английски. Улыбка и снова ничего в ответ. Мне пришлось продолжить:

"Я разговаривал с профессором Фаулером. Он сообщил, что мне предстоит работать с вами. Он предложил заняться эффектом внутренних превращений позитронов".

Никакого отклика. Я подождал немного и задал прямой вопрос: "Не будете ли вы возражать, если я этим займусь?" - Нет".

Ну вот, я добился от Дирака хоть одного слова. Тогда я начал излагать задачу и вытащил карандаш, чтобы написать формулу. Дирак молча встал и принес бумагу. Мой карандаш отказывался писать - Дирак достал свой и молча вручил мне. Я снова задал прямой вопрос и получил в ответ пять слов - чтобы их как следует переварить, понадобилось двое суток. Разговор был окончен. Тут я предпринял попытку продлить его хоть немного: "Не возражаете, если я буду время от времени вас беспокоить, когда столкнусь с трудностями?" - "Нет".

Я вышел из комнаты удивленным и огорченным. Он ничего мне не запретил, и мне не следовало бы переживать, знай я то, что знал в Кембридже каждый. Если Дирак выглядел странным для англичан, то насколько странным он должен был показаться поляку, оттачивавшему язык в львовских кафе?

В 1931 году Дирак на год перешел на работу в Университет Висконсина. Там он дал интервью Раунди Колину для местного журнала:

Мне рассказали, что новый сотрудник университета, появившийся здесь весной - математический физик или что-то в этом духе, - заткнет без труда за пояс сэра Исаака Ньютона, Эйнштейна и всех остальных. Узнав это, я решил немедленно отправиться к нему за интервью. Чего не сделаешь для читателей главного журнала штата, особенно если привык знакомить их со всякими важными шишками. Итак, его зовут Дирак, и он англичанин. От читает лекции умникам с физического и математического факультетов - ну и другим ребятам, которые забредают в аудиторию по ошибке. На следующее утро я уже стучался в двери кабинета доктора Дирака в Стерлинг-Холле. Приятный голос сказал мне: "Войдите". Тут важно заметить, что фраза "Войдите" была едва ли не самым длинной из всего, что доктор произнес за время интервью. Доктор определенно любитель предельно лаконичного общения. Это мне по нраву, болтливые парни меня только раздражают.

Доктор оказался высоким и молодо выглядящим джентльменом, а блеск в его глазах вызвал у меня откровенную симпатию. Его друзья в университете сообщили, что Дирак хороший парень и отличный участник совместных прогулок, важно только не упускать его в это время из виду.

Но вот что меня сразу озадачило: было не похоже, что он занят делом. Почему, спрашивается, когда я прихожу брать интервью у американского ученого такого уровня, мне сначала приходится час слоняться вокруг лаборатории? Только потом тот появляется с пухлым портфелем в руках и по ходу беседы все время выдергивает оттуда то черновики лекций, то доказательства, то перепечатки, то книги, то рукописи или что там еще может найтись в портфеле. Дирак вел себя иначе. Могло показаться, что он владеет всем временем мира, а самая тяжелая из его обязанностей - глядеть в окно. Если все англичане такие, то мне пора брать билет в Англию.

Затем наконец интервью началось.

- Профессор, - начал я, - вашу фамилию предваряют сразу несколько букв. Скрыт ли в них особый смысл?
- Нет, - ответил он.
- Вы предлагаете мне догадаться самому?
- Да, - ответил он.
- Будет ли верным написать, что П.А.М. - это Пуанкаре Алоизий Муссолини?
- Да, - ответил он.
- Прекрасно! - воскликнул я. - Мы уверенно движемся вперед. Теперь, доктор, не изложите ли вы мне вкратце суть ваших исследований?
- Нет, - ответил он.
- Хорошо, - продолжил я, - будет ли верным написать так: "Профессор Дирак с ходу решает все задачи математической физики, но не в состоянии предсказать, со сколькими очками завершит сезон "Крошка Рут"?
- Да, - ответил он.
- Что вам больше всего понравилось в Америке? - поинтересовался я.
- Картошка, - отозвался он.

От такой откровенности я вздрогнул! Это было для меня новостью. Тут я несколько осмелел:
- Вы бываете в кино?
- Да, - ответил он.
- А когда были в последний раз? - решил уточнить я.
- В 1920-м... Может, еще в 1930-м.
- Вам нравятся комиксы в воскресной газете?
- Да. - В эту секунду на его лице появилось подобие улыбки.
- Это самое важное, доктор, - заметил я. - Получается, мы с вами во многом схожи - и куда в большей степени, чем я мог бы предположить. А теперь я хотел бы задать вам очень важный вопрос. Все говорят, что только вы и Эйнштейн - настоящие гении, и только вы способны понять его, а он - вас. Не буду спрашивать об этом напрямую: подозреваю, вы слишком скромны, чтобы с этим согласиться. Мой вопрос будет другим: попадался ли вам хоть кто-то, кого вы сами не в состоянии понять?
- Да, - ответил он.
- Ребята из университета будут рады это прочесть. Готовы ли вы сообщить мне, кто же это такой?
- Вейль, - сказал Дирак.

Вот тут-то интервью и подошло к концу: доктор извлек из кармана часы, а я тем временем увильнул и ринулся к двери. При расставании от меня не ускользнула его улыбка. Я-то знал, что все время, проведенное нами за разговором, он решал в голове какую-нибудь из задач, к которым остальным страшно даже подступиться. А если этот парень, Вейль, как-нибудь заедет к нам в город, непременно попробую понять, что он там рассказывает. Всякому, что ни говори, время от времени стоит проверять свою смекалку.




Вейль, о котором говорил Дирак, - немецкий математик Герман Вейль (1885 - 1955), после прихода Гитлера к власти бежавший из Германии в Принстон, где активно сотрудничал с Эйнштейном. Раунди не стал спрашивать Дирака, как он пришел к своим идеям, разом изменившим положение дел в физике, - а если бы и спросил, профессор дал бы свой стандартный ответ: он просто лежал на полу в кабинете, подняв ноги, чтобы кровь сильнее приливала к голове.

Вскоре после того, как Дирак получил кафедру в Кембридже, Нильс Бор поинтересовался у старейшего из британских физиков, Дж. Дж. Томсона, как тот оценивает выбор университета. Томсон отозвался притчей: человек заходит в зоомагазин купить попугая. Цена не важна, лишь бы говорил. За несколько дней попугай не произносит ни слова, и покупатель идет жаловаться продавцу. "Надо же, - говорит тот, - как же я мог так ошибиться! Думал, он оратор, а теперь вижу, что мыслитель".

Дирака исчерпывающе характеризует известная история про встречу с писателем Е.М. Форстером. Форстер, к тому времени уже одинокий старик, по-прежнему жил в кембриджском Кингз-колледже. Друг Дирака как-то сильно удивился, застав его с "Поездкой в Индию" (знаменитый роман Форстера) в руках, и решил, что было бы полезно свести двоих неразговорчивых стариков вместе. Им организовали совместное чаепитие, и вот пришло время знакомиться. Наступила долгая пауза, а затем Дирак произнес: "Что случилось в пещере?" Форстер ответил: "Не знаю". Оба погрузились в молчание и какое-то время спустя разошлись по домам. История забавная, но, если верить физику Рудольфу Пайерлсу, который был с Дираком близко знаком, все было не так. Как вспоминал Дирак, он спрашивал Форстера, был ли в пещере третий. Форстер заявил: "Нет", а на вопрос: "Что случилось?" - ответил: "Ничего". Впрочем, и воспоминания иногда лгут.

Еще Пайерлс рассказывает о том, как Дирак вел себя в обществе. Его жена Марджит (сестра венгерского физика Юджина Вигнера, которую Дирак представлял гостям словами: "Знакомы ли вы с сестрой Вигнера?") однажды попыталась вывести студента из оцепенения, в которое того вгоняло присутствие молчащего Дирака.

"Поль, - спросила она, - у тебя когда-нибудь были студенты?" Последовал мрачный ответ: "Был один, но он умер".





Фриман Дайсон, один из самых удивительных физиков-теоретиков и прикладных математиков нашего времени, как-то назвал себя "решателем задач", имея в виду (с излишней скромностью), что его главное умение - не придумывать задачи, а решать их. (Еще он ярко и убедительно пишет о развитии науки и о будущем человечества как вида; Дайсон рисует широкими мазками. Он верит, например, что, окажись мы перед угрозой "тепловой смерти", придется подумать о перемещении нашей планеты на более гостеприимную орбиту, а то и о скачке в параллельную Вселенную - если только она существует. По словам Дайсона, мысль, что мы заперты в одной-единственной Вселенной, вызывает у него клаустрофобию.)

В своих мемуарах Дайсон вспоминает об идиллических временах молодости, когда сразу после Второй мировой он оказался окружен патриархами американской теоретической физики. В 1948 году, когда его совместная с Гансом Бете работа в Корнуоллском университете подходила к концу, юного Дайсона пригласили в Институт фундаментальных исследований в Принстоне. Тем временем Бете уговорил его посетить ежегодную летнюю школу для физиков под патронажем Университета Мичигана в Анн-Арборе - пятинедельное собрание, где молодым физикам давали возможность послушать лекции светил науки, задать вопросы и даже вступить с ними в спор. За две недели до начала школы Дайсон встретил Ричарда Фейнмана, который сообщил ему, что направляется на машине в Альбукерк, штат Нью-Мексико, и позвал съездить с ним.

Четыре дня подряд Дайсон и Фейнман беседовали и спорили. Их философские взгляды на физику были взаимно противоположны: Дайсон верил в уравнения, Фейнман - в картину, которая может уложиться в голове; он обладал почти мистическим убеждением в единстве природы и физических законов - том единстве, которое Эйнштейн безуспешно искал последние годы своей жизни - тогда как Дайсон просто нуждался в теории, которая будет работать в отведенных ей пределах. Фейнман не доверял математике Дайсона, а Дайсон относился с подозрением к интуиции Фейнмана. Фейнман сформулировал интуитивную картину того, что позже станет известно как квантовая электродинамика - это правила, управляющие взаимодействием частиц, для которых были придуманы знаменитые фейнмановские диаграммы. Теперь они - привычный инструмент любого специалиста по элементарным частицам. С другой стороны, было известно, что Джулиан Швингер разработал детальную, но, как считало большинство заинтересованных физиков, абсолютно неподъемную математическую теорию таких процессов и собирался представить результаты в летней школе Анн-Арбора. И вот Дайсон прибыл в Анн-Арбор на автобусе фирмы "Грэйхаунд" и отправился слушать Швингера. После лекции он решил поспорить с мэтром. Швингер был дружелюбен.

Я мог говорить с ним как угодно долго, и из этого разговора лучше, чем из лекции, понял, из чего появилась его теория. На лекциях она выглядела ограненным бриллиантом, ярким и ослепительным. В приватной беседе теория предстала передо мной необработанной, какой ее видел сам Швингер, прежде чем приступить к огранке и полировке. Теперь я куда лучше мог разобраться в ходе его мыслей.

Я извел на вычисления сотни страниц, пытаясь решать простые задачи методом Швингера. К концу летней школы я почувствовал, что понимаю теорию Швингера как никто другой - за исключением, может быть, самого Швингера. Ради этого, пожалуй, стоило приезжать в Анн-Арбор.




Уезжая, Дайсон снова сел на автобус "Грэйхаунд" и продолжил свое путешествие на запад - с недолгими остановками в Юте и Калифорнии. Озарение пришло на обратном пути.

За три дня и три ночи безостановочной езды я добрался до Чикаго. Все это время мне было не с кем поговорить. Автобус слишком трясло, из-за чего читать я тоже не мог, так что оставалось сидеть и смотреть в окно. Мало-помалу я впал в необременительный ступор. Когда на третий день мы вяло ползли через Небраску, что-то определенно случилось. Я не думал о физике две недели подряд, а теперь физика вызвала своего рода взрыв у меня в сознании. Картинки Фейнмана и уравнения Швингера начали выстраиваться в голове так ясно, как никогда раньше. Впервые я мог свести их вместе. Час или два я складывал и перетасовывал отдельные детали. Наконец я понял, как именно они примыкают друг к другу. У меня не было ни карандаша, ни бумаги, но все было настолько очевидно, что мне больше не требовалось что-либо записывать. Фейнман и Швингер просто смотрели на одни и те же вещи с разных сторон. Соединив их методы, вы получаете квантовую электродинамику со швингеровской математической точностью и фейнмановской гибкостью. В конце концов возникнет теория "срединных территорий" (так Дайсон называл состояния вещества между крупномасштабным - вроде небесных тел, которыми управляет гравитация, - и микроскопическим: неуловимыми и короткоживущими субатомными частицами, встречающимися среди продуктов высокоэнергетических столкновений и в атомном ядре. Последними управляют так называемые сильные взаимодействия). Мне потрясающе повезло оказаться единственным человеком, который имел продолжительную беседу как со Швингером, так и с Фейнманом, и я действительно понял, чем занимается каждый из них. В час озарения я был особенно благодарен Гансу Бете, который сделал это возможным. Весь остаток дня, глядя на закат над прерией, я выстраивал в голове структуру будущей статьи, которую напишу, как только доберусь до Принстона.

Следующий рассказ о Дайсоне, математике-виртуозе, взят из мемуаров Джереми Бернштейна. Бернштейн пришел в Институт фундаментальных исследований молодым физиком-теоретиком в 1957 году и начал работать с Марвином Гольдбергером (известным под именем Мёрф), позднее - президентом Калифорнийского технологического института. В 1957 году Бернштейн и Гольдбергер как раз вступили в борьбу с задачей электромагнитных взаимодействий фундаментальных частиц.

Было, по меркам Института, раннее утро. Большинство сотрудников работало по ночам и не появлялось раньше полудня. Мерф явился в институт с отвратительного вида интегральным уравнением. Не важно, что это было - главное, что оно выглядело весьма неопрятно. Мерф разделил члены уравнения на две группы: одну обозначил G(x), что расшифровывалось как "хорошие (Good) по иксу", а вторую - Н(х), что означало "ужасные (Horrible) по иксу". Тут появился Дайсон с чашкой кофе в руках и принялся разглядывать наше уравнение. Мерф спросил: "Фримен, вам когда-то попадалось что-нибудь вроде этого?" Дайсон ответил, что нет, но, похоже, этим утром он был особенно в форме. Он переписал формулы и исчез. Примерно через двадцать минут он вернулся с решением. Позже его заново вывели другие люди, и уравнение носит их имя, однако тогда я увидел то, что показалось мне - и все еще кажется - невероятным колдовством. Год за годом я наблюдал, как Дайсон решает самые разные математические задачи, и до сих пор не могу себе представить, что значит думать с такой скоростью и такой математической четкостью. Кажется ли при этом, что все остальные заторможены? Такому нельзя научиться, по крайней мере я точно не смогу. Зато я достаточно обучен математике, чтобы радоваться каждый раз, когда такое происходит.




Хендрик Казимир, известный голландский физик и в течение многих лет глава исследовательского отделения компании Philips в Эйндховене, в молодости успел поработать в нескольких знаменитых европейских научных центрах. Особую привязанность он испытывал к Нильсу Бору - как, впрочем, и все, кто с Бором сотрудничал. Позже он вспоминал, какими лукавством и чувством юмора обладал знаменитый физик:

Рядом с Институтом Бора находился водоем - я затрудняюсь назвать его прудом или озером - трехкилометровой длины и 150–200 метров шириной, называвшийся Сортедамсе. Однажды Бор взял меня с собой на прогулку вокруг озера и повел на один из мостов, которых там было несколько. "Смотрите, - произнес он, - я покажу вам любопытный пример явления резонанса". Парапет моста был устроен так: каменные столбики, метр двадцать высотой и на расстоянии метра три друг от друга, скреплялись у вершины прочными железными стержнями (или, скорее, трубками), уходящими в глубь камня. На полпути между столбиками в мост было вмуровано железное кольцо, а от него в обе стороны расходились две массивные цепи, каждую из которых особый хомут у вершины столба прикреплял к железному стержню. Бор дернул за звено неподалеку от бруска и оставил его раскачиваться, и тут, к моему удивлению, звено на другом конце цепи закачалось тоже. "Замечательный пример резонанса", - сказал Бор. Я стоял потрясенный, и тут Бор внезапно рассмеялся. Разумеется, ни о каком резонансе не могло быть и речи: силы связывания были ничтожны, и колебания легко гасились. Просто Бор, одновременно с раскачиванием цепи, успел провернуть стержень, который, хотя и уходил в глубь столбиков, не был там закреплен - поэтому колебаться стали звенья на обоих концах сразу. Я слегка скис оттого, что сразу не послушался доводов своего здравого смысла, но Бор меня утешил тем, что на этот же трюк попался и Гейзенберг, и тут же прочел целую лекцию про резонанс.




В Институте Бора мост прозвали Резонансным Мостом. Казимир использовал этот рассказ, чтобы подчеркнуть не только юмор Бора, но еще и его практическую сообразительность. "В молодости, - пишет Казимир, - он сам ставил эксперименты на тему поверхностного натяжения, и построил большую часть приборов своими руками, а его понимание порядков физических величин распространялось на все масштабы - от атомного ядра до рутинных инженерных задач".




Вот выдержка из письма Роберта Оппенгеймера, руководившего в Лос-Аламосе атомным проектом, к Элеонор Рузвельт:

В преддверии испытаний первой атомной бомбы все в Лос-Аламосе были в напряжении. Помню, как однажды утром чуть ли не все участники проекта высыпали на улицу и уставились на яркое тело в небе - его разглядывали сквозь очки, бинокли и вообще все, что попалось под руку. Из Киртланд-Филда отрапортовали, что не располагают перехватчиками, которые позволили бы им приблизиться к объекту. Наш директор службы кадров был астрономом и просто мудрым человеком; в конце концов он явился ко мне в кабинет и спросил, когда мы наконец прекратим наши попытки сбить Венеру.




Оппенгеймер (1904 - 1967) - замечательный физик-теоретик, прославившийся невероятным интеллектом. Рассказывают, что он был страшным человеком, пусть и не без привлекательных черт. Вот зарисовка Мартина Кэмена, дружившего с ним во времена своей докторантуры в Калифорнийском университете в Беркли:

Оппи, как его ласково называли, однажды захватил меня с собой на празднование Нового года в Нью-Йорке к Эстер Кэн, пианистке и сестре известного колумниста Херба Кэна. По пути Оппи вспомнил, что не уверен в адресе - зато уверен, что дом находится на Клэй-стрит и что его номер состоит из двух пар десятичных знаков, каждая из которых делится на семь без остатка, - 1428,2128,2821 или что-то в этом духе. Поэтому мы слонялись по Клэй-стрит, разглядывая таблички, пока наконец не увидели дом Эстер под номером 3528.





Джон Бардин (1908 - 1991) дважды получил Нобелевскую премию по физике - в 1956-м и в 1972 году. Это был грузный, спокойный, слегка не уверенный в себе человек с мягким голосом. Студенты, посещавшие его лекции в Университете Иллинойса, называли его Шепчущим Джоном. Первую Нобелевскую премию он разделил с двумя коллегами из лабораторий компании ВеП - один, Уолтер Брэт-тайн, был его другом с детских лет, а другой, Уильям Шокли, руководил его подразделением. Бардин, который усвоил квантовую механику еще в студенческие годы в Принстоне, осознал, пытаясь разобраться с поведением полупроводников, что электрический ток будет испытывать возмущение на границе пары микроскопических участков кристалла. Такие границы встречаются в кристаллах, которые содержат примеси, и проведенный Бардином теоретический анализ показал, что плотность тока на таких участках будет меняться. Итогом его теоретических исследований и последующих экспериментов стало изобретение транзистора.

Жена Бардина вспоминала, как однажды в 1948-м ее муж приехал с работы, припарковал машину около дома и зашел на кухню, где она в это время готовила ужин. "Ты знаешь, - сказал он тихим, как обычно, голосом, - мы кое-что сегодня открыли". А однажды утром в 1956-м, когда он взбивал яйца на завтрак, по радио передали, что ему и его коллегам присуждена Нобелевская премия.

После вручения премии группа распалась: Шокли, понимая, насколько Бардин умнее и талантливее, явно ему завидовал, причем так, что даже запретил Бардину заниматься тем, что ему было интересно. (Позже Шокли станет печально известен своими яростными выступлениями в защиту евгеники и генетического детерминизма, а также превосходства белой расы. Следуя этим взглядам, он учредил банк спермы нобелевских лауреатов, дабы улучшать генофонд Америки.) В итоге Бардин ушел из компании и стал работать в Университете Иллинойса. Именно там, вместе с двумя своими студентами, он и нашел объяснение сверхпроводимости, которая 50 лет с момента открытия оставалась загадкой для теоретиков. Это принесло Бардину вторую Нобелевскую премию - которую он на этот раз разделил с парой молодых помощников. Вот как Бардин сообщил об открытии своему факультетскому коллеге, Чарльзу Слихтеру:




Бардин остановил меня в коридоре физического факультета Университета Иллинойса. Дело было утром, на следующий день после того, как Бардин, Купер и Шриффер окончательно сформулировали теорию БКШ (так, по именам ученых, эта теория вошла в науку). Было ясно, что ему есть о чем сказать, но он просто стоял на месте. Я молча ждал, и наконец он произнес: "Ну, мне кажется, мы объяснили сверхпроводимость". Хотя Бардин и был человеком стеснительным во многих отношениях, однако, если он понимал, что сделал нечто действительно важное, ему было необходимо с кем-то этим поделиться.

Бардин активно занимался наукой до самой смерти. Кроме науки, единственным увлечением в его жизни был гольф. Слихтер рассказывает:

Однажды в гольф-клубе давний партнер по игре обратился к Бардину с вопросом: "Джон, я давно собирался спросить: а чем ты зарабатываешь на жизнь?". Вы можете такое представить? Думаю, будь у меня две Нобелевские премии, как у Джона, уж я бы нашел случай об этом обмолвиться.


Продолжение следует.