В посмертно опубликованных мемуарах нобелевского лауреата Стивена Вайнберга подробно описывается его бурная жизнь в физике.
Стивен Вейнберг: Жизнь в физике (Steven Weinberg: A Life in Physics). Книга не издана на русском языке.
«Большой Стив», — так называли его студенты. Стивен Вайнберг не был физически внушительным, но был интеллектуально доминирующей и уважаемой фигурой в научном сообществе и на публике. Один из самых выдающихся физиков-теоретиков за последние 75 лет, Вайнберг посвятил свою профессиональную жизнь тому, что он называл «грандиозным мероприятием» по поиску фундаментальных законов природы, лежащих в основе функционирования Вселенной. Он и внешне соответствовал этому — на физических конференциях он часто был единственным участником в костюме и галстуке.
Когда он умер в 2021 году, ему оставалось всего несколько месяцев до завершения его мемуаров — примерного хронологического описания его жизни до 1990-х годов с его точки зрения на развитие фундаментальной физики за последнее столетие. Издательство Кембриджского университета опубликовало эту книгу, написанную для широкой аудитории, в которой нет непонятных терминов, даже нет ни единого уравнения. Речь пойдет о книге под названием «Стивен Вейнберг: Жизнь в физике» («Steven Weinberg: A Life in Physics»). Книга не издана на русском языке.
Его рассказ о годах становления в Бронксе, районе Нью-Йорка, — это увлекательное повествование о том, что повлияло на его жизнь. Он родился в 1933 году, во время Великой депрессии, и был единственным ребёнком Фредерика и Евы Вайнберг, иммигрантов из Европы. Хотя его родители были людьми со скромным достатком, он никогда не чувствовал себя обделённым — они дали ему стабильный, любящий дом и развивали его тягу к знаниям. Он пишет: «Каким бы ни был мой природный ум и интеллектуальная любознательность, я обязан этим своим родителям, в частности, отцу».
Хотя Вайнберг и не был вундеркиндом, он был умным и любознательным, много читал и погрузился в популярную культуру той эпохи, особенно в радио- и телевещание. Он преуспевал в престижной Высшей школе естественных наук в Бронксе и считал, что ему повезло получить образование в месте, где «быть умным было круто». Многие его одноклассники были умными и целеустремлёнными, в том числе его лучшие друзья Шелдон Глэшоу и Джеральд Файнберг, которым суждено было стать ведущими физиками. Вайнберг и Глэшоу вместе учились в Корнеллском университете в Итаке, штат Нью-Йорк, где Вайнберг встретил любовь всей своей жизни и родственную душу Луизу Голдвассер, на которой женился в 1954 году.
Теоретические достижения
Позже Вайнберг стал известен среди физиков как мастер квантовой теории поля. Она была основана на классической концепции поля, модифицированной с учётом как квантовой механики, так и специальной теории относительности. Будучи аспирантом Принстонского университета в Нью-Джерси в 1950-х годах, он начал работать в области теории поля, изучая недавно разработанную теорию квантовой электродинамики, которая описывала электроны и их взаимодействие с электромагнитными полями.
Вскоре Вайнберга стали считать одним из самых способных молодых теоретиков, и он прекрасно осознавал свой талант. Он признаёт, что был «дерзким и самоуверенным» — качества, которые раздражали некоторых его коллег, в том числе теоретиков Мюррея Гелл-Манна и Ричарда Фейнмана, которые сами были выдающимися теоретиками той эпохи. Ни один из них не дружил с Вайнбергом, отчасти, по его мнению, потому что он «слишком часто мыслил нестандартно, а это была их территория».
Он совершил свой самый известный прорыв вскоре после того, как в 1967 году перешёл в Массачусетский технологический институт в Кембридже. Он пришёл к идее, что электромагнитные взаимодействия и, казалось бы, совершенно разные слабые взаимодействия, ответственные за радиоактивность, можно описать в рамках единой «электрослабой» модели.
Вайнберг (и независимо от него теоретик Абдус Салам) предположили, что при чрезвычайно высоких энергиях эти два внешне разных типа взаимодействия должны быть взаимосвязаны в соответствии с теорией, предложенной Чэнь-Нингом Янгом и Робертом Миллсом в 1953 году, в уравнениях которой присутствовала так называемая калибровочная симметрия. Вайнберг и Салам предположили, что эта симметрия скрыта механизмом, предложенным британским теоретиком Питером Хиггсом и независимо от него Франсуа Энглером и Робертом Браутом, который наделяет массой большинство фундаментальных частиц, но не фотон. Механизм предполагал существование безспиновой частицы, которую экспериментаторы не наблюдали.
Поначалу эта идея не привлекла особого внимания, главным образом потому, что никто не мог доказать, что теория даёт разумные, конечные предсказания для измеряемых величин — она могла быть нереализуемой. После того как голландский теоретик Герард ‘т Хоофт доказал, что модель Вайнберга — Салама действительно является нереализуемой, интерес к теории возрос, и статья Вайнберга стала одной из самых цитируемых в истории физики.
После того как модель Вайнберга — Салама получила экспериментальное подтверждение, неудивительно, что в 1979 году они были удостоены Нобелевской премии по физике, разделив её с другом Вайнберга по средней школе Глэшоу, который первым применил калибровочные теории в физике элементарных частиц.
К тому времени теоретики успешно разработали калибровочную теорию (квантовую хромодинамику) для описания сильных взаимодействий между кварками, составляющими такие частицы, как протон и нейтрон. Результатом стала стандартная модель физики элементарных частиц — единая теория сильных, слабых и электромагнитных взаимодействий, которая в совокупности описывает поведение всех атомов. После экспериментального открытия бозона Хиггса в 2012 году не осталось сомнений в том, что эта модель является одним из величайших достижений в истории науки, а Вайнберг — одним из её ключевых разработчиков.
Неспециалистов могут смутить детали, которые Вайнберг приводит в своём рассказе о разработке стандартной модели. Но он старается разбавить повествование увлекательными историями о своих встречах с другими известными физиками, в том числе с Робертом Оппенгеймером и пионерами квантовой физики Нильсом Бором и Вольфгангом Паули. Наиболее захватывающими являются его воспоминания о работе в группе JASON, состоящей из выдающихся учёных, которые дают независимые секретные рекомендации правительству США.
Многогранность
Я подозреваю, что многие физики будут удивлены масштабом деятельности Вайнберга за пределами фундаментальной физики, а также широтой его интересов в области истории и искусства. Он много читал на самые разные темы, от поэзии до военной истории, и вместе с Луизой и их дочерью часто посещал балет, театр, кино и оперу. Некоторые из этих событий произвели на него глубокое впечатление — однажды он сказал, что часто плакал на романтических фильмах и что концовка романа Кадзуо Исигуро «Остаток дня» (1989) заставила его рыдать.
Вайнберг ценил хорошую литературу и сам был выдающимся автором. Большинство его научных работ — это образцы ясного изложения, в которых идеи логически выводятся из основных принципов. Его книга «Первые три минуты» (1977), написанная для неспециалистов, стала бестселлером и побудила многих физиков-ядерщиков заинтересоваться космологией ранней Вселенной. Он также является автором нескольких других популярных книг, десятков понятных статей о науке в The New York Review of Books и других изданиях, а также множества классических учебников, которые даже специалистам дают множество идей и открытий.
Похоже, что Вайнберг больше всего гордился своей новаторской ролью в разработке эффективной теории поля, независимо от него разработанной Кеннетом Уилсоном. Ключевая идея этой теории заключается в том, что квантовая теория поля, по словам Вайнберга, «это просто способ реализации различных принципов симметрии и общих принципов квантовой механики». Эта теория стала чрезвычайно важной для физиков, применяющих квантовую теорию поля во всём энергетическом спектре.
Вайнберг начал эту работу в 1979 году, когда он был профессором Хиггинса в Гарвардском университете в Кембридже — «лучшая академическая должность в американской физике», как он пишет. Ему нравилось там работать, поэтому многие были удивлены, когда в 1982 году он ушёл оттуда, чтобы занять должность профессора Джози Ригентал в Техасском университете в Остине, где его жена была назначена профессором права. Это оказалось отличным решением, и жители Остина тепло приняли Вайнбергов: «Мне понравилось жить в новой стране, не покидая Америку».
Именно в Техасе в 1988 году Вайнберг внёс свой самый известный вклад в космологию. Он исследовал численное значение таинственной космологической постоянной в теории гравитации Альберта Эйнштейна, используя простую версию антропного принципа, который гласит, что измерения во Вселенной должны соответствовать возникновению и поддержанию жизни, что позволяет изначально предположить существование измерителя. Согласно расчётам Вайнберга, константа была не нулевой, как считали многие астрономы, а представляла собой небольшое число, которое оказалось согласующимся с данными, опубликованными десять лет спустя.
В Остине Вайнберг был энергичным, харизматичным руководителем кафедры, который стремился не быть ещё одним учёным высокого уровня, бесконечно читающим лекции о том, над чем должны работать другие. В эти годы он укрепил свою репутацию выдающегося общественного интеллектуала, сильного и красноречивого сторонника фундаментальных исследований, следящего за последними достижениями в области физики.
После его смерти в местной больнице в возрасте 88 лет физики-теоретики мирового уровня выстроились в очередь, чтобы отдать дань уважения ему и его выдающимся достижениям в области физики. Однако, как показывают его великолепно написанные мемуары, Большой Стив был не просто великим учёным — его жажда жизни была поистине колоссальной.
Читайте так же:
Подписывайтесь на канал, ставьте лайк, если понравился материал. Так же можно подписаться на наш Telegram-канал, где бывает эксклюзивный и расширенный контент