Александр Фомин - 100 знаменитых ученых

Первого июля 2001 года Николай Геннадиевич Басов умер в Москве.

Марри Гелл-Манн родился в Нью-Йорке 15 сентября 1929 года, в семье Артура и Полин Гелл-Манн – евреев-иммигрантов, перебравшихся в Соединенные Штаты из Черновиц, в те времена входивших в состав Австро-Венгрии. 40 днями позднее, 25 октября, произошел крах котировок акций на Нью-Йоркской бирже. Это событие, известное как «черная пятница», ознаменовало начало Великой депрессии. Гелл-Манны и до того достатком похвалиться не могли – проживали они в трущобном районе. Теперь же Артур с большим трудом обеспечивал свое семейство самым необходимым. Это обстоятельство, впрочем, не мешало ему уделять много внимания воспитанию детей. Именно отец привил Марри интерес к наукам вообще и к точным наукам в особенности. Мальчик был настоящим вундеркиндом. Позже Гелл-Манн вспоминал, например, такой эпизод из своего детства: «У меня был учебник Сильвануса Томпсона [114] Сильванус Филипп Томпсон – английский физик и электротехник. , но мне не нравился способ, которым автор решал несколько важных проблем, например – концепцию пределов». Казалось бы, ничего странного: будущий великий ученый не согласился с взглядами уже состоявшегося ученого. Вот только учебник Томпсона Марри изучал… когда ему было семь лет.

Интересно, что сначала Марри Гелл-Манн планировал заняться лингвистикой или археологией. Школьная физика вызывала у него тоску: в основном изучение этой науки состояло в зазубривании законов, которые для юного вундеркинда были очевидны. Отец же считал, что с карьерной точки зрения наиболее перспективно инженерное образование. В качестве своеобразной альтернативы Марри выбрал Йельский университет, в который поступил в возрасте 15 лет. Здесь преподавание физики выгодно отличалось от школьного, и вскоре Гелл-Манн был буквально покорен этой наукой. Особенно его заинтересовала теоретическая физика.

Уже в девятнадцать лет Марри стал бакалавром и поступил в аспирантуру Массачусетсского технологического института. В 1951 году он получил докторскую степень по физике. После этого Гелл-Манн год работал в Принстонском институте фундаментальных исследований, а затем, с 1952 по 1955 год – в Чикагском университете, вместе со знаменитым Энрико Ферми: сначала преподавателем, затем ассистент-профессором и адъюнкт-профессором. Марри было всего 23 года, когда он опубликовал свою основополагающую работу по странности элементарных частиц.

Для большей ясности мы сделаем некоторое отступление. Физика элементарных частиц в 1950-е годы находилась только в стадии становления. Экспериментаторы, используя ускорители, сумели получить несколько новых типов элементарных частиц. Некоторые из этих частиц проявляли необычные (странные) свойства. Скорость их рождения указывала на то, что их поведение определяется сильным взаимодействием [115] Сильное взаимодействие – самое сильное из фундаментальных взаимодействий элементарных частиц. Превосходит электромагнитные силы примерно в 100 раз. Примером сильного взаимодействия могут быть ядерные силы – силы, которые удерживают нуклоны в ядре. Слабое взаимодействие гораздо слабее сильного и электромагнитного. Им обусловлено большинство распадов элементарных частиц. . Скорость же распада странных частиц была необычайно мала и указывала на то, что этот процесс определяется слабым взаимодействием.

В своих рассуждениях Гелл-Манн отталкивался от понятия зарядовой независимости. Суть этого понятия состоит в том, что при классификации частиц учитывается их сходство. Например, протон и нейтрон отличается только электрическим зарядом: протон – +1, нейтрон – 0. Значит, их можно считать разновидностью одного и того же типа частиц (нуклонов), имеющих средний заряд 1/2. Вместе протон и нейтрон образуют так называемый дуплет. Другие частицы могут образовывать группы, состоящие из иного числа членов. Такие группы получили общее название мультиплеты. Но странные частицы подобному способу классификации не поддавались: средний заряд их мультиплетов отличается от 1/2. Гелл-Манн предположил, что как раз это отличие и является фундаментальным свойством странных частиц, и предложил новое квантовое свойство, названное странностью. Странность равна удвоенной разности между средним зарядом мультиплета и средним зарядом нуклона (1/2). Далее ученый вывел закон сохранения странности, согласно которому суммарная странность всех частиц до реакции, в которой участвует сильное или электромагнитное взаимодействие, равна суммарной странности после реакции. Таким образом стало понятно, что распад странных частиц и не может быть вызван этими силами и определяется слабым взаимодействием.

В 1955 году Марри Гелл-Манн получил предложение занять должность адъюнкт-профессора Калифорнийского технологического института. Следующие 38 лет жизни ученого были связаны с этим учебным заведением. Уже через год он стал полным профессором, а в 1967 году был удостоен почетного профессорского поста, учрежденного в честь Роберта Эндрюса Милликена.

Что же касается личной жизни ученого, то в 1955 году Гелл-Манн женился на Маргарет Доу, археологе по образованию. Через год в их семье родилась дочь, Элизабет Сара, а в 1963 году сын – Николас Вебстер. В 1981 году Маргарет умерла. В 1992 году 63-летний Гелл-Манн женился на Марше Соутвик.

Начало 1960-х годов ознаменовалось новым фундаментальным открытием Гелл-Манна. Ученый выяснил, что предложенная им для описания странных частиц система мультиплетов может стать составляющей гораздо более широкого обобщения, на основании этого Гелл-Манн смог выделить «семейства» сильно взаимодействующих частиц. Интересно, что ученый имел обширные познания не только в физике, и потому назвал свою новую систему классификации восьмеричным путем [116] В буддизме восьмеричный путь (аштангика-марга) – путь освобождения от страдания, который имеет восемь ступеней: воззрение, размышление, речь, поведение, способ поддержания жизни, приложение сил, память и сосредоточение. , так как в некоторые семейства входило по восемь частиц. Эту классификацию также часто называют восьмеричной симметрией. Здесь надо заметить, что вскоре после Гелл-Манна и независимо от него подобные выводы сделал израильский физик Ювал Нееман. По значению и роли в физике элементарных частиц восьмеричный путь можно сравнить с периодическим законом Менделеева в химии. Так, например, в своей новой классификации частиц Гелл-Манн оставил свободные места в некоторых семействах частиц, предположив, каким набором свойств должны обладать еще не открытые частицы. Уже в 1964 году одна из таких частиц была обнаружена, что стало блестящим подтверждением теоретических выкладок американского ученого.