Juan Carretero - Темная сторона материи. Дирак. Антивещество

Среди физиков самые близкие дружеские отношения Дирак поддерживал, несомненно, с Петром Капицей. С самой их встречи в Кембридже в 1920-е годы они настолько хорошо понимали друг друга, что Дирак согласился сотрудничать с Капицей в его экспериментальных работах. В 1934 году Капице запретили покидать страну, и поездки Дирака в СССР значили для него очень много. Слова супруги ученого, наверное, лучше всего описывают особые отношения, связывавшие двух физиков: «В 1937 году Дирак привез меня в Россию, где мы побывали у его дорогого друга Петра Капицы. Он стал моим героем, [...] незабываемый друг, которого мы оба бесконечно любили и ценили». Капица получил Нобелевскую премию по физике в 1978-м и умер в 1984 году.

В 1956 году, во время пребывания Дирака в МГУ им. М.В. Ломоносова, его попросили (как и других выдающихся гостей) написать на доске одну, символизирующую его работу фразу, которую он завещал бы потомкам. Дирак написал: «Закон физики должен обладать математической красотой». Это предложение характеризует мышление Дирака с середины 1930-х годов. Девиз, которому он следовал всю жизнь, сегодня известен как «принцип математической красоты в физике». Именно из-за данного принципа Дирак так и не признал квантовую электродинамику, несмотря на то что она описывала экспериментальные результаты с исключительной точностью. Именно из-за него он защищал свою теорию космологических постоянных, хотя она очевидным образом противоречила экспериментальным данным.

Принцип математической красоты превратился в кредо любой научной идеи Дирака и не дал ему развить более оригинальные теории. Главным недостатком такого подхода был присущий ему субъективный характер (свойственный любому эстетическому принципу), не позволявший использовать его в качестве основного принципа в развитии науки. Дирак так никогда по-настоящему и не определил понятие математической красоты.

Когда ученого спросили, можно ли рассматривать красоту и простоту как равнозначные понятия, он ответил, что отношения между математикой и физикой гораздо более глубокие, нежели принцип простоты; в качестве примера он привел теории Ньютона и Эйнштейна:

«Теория Ньютона гораздо проще, нежели теория гравитации Эйнштейна. Однако теория Эйнштейна лучше и глубже, она более общая. Теорию относительности характеризует именно математическая красота, а не простота: это понятие лежит в основе отношений между физикой и математикой».

Принцип математической красоты иногда представлялся как «двигатель» научных работ Дирака, как «творческая сила» его нововведений и удивительных открытий в физике. На самом деле все было не так. Дирак не мог представить физику иначе как через математику. Она была языком физики, а значит, дорогой, которой должен идти каждый ученый, чтобы раскрыть тайны природы. Дирак решал проблемы, играя с уравнениями, что не переставало изумлять его коллег, не привыкших к такому способу работы. Не будем забывать, что ученый всегда критиковал метод Бора (среди других) в физике, поскольку у него не было серьезной математической основы. Все работы Дирака следовали одной и той же модели: концептуальная ясность и точность, емкие термины и сильная математическая база.

Поль Дирак во время лекции в Иешива- университете Нью-Йорка, 1962 год.

Два великих физика. Вернер Гейзенберг (справа) беседует с Полем Дираком во время 18-й ежегодной встречи нобелевских лауреатов в городе Линдау (Германия), 1968 год.

Математическая красота — это качество, которое невозможно определить, как нельзя определить красоту и в искусстве, однако изучающие математику без труда узнают его.

Поль Дирак

В свой самый плодотворный период деятельности Дирак ни разу не упомянул о принципе математической красоты. В течение многих лет для него самым важным было точно описать физические проблемы, что означало найти последовательную математическую формулировку, не входящую в противоречие с методом приближений. Возможно, из-за своего инженерного образования Дирак ценил этот подход, который считал совершенно релевантным для решения конкретных проблем.

Первые упоминания понятия математической красоты датируются 1934 годом, они появились как ответ на чувство неудовлетворенности и глубокого разочарования, вызванное квантовой электродинамикой. В последующие годы данный принцип превратился в наваждение, стал почти религиозной верой; по словам самого Дирака, он не позволил ему принять другие открытия в физике и стал настоящим препятствием для его творческой деятельности.

Идея математической красоты в итоге полностью завладела мыслями ученого и изменила его подход к анализу физических проблем. Любой метод имел смысл, только если отвечал критериям «красоты», а результаты считались релевантными, только если были получены в соответствии с этим «религиозным» принципом. Этот тупиковый подход все дальше уводил его от научного метода. Неслучайно работы Дирака начали терять влияние и оригинальность с того момента, как он принял принцип математической красоты в качестве критерия своей научной мысли.

Из всех великих физиков Дирак, наверное, меньше всех опирался на философию. Ни в одной из статей он не раскрыл своих мыслей по поводу философии науки, научного метода или отношений между наукой и обществом. Он всегда тщательно оберегал свою частную жизнь, всячески избегал социальных контактов и лучей славы. Поэтому Дирак был так мало известен. Его имя и сегодня не на слуху — он всегда этого желал. Но если сам Дирак и не известен широкой публике, то его труды перевернули физику. Самые актуальные сегодня теории опираются на его работы, и можно без преувеличений утверждать, что мало кто из исследователей так сильно повлиял на современную фундаментальную физику.

Дирак показал себя как «теоретик теоретиков», некоторые его открытия просто ошеломили других ученых. Со временем его труды стали столь знамениты, что затмили имя своего создателя. Так, открытие антивещества было, по словам Гейзенберга, «наверное, самым большим прорывом из всех больших прорывов физики нашего века». Понятие антивещества громко заявило о себе в научно-популярной литературе — возможно, потому что последствия этого открытия трудно было предвидеть.

Вы, конечно, слышали о Вселенной и Антивселенной, о частицах и античастицах, которые взаимоуничтожаются, выделяя огромное количество энергии; вы, несомненно, читали об антиатомах и о создании сектой иллюминатов самого смертельного оружия из всех когда-либо придуманных человеком; вы наверняка видели по телевизору или в кино межгалактические космические корабли, перемещающиеся со скоростью света благодаря антивеществу; может быть, вы также знаете по собственному опыту о существовании некоторых медицинских технологий, таких как позитронно-эмиссионная томография. Когда вы будете думать об этих изобретениях, настоящих или придуманных, вспомните о «неизвестном» английском физике по имени Поль Дирак. Потому что все они существуют благодаря ему.