Шон Кэрролл - Частица на краю Вселенной. Как охота на бозон Хиггса ведет нас к границам нового мира

Ни одна из этих двух медалей не принадлежала самому Бору, он получил свою Нобелевскую премию в 1922 году, но продал ее с молотка на аукционе и деньги отдал на поддержку финских сил сопротивления. Эти медали получили в свое время немецкие физики Макс фон Лауэ и Джеймс Франк. Они незаконно вывезли свои награды из Германии, чтобы те не попали в руки нацистов (поскольку медали были именными, на них были выгравированы их имена). Бор обратился за советом к своему другу химику Дьёрдю де Хевеши, и тому пришла в голову блестящая идея – растворить медали в кислоте. Золото растворить не просто, поэтому ученые взяли царскую водку – весьма агрессивную смесь азотной и соляной кислот, способную растворять благородные металлы. Опущенные в царскую водку Нобелевские медали в течение нескольких часов постепенно распались на индивидуальные атомы золота, которые остались во взвешенном состоянии в растворе. Если бы в лабораторию вошли солдаты, которым захотелось бы пошарить в шкафах в поисках спрятанных сокровищ, они не нашли бы ничего, кроме пары безобидных колб с химическими растворами, стоящими среди сотен похожих сосудов.

Уловка сработала. После войны ученые смогли восстановить золото путем осаждения атомов из раствора, сделанного де Хевеши. Бор доставил металл обратно в Королевскую академию наук в Стокгольме, и там заново отлили именные Нобелевские медали для фон Лауэ и Франка. Сам де Хевеши, бежавший в Швецию в 1943 году, получил Нобелевскую премию по химии в 1944 году, но не за открытие новых методов укрывания золота, а за «использование изотопов в качестве меченых атомов при изучении химических процессов».

Может быть, не все это знают, но ученые к Нобелевской премии относятся очень серьезно. В конце XIX века химик Альфред Нобель – изобретатель динамита – учредил награды в области физики, химии, физиологии и медицины, литературы, а также премию мира, и все они вручаются каждый год, начиная с 1901 года. (Премию по экономике начали вручать только в 1968 году, и она находится в ведении другой организации [9].) Нобель скончался в 1896 году, и его душеприказчики с удивлением обнаружили, что он пожертвовал 94 % своего немалого состояния на учреждение премии.

С тех пор Нобелевские премии стали общепризнанной формой высшего научного признания. Признание – не совсем то же самое, что научные «достижения», – Нобелевский комитет руководствуется в своих решениях вполне конкретными критериями, и споры о том, насколько премии соответствуют важности того или иного научного открытия, ведутся постоянно. Изначально Нобель завещал выдавать премию «тем, кто в течение истекшего года принес наибольшую пользу человечеству». В частности, премия по физике предназначалась «человеку, который сделал самое важное «открытие» или «изобретение» в области физики». Часть этих инструкций сейчас не исполняется. Несколько первых премий были выданы за работы, позже оказавшиеся ошибочными, и ныне никто больше не считает, что премию нужно обязательно давать за работу, выполненную в предыдущем году. Важно отметить, что сделать открытие – не то же самое, что быть признанным ведущим мировым ученым. Бывает, открытия совершаются почти случайными людьми, которые позже уходят из этой науки. А некоторые ученые делают фантастически важные работы в течение всей своей жизни, но им так и не удается сделать ни одного конкретного открытия, которое бы дотягивало до уровня Нобелевской премии.

Есть и другие критерии, сильно ограничивающие выбор Нобелевских номинантов. Премии не присуждаются посмертно, хотя, если лауреаты умирают между моментом принятия решения и объявлением этого решения, приз все-таки отдается им. Самое главное ограничение для физиков состоит в том, что премию не могут получить больше трех человек в течение одного года. В отличие, например, от премии мира премия по физике не дается организации или коллаборации – ее могут получить только отдельные ученые, и их не должно быть больше трех. В нынешнюю эпоху Большой Науки это ограничение иногда создает проблемы.

Когда дело доходит до теоретических работ, недостаточно быть умным или даже правым. Вы должны не только быть правым, но ваша теория еще должна подтвердиться в экспериментах. Наиболее важным вкладом Стивена Хокинга в науку является вывод о том, что черные дыры согласно правилам квантовой механики должны излучать потоки частиц. Подавляющее большинство физиков считают, что он прав, но на данный момент это чисто теоретический результат: мы пока не наблюдали никаких испаряющихся черных дыр, и у нас в перспективе нет никаких способов сделать это при современном уровне технологий. Вполне возможно, что Хокинг никогда не получит Нобелевскую премию, несмотря на его невероятно важные результаты.

Людям, не связанным с наукой, иногда может показаться, что весь смысл деятельности ученых в том и заключается, чтобы получить Нобелевскую премию. Это не так. Нобелевская премия отмечает важные вехи в науке, но сами ученые признают, что научный прогресс – это огромный гобелен, который слой за слоем ткут многие ученые на протяжении многих лет. Тем не менее нужно признать, что получение Нобелевской премии – это большое дело, и физики, конечно, внимательно следят за тем, какие открытия смогут когда-нибудь получить эту премию.

Никто не сомневался, что открытие бозона Хиггса является именно такого рода достижением, вполне достойным Нобелевской премии [10]. Несомненно было и то, что в первую очередь премии достойны авторы теории, предсказавшей бозон Хиггса. Конечно, в конце концов имеют значение не премии, а наука как таковая, но в связи с премией у нас появился хороший повод проследить за увлекательной историей идей, лежащих в основе поисков бозона Хиггса, а также за подготовкой к поискам и самими поисками. Цель этой главы – не пересказать историю в деталях и затем вынести суждение о том, кто заслуживает премии, а кто – нет. Как раз наоборот: глядя на то, как долго идеи механизма Хиггса формулировались, читатель поймет, что эта, как и любая другая значимая научная теория, прежде чем приобрести законченный вид, прошла много важных этапов. Попытка провести четкую границу между тремя (или меньшим количеством) учеными, которые заслуживают премии, и многими другими, которые ее не заслуживают, обязательно вносит искажения в реальную картину, хотя и снабжает СМИ сенсационными сюжетами.

В этой главе мы попытаемся изложить правдивую историю, но, поскольку, как известно, дьявол прячется в деталях, такой краткий обзор обязательно будет неполным. По сей причине в этой главе будет несколько больше технических подробностей, чем в других главах книги. Вы вольны не читать их, хотя тогда вы рискуете упустить кусочек увлекательной физики и пару страниц потрясающей человеческой драмы.