Почему мы существуем? Величайшая из когда-либо рассказанных историй - Лоуренс Краусс

Все шесть авторов статей, описывающих так называемый механизм Хиггса (хотя после недавней Нобелевской премии, которую Хиггс разделил с Энглером, некоторые называют его БЭХ-механизмом в честь Браута, Энглера и Хиггса), предполагали и надеялись, что их труд поможет физикам понять сильное взаимодействие в ядрах атомов. В их статьях любое обсуждение возможной экспериментальной проверки гипотезы относилось к сильному взаимодействию, и в частности к предположению Сакураи о том, что это взаимодействие переносят тяжелые векторные мезоны. Все они надеялись, что вот-вот появится теория сильного взаимодействия, которая объяснит массы ядер и близкодействующие ядерные силы.

Мне представляется, что, помимо общей для тогдашней ядерной физики увлеченности сильным ядерным взаимодействием, физики пытались применить свои идеи к этой теории еще и по другой причине. С учетом радиуса и силы этого взаимодействия получалось, что массы новых янг-миллсовских частиц, необходимых для переноса сильного взаимодействия, должны быть сравнимы с массами самих протонов и нейтронов, а также других новых частиц, которые то и дело открывали на ускорителях. Поскольку экспериментальное подтверждение – высшая честь, которой может удостоиться теоретик, естественно было сосредоточиться на физике достижимых энергетических масштабов, где новые идеи – и новые частицы – можно было быстро проверить и исследовать на существующих установках и относительно быстро добиться славы, если не денег. Напротив, как ранее показал Швингер, любая теория про новые частицы, связанные со слабым взаимодействием, потребовала бы для них масс, на несколько порядков превосходящих доступные в то время в ускорителях. Очевидно, разрешения этой проблемы следовало ждать позже – по крайней мере, так считало большинство физиков.

Одним из ученых, увлеченных физикой сильного взаимодействия, был молодой теоретик Стивен Вайнберг. И в этом тоже есть поэзия. Вайнберг вырос в Нью-Йорке и учился в естественно-научной средней школе Бронкса, которую и окончил в 1950 г. Его одноклассником был Шелдон Глэшоу, и после окончания они вдвоем отправились в Корнеллский университет, где в течение первого семестра делили комнату в общежитии, пока их дороги не разошлись. Когда Глэшоу уехал в магистратуру в Гарвард, Вайнберг отправился в Копенгаген, где Глэшоу будет работать позже, уже после получения докторской степени, свою же диссертацию Вайнберг защитит в Принстоне. Оба они в начале 1960-х гг. были на факультете в Беркли и уехали оттуда в одном и том же 1966 г. в Гарвард; там Глэшоу занял пост профессора, а Вайнберг – временную позицию на период отпуска в Беркли. Затем, в 1967 г., Вайнберг перебрался в Массачусетский технологический институт, но в 1973 г. вернулся в Гарвард и принял кафедру и кабинет, которые к тому моменту освободил Джулиан Швингер, бывший научный руководитель Глэшоу. (Заняв кабинет, Вайнберг нашел в шкафу пару туфель, оставленных Швингером, – откровенный вызов молодому ученому и предложение стать ему достойным преемником[12]. И Вайнбергу это удалось.) Когда Вайнберг в 1982 г. покинул Гарвард, кафедра и кабинет перешли к Глэшоу, но никаких туфель в шкафу после Вайнберга не осталось.

Жизни этих исследователей переплелись, возможно теснее, чем у какой бы то ни было другой пары ученых нового времени; тем не менее они образуют интересный контраст. У Глэшоу блестящие способности сочетаются с почти детским энтузиазмом по отношению к науке. Его сильные стороны – творческое начало и глубокое понимание экспериментального ландшафта, но в меньшей мере способность к точным и подробным расчетам. Вайнберга, напротив, можно, наверное, назвать самым серьезным и педантичным (в вопросах физики) среди всех физиков, кого мне довелось знать. Обладая чудесным ироничным чувством юмора, он никогда не подходит ни к одному к физическому проекту легкомысленно, без намерения овладеть соответствующей областью физики. Его учебники по физике – настоящие шедевры, а популярные книги доходчивы и полны мудрости. Любитель и знаток древней истории, Вайнберг умеет донести до читателя историческую перспективу не только того, что он делает, но и физических исследований в целом.

Подход Вайнберга к физике напоминает неуклонное движение парового катка. Во время моего пребывания в Гарварде мы, новоиспеченные доктора, называли его Большим Стивом. Когда он работал над задачей, лучшее, что вы могли сделать, – это убраться с его пути; в противном случае вам угрожала опасность быть раздавленным громадной мощью его интеллекта и энергии. Пока я не перебрался в Гарвард и был еще в Массачусетском технологическом, мой тогдашний приятель Лоуренс Холл учился в Гарварде. Он опережал меня в своей работе и выпустился из университета раньше. Так вот, он сказал мне, что сумел завершить свою работу, позволявшую получить зачет у Вайнберга, только потому, что Вайнберг совсем недавно (в 1979 г.) получил Нобелевскую премию и последовавшая за этим суматоха вынудила его несколько притормозить, так что Лоуренс успел закончить расчеты, не позволив Вайнбергу его обойти.

Одной из величайших удач в моей жизни была возможность тесно работать с Глэшоу и Вайнбергом в первые, самые важные для формирования ученого годы. После того как Глэшоу помог мне, вытащив из черной дыры математической физики, мы с ним сотрудничали в Гарварде и много лет после. Вайнберг научил меня многому из того, что я знаю о теории элементарных частиц. В МТИ не обязательно посещать занятия, достаточно сдавать экзамены, поэтому я, готовясь там к защите докторской степени, прослушал только один или два курса по физике. Но одним из преимуществ пребывания в МТИ было то, что я мог параллельно посещать занятия в Гарварде. Я записывался на все курсы, которые читал Вайнберг, – а если не записывался, то посещал просто так – начиная с квантовой теории поля и далее. Глэшоу и Вайнберг стали для меня взаимно дополняющими друг друга ролевыми моделями. Я всеми силами старался подражать им – в чем-то одному, в чем-то другому – и при этом признавал, что в сравнении с ними мои «все силы», как правило, выглядели не слишком выигрышно.

Вайнберг испытывал – и испытывает до сих пор – широкий и непреходящий интерес ко всем подробностям квантовой теории поля. Подобно многим другим в начале 1960-х гг., он пытался сосредоточиться на том, как понять природу сильного взаимодействия на базе идеи симметрии, которая, в значительной степени благодаря работе Гелл-Манна, полностью доминировала тогда в этой области физики.

Вайнберг также размышлял о возможном применении идей нарушения симметрии к пониманию масс ядер, как предлагал Намбу; подобно Хиггсу, Вайнберг был сильно разочарован результатами Голдстоуна, согласно которым подобную физику всегда должны сопровождать безмассовые частицы. Поэтому Вайнберг решил, – как он делал почти всегда, когда по-настоящему интересовался какой-то физической идеей, – что должен доказать это самому себе. Так что в его следующей работе, написанной в соавторстве с Голдстоуном и Саламом, приводилось несколько независимых доказательств этой теоремы в контексте сильно взаимодействующих частиц и полей. Вайнберг был настолько подавлен невозможностью объяснить сильное взаимодействие через спонтанное нарушение симметрии, что поставил эпиграфом к статье ответ Лира Корделии: «Из ничего не выйдет ничего. Так объяснись». (Из моей книги «Вселенная из ничего» можно понять, почему я не слишком люблю эту цитату. Квантовая механика размывает грань между чем-то и ничем.)