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

Первой проблемой, возникшей у Паули в связи с этой идеей, оказалось выбранное им для частицы название. Когда в 1932 г. Чедвик экспериментально открыл частицу, которую мы сегодня называем нейтроном, – а это подходящее название для нейтрального родича протона, обладающего сравнимой массой, – для гипотетической частицы Паули потребовалось другое имя. Энрико Ферми, блестящий итальянский физик и коллега Паули, в 1934 г. нашел выход: он предложил изменить название этой частицы на нейтрино – итальянское словечко, означающее «маленький нейтрон».

Прошло двадцать шесть лет, прежде чем ученым удалось обнаружить нейтрино Паули; за это время крохотная частица вместе со своим более тяжелым родичем, нейтроном, заставила физиков полностью пересмотреть свои представления о силах, управляющих космосом, о природе света и даже о природе пустого пространства.

Физик Энрико Ферми не очень известен широкой публике, но это не мешает ему быть одним из величайших физиков XX века. Вместе с Ричардом Фейнманом он сильнее, чем кто-либо из остальных выдающихся фигур той замечательной эпохи в развитии физики, повлиял на лично мое отношение и подходы к этой науке, а также на мое понимание физики. Хотелось бы мне быть таким же талантливым, как эти двое.

Ферми родился в 1901 г. и умер в возрасте пятидесяти трех лет от рака, который, возможно, развился у него в результате работы по исследованию радиоактивности. На момент смерти в 1954 г. он был на девять лет моложе меня сегодняшнего. Но за свою короткую жизнь он сумел продвинуть передний край физики, как экспериментальной, так и теоретической, настолько, насколько никому с тех пор не удавалось и вряд ли кому удастся. Сложность всей совокупности теоретических инструментов, используемых в настоящее время для создания физических моделей, и сложность систем, применяемых для их проверки, даже по отдельности слишком высока, чтобы один человек, каким бы талантливым он ни был, мог оставаться в авангарде обоих направлений на том уровне, которого достиг в свое время Ферми.

В 1918 г., когда Ферми окончил школу в Риме, перед блестящим молодым научным дарованием открывались куда более широкие перспективы. Квантовая механика только что зародилась, новые идеи буквально витали в воздухе, а строгие математические методы, необходимые для работы с этими новыми идеями, еще не были созданы и, соответственно, не применялись. Экспериментальной физике еще только предстояло вступить в эпоху «большой науки»; эксперименты были еще достаточно просты, чтобы их могли проводить отдельные исследователи в импровизированных лабораториях, и времени они требовали куда меньше – недели, а не месяцы.

Ферми подал документы в престижную Высшую нормальную школу в Пизе, где частью вступительных испытаний было написание эссе. Темой работы в том году были «специфические характеристики звуков». Ферми представил «эссе», содержавшее в себе решение уравнений в частных производных для колеблющегося стержня и применение метода, известного как Фурье-анализ. Даже сегодня эти математические методы, как правило, не включаются в программу обучения до, скажем, третьего курса бакалавриата, а для некоторых студентов и до четвертого. Понятно, что семнадцатилетний Ферми произвел на экзаменаторов достаточно сильное впечатление и занял первую строчку в рейтинге результатов экзамена.

В университете Ферми сначала специализировался на математике, но быстро переключился на физику и практически самостоятельно освоил общую теорию относительности – Эйнштейн разработал ее всего за несколько лет до того, – а также квантовую механику и атомную физику, которые были тогда еще только формирующейся областью исследований. Менее чем через три года после поступления в университет он опубликовал в крупных физических журналах несколько теоретических статей на разные темы, от общей теории относительности до электромагнетизма. В двадцать один год, через четыре года после начала университетских занятий, он получил докторскую степень за диссертацию, посвященную исследованию применения теории вероятностей к дифракции рентгеновских лучей. В то время в Италии на степень доктора наук по физике не принимались диссертации на чисто теоретические темы, поэтому Ферми волей-неволей пришлось доказывать свою компетентность не только в работе с бумагой и ручкой, но и в лаборатории.