100 знаменитых ученых
Шрифт:
Поль Дирак родился в Бристоле (Англия) в 1902 году. Его отец, Чарлз Адриен Дирак, выходец из Швейцарии, зарабатывал на жизнь преподаванием французского языка. Мать, Флоренс, занималась детьми – у Поля были старший брат и младшая сестра. В Бристоле отец Дирака имел собственный дом. Семья жила замкнуто, как вспоминал сам Поль Дирак: «В наш дом никто не приходил, за исключением, может быть, немногих учеников отца… У нас не бывало никаких гостей». Домочадцы по требованию отца должны были говорить на родном им французском языке. Видимо, это и было одной из причин, затруднявших общение с окружающими, да и друг с другом – дети и жена Чарлза нехотя подчинялись подобным
Школа, в которую отдали учиться Поля, была несколько старомодным учебным заведением, но с очень хорошей репутацией. Дирак с теплыми чувствами вспоминал о своей учебе в школе, которая, по его словам, была «…великолепной школой естественных наук и современных языков. В ней не было ни латинского, ни греческого, чему я был очень рад, ибо я совсем не воспринимал древние культуры. Я был очень счастлив, что мог посещать эту школу. Я учился с 1914 по 1918 год, как раз во время Первой мировой войны. Многие парни покинули школу ради служения нации. В результате старшие классы совсем опустели. Чтобы заполнить пробел, стали продвигать младших в такой степени, в какой они могли справиться с более сложной работой. Мне это было очень выгодно: я быстро проскочил младшие классы и в очень раннем возрасте познакомился с основами математики, физики, химии на более высоком уровне. Математику я учил по книгам, которые, как правило, содержали больше, чем знал класс».
В шестнадцать лет Поль стал студентом электротехнического факультета Бристольского университета. В этом же учебном заведении преподавал его отец. Учился Поль отлично, с интересом. Он познакомился с теорией относительности, которая в дальнейшем сыграла большую роль в его работе. «Относительность пришла как восхитительная идея… как новая область для размышления… спасение от войны… – вспоминал Поль. – Я был захлестнут возбуждением, которое было вызвано в 1919 году результатами проверки эйнштейновского отклонения света звезд, проведенной во время солнечного затмения группой Эддингтона». Теория относительности настолько увлекла Дирака, что он начал посещать специальный семинар по этой теме, дополнительно изучал математику. «У теории, обладающей математической красотой, больше шансов быть правильной, чем у уродливой теории, подогнанной под экспериментальные факты», – спустя много лет написал ученый.
В 1923 году Поль Дирак продолжил обучение в Кембриджском университете. Уже через два года он имел полдесятка собственных печатных работ. В 1924 году Дирак стал членом «Клуба Капицы» в Кембридже. Известный английский физик Дж. Бернал так писал об этом клубе: «Он представлял собой своего рода Великое судилище по всем важными вопросам физики; люди с большими именами вызывались, как на суд, и подвергались суровому допросу…» В августе 1925 года Поль познакомился с работой Гейзенберга по объяснению матричной теории. И уже через три месяца, опубликовав оригинальную статью в развитие этой теории, буквально ворвался в круг ученых, занимающихся квантовой механикой. Уже в первых работах проявилось стремление ученого найти способ наиболее логичного и емкого представления своих изысканий. Дирак вспоминал: «Надо сказать, что, работая над статьей, я всегда очень тщательно обдумывал систему обозначений. По моему мнению, в статьях на новую тему вопросу обозначения следует уделять большое внимание, потому что такая статья может стать началом нового направления, которому суждено будет жить в веках, а увековеченные плохие обозначения помешают дальнейшему развитию… В результате появились обозначения, ставшие в наше время с небольшими изменениями стандартными обозначениями квантовой механики».
1920-е годы были годами плодотворнейшей работы английского ученого. «Работал я обычно по утрам, – писал Поль Дирак в своих воспоминаниях. – Я думаю, что утро – это время, когда работоспособность мозга достигает максимума; к концу дня я становлюсь довольно тупым, особенно после обеда… Я целиком отдался научной работе и день за днем упорно занимался, отдыхая лишь по воскресеньям, а в воскресенье, если была хорошая погода, я уезжал за город и подолгу гулял там один». В это время ученый разработал математический аппарат квантовой механики – теорию представлений, предложил метод вторичного квантования, вместе с Гейзенбергом открыл обменное взаимодействие. А 1 февраля 1928 года увидела свет работа Дирака, в которой он впервые опубликовал знаменитое уравнение, получившее впоследствии его имя. Изящным математическим приемом ученый показал, что должна существовать частица с такой же массой, как у электрона, но имеющая электрический заряд противоположного знака. Конечно, это отнюдь не означает, что его работы доступны любому. Еще в 1926 году Шрёдингер жаловался Бору на то, что Дирак не имеет ни малейшего понятия о том, насколько трудны его работы для нормальных людей. Поэтому мы не будем углубляться в подробности вывода этого уравнения, скажем лишь, что античастица, предсказанная Дираком, была обнаружена экспериментально в 1932 году Карлом Д. Андерсеном и названа позитроном.
В 1930 году вышло первое издание знаменитой книги Дирака «Основы квантовой механики». А в 1933 году Поль Дирак и Эрвин Шрёдингер были удостоены Нобелевской премии по физике. Несмотря на сложный характер Дирака, между учеными сложились неплохие отношения. «Обнаружилось, что со Шрёдингером я соглашался гораздо легче, чем с кем-нибудь другим, – вспоминал ученый. – Дело, наверное, было в том, что мы оба ценили математическую красоту и воплощение этой красоты в нашей работе. Для нас была символом веры математическая красота всех уравнений, описывающих фундаментальные законы Природы. Это было для нас почти религией, причем очень полезной, ибо ее можно считать основой всех наших успехов». Надо сказать, что у Дирака были намерения отказаться от Нобелевской премии, считая, что это своего рода реклама, которую он ненавидел. Уговорил его не делать этого Резерфорд, резонно заметив, что отказ сделает Полю еще большую рекламу.
С 1932 по 1967 год Поль Дирак был профессором Кембриджского университета. Он возглавил Лукасовскую кафедру. Его лекции, выступления на семинарах были довольно сухи. «Слушать Дирака было мучительно, – вспоминал один из ученых. – Мы воспринимали идеи Дирака и попадали под его воздействие только по прочтении его работ. А на семинаре… Выходит Дирак, ни улыбки, ни энтузиазма. Берет мел своими длинными пальцами и начинает молча писать на доске формулы. Борн не выдерживает: «Поль, расскажите нам, что Вы пишете?» И Дирак, продолжая писать, начинает неохотно говорить: «Даблъю минус альфа эр пи эр минус альфа ноль эм це и все это на пси, потом альфа мю на альфа ню…» и дальше в таком же духе, и он искренне был уверен, что объясняет». По окончании выступления слушатели задавали вопросы. Однажды один из них поднял руку и сказал: «Я не понял вашего заключения». Дирак молчит. Ведущий семинар обращается к нему: «Не угодно ли вам ответить на вопрос?» – «Это не вопрос, а утверждение», – с присущей ему логикой ответил Дирак.
Поль Дирак посещал многие страны, выступал с лекциями в университетах Японии, США и других стран. Побывал он и в Советском Союзе, приняв участие в работе международной конференции в Москве. Это был первый визит ученого в СССР. Только что появилась его книга «Основы квантовой механики», и встреча была триумфальной. Дирака прямо на кресле водрузили на стол, и он председательствовал на заседании в таком положении… На стене кабинета кафедры теоретической физики Московского университета бережно сохраняют под стеклом надпись на стене, которую сделал Дирак. Надпись гласит: «Physical laws should have mathematical beauty» – «Физические законы должны обладать математической красотой».
После 1934 года продуктивность работы Поля Дирака резко снизилась, хотя он все еще продолжал выдавать новые интересные идеи. В то время он работал над центрифугой для выделения изотопа урана, предложил оригинальную космологическую теорию. Одна из последних известных его работ была опубликована в 1950 году.
В 1937 году Поль Дирак женился на Маргит Вигнер, сестре физика Вигнера. Маргит родила ему двух дочерей. Известно, что Дирак представлял ее своим знакомым не как свою жену, а как сестру Вигнера, что было необычно, но для английского физика вполне характерно.
Вообще многие поступки знаменито ученого легли в основу анекдотов. Однажды некий человек, впервые увидев на улице Дирака, воскликнул: «Посмотрите на этого высокого господина, который шагает так смешно, с “головой в облаках”». Эта фраза очень метко характеризует ученого, склонного к одиноким прогулкам, к глубокой задумчивости. Очень красноречиво характер Поля Дирака отражает одно из его интервью:
«Корреспондент: Профессор, перед вашей фамилией стоит несколько букв. В них заложен какой-то смысл?