«Физика – это особая культура»

Дэвид Джонатан Гросс – 47-й лауреат Нобелевской премии по физике среди евреев – родился 19 февраля 1941 г. в Вашингтоне старшим из четырех сыновей Бертрама Мейера Гросса, чьи родители эмигрировали в США из Австро-Венгрии. Мать, Нора Файн, химик по образованию, прибыла из Украины после революции. Отец Дэвида – известный политолог, консультант Ф. Рузвельта по вопросам Нового курса, автор книги «Дружелюбный фашизм» о неонацизме в Америке. В 1953 г. Бертрам переехал с семьей в Израиль, где стал консультантом премьер-министра по экономике, профессором Еврейского университета в Иерусалиме. Его сын Дэвид в школе осваивал иврит и запоем читал книги из библиотеки университета. В 13 лет прочел книгу А. Эйнштейна и Л. Инфельда «Эволюция физики», которая потрясла его. «Мне казалось невероятно захватывающим посвятить свою жизнь поискам секретов вселенной... Я изучал математику самостоятельно и вскоре, превзойдя знания моих учителей, был освобожден от уроков. Решив стать физиком-теоретиком, после окончания средней школы я поступил в Еврейский университет и специализировался в области физики и математики».

Получив в Израиле степени бакалавра и магистра, Дэвид в 1962 г. подал заявление в аспирантуру Калифорнийского университета в Беркли, который был тогда центром физики элементарных частиц. С момента поступления в аспирантуру карьера одаренного еврейского юноши в США пошла по «накатанной дорожке» в отличие от судеб его соплеменников в СССР. Гросс изучает в радиационной лаборатории поведение кварков – бесструктурных элементарных частиц атома с дробным электрическим зарядом, входящих в состав тяжелых адронов. О трудностях исследования он писал позже: «В лаборатории мы не могли физически описать математические объекты, названные нами кварками, которые, как мы подозревали, были ключом к раскрытию динамики силы, связывающей скопление протонов и нейтронов в центре атома. И квантовая теория поля не могла рассчитать это».

В 1966 г. Гросс защитил диссертацию на степень доктора философии по специальности «физика». Затем становится стипендиатом Гарвардского университета. Здесь он занялся теорией сильных взаимодействий элементарных частиц и совершил в этой области принципиальные открытия, изменившие прежние представления теоретической физики. С 1969 г. Гросс трудится в штате Принстонского университета (Нью-Джерси) сперва в качестве ассистента, затем – доцента, а с 1971-го по 1997-й – в должности профессора. В этот период он вместе с Дж. Шварцем и А. Невё на основе квантовой механики и теории относительности разрабатывает «струнную теорию времени» – сложнейшее направление теоретической физики, изучающее суперсимметричную динамику взаимодействия одномерных протяженных объектов, так называемых квантовых струн (бозонных и фермионных). В 1974 г. ими была предложена математическая формула, известная в науке как модель Гросса–Невё.

В сотрудничестве со своими учениками Гросс продолжает исследования в области теории сильных ядерных взаимодействий, в которых участвуют кварки и их составные частицы в атомном ядре – барионы и мезоны. Гросс работает профессором в Лейденском университете (Нидерланды) и в Институте Санта-Фе (Нью-Мексико). А в 1973 г. совместно со своим первым аспирантом Фрэнком Вилчеком он обнаружил феномен «асимптотической свободы», состоящий в том, что сильное взаимодействие кварков с уменьшением расстояния между ними слабеет и они начинают вести себя как свободные частицы. «Расчеты показали, – рассказывает Гросс, – что невидимые кварки – не математические абстракции, а реальные объекты, частицы, которые могут свободно перемещаться внутри протона, когда они находятся близко друг к другу. Причем с увеличением расстояния между кварками сила, связывающая их вместе, также увеличивается, как при растяжении резинки».

Эта теория (параллельно открытая выпускником Гарварда Дэвидом Политцером) стала важным шагом на пути развития квантовой хромодинамики (КХД), описывающей сильное взаимодействие элементарных частиц в квантовом поле. Именно за это достижение Дэвид Гросс, Фрэнк Вилчек и Дэвид Политцер в 2004 г. были удостоены Нобелевской премии по физике. В решении Шведской академии сказано: «Открытие асимптотической свободы приблизило физику к осуществлению великой мечты по созданию единой теории, включающей также гравитацию».

Научные работы Гросса на протяжении ряда лет получали финансовую поддержку посредством стипендии Слоуна (гендиректора «Дженерал Моторс»). В 1986 г. Гроссу дали премию им. Сакураи, ежегодно присуждаемую Американским физическим обществом. В 1987-м он был удостоен стипендии Фонда Дж. и К. Макартуров, в 1988-м – награжден медалью и премией Дирака от Международного центра теоретической физики, в 2000-м – медалью Кляйна от Стокгольмского университета и премией Харви (Технион Хайфы), в 2003-м – премией Европейского физического общества по физике элементарных частиц, в 2004-м – большой золотой медалью Академии наук Франции, в 2008-м – премией Боромеро Филиппинского университета, в 2013-м – премией Прайза (Мэрилендский университет), в 2016-м – Медалью почета Объединенного института ядерных исследований в Дубне.

В 1980-х гг. Гросс вместе с учениками разработал теорию гетеротических суперструн, объясняющую их поведение при высоких энергиях, и тем самым доказал расхождение серии возмущений в теории бозонных струн. Гросс и трое его коллег были прозваны «струнным квартетом Принстона». По его словам, «теория струн – модель, каркас, часть квантовой теории поля. Она объединяет все четыре фундаментальные силы: электромагнетизм, излучение (слабое), ядерную силу (сильное) и гравитацию». Дэвид Гросс стал центральной фигурой в физике элементарных частиц и теории струн.

С 1997 г. на протяжении 15 лет Гросс был директором Института теоретической физики и профессором ведущей кафедры при Университете в Санта-Барбарe (Калифорния). Он вошел в состав Института квантовых исследований Университета Чепмена в Калифорнии. Его научные заслуги отмечены званиями почетного члена Американской академии искусств и наук, Национальной академии наук, Американской ассоциации прогресса в науке, Американского философского общества, Китайской академии наук, почетного доктора университетов в Монпелье (Франция), Еврейского и Камбоджийского. В 1994 г. он прочел лекции в память Хаима Вейцмана в израильском институте его имени. Избран членом Американского физического общества, президентом которого является с 2016 г.

Величие Дэвида Гросса – во всей его жизнедеятельности крупного ученого, человека широкой души. Он последовательно отстаивает общественный прогресс и высокие моральные ценности. В 2003 г. подписал Гуманистический манифест нобелевских лауреатов – программный документ о светских принципах видения мира, а в 2015-м поддержал Майнцскую декларацию об экологической безопасности. Особенно волнуют его проблемы науки, которая «объясняет мир вокруг нас с невероятной точностью и широтой». Ученый выступает против агностицизма и субъективного идеализма: «Я верю, что существует реальный мир и мы видим его идеальные тени: наши модели, теории. И человеческий разум – это физический объект, состоящий из реальных молекул и кварков».

Гросс высоко оценивает роль физики в научном познании мира: «Физика – особая культура, к ней это определение относится в большей степени, чем к любой другой науке. Она включает в себя знания очень широкого диапазона: астрофизику, космологию, биофизику и все, что лежит между ними, при этом оставаясь единым целым». Однако ученые-физики, признает Гросс, порой «страдают высокомерием, потому что привыкли считать, будто им всё по плечу в науке... Важно никогда не быть полностью уверенным, и этот урок история науки внушает каждому ученому». По мнению Гросса, современная физика переживает не кризис, а лишь временные трудности. «Ведь иногда наука просто застревает, пока новые данные или революционная идея не разрушат статус-кво... Проблема в том, что мы не до конца разобрались с некоторыми фундаментальными вопросами. Видимо, нам еще предстоит сделать концептуальный прорыв. Это как карабкаться на гору в полной темноте: ты можешь определить, что в настоящий момент поднимаешься, приближаясь к вершине, или спускаешься, отдаляясь от нее, но не можешь сказать, где она находится».

Гросса глубоко интересуют этические и эстетические аспекты науки. В интервью журналу «Вокруг света» (Россия) на вопрос о «физиках и лириках» он ответил: «Физика и поэзия имеют так много аспектов и измерений, что никакого очевидного отношения порядка „лучше или хуже“ между ними просто не может быть... Понимание того, как устроена природа, которое дает физика, безусловно, эстетически притягательно. Но поэзия дает ключ к пониманию человеческих отношений, эмоций – все это недоступно физике. Между ними нет соревнования... Я люблю поэзию, литературу, искусство, они открываются в эмоциях и мыслях. Один из самых молодых разделов науки – наука о человеческом сознании – сейчас активно развивается, хотя мы стоим в самом начале пути. И я не верю, что, даже когда мы будем все понимать про устройство разума, наши эмоции потеряют смысл».

В том же интервью Гросс высоко оценил вклад советских физиков в мировую науку вопреки режиму тоталитаризма. Отметив, что многие крупные ученые в 1990-х гг. покинули Россию, он подчеркнул: «Некоторые из них были евреями и чувствовали себя там дискомфортно, другие просто не могли свести концы с концами. Часть уехала в Израиль, другие отправились в США. Я и сам помог двум своим друзьям, одному из Москвы, другому из Петербурга, переехать в Принстон... Если государство пренебрегает поддержкой фундаментальной науки, а молодые люди не пытаются делать академическую карьеру, потому что им нужно зарабатывать на хлеб, ничего хорошего из этого не выходит. Можно сказать, что в России это стало платой за свободу».

 

Давид ШИМАНОВСКИЙ