Наши судьбы. Встречи с учеными
Главы из книги
Перевод с английского Эрлена Федина
(продолжение. Начало в №№ 11(60) и сл.)
Леон Ледерман
Леон Ледерман (р. 1922, Нью-Йорк) получил Нобелевскую
премию вместе с двумя коллегами в 1988 году за сенсационные результаты в физике
элементарных частиц. Они разработали методы, позволившие увидеть структуры
некоторых элементарных частиц. Прогресс физики в двадцатом веке был столь
стремительным, что трудно себе представить в будущем подобный период, в течение
которого было бы открыто так много нового.
Леон Ледерман
К концу XIX века ученые полагали, что все основные
вопросы строения материи уже разрешены. Уже древние греки считали атомы элементарными
строительными блоками вещества, и теперь эта догадка была подтверждена. Атом
был определен как мельчайшая частица, которая сохраняет идентичность данного
вещества, другие же вещества состоят из других атомов. Атомы, в соответствии
с самим наименованием, считались неделимыми.
Затем, за последние пять лет XIX века, представление
о неделимости атомов рухнуло: были открыты рентгеновы лучи, радиоактивность
и электроны. До конца века двадцатого была исследована вся система элементарных
частиц, из которых построены атомы.
Наиболее признанную теорию элементарных частиц называют
стандартной моделью. Эта модель содержит теорию фундаментальных частиц и их
взаимодействий. Она включает 12 частиц - 6 кварков и 6 лептонов - и соответствующих
им античастиц, и описывает, как они все взаимодействуют между собой. Эти взаимодействия
разделяются на сильные ядерные, слабые ядерные, а также электромагнитные взаимодействия.
Гравитация в эту модель не включена, т.к. она на много порядков величины слабее,
чем слабые взаимодействия, и физика частиц может ею пренебречь. Общепринятой
концепцией теперь является теория происхождения всей известной нам Вселенной
в результате Большого Взрыва - Биг Банга. Биг Банг породил невообразимое количество
кварков и антикварков. Если бы мир был симметричным, то их было бы поровну,
они бы аннигилировали и превратились в излучение. Однако ситуация была асимметричной:
число кварков в мире слегка превысило число антикварков. Это объясняет существование
галактик и планет и отсутствие антивещества. Именно разрушенная симметрия
объясняет существование Вселенной и наше присутствие в этом мире. Стандартная
модель служит мостом между физикой элементарных частиц и астрофизикой. Ледерман
в 80-х г.г. был директором Фермилаб в Батавии, Иллинойс, и когда он
понял, что существует связь между структурой элементарных частиц и происхождением
Вселенной, он пригласил к себе лабораторию астрофизиков, чтобы объединить
усилия ученых, изучающих предельно малое и предельно большое.
До сих пор в стандартной модели сохраняются необъясненные
детали, например, происхождение масс элементарных частиц. Высказываются предположения,
что однажды может появиться модель более высокой симметрии, которая объяснит
все на свете еще проще, чем стандартная модель. В целом, ситуация внушает
оптимизм: нам предстоит длинный путь, чтобы понять наш мир. Ему противостоит
пессимистический взгляд: мы - лишь дети, разыскивающие блестящие камешки на
берегу безбрежного океана, о котором мы ничего не знаем.
Возможно, наиболее комфортным в нашем знании является
согласие между тем, что наблюдают экспериментаторы, и математикой. Собственно
говоря, математика не относится к числу естественных наук, она не обязательно
служит отражением окружающего нас мира, на что претендуют естественные науки.
Все же, как сказали Ли и Янг: "Никто из математиков не верит, что математический
мир изобретен. Мы все верим, что он открыт".
Несохранение четности
Доказано, что научные открытия непредсказуемы. Истинно
новые вещи - те, которые мы не могли себе вообразить. Неожиданное открытие
произошло в 1956 году. Т. Ли из Колумбийского университета, и Ц. Янг из университета
Стони Брук в Нью-Йорке теоретически предсказали, что в слабых взаимодействиях
может не соблюдаться сохранение четности. Попросту говоря, их предположение
означало, что в слабых взаимодействиях не соблюдается лево-правая симметрия.
Это был сюрприз, опровергающий старую догму; в 1957 году Ли и Янг получили
Нобелевскую премию. Обычно предполагается, что симметрия - наиболее общее
и всеобъемлющее свойство, хотя для такого предположения нет никаких неопровержимых
оснований. Дирак еще в 1949 году отметил: "Я не верю, что существует какая-либо
необходимость в инвариантности физических законов относительно (зеркального)
отражения". Те не менее, до Ли и Янга никто не проводил тщательной проверки
в поисках фактов, экспериментально опровергающих эту догму. Их потрясшая основы
статья называлась "Вопрос о сохранении четности в слабых взаимодействиях".
Ли и Янг сами предложили эксперименты для подтверждения
или опровержения своей идеи. Ч. Ву, тоже из Колумбийского университета, выполнила
один из предложенных экспериментов, в котором образец радиоактивного кобальта-60
был охлажден почти до абсолютного нуля и помещен в магнитное поле. В этих
условиях ядра кобальта выстроились вдоль магнитного поля, т.е. было задано
направление для радиоактивного бета-излучения. Ву с сотрудниками обнаружила
неравенство числа частиц, излученных в разных направлениях. Против поля излучалось
больше бета-частиц, чем вдоль него. Это был сложный и трудный, но тщательно
выполненный и неопровержимый эксперимент.
Эксперимент Ву был не единственным подтверждением
несохранения четности. Был и другой эксперимент, выполненный Ледерманом с
сотрудниками, и еще один, проведенный группой Тегледи. Слишком много людей
бросилось на проверку идеи Ли и Янга; Нобелевский комитет оказался перед трудным
выбором. Открытие несохранения четности было великим событием в науке, потому
что удалось разрушить старую догму. Однако, несмотря на это, концепция симметрии
сохраняет ту громадную роль, которую она играет в науке - и в природе тоже.
Очарование и отражение
Я всегда был зачарован симметрией. Но моей научной
работы это очарование непосредственно не слишком касалось: оно имело очень
общий характер. Впервые я серьезно задумался о симметрии в 1969 году, когда
Юджин Вигнер указал мне на ее вездесущее присутствие в различных структурах.
Я вернусь к этой встрече в главе "Юджин Вигнер". Позже, готовясь к моим докторским
экзаменам, я сам сделал открытия, доказывающие пользу концепции симметрии.
Это не были реальные открытия, науке они были известны; новыми они были лишь
для меня. Принципы симметрии помогли мне распознать картины, образуемые разными
структурами, что освободило меня от необходимости запоминать каждую из структур
в отдельности. Распознав картину, план, достаточно определить, какой класс
молекул принадлежит какому плану, а на этой основе указать многие свойства.
В это время (1970 г.) Балаш был новорожденным младенцем,
и я вспомнил о своем старом хобби, фотографии. Я фотографировал не только
его, а потом и Эстер (1973), но также и все вокруг, что привлекало меня. Гуляя
вдоль берега Дуная, я фотографировал дом на противоположном береге реки, а
затем - отражение этого дома в воде. Зеркальное изображение было безупречным
в спокойной воде и становилось импрессионистской картиной, кода дул легкий
ветерок. Оба отражения были порождены одним и тем же домом. Мне было интересно,
насколько точным должно быть отражение, чтобы оставаться изображением оригинала,
и насколько сильным должен быть ветер, чтобы дом стал невидимым в отражении.
<…>
Когда прошли годы, я начал рассказывать о своих наблюдениях
по поводу симметрии. На своих семинарах я в конце доклада показывал снятые
мною слайды. Я был поражен тем интересом, который вызвали эти мини-шоу. В
1978 году я начал писать маленькую книгу о симметрии, По иронии судьбы эта
работа была в заметной мере следствием того факта, что у меня отобрали заграничный
паспорт: мой брат бежал в Израиль. Это означало не только то, что я не могу
путешествовать, но и то, что я не знаю, как долго этот карантин продлится.
Еще неприятнее было воцарившееся вокруг меня молчание. <…>
Чтобы не преувеличить малодушие людей, живущих под
гнетом тоталитарного режима, я приведу здесь эпизод, случившийся в США. Маккартизм
50-х г.г. был лишь слабым, но не непренебрежимым отражением сталинизма на
Востоке. Но он оказал на некоторых американцев более сильное и долговременное
воздействие, чем я мог бы вообразить, если бы не мой конкретный личный опыт.
В 1986 году двое американских коллег и я решили основать новый научный журнал.
Один из этих американцев, однако, потребовал, чтобы мы с ним никогда не встречались
наедине, а при наших встречах на людях рядом с ним должно находиться некое
официальное лицо. Он сказал нашему издателю, что я живу в коммунистической
стране, а он желает иметь гарантию на случай, если в США наступит новая эра
маккартизма. Я полагал, что в 1986 году его страх был не только безосновательным,
но и уникальным случаем. Но меня сильно разочаровало то, что при обсуждении
этого случая с другими я ни разу ни у кого не вызвал удивления своим рассказом.
Прошло еще 15 лет. После вступления Венгрии в НАТО я задал вопрос этому человеку
о его поведении в 1986 году, ожидая, что он или извинится, или мы вместе посмеемся
по поводу его тогдашнего мировосприятия. Ни того, ни другого не произошло,
он не видел ничего странного в своем страхе 15-летней давности. Необходимо
добавить, что в 1986 году я был сбит с толку, но Нью-йоркский издатель отказался
удовлетворить требования нашего третьего компаньона. Мы редактировали журнал
вдвоем с оставшимся американцем.
Побочный продукт карантина
<…> Летом 1978 года, уже зная о решении брата, я
поговорил о возможных последствиях с Бастиансеном. Он предупредил меня, чтобы
я как можно меньше говорил на допросах. Он предупреждал, что надо избегать
разговоров даже о самых невинных предметах, что я должен по возможности молчать.
Он опирался на опыт немецкой оккупации Норвегии во время Второй мировой войны.
Мне нечего было разболтать, но я строго следовал советам Бастиансена. <…>
Мой карантин длился около двух лет. Этого хватило,
чтобы написать мою первую маленькую книгу о симметрии, которая была издана
на венгерском языке в 1983 году. Я собирался включить в перечень благодарностей
упоминание о госбезопасности, но не был уверен, что все поймут шутку, и отказался
от этой идеи. Моя первая книга стала толчком в новом направлении, не затронув
моих научных исследований. Симметрия была всего лишь хобби, и Магди с самого
начала разделила этот интерес со мной. Это стало новым опытом для нас. Наши
работы по структурной химии интересовали во всем мире лишь несколько человек,
тогда как дидактические находки в книгах о симметрии имели гораздо более обширную
аудиторию.
Имелось и еще одно преимущество. Мы всегда говорили
дома о нашей работе. Наши дети слышали эти дискуссии, но не обращали внимания
на них. Они не могли участвовать в них. А вот в разговорах о симметрии они
могли участвовать. Они помогали нам делать иллюстрации, рисуя или обрезая
бумагу. Их участие навело нас на мысль написать книгу о симметрии для детей
- с большим числом рисунков и минимумом текста. Мы предназначали нашу книгу
для подростков, но потом узнали, что ее с удовольствием применяли в своей
работе воспитатели детских садов. Эта книга появилась на венгерском языке
в 1989 году, а через десять лет она была издана в Швеции. Венгерская книга
была распродана раньше, чем о ней смогли упомянуть обзоры. Несколько лет назад
нам пришлось запросить их копии, т.к. мы раздали все те, что имели. Мы опубликовали
все наши книги о симметрии на английском языке, и до сего дня они остаются
самыми успешными книгами из всех, нами написанных. Концепция симметрии, в
особенности понятие об отражении, вызвала у меня интерес к соотнесению вещей,
казалось бы, далеких друг от друга. Например, мое представление кристаллографических
симметрий в виде разнообразия венгерских вышивок широко используют при обучении
основам кристаллографии.
Воспоминание
Концепция симметрии приложима в самых разных обстоятельствах.
Музей Холокоста в Вашингтоне раздает маленькие паспорта детей, погибших в
то время. Один из таких паспортов я долго носил в кармане. Потом я перестал
его носить, в какой-то момент почувствовав, что это может привести к навязчивому
стремлению отождествить себя с погибшим ребенком. Но я понимаю то чувство
вины, которое выжившие в Холокосте испытывают по отношению к тем, столь многим,
кто не выжил. Память о них слабеет, а многих не может помянуть никто из членов
семьи, потому что они тоже погибли. Как только мы забудем о них, они умрут
снова. Сын моего отчима, убитый в возрасте десяти лет, исчезнет полностью,
когда я перестану помнить его. Я никогда не видел его, но рос в его присутствии,
его фотография висела над кроватью отчима. Мое чувство симметрии помогло мне
найти особый путь рефлексии, который позволил мне овеществить воспоминание
о нем.
В 1982 году, когда я впервые побывал в Праге, я пошел
в Еврейский музей на выставку рисунков детей из Терезиенштадта. Я купил буклеты
с этими рисунками. Терезиенштадт был показушным транзитным лагерем, через
который с конца 1941 до мая 1945 года прошли 140 тысяч несчастных. Одна пятая
из них погибла в Терезиенштадте, большинство остальных - в Освенциме. Среди
жертв было 15000 детей. С первого взгляда на эти детские рисунки я испытал
чувство, что я знаком с ними. Это не могло быть связано с моим личным опытом,
т.к. в нашем лагере не было никаких условий для рисования.
Это чувство узнавания пришло из другого источника
- из стихов моего любимого поэта Миклоша Радноти (1908-1945). Он был взят
в лагерь принудработ где-то в Югославии, а потом под конвоем солдат регулярной
венгерской армии долгим пешим маршем доставлен на западную границу Венгрии.
Там венгерская охрана сочла свой труд слишком обременительным и расстреляла
всех узников. После войны Радноти был эксгумирован, и на его теле нашли самое
последнее стихотворение - одно из лучших, написанных им. Расстрел заключенных
солдатами регулярной венгерской армии - случай сравнительно редкий. Когда
я пошел в школу, нас учили, что поэта убили немцы.
При взгляде на детские рисунки я припомнил строки
из стихов Радноти, В 1982 году я выбрал детские рисунки и совместил их с поэзией
Радноти. Я хорошо знал ее. В тот период моей жизни я брал в свои поездки только
томик его стихов. Так я построил буклет, в котором на странице слева помещался
детский рисунок, а на странице справа - стихи Радноти. Подобралось около 30
таких пар. Я сделал две версии буклета, венгерскую и английскую, после того
как собрал все доступные переводы Радноти на английский язык.
Моей конечной целью была публикация этого буклета.
Разумеется, не я открыл Радноти и не я открыл детские рисунки из Терезиенштадта,
но я открыл возможность их рассмотрения в качестве взаимного отражения, т.е.
нашел связывающую их симметрию. Я позвонил вдове Радноти и рассказал ей об
этом проекте. Она не дала мне закончить то, что я хотел сказать. Моя хорошо
подготовленная речь была прервана с отчетливым раздражением. Она сказала,
что ни имя, ни стихи Радноти, как она уже говорила об этом раньше, не должны
связываться ни с какими конкретными задачами. Она дала мне понять, что думает
о Холокосте в целом, а не о судьбе детей в Терезиенштадте. Позже я узнал,
что г-жа Радноти делала все, что в ее силах, для предотвращения любых ассоциаций
имени Радноти с чем бы то ни было еврейским. Официальная литературная жизнь
и политическая система в Венгрии содействовали ей в этом, ибо такова была
линия партии. Еврейские корни Радноти стали известны лишь после политических
перемен в 1989 году. <…>
Услышав слова г-жи Радноти, я окаменел. Аргументы
были бессильны, и я заморозил мои буклеты. Позже г-жа Радноти могла бы смягчиться;
ведь после политических перемен еврейское происхождение Радноти перестало
быть табу, и я подумал, что теперь имею лучшие шансы, чтобы показать ей мои
буклеты. Я был готов посетить ее, но понимал, что сначала надо найти издателя
для моего проекта. Я начал искать его, но, вопреки ожиданиям, не нашел.
Единственное, что мне удалось, это лишь маленькая
компиляция из 15 рисунков и нескольких слов, выбранных из стихотворений Радноти
на венгерском языке. Эта компиляция в Венгрии продается в магазинах иностранной
литературы. <…>
Венгерский магазин иностранной литературы, случайное
место для этого проекта, стал финальной сценой этой истории. Я посвятил мою
компиляцию Иштвану Поляку (1934-1944), сыну моего отчима, погибшему в том
же возрасте, что и большинство детей Терезиенштадта.
(продолжение следует)
