דנקן הלדיין: התאורטיקאי שחיכה שלושים שנים עד שנאמר לו אמת
הוא פרסם עבודה בשנות ה-80 שסתרה באופן מוחלט את החכמה המקובלת בפיזיקה של חומר מעובה, כך שהוא התמודד עם קשיים רבים כדי להוציא אותה לאור. שלושה עשורים לאחר מכן, לאחר שמדענים אחרים בנו לבסוף חומרים המציגים את המצבים המוזרים של החומר שהוא מידל רק על הנייר, דנקן הלדיין קיבל את השיחה מסטוקהולם. "העבודה שלי הייתה סוג של סוס טרום-מודרני", אמר לאחר מכן, בתכונתו האופיינית של הפחתת חשיבות. "היא לא הפכה לעניין כל כך גדול עד שהעבודה שלי הורחבה" על ידי אחרים.
מוצאו הלא שגרתי של פיזיקאי
פרדריק דנקן מייקל הלדיין נולד ב-14 בספטמבר 1951, בלונדון, בנו של רופא בצבא הבריטי שפגש את אמו של הלדיין, ליודמילה רנקו, סטודנטית לרפואה סלובנית, בעת ששירת סמוך לגבול יוגוסלביה-אוסטריה לאחר מלחמת העולם השנייה — רקע שהקנה להלדיין מאוחר יותר אזרחות בריטית וסלובנית, האחרונה הוענקה ב-2019. הוא למד בבית הספר סנט פול בלונדון לפני שעבר לקולג' כריסט'ס בקיימברידג', שם קיבל את תואר הבוגר שלו וב-1978 את הדוקטורט שלו, תוך עבודה תחת פיליפ וורן אנדרסון, פיזיקאי שכבר זכה בפרס נובל משלו על עבודתו במערכות מסודרות ומגנטיות — מנטור מתאים, לאור היכן שקריירתו של הלדיין הובילה לבסוף.
תיאוריה של חומר שעדיין לא נראה
תחילת הקריירה של הלדיין הביאה אותו למכון לאו-לנז'ן בצרפת מ-1977 עד 1981, ולאחר מכן לאוניברסיטת דרום קליפורניה ומ-1986 לאוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו. היה זה בתקופה זו, בעיקר בשנות ה-80, שהוא יצר את העבודה התיאורטית שהגדירה את קריירתו: יישום טופולוגיה — ענף של המתמטיקה העוסק בתכונות הנשמרות תחת עיוות רציף, כאשר הדוגמה הקלאסית היא שספל קפה ועוגת דונאט שקולים כי לשניהם יש בדיוק חור אחד — כדי לתאר את ההתנהגות המגנטית של שרשראת אטום אחת-ממדית והפאזות המפתיעות שבהן חומר יכול להיכנס בטמפרטורות נמוכות מאוד. מה שנודע כ"השערת הלדיין" חזתה הבדל יסודי בהתנהגות בין שרשראות אטומים עם ספין קוונטי שלם לעומת חצי-שלם, הבדל שנראה באותה תקופה כמוזר מדי כדי להיות פיזיקלית אמיתית. לפי תיאור של פרינסטון עצמה על שנת הנובל שלו, הלדיין "התמודד עם קשיים בפרסום" עבודה זו מכיוון שהיא סתרה את ההנחות המושרשות בתחום; ייקח לפיזיקאים אחרים, שנים לאחר מכן, להרכיב בפועל חומרים עם התכונות שמשוואותיו תיארו, כדי שחשיבות הרעיון תהפוך בלתי נמנעת.
Twenty questions, eight minutes on the clock, and a percentile measured against everyone who has taken it. No sign-up.
Take the IQ test →פרינסטון וההכרה
הלדיין הצטרף לאוניברסיטת פרינסטון ב-1990, ובסופו של דבר כיהן בקתדרת יוג'ין היגינס ולאחר מכן בקתדרת שרמן פיירצ'יילד לפיזיקה, תפקיד שהוא עדיין מחזיק. המחקר שלו התרחב במשך העשורים וכלל נוזלי לוטינגר, אפקט הול הקוונטי השברי, ניתוח ספקטרום האנטנגלמנט, מבודדים טופולוגיים ומבודדי צ'רן, ותיאורים גאומטריים של תופעות הול קוונטי באמצעות מה שמומחים מכנים שדות טנזור מטריים מרחביים אונימודולריים — תחום טכני, אך כל זה מרחיב את אותה תובנה יסודית שהצורה של מתמטיקה תחתית של מערכת פיזיקלית, לא רק האנרגיה שלה, יכולה לקבוע פאזות חומר חדשות לחלוטין. הוא נבחר לעמית החברה המלכותית ב-1996 ולעמית החברה האמריקאית לפיזיקה עשור קודם לכן, יחד עם האקדמיה האמריקאית לאמנויות ולמדעים, האגודה האמריקאית לקידום המדע, והמכון הפיזיקלי שבריטניה. הוא קיבל את פרס אוליבר אי. באקלי לפיזיקה של חומר מעובה ב-1993 ואת מדליית דיראק ב-2012, ונבחר לאקדמיה הלאומית למדעים של ארצות הברית ב-2017.
שיחת הנובל
באוקטובר 2016, הלדיין חלק את פרס נובל לפיזיקה עם דייוויד ת'ולס מאוניברסיטת וושינגטון וג'יי מייקל קוסטרליץ מאוניברסיטת בראון "על גילויים תיאורטיים של מעברי פאזה טופולוגיים ופאזות חומר טופולוגיות", עבודה שהאקדמיה המלכותית השוודית למדעים ייחסה לה פתיחת תחום מחקר חדש לחלוטין המקשר בין מתמטיקה מופשטת לחומרים ממשיים, תחום שהוועדה לפרס ציינה שיכול להוביל לדורות חדשים של רכיבים אלקטרוניים ומחשבים קוונטיים. הלדיין קיבל את השיחה המסורתית משוודיה בסביבות 4:30 בבוקר שעון פרינסטון, ולפי דיווח עצמו הוא היה מופתע ומרוצה — לא פחות מכיוון שהרבה מהעבודה התיאורטית היסודית נעשתה עשורים קודם לכן, בשקט, לפני שהפיזיקה הניסיונית הצליחה להדביק אותה, והתחום עצמו, לפי תיאורו, "התפוצץ" מאז שמדענים למדו להפיק חומרים עם התכונות האקזוטיות שהוא פעם יכול היה למדל רק על הנייר. הוא גר בפרינסטון, ניו ג'רזי, עם אשתו, אודיל בלמונט.
למה דנקן נקרא גאון
התירוץ לגאון כאן הוא כנה ככל שפיזיקה מאפשרת: הלדיין חזה, באמצעות מתמטיקה טהורה, תופעות פיזיקליות שניסיונאים יוכלו להבחין ולאשר רק עשורים לאחר מכן, לאחר בניית חומרים וטכניקות שלא היו קיימים כשעשה את העבודה התיאורטית. זה קרוב להגדרה הקלאסית של פיזיקה תיאורטית בכוחה הרב ביותר — תיאור הטבע נכון לפני שהטבע גילה את עצמו. ההסתייגות הכנה היא שהלדיין לא עבד בבידוד: הוא חלק את הפרס עם שני פיזיקאים אחרים שעבודתם המקבילה (מעברי קוסטרליץ-ת'ולס) יוצרת גוף תיאורטי משולב, וההשפעה העולמית האמיתית של התחום — חומרים ומכשירים טופולוגיים מעשיים — היא, לפי דיווחו של הלדיין עצמו, עדיין בשלבים יחסית מוקדמים, יותר הבטחה מטכנולוגיה ממומשת. הגאון שלו, למילותיו, ניתן לתיאור טוב יותר כמידול מתמטי רחוק ראות ממשהו שהשתנה את העולם מיד, סוג של תרומה שערכה לקח לקהילה המדעית שלושים שנים כדי לרשום במלואה.
מורשת
המסגרת הטופולוגית של הלדיין הפכה מאז לאחד מענפי פיזיקת החומר המעובה הפעילים ביותר, המהווה בסיס למחקר מתמשך בחומרים שעשויים יום אחד לתמוך במחשבים קוונטיים עמידים יותר ובאלקטרוניקה בעלת צריכת חשמל נמוכה יותר, בדיוק מכיוון שמצבים מוגנים טופולוגית מתנגדים לסוג של הפרעות קטנות שמפריעות לחומר רגיל. הקריירה שלו עומדת כהדגמה ישירה ולא שגרתית של פיזיקה תיאורטית מוכחת על פי קריטריוניה שלה: רעיון שנחשב מוזר מדי לפרסום קל ב-1983 היה, עד 2016, נחשב ראוי לכבוד הגבוה ביותר של המדע.