Фримен Дайсон: физик, который отказался от узкой специализации

В 1948 году в автобусе Greyhound где-то между Беркли и Принстоном 24-летний англичанин без докторской степени пережил то, что позже назвал «вспышкой озарения»: три конкурирующие, математически несовместимые версии квантовой электродинамики, над которыми работали Джулиан Швингер (Julian Schwinger), Синъитиро Томонага (Sin-Itiro Tomonaga) и странный, гениальный шоумен по имени Ричард Фейнман (Richard Feynman), на самом деле были одной и той же теорией. Фримен Дайсон (Freeman Dyson) изложил это в одной статье, подарил физике диаграммы Фейнмана в качестве рабочего инструмента, а затем, сделав то единственное, чем его область запомнила бы его больше всего, провел следующие семь десятилетий, отказываясь делать это снова.

Поездка на автобусе, сделавшая КЭД применимой

Путь Дайсона к этому автобусу начался в Тринити-колледже Кембриджа, куда он поступил по стипендии в пятнадцать лет и учился у Г. Х. Харди (G.H. Hardy), а позже у Поля Дирака (Paul Dirac). Война прервала обучение: в девятнадцать лет он присоединился к Отделу оперативных исследований Бомбардировочного командования Королевских ВВС (RAF Bomber Command), где рассчитывал уровень потерь и безуспешно настаивал на снятии орудийных турелей с бомбардировщиков «Ланкастер», чтобы сделать их быстрее и менее уязвимыми. Военные проигнорировали его, и авиаэкипажи гибли в тех количествах, которые предсказывала его статистика, — это был ранний, поучительный урок о пределах того, когда ты прав, но не обладаешь властью.

После войны он по стипендии Содружества отправился в Корнелл учиться у Ганса Бете (Hans Bethe), сблизился с Фейнманом и в 1949 году опубликовал статью, доказывающую, что диаграммы Фейнмана, операторный формализм Швингера и подход Томонаги были математически эквивалентными описаниями одной и той же физики. Именно Дайсон, а не Фейнман, первым опубликовал диаграммы Фейнмана и превратил их в вычислительную машину, которую с тех пор использует каждый физик-ядерщик. Дж. Роберт Оппенгеймер (J. Robert Oppenheimer), который поначалу сомневался в нем, был убежден и в 1953 году предоставил Дайсону пожизненную должность в Институте перспективных исследований — как сообщается, по собственным словам Оппенгеймера, «за то, что доказал, что я ошибался». Дайсон так и не получил степень PhD. Она ему была не нужна.

Карьера, которая не стояла на месте

То, что последовало за этим, было скорее серией набегов на различные области, чем карьерой. Вместе с Эндрю Ленардом (Andrew Lenard) в 1966 году он строго доказал, почему обычная материя не коллапсирует сама в себя, — что принцип запрета Паули, а не только электромагнетизм, делает твердые тела твердыми. Он разработал математику одномерных фазовых переходов и спиновых волн, создал инструменты в аддитивной теории чисел, а в 1973 году на случайной встрече с математиком Хью Монтгомери (Hugh Montgomery) осознал, что статистическая закономерность в распределении простых чисел совпадает с интервалами энергетических уровней тяжелых атомных ядер, — связь между теорией чисел и ядерной физикой, которую математики пытаются осмыслить до сих пор.

Он также создавал вещи. В конце 1950-х годов он входил в команду Эдварда Теллера (Edward Teller), разрабатывавшую реактор TRIGA, небольшой, намеренно безопасный ядерный реактор, который по конструкции не мог расплавиться; установки TRIGA до сих пор производят медицинские изотопы в больницах и университетах по всему миру. Примерно в то же время в General Atomics он с головой ушел в проект «Орион» — план по приведению космических кораблей в движение путем подрыва небольших ядерных зарядов за толкающей плитой, — идея, которая некоторое время казалась ему реальным путем к Марсу к 1965 году и Сатурну к 1970 году. Он поддержал Договор о запрещении ядерных испытаний 1963 года из принципа, хотя его ограничение на испытания в атмосфере полностью погубило «Орион», а позже возглавил Федерацию американских ученых и давал показания в Сенате в поддержку договора. Это стоило ему его собственной мечты, но он сделал это несмотря ни на что.

Сфера, которую он задумал как шутку

В 1960 году в короткой статье для журнала Science Дайсон предположил, что достаточно развитая цивилизация, исчерпавшая энергию своей родной звезды, может разобрать планеты, чтобы построить оболочку или рой из обитаемых конструкций, улавливающих почти весь свет звезды, — излучая избыточное тепло в инфракрасном диапазоне, который может обнаружить телескоп. Позже он признался, что эта идея «задумывалась как шутка и не имела ничего общего с работой», и был удивлен тем, что она под названием «сфера Дайсона» стала одной из самых известных концепций в научной фантастике и поиске внеземного разума, полностью затмив теорию чисел и физику реакторов, которые он считал своей настоящей работой.

Контринтуитивность по натуре

Коллеги Дайсона описывали его не столько как воинственного человека, сколько как того, кто по натуре не мог оставить решенный вопрос решенным. Стивен Вайнберг (Steven Weinberg), получивший Нобелевскую премию за работу, частично основанную на диаграммах Дайсона, сказал об этом запоминающеся: «Когда консенсус формируется, как лед, застывающий на озере, Дайсон сделает все возможное, чтобы этот лед расколоть». Его друг Оливер Сакс (Oliver Sacks) говорил, что любимым словом Дайсона для хорошей науки было «подрывная». Этот темперамент порождал его самые ценные и самые разрушительные озарения одновременно. В конце жизни он стал видным скептиком научного консенсуса об изменении климата, вызванном деятельностью человека, утверждая, что климатические модели несут в себе чрезмерную неопределенность и что рост уровня углекислого газа может принести больше экологической пользы, чем вреда, — позиция, которая поставила его в противоречие с Джеймсом Хансеном (James Hansen) из НАСА, которого он обвинил в превращении «своей науки в идеологию», и вызвала резкие публичные опровержения со стороны климатологов, считавших, что он не компетентен в данных, которые не собирал сам.

Почему Фримена называют гением

Аргументы в пользу того, чтобы называть Дайсона гением, основываются не столько на какой-то одной теореме, сколько на широте охвата: за одну жизнь он объединил квантовую электродинамику, доказал фундаментальный результат о стабильности материи, открыл мост между теорией чисел и ядерной физикой, спроектировал реактор, который до сих пор спасает жизни, и предложил идею, которая сейчас включена в поиск инопланетных цивилизаций. Мало кто из ученых двадцатого века серьезно работал в столь многих областях на таком уровне. «Раскалывание льда» Вайнберга само по себе было свидетельством необычайно свободного, ищущего закономерности ума, а Эдвард Виттен (Edward Witten) сказал, что его вклад «настолько обширен, что практически невозможно для одного человека адекватно его резюмировать».

Честный контрдовод так же реален. Сам Дайсон объяснил, почему он никогда не получал Нобелевскую премию за КЭД, достижение, которое должно было ее принести: «нужно иметь долгую концентрацию внимания, ухватиться за глубокую и важную проблему и заниматься ею десять лет. Это был не мой стиль». Это гений синтеза и перевода — тот, кто мог увидеть, что разрозненные идеи других людей на самом деле являются одной идеей, — в большей степени, чем гений оригинального, устойчивого открытия. А его климатический скептицизм, не подкрепленный его собственными исследованиями в этой области, служит напоминанием о том, что ум, созданный для пересечения дисциплин, может также зайти в те, где его интуиция больше не работает.

Наследие

Дайсон умер в 2020 году в возрасте 96 лет, пережив почти каждого физика своего поколения и проведя последние десятилетия в качестве публициста не меньше, чем ученого, писал для The New York Review of Books и выступал в таких книгах, как Disturbing the Universe, за будущее генно-инженерных «зеленых» технологий и распространение человечества в космос. Некролог директора Института перспективных исследований Робберта Дейкграафа (Robbert Dijkgraaf) о нем был прост: «Его секрет заключался просто в том, чтобы говорить «да» всему в жизни до самого конца». В этом наследии нет Нобелевской медали, но диаграммы в каждом учебнике по физике частиц до сих пор носят его имя.