Abraham Pais | |
---|---|
Abraham Pais | |
Datum narození | 19. května 1918 [1] [2] [3] […] |
Místo narození | Amsterdam , Nizozemsko |
Datum úmrtí | 28. července 2000 [1] [2] [3] (ve věku 82 let) |
Místo smrti | |
Země | |
Vědecká sféra | teoretická fyzika |
Místo výkonu práce |
Utrechtská univerzita Institut Nielse Bohra Institut pro pokročilé studium Rockefellerova univerzita |
Alma mater |
University of Amsterdam Utrecht University |
vědecký poradce |
George Uhlenbeck Leon Rosenfeld |
Známý jako | jeden z autorů konceptu podivnosti a smíšených stavů částic, autor pojmů "lepton" a "baryon" |
Ocenění a ceny | Guggenheimovo společenství Národní knižní cena Robert Oppenheimer Memorial Prize ( 1979 ) medaile Oscara Kleina Cena za vědeckou žurnalistiku [d] |
Citace na Wikicitátu | |
Mediální soubory na Wikimedia Commons |
Abraham Pais ( angl. Abraham Pais ; 19. května 1918 , Amsterdam – 28. července 2000 , Kodaň ) byl americký teoretický fyzik a historik vědy holandského původu. Paisova vědecká práce se věnuje otázkám jaderné fyziky , fyziky elementárních částic , kvantové teorie pole : mezi jeho hlavní úspěchy patří myšlenka asociativní produkce podivných částic , teorie smíšených stavů částic a jejich oscilací, představil také termíny " lepton " a " baryon ". Pais je autorem řady prací o historii fyziky, včetně populárních biografií Einsteina, Bohra a Oppenheimera.
Abraham (Bram) Pais se narodil v Amsterdamu do židovské rodiny. Jeho otec, Isaiah „Jacques“ Pais ( Isaiah „Jacques“ Pais ), který pocházel ze Sephardi , pracoval jako učitel a poté ředitel dvou škol, z nichž jedna byla sefardská; matka, Kati van Kleeff ( Katje "Cato" van Kleeff ), opustila svou práci učitelky poté, co se vdala. Druhé dítě v rodině, Annie ( Annie ), se narodilo 2,5 roku po Abrahamovi. Budoucí vědec vyrůstal v náboženské atmosféře, ale podle vlastního přiznání ztratil víru asi v devíti letech; přesto vždy cítil svůj židovský původ a nepovažoval ho za spojený s příslušností k určitému náboženství. V mládí byl Abraham členem nizozemské sionistické mládežnické organizace, jejímž prostřednictvím se seznámil s Tineke Buchter ( angl. Tineke Buchter ); byli téměř zasnoubení, ale jeho rodina ji nemohla přijmout, protože nebyla Židovka (" shiksa "). Mladý Pais měl rád literaturu a hudbu, často navštěvoval Concertgebouw a dokonce se kdysi chtěl stát dirigentem [4] .
V roce 1935 vstoupil Pais na univerzitu v Amsterdamu a studoval tam exaktní vědy. Jeho touha stát se vědcem byla posílena v zimě 1936-1937, kdy Georg Uhlenbeck , tehdejší profesor v Utrechtu , přednesl v Amsterdamu několik pozvaných přednášek o moderních problémech fyziky. V únoru 1938 získal Pais bakalářský titul a hodlal pokračovat ve studiu teoretické fyziky. Přesvědčil Uhlenbecka, aby ho přijal jako postgraduálního studenta, a začal cestovat studovat do Utrechtu. Následující podzim Uhlenbeck odjel do Ameriky poté, co předtím představil Paise Hendriku Kramersovi a Hendriku Casimirovi . Na jaře 1939, po Uhlenbeckově návratu, Pais studoval teorii elektronů a pozitronů, stejně jako fenomén jaderného štěpení , objevený krátce předtím [5] . Podle Paisova pozdního přiznání to byl Uhlenbeck, kdo ho naučil používat matematický aparát teoretické fyziky; v této souvislosti napsal: "Dospěl jsem k přesvědčení, že teoretik nemůže nikdy umět matematiku dost dobře, i když z ní paradoxně může snadno vědět příliš mnoho" [Comm 1] . V srpnu 1939 Uhlenbeck Utrecht znovu opustil, tentokrát definitivně, ale před odjezdem zařídil svému studentovi asistenta, což se stalo jeho prvním placeným zaměstnáním. Paisovým novým vedoucím byl Leon Rosenfeld [6] .
Na podzim roku 1939 začala druhá světová válka , ale v jejích prvních měsících šel život v Holandsku jako obvykle. 22. dubna 1940 složil Pais zkoušku na magisterský titul . O několik týdnů později, v květnu 1940, nacistická německá vojska obsadila Nizozemsko ; okupační úřady okamžitě začaly uvalovat na židovské obyvatelstvo nová omezení. Zejména Židé měli zakázáno držet akademické pozice a obecně být ve veřejné službě; protesty proti těmto omezením vedly v listopadu k uzavření Leidenské univerzity . Pais tak již nemohl oficiálně zastávat funkci asistenta, ale Rosenfeld, který v té době dorazil do Utrechtu, jmenoval na toto místo jiného člověka s tajnou podmínkou, že dá část Paisova platu. Každým dnem byla práva židovského obyvatelstva stále více omezována; brzy byl uvalen zákaz přijímání doktorských titulů Židy : jeden z německých dekretů stanovil termín 14. července 1941. Pais však pod vedením Rosenfelda napsal svou disertační práci a obhájil ji 5 dní před tímto datem [7] .
Mezitím se situace Židů zhoršila, v roce 1942 byli přemístěni do ghetta , bylo jim nařízeno nosit na oděvu žluté hvězdy a začalo se posílání do koncentračních táborů . Paisova sestra Anni byla zabita jedovatými plyny v táboře Sobibor v červnu 1943, jeho rodiče jako zázrakem přežili. Po prvních deportacích, na konci roku 1942, se Abraham rozhodl jít do úkrytu (v holandštině se takové osobě říkalo onderduiker ). S pomocí Teaneckeho a dalších přátel získal falešný průkaz totožnosti a připravil se na dlouhý život v omezeném prostoru. Od března 1943 se Pais skrýval na půdě domu; zde si udělal úkryt za panelem falešné zdi, kam mohl v případě nebezpečí vylézt. V tomto období se věnoval fyzice a četbě, tajně ho navštěvovali Teanecke a Kramers, se kterými mohl diskutovat o vědeckých problémech (zajímali se zejména o problém vlastní energie elektronu v kvantové teorii pole ). Po náletu v listopadu 1943 Pais toto místo opustil, vystřídal několik úkrytů a během těžké zimy 1944-1945 trpěl hladem. Po válce ve snaze na vše zapomenout spálil deník, který si tehdy vedl; později tohoto činu litoval [8] .
V březnu 1945 byl Pais v důsledku razie přesto zajat gestapem a umístěn do vězení. Teanecke to oznámil Kramersovi, který napsal dopis Werneru Heisenbergovi s žádostí o pomoc. Heisenberg odpověděl, že nemůže nic dělat. Na konci dubna však Teanecke zašel za jedním z policejních šéfů, ukázal Kramersův dopis a vysvětlil, že vězeň byl jen apolitolog. Fungovalo to: Pais byl propuštěn; jeho kamarád, který byl v tom úkrytu také zatčen, byl zastřelen. 8. května vstoupila kanadská vojska do Amsterdamu, čímž formálně dokončila osvobození země od nacistické okupace [9] .
V červnu 1945 se Pais opět stal Rosenfeldovým asistentem v Utrechtu a začal připravovat k publikaci své výsledky, jak ty obsažené v jeho doktorské práci, tak ty, které získal později, během svého života v podzemí. Svou práci začal také jako popularizátor vědy, když po atomovém bombardování Hirošimy a Nagasaki napsal na žádost jedné z publikací článek o jaderných zbraních. Chtěl však opustit zemi, aby mohl pokračovat ve své práci jinde a trochu otupit vzpomínky na válečná léta. Na Rosenfeldovo doporučení obdržel Peiss pozvání od Nielse Bohra , aby strávil nějaký čas v Kodani , a také od Wolfganga Pauliho , který tehdy pracoval v Princetonu. V lednu 1946 dorazil Abraham do dánského hlavního města jako jeden z prvních poválečných mladých zaměstnanců Ústavu pro teoretickou fyziku a již v září odplul lodí do New Yorku , aby se zúčastnil prvního poválečného setkání Američanů . Fyzická společnost . 22. září 1946 dorazil do Princetonského institutu pro pokročilé studium , a přestože Pauli již odjel do Evropy, zůstal zde pracovat. Brzy se zde mladý fyzik setkal s takovými významnými vědci jako Paul Dirac , Albert Einstein a John von Neumann a byl svědkem diskusí mezi Bohrem a Einsteinem o základních otázkách kvantové mechaniky; Sám Pais o těchto problémech řadu let pravidelně diskutoval s Einsteinem [10] . Počátkem června 1947 se Abraham zúčastnil slavné konference Shelter Island Conference , která sehrála významnou roli při řešení obtíží kvantové elektrodynamiky [11] .
Robert Oppenheimer , který se stal ředitelem Institutu pro pokročilé studium v dubnu 1947, navrhl, aby Pais zůstal. Poslední jmenovaný získal v roce 1949 stálé místo a o dva roky později se stal řádným profesorem (po Einsteinovi a Oppenheimerovi teprve třetí na Institutu). Režisér měl tvrdou povahu a dokázal dohnat každého řečníka k slzám, ale Pais byl jedním z mála, kdo mu uměl odolat. Podle Freemana Dysona , který v té době také pracoval v Institutu, měl Pais „klidný a pevný charakter, zjevně schopný bez potíží odolat Oppenheimerovým dováděním“ [Comm 2] . Pais byl mezi svými kolegy známý svým pozorným přístupem k lidem, mnozí za ním chodili mluvit o svých problémech. Jinde ho Dyson nazývá „domácím psychiatrem komunity ústavu“ [Comm 3] a pokračuje: „Sám měl tak hluboké emocionální jizvy, byl neobvykle citlivý na problémy jiných lidí“ [Comm 4] . V prvních letech po přestěhování do Ameriky byl Pais sužován duševním traumatem, které utrpěl během války; měl noční můry, ve kterých byli zabiti jiní nebo on sám. To ho přimělo v roce 1948 zahájit kurs psychoanalytické léčby u Dr. Theodora Reika ( anglicky Theodor Reik ), studenta Sigmunda Freuda . Sezení pacientovi pomohla; později Reik popsal tento případ ve svých dílech (bez uvedení Paisova jména) [12] .
V roce 1953 podnikl Pais cestu kolem světa, během níž se seznámil s uměním a literaturou řady zemí. Po návratu si koupil byt v Greenwich Village , aby byl blíže společenským a kulturním akcím. Brzy vědec přijal americké občanství a 15. prosince 1956 se oženil s modelkou Lilou Atwillovou . V červnu 1958 se jim narodil syn Joshua, který se později stal hercem ( Josh Pais ) [13] . V lednu 1960 zemřel vědcův otec; Pais strávil část toho roku v Evropě prací v CERNu . V této době se začal zajímat o horolezectví a vyšplhal na Mont Blanc . Po návratu do Ameriky se následující rok Pais oddělil od své ženy, která trpěla duševní poruchou (mala záchvaty bezmoci). V roce 1962, když probíhal rozvodový proces, žil nějakou dobu v Renu [14] .
V roce 1963 se Pais, pociťující nedostatek motivace na svém starém pracovišti, rozhodl opustit Institut pro pokročilé studium a na návrh Uhlenbecka se přestěhoval na Rockefellerovu univerzitu , kde vedl teoretickou skupinu [15] . V roce 1975 se vědec podruhé oženil - se Sarah, učitelkou francouzštiny na Princetonu, ale o deset let později se rozešli a brzy se rozvedli. V roce 1976 byl Paisovi nabídnut post ředitele Institutu pro pokročilé studium, ale odmítl [16] . V roce 1981 získal čestnou profesuru ( Detlev W. Bronk emeritní profesor ) na Rockefellerově univerzitě. V říjnu 1985, během oslav stého výročí Nielse Bohra, se Pais setkal s Idou Nicolaisenovou ( Dan. Ida Nicolaisen ), odbornou asistentkou antropologie na Kodaňské univerzitě v Kodani . Vzali se v březnu 1990 [17] .
Postupně Pais věnoval více a více pozornosti dějinám vědy . K tomu přispěl jeho zájem o historii a literaturu, osobní známost s mnoha významnými vědci a vášeň pro psaní. Po Oppenheimerově smrti v roce 1967 byl Pais požádán, aby napsal biografii svého bývalého šéfa, ale stále byl příliš zaneprázdněn vědeckým výzkumem, aby věnoval dostatek času novému zaměstnání [18] . Poté, co byl Pais pozván, aby promluvil na konferenci na počest Einsteinova stého výročí, rozhodl se napsat úplnou biografii velkého vědce. Tento projekt vyvrcholil vydáním knihy 'Subtle is the Lord...' (v ruském překladu - "Vědecké dílo a život Alberta Einsteina"), která si vysloužila uznání čtenářů a kritiků a byla oceněna Národní knižní cenou v roce 1983. Kniha byla přeložena do 15 jazyků a přinesla autorovi mezinárodní věhlas. V roce 1986 vyšla Paisova kniha Inward Bound , věnovaná vývoji fyziky elementárních částic ve 20. století. V roce 1991 vyšla biografie Nielse Bohra, v roce 1994 další kniha o Einsteinovi a v roce 1997 autobiografie s názvem Příběh dvou kontinentů . V roce 2000 vyšel sborník článků Genius vědy - jakási "portrétní galerie" vědců, se kterými se Pais osobně znal (Einstein, Bohr, Uhlenbeck, Kramers a další). Oppenheimerův životopis, na kterém Pais pracoval řadu let a který nebyl nikdy dokončen, vyšel po autorově smrti v roce 2006 s dodatky historika Roberta P. Crease [ 19 ] . Podle Krise,
„Pais ve svých životopisných spisech prokazuje skutečné umění a dovednost procházet složitou cestou těch, kteří se snaží poskytnout jak podrobný popis vědeckých objevů, tak vytvoření plnokrevného obrazu lidí, kteří je učinili. Píše v jistém smyslu nonšalantně a snad i s vědomou lhostejností ke standardnímu historickému bádání.
Původní text (anglicky)[ zobrazitskrýt] „Pais ve svých biografických spisech projevuje opravdovou zručnost a vynalézavost v orientaci na obtížné cestě těch, kteří se snaží poskytnout jak podrobný popis vědeckých objevů, tak podrobný profil těch, kteří je učinili. Píše způsobem, který se kavalírsky a možná i sebevědomě nezajímá o mainstreamový historický výzkum.“ Crease RP Abraham Pais // Biogr. Paní Nat. Akad. sci. - 2011. - 28. str.Po jeho odchodu do důchodu (1988), Pais strávil část svého času v Niels Bohr Institute . V červnu 2000, po jedné ze svých veřejných přednášek v Holandsku, utrpěl vědec infarkt ; zemřel o několik týdnů později v Kodani, kde byl pohřben. V roce 2005 založila Americká fyzikální společnost cenu Abrahama Picea za historii fyziky [20] .
V prvních poválečných pracích se Pais obrátil k problému vlastní energie elektronu v kvantové elektrodynamice a navrhl nové schéma pro odstranění divergenci zavedením dalších polí. V tomto případě se mohou nekonečné příspěvky k vlastní energii částice, generované různými poli, vzájemně kompenzovat. Ve specifickém případě elektronu zavedl Pais vedle obvyklé elektromagnetické interakce neutrální vektorové pole krátkého dosahu , takže za určitých podmínek se vlastní energie elektronu interagujícího s tímto novým polem ukázala jako konečná. Brzy se však ukázalo, že tato hypotéza je neslučitelná s ostatními požadavky teorie pole, přestože hrála stimulující roli v dalším rozvoji tohoto oboru fyziky [21] . Nicméně Pais použil tuto svou myšlenku k odhadu rozdílu mezi hmotností protonů a neutronů [22] . Během krátkého pobytu v Kodani vyvinul Pais ve spolupráci s Christianem Möllerem teorii, podle níž byly elementární částice sloučeny do rodin, které by mohly být použity k odhadu hmotnostního rozdílu těchto objektů. Ačkoli tento pokus byl obecně neúspěšný, protože neumožňoval zahrnout informace o nových částicích, které byly objeveny experimentátory, autoři práce navrhli dnes běžně používaný termín „ lepton “ pro charakterizaci takových lehkých částic, jako je elektron a mion [23]. .
V poválečných letech vedly studie kosmického záření k objevu řady nových elementárních částic. Některé z těchto částic měly neočekávaně dlouhou životnost, kterou nebylo možné teoreticky vysvětlit; takové částice se nazývaly „podivné“ nebo V-částice, protože stopy, které zanechávaly v oblačné komoře , se podobaly písmenu V. Na počátku 50. let byly získány spolehlivé důkazy o existenci takových částic, a tak se Pais rozhodl vyřešit jejich tajemství. V procesu práce na problému nejprve došel k myšlence, že mohou existovat pravidla výběru (a tedy zákony zachování ), která jsou pro některé interakce splněna a pro jiné porušována. Pokud jde o podivné částice, znamenalo to, že pouze páry takových částic mohou vstoupit do silných interakcí , zatímco jednotlivě interagují slabě . Jinými slovy, podivné částice mohou vznikat při srážkách běžných částic pouze ve dvojicích. Tento jev, nazývaný přidružená produkce podivných částic, popsal Pais v roce 1952 a umožnil vysvětlit některé jejich vlastnosti; zejména dlouhá životnost byla důsledkem nemožnosti jejich rozpadu v důsledku silných interakcí. Tato myšlenka byla potvrzena o rok později v experimentech na Cosmotronu , velkém urychlovači v Brookhaven National Laboratory [24] .
V roce 1952 začal Pais ve spolupráci s Res Jostem rozvíjet myšlenky o spojení mezi pravidly výběru a symetrií v teorii elementárních částic a teorii grup . Zobecněním isospinové skupiny , používané v jaderné fyzice, se pokusili vytvořit symetrii vyššího řádu, která by také zahrnovala vlastnosti podivných částic. Tato aktivita sblížila Paise s Murray Gell-Mannem , který se také podílel na aplikaci skupinových metod na popis rodin částic. Jejich společná práce v roce 1954 již obsahovala myšlenku nového kvantového čísla, jehož zachování platí v silných interakcích a je porušováno ve slabých interakcích. Nicméně, to bylo výslovně představeno Gell-Mann v roce 1956 a bylo nazýváno “podivností” . V té době se podivné lehké částice nazývaly K-mezony nebo kaony, zatímco těžké částice se nazývaly hyperony . V roce 1955 zavedl Pais termín „ baryon “ k označení těžkých částic (jak nukleonů , tak hyperonů) [25] .
V roce 1955 zavedl Pais spolu s Gell-Mannem koncept smíšených stavů neutrálních kaonů , které jsou superpozicí kaonu a antikaonu . Tyto dva smíšené stavy ( a ) musí mít různé doby života a z experimentu byla známa pouze částice s krátkou dobou života. Pais, který pracoval jako konzultant v Brookhaven Laboratory, tam prezentoval své výsledky; záhy existenci státu experimentálně potvrdili pracovníci laboratoře. Dalším důsledkem teorie Paise a Gell-Manna bylo, že poměr mezi složkami superpozice se může při šíření paprsku částic měnit, což vede k účinkům oscilace a regenerace stavů při přechodu tam a zpět. Spolu s Oreste Piccioni studoval Pais tyto účinky teoreticky, aby lépe porozuměl chování neutrálních kaonů . V roce 1961 označil Richard Feynman objev smíšených stavů částic za „jeden z největších úspěchů v teoretické fyzice“ [Comm 5] ; Sám Pais to považoval za své nejlepší dílo. Již v roce 1956 vedlo studium kaonů k predikci Yang a Lee porušení parity ve slabých interakcích, což bylo brzy potvrzeno v experimentu [26] . V poznámce připomínající jejich udělení Nobelovy ceny Leon Rosenfeld napsal:
"Bylo by vhodné připomenout, že to byla Paisova vynalézavá touha analyzovat invariantní vlastnosti elementárních částic, která dala počáteční impuls k onomu teoretickému vývoji, který vyvrcholil objevem Lee a Yang."
Původní text (anglicky)[ zobrazitskrýt] „Bylo to Paisovo průkopnické úsilí analyzovat invariantní vlastnosti elementárních částic, které dalo počáteční impuls k teoretickému vývoji, který vyvrcholil Leeovým a Yangovým objevem“. — Citát. od Pais A. Tzundao Li a Zhenying Yang // Genii nauki. - M. : IKI, 2002. - S. 221.Mezi další výsledky Paise, získané v 50. letech, vývoj principů ekonomie konstant (1954) a hierarchie interakcí (1958) [27] , přesná definice G-parity (spolu s Jostem) [28] . Několik jeho prací, publikovaných v roce 1958, bylo věnováno symetrickým vlastnostem silných interakcí a o dva roky později vedlo studium produkce pionů při anihilaci protonů a antiprotonů k objevu tzv. Goldhaber-Goldhaber-Lee -Pice ( GGLP ) efekt, podle kterého jsou korelace ve výrobních pionech určeny Bose-Einsteinovou statistikou [14] . V roce 1964 se Pais, ovlivněný objevem porušení CP invariance ve slabých interakcích, obrátil ke slibnému schématu symetrie SU(6) a jejího porušení. Jedním z důsledků této symetrie byla potřeba přiřadit jedno ze tří kvantových čísel kvarkům , později nazývaným „ barvy “; význam této myšlenky se naplno projevil až po letech [15] . V 70. letech 20. století Pais pracoval na teoriích měřicího pole a kvantové chromodynamice . Zejména spolu se Samem Treimanem zkoumal (1972) účinky neutrálních proudů v některých procesech zahrnujících slabé interakce; spolu s Howardem Georgim studoval procesy porušování CP v teoriích měření [29] . V roce 1975 Pais a Treiman zřejmě poprvé použili termín „ standardní model “ v odkazu na elektroslabou teorii čtyř kvarků ; později prošel tento koncept výraznou úpravou a upřesněním [30] .