( Октябрь 2022, idb@kiwiarxiv )
Энрико Ферми и Этторе Майорана вместе успешно занимались одним и тем же делом. Однако маршруты биографий и судьбы достижений этих выдающихся учёных демонстрируют сильнейшие различия.
Если герои для сопоставления выбраны правильно, то метод сравнительных жизнеописаний может предоставлять исследователям не только в высшей степени поучительные истории, но и ускользавшие прежде факты, ведущие к новым научным открытиям.
Ситуация с научным осмыслением нашей истории до сих пор такова, что здесь пока ещё совершенно никак не освоены идеи «сквозного» или совокупного анализа научных вкладов от таких, скажем, мыслителей, которые являлись хронологически разными фрагментами одного и того же «жизнепотока-учёного».
Например, особенности развития науки физики начинают выглядеть существенно иначе, если понимать, что Блез Паскаль – это предыдущая жизнь Вольфганга Паули. Что Исаак Ньютон – это, в некотором глубоком смысле, «молодой» Эйнштейн. А биография Галилео Галилея, соответственно, многое проясняет в поворотах жизни Энрико Ферми.
Другой вариант осмысления истории – сопоставление людей-современников с очень похожей канвой «сцепленных» биографий. Таких, например, как Вольфганг Паули и Владимир Набоков. Или, скажем, Матвей Бронштейн и Этторе Майорана.
Наконец, в таком же расширенном контексте полезно сопоставлять и биографии тех учёных-современников, которые по всему выглядят как существенно разные жизнепотоки. Сопоставимые, разве что, лишь по масштабам своих выдающихся талантов, наработанных в течение множества воплощений.
Наглядный и поучительный пример такого «сопоставления третьего рода» могло бы предоставить развёрнутое сравнительное жизнеописание Энрико Ферми [1] и Этторе Майораны [2]. Ну а поскольку сопоставления этого пока никем, похоже, не написано, здесь имеется возможность привести хотя бы небольшой фрагмент подобного рода сдвоенной биографии.
Текст позаимствован из материала «Короли, топология и дискретная капуста», подготовленного лет шесть тому назад в ходе расследований Sci-Myst.
Паром до Неаполя и лайнер до Нью-Йорка
Начало всей этой истории следует искать в драматичных событиях 1938 года. В двух родственных сюжетах, тесно связанных с Италией и радикально изменивших судьбы не только двух местных «королей физики», но и в каком-то смысле траекторию эволюции всей физической науки двадцатого века.
Вообще-то главным «героем» текущей ветви расследования следовало бы считать странную частицу под названием «фермион Майораны», лежащую в основах выявляемой здесь конструкции. Необычная физика именно этого объекта, как мы увидим дальше, открывает двери к пониманию прочих тайн и загадок в устройстве материи, пространства, времени, сознания и всего прочего.
Ну а два гениальных итальянца – Энрико Ферми и Этторе Майорана – звучащие в названии странной частицы, не только уже стояли прямо у этих дверей 80 лет тому назад, но и вполне имели практически всё нужное для того, чтобы их открыть.
Учёным, которые первыми на планете ухватили важные особенности нейтральных частиц – нейтрона и нейтрино – для постижения самого главного не хватило, пожалуй, единственного. Понимания того, каким образом самим умудриться сохранить деятельную нейтральность посреди мира, буквально у них на глазах расколовшегося на смертельно враждующие лагеря и сползавшего в ад мировой войны.
Точнее говоря, более проницательный Майорана понял и почти сделал даже это – сумев полностью самоустраниться из безумия взаимного уничтожения людей и оставаться до конца абсолютно нейтральным. Но в физике нашего мира, как известно, куда более существенную роль играют массивные нейтроны (разработки Ферми), а не практически неуловимые нейтрино (постигнутые Майораной).
Аналогичным образом, и для судеб науки одного лишь исчезновения Майораны оказалось совершенно недостаточно. Потому что в истории рождения атомной бомбы куда важнее стал выбор Энрико Ферми: сделанные им расчёты цепной реакции, построенный им ядерный реактор и последующее непосредственное участие в проекте «Манхэттен».
Появление ядерного оружия в корне изменило лицо и душу послевоенной физики. Однако никакой исторической необходимости в этом чудовищном оружии у человечества как не было тогда, так нет и сегодня, как известно.
Соответственно, траектория ключевых событий в этой истории вполне могла бы пойти и существенно иначе. Если бы, допустим, Энрико Ферми в 1938 году решился сесть на другой пароход – в прямом смысле этого выражения…
И дабы стало понятнее, что это вовсе не художественная метафора, а абсолютно реальная траектория для альтернативной версии истории, следует уточнить некоторые факты и подробности событий, происходивших в интересующий нас период.
Случилось так, что в середине 1920-х годов совсем молодому в ту пору Энрико Ферми (1901 г.р.) довелось удачно и очень плодотворно подключиться к созданию только-только нарождавшейся квантовой механики. Результатом этой активности стало не только стремительное вхождение Ферми в мировую физическую элиту, но и создание им своей собственной сильной теоретической школы в Италии. Где прежде специалистов по квантовой физике фактически просто не было. Одним же из ярчайших питомцев этой школы стал Этторе Майорана (1906 г.р.).
Далее события сложились так, что вместе с экспериментальным открытием нейтрона и зарождением ядерной физики в начале 1930-х годов, наиболее мощные результаты в этой области стали получать именно теоретики Римского университета.
По свидетельству Ферми, именно Майорана первым выдвинул и обрисовал в расчётах идею о протон-нейтронном строении атомного ядра. Однако публиковать эти результаты сам он не стал – как и очень многие из других своих идей, значительно опережавших тогдашний уровень теоретических знаний.
По сути дела, лишь под сильнейшим нажимом со стороны Ферми, в 1937 году Майорана всё-таки сел за написание статьи и оформил в виде публикации важнейшую для всей нашей истории работу – о новом варианте уравнения Дирака, описывающего поведение частицы материи под воздействием внешнего поля, и о его весьма специфическом решении. Прежнее решение, найденное самим Полем Дираком, не только предоставило наилучшее по тем временам описание для физики релятивистских квантовых частиц, но и позволило предсказать существование антиматерии, о существовании которой наука прежде вообще не подозревала.
Вместе же с новым решением, фермионом Майораны (как его впоследствии назвали), учёному миру стало известно, что математика уравнения – а значит и сама природа – вполне допускает существование и таких частиц материи, которые сами для себя являются античастицами. Вот только обнаружить эти странные объекты экспериментально – подобно быстрому отысканию позитрона или анти-электрона – представлялось в высшей степени затруднительным.
Из-за отсутствия у гипотетической частицы такого рода свойств, регистрируя которые её можно было бы «зацепить» в опытах, сам Майорана выдвинул предположение, что это, скорее всего, и есть нейтрино. То есть те самые совершенно неуловимые нейтральные частицы, которые чуть раньше предложил постулировать Вольфганг Паули для объяснения непонятно куда исчезающей энергии в реакциях бета-распада…
Происходило это всё, однако, в 1937 году. То есть на фоне все больше и больше нагнетаемой напряжённости и своеобразного «бета-распада» Европы – со стремительным нарастанием милитаризма и репрессий в нацистской Германии, в сталинском СССР и в фашистской Италии. Как и все прочие граждане этих стран, способные мыслить, учёные-физики оказались перед тяжким моральным выбором.
Либо молчать и сотрудничать с агрессивно-бесчеловечной властью из соображений абстрактного «патриотизма», поставив знак равенства между родиной и государством (как это сделали, к примеру, Гейзенберг и Вайцзекер в Германии, согласившиеся работать над атомной бомбой для Гитлера). Либо уклоняться от сотрудничества, автоматически попадая в разряд «неблагонадёжных», лишаясь всех привилегий и ставя под угрозу не только благополучие и собственную жизнь, но также жизни родных и близких.
В подобных непростых обстоятельствах практически все, кто имел для этого возможность, выбирали эмиграцию. Именно так поступил почти весь цвет германской науки, покинувший страну не только из-за проблем с еврейским происхождением, но и по причине принципиальных разногласий с гитлеровским режимом. И так же поступили Майорана и Ферми, не пожелавшие жить и работать в фашистской Италии Муссолини. Большая разница была лишь в том, куда и как короли итальянской физики разъехались.
От природы замкнутый и не имевший жены-детей Этторе Майорана, судя по известным свидетельствам, вообще никому ничего не сказал, просто снял все имевшиеся накопления в банке и в марте 1938 тихо исчез «в никуда». То есть написал-отослал письма семье и на работу, где извинился за доставленные людям неприятности и попросил его не искать, сел на паром, уходивший из Палермо в Неаполь – и больше с тех пор Майорану не видели. Ни в Италии, ни в других странах Европы, ни в США или в СССР (где после аналогичного исчезновения в более поздний период обнаружился, скажем, Бруно Понтекорво – еще один из ярких питомцев школы Ферми)…
Для Энрико Ферми картина расставания с родиной выглядела совершенно иначе. В связи с присуждением ему в 1938 году Нобелевской премии за работы по физике нейтронов, учёный получил от властей Италии вполне официальное разрешение посетить с семьёй Швецию – для участия в церемонии награждения. Попутно – и столь же официально – мудрый Ферми оформил себе разрешение на временную работу в зарубежном университете.
Соответственно, город Стокгольм, куда лауреат с семейством прибыл в декабре 1938, одарил его не только престижной премией и приличной денежной суммой, но и стал своеобразным трамплином для начала новой жизни. Не возвращаясь обратно, Ферми с женой и детьми отправились из Швеции в британский порт Саутгемптон. Где аккурат в канун Рождества они сели на лайнер «Франкония», уходивший в океанское плавание до города Нью-Йорка. Там в США знаменитого физика уже ждала новая должность в университете. А также ключевая роль в создании атомной бомбы, другие яркие дела в ближайшем будущем – и неожиданная кончина от рака в возрасте 53 лет…
Ну а если бы, скажем, Ферми сел на другой корабль и уплыл не в Северную Америку, а в Южную – куда-нибудь в Аргентину, к примеру – то расклады истории могли бы лечь существенно иначе.
Без гения Энрико Ферми, мощно сочетавшего в себе великого теоретика и умелого учёного-практика, США наверняка не построили бы так быстро первый в истории ядерный реактор. Соответственно, и все работы по созданию нового супер-оружия вплоть до конца войны могли бы идти в вялотекущей и по сути бесплодной фазе с неясной вероятностью успеха в финале – как это произошло с аналогичным проектом в Германии под руководством Вернера Гейзенберга…
С другой – альтернативной – стороны истории, в Южной Америке прославленного учёного-эмигранта мог бы поджидать приятный и неожиданный сюрприз. У исследователей тайн истории уже довольно давно стали появляться свидетельства, согласно которым исчезнувшего из Италии Майорану в последующие годы видели сначала в Аргентине, а затем в Венесуэле. И если бы два великих итальянца сошлись там вновь, то несложно представить, сколь грандиозные перспективы это сулило для зарождения в физике новой южно-американской теоретической школы.
Но ничего такого, конечно же, в нашей истории не произошло. А имя Этторе Майораны свыше полувека находилось фактически в безвестности. Лишь к концу столетия, сначала из-за успехов с изучением нейтрино, а главным образом вместе с развитием квантового компьютинга, имя и работы учёного таки начали получать должное признание. Ну а вместе с ростом популярности Майораны стали появляться и все более надёжные свидетельства о его крайне скрытной жизни после исчезновения.
Наиболее серьёзная и достоверная информация – включая фото – была получена в 2011 году, когда показания дал человек, лично общавшийся с Майораной в Венесуэле в 1955 году. На основе этих свидетельств правоохранительные органы Италии запустили дополнительное расследование, результаты которого прокуратура Рима официально объявила в 2015 году.
Согласно новым открывшимся данным Этторе Майорана действительно проживал в городе Валенсия, Венесуэла, во второй половине 1950-х годов. Где скорее всего и умер в 1959. Место его захоронения, впрочем, найти не удалось. Но примечательно, что новый возраст кончины – 53 года – оказался таким же, как и у Энрико Ферми…
Дабы подобающим образом завершить эту необычную сдвоенную историю, уместно привести две цитаты от людей, хорошо знавших Майорану лично. Цитата первая – из статьи советского академика Бруно Максимовича Понтекорво [3], виднейшего в СССР специалиста по физике нейтрино (а также участника атомных проектов в обоих враждующих лагерях Холодной войны):
Слава его была, прежде всего, отражением глубокого уважения и восхищения со стороны Ферми. Я точно помню слова Ферми: «Если физический вопрос поставлен, никто в мире не способен ответить на него лучше и быстрее, чем Майорана».
<…> Трудно представить себе людей со столь различными характерами, как Ферми и Майорана. В то время как Ферми был очень простым человеком (с небольшой оговоркой: он был гением!) и считал обычный здравый смысл весьма ценным человеческим качеством (которым он, безусловно, был наделен в высшей степени), Майорана руководствовался в жизни очень сложными и абсолютно нетривиальными правилами…
Цитата вторая – это полностью соответствующее наблюдениям Понтекорво личное свидетельство от самого Энрико Ферми [4]:
Майорана обладал столь великими дарами, каких не было больше ни у кого на свете. К несчастью, ему недоставало одного качества, которое обычно есть у остальных людей, – простого здравого смысла…
Для адекватного восприятия этих цитат всем читателям предлагается осмыслить простой исторический факт. Только по той лишь причине, что все здравомыслящие и лояльные к властям учёные – не задумываясь о последствиях – делали то, что им велят, весь наш мир в середине XX столетия оказался на грани термоядерной катастрофы. Неописуемо чудовищной и абсолютно бессмысленной в своём безумии войны, способной бесследно уничтожить все достижения человеческой цивилизации на этой планете.
Но вот если бы интеллектуальная элита и научное сообщество в массе своей поступали так, как странные люди-учёные типа Этторе Майораны или Клода Шеннона, строивших свою жизнь по «очень сложным и нетривиальным правилам», то в нашей истории практически наверняка не было бы Хиросимы и Нагасаки. Да и вся ситуация с никому не нужными арсеналами ядерного оружия на планете, скорее всего, выглядела бы в корне иначе.
Самое же примечательное, что к сегодняшнему дню именно научные идеи Майораны и Шеннона в своём сочетании понемногу открывают науке глаза на существенно другую физику и совершенно иную картину мира. Такую картину, которую всем «здравомыслящим учёным» увидеть ну никак не удавалось весь XX век.
Возвращение короля
В сентябре 2009 года нобелевский лауреат Фрэнк Вильчек опубликовал в журнале Nature Physics весьма любопытную статью под названием «Возвращение Майораны» [5]. Открывали статью такие слова:
Энрико Ферми пришлось принуждать своего друга, Этторе Майорану, к публикации его великой идеи: о такой модификации уравнения Дирака, которая была способна оказать сильнейшее влияние на развитие физики частиц. Вскоре после этого Майорана загадочно исчез, и на протяжении 70 лет его модифицированное уравнение оставалось довольно тёмным и неясным местом где-то на обочине теоретической физики.
Но теперь всё вдруг повернулось неожиданно так, что концепция Майораны упоминается повсеместно, а его уравнение занимает центральное место в свежих работах не только по физике нейтрино, по суперсимметрии и тёмной материи, но также и в исследованиях экзотических состояний материи обычной…
Самые последние слова в цитате – об исследованиях обычной материи в её «экзотических состояниях» – на самом деле являются и самыми важными. Потому что именно здесь речь идёт о прикладной науке и о тех открытиях, которые демонстрируют непосредственные взаимосвязи между наиболее передовыми исследованиями физиков и нашей повседневной жизнью.
Внешне это обычно выглядит как попытки создания топологического квантового компьютера на основе фермиона Майораны. Но на самом деле наука таки нашла здесь наиболее перспективный путь к отысканию решений для самых глубоких и загадочных тайн природы.
# # #
Дополнительное чтение:
Sci-Myst: Короли, топология и дискретная капуста
Сюрпризы квантовой топологии: факты и подробности о роли Майораны и его фермиона для прогресса технологий квантовых топологических вычислений
# #
Основные источники:
[1] Giuseppe Bruzzaniti. Enrico Fermi: The Obedient Genius. Springer, 2016
[2] Salvatore Esposito. Ettore Majorana: Unveiled Genius and Endless Mysteries. Springer, 2017
[3] Бруно Понтекорво, «Страницы развития нейтринной физики». Успехи физических наук, Том 141, вып. 4, стр 675-709 (Декабрь 1983). В этом же обзоре приведён собственный – от Понтекорво – перевод на русский ключевых положений статьи, давшей начало «фермиону Майораны» и написанной изначально на итальянском: Этторе Майорана, «Симметричная теория электрона и позитрона» (Majorana, E. «Teoria simmetrica dell’elettrone e del positrone». Nuovo Cimento, 1937, v.5, pp. 171-184). В 1980-е академик Понтекорво считал, что эта статья опередила своё время примерно лет на 40. К 2010 нобелевский лауреат Фрэнк Вильчек сделал вывод, что понимать подлинный смысл этой работы физики начали примерно лет через 70.
[4] (Majorana:) Brief biography. In “Ettore Majorana. Scientific Papers. On occasion of the centenary of his birth” (edited by G. F. Bassani), Springer 2006, p. XLII
[5] Frank Wilczek, «Majorana returns». Nature Physics 5, 614 — 618 (September 2009)
#
kiwi arXiv 