Гении науки - Пайс А.
Скачать (прямая ссылка):
выказывала трудности, и добавил, что магнитный электрон нагоняет
triibsinnig (грусть) на Иордана. Примерно в это же самое время Дирак,
испытывая те же чувства, писал Оскару Клей-
78 Гении науки
ну: "Мои попытки решить проблему ±е безуспешны. Гейзенберг (с которым я
встретился в Лейпциге), думает, что задача не будет
'эП
решена, пока не появится единая теория протона и электрона" .
В начале 1929 года Дирак и Гейзенберг совершили свою первую поездку в
Соединенные Штаты. Дирак должен был читать лекции в университете
Висконсина, а Гейзенберг - в университете Чикаго. В августе того же года
они взошли на палубу парохода Shinyo Маги в Сан-Франциско, сделали
остановку на Гавайях51 и затем поплыли в Японию, где оба читали лекции в
Токио и Киото. Мне стало любопытно, обсуждали ли они проблематику
уравнения Дирака во время путешествия. Я спросил об этом Дирака. Он
ответил:
В 1929 году мы с Гейзенбергом пересекли Тихий океан и работали вместе
какое-то время в Японии, но никаких специальных дискуссий не вели. Нам
обоим просто хотелось отдохнуть, в том числе и от физики. Мы не говорили
на тему физики за исключением тех лекций, которые читали в Японии. Мы
слушали лекции друг друга.
Я не помню, что говорилось в этих случаях, но помню, что между нами было
согласие52.
Гейзенберг рассказал мне историю, которая произошла во время путешествия
и которая представляет редкий случай взглянуть на отношение Дирака к
противоположному полу:
Мы плыли из Америки в Японию, и мне понравилось участвовать в жизни
парохода. Я, например, танцевал по вечерам. Полю почему-то это не очень
нравилось, но он сидел на стуле и смотрел на танцующих. Однажды после
очередного танца я присел рядом с ним, и он спросил: "Гейзенберг, почему
ты танцуешь?" Я ответил: "Ну, здесь есть милые девушки, с которыми
приятно танцевать". Он долго обдумывал это и минут через пять спросил:
"Гейзенберг, а откуда ты заранее знаешь, что они милые?"53.
Между тем Вейль высказал54 новое предположение относительно двух лишних
компонент: "Мне кажется вполне возможным, что из двух пар компонент
Дирака одна принадлежит электрону, а другая - протону". В декабре 1929
года Дирак (снова в Кембридже) не согласился55: "Нельзя просто заявить,
что электрон с отрицательной энергией является протоном, поскольку если
бы электрон перепрыгнул из состояния с положительной энергией в состояние
с отрицательной энергией, это нарушило бы закон сохранения заряда"56.
Скорее, "давайте допустим..., что все состояния с отрицательной энергией
заняты, кроме, возможно, нескольких с очень маленькой скоростью", эти
одночастотные состояния заняты, согласно принципу Паули, поодиночке
электронами с отрицательной энергией. Представьте, что один такой
электрон с отрицательной энергией убрали, оставив тем самым
Поль Дирак: аспекты его жизни и работы 79
дырку в исходном распределении. В результате мы имеем подъем в энергии и
заряде на одну единицу. Эта дырка, отмечал Дирак, ведет себя как частица
с положительной энергией и положительным зарядом. Это рассуждение привело
нас к предположению о том, что дырки в распределении электронов с
отрицательной энергией являются протонами".
Отождествление дырок с частицами прекрасно, но почему протоны? Дирак
позднее говорил: "В то время... все были уверены в том, что электроны и
протоны являются единственными элементарными частицами в Природе"57.
(Вспомните, что в 1929 году все еще считалось, что атомное ядро состоит
из протонов и электронов!57)
Непосредственно перед тем, как представить свою работу, Дирак написал
письмо Бору, которое показывает, что он хорошо знал, что, по крайней
мере, в отсутствие взаимодействий его дырки должны обладать такой же
массой, как и сами электроны. Его надеждой (тщетной) было то, что это
равенство будет нарушено электромагнитными взаимодействиями:
Пока взаимодействие игнорируется, между электронами и протонами
устанавливается полная симметрия; можно отнести протоны к реальным
частицам, а электроны - к дыркам в распределении протонов с отрицательной
энергией. Тем не менее, когда берется в расчет взаимодействие между
электронами, эта симметрия нарушается. Я еще не сделал математические
вычисления последствий взаимодействия. .. Но можно надеяться, что
правильная теория этого позволит вычислить соотношение масс протонов и
электрона.
В действительности, "полная симметрия", о которой писал Дирак,
инвариантность зарядового сопряжения распространяется и на
электромагнитные взаимодействия. Нуждаясь в более хорошей методике, Дирак
пока рассматривал массу то в этом уравнении как среднее значение массы
протона и электрона60.
Вся теория была в таком вот неуклюжем состоянии, когда Дирак докладывал о
ее существующем состоянии на встрече Британской Ассоциации по Развитию
Науки в Бристоле. Как писала "Нью-Йорк тайме", он привел аудиторию в
замешательство, - и неудивительно. "Позднее доктора Дирака попросили
обсудить эту теорию, но он покачал головой, сказав, что не может выразить
