Abraham Pais | |
---|---|
Abraham Pais | |
Fødselsdato | 19. maj 1918 [1] [2] [3] […] |
Fødselssted | Amsterdam , Holland |
Dødsdato | 28. juli 2000 [1] [2] [3] (82 år) |
Et dødssted | |
Land | |
Videnskabelig sfære | teoretisk fysik |
Arbejdsplads |
Utrecht University Niels Bohr Institute Institute for Advanced Study Rockefeller University |
Alma Mater |
Universitetet i Amsterdam Utrecht Universitet |
videnskabelig rådgiver |
George Uhlenbeck Leon Rosenfeld |
Kendt som | en af forfatterne til begrebet mærkelighed og blandede tilstande af partikler, forfatteren af begreberne "lepton" og "baryon" |
Præmier og præmier | Guggenheim Fellowship National Book Award Robert Oppenheimers mindepris ( 1979 ) Oscar Klein medalje Science Journalism Award [d] |
Citater på Wikiquote | |
Mediefiler på Wikimedia Commons |
Abraham Pais ( eng. Abraham Pais ; 19. maj 1918 , Amsterdam - 28. juli 2000 , København ) var en amerikansk teoretisk fysiker og videnskabshistoriker af hollandsk oprindelse. Pais' videnskabelige arbejde er viet til spørgsmål om kernefysik , elementær partikelfysik , kvantefeltteori : blandt hans vigtigste resultater er ideen om den associative produktion af mærkelige partikler , teorien om blandede tilstande af partikler og deres svingninger, han introducerede også udtrykkene " lepton " og " baryon ". Pais er forfatter til en række værker om fysikkens historie, herunder populære biografier om Einstein, Bohr og Oppenheimer.
Abraham (Bram) Pais blev født i Amsterdam i en jødisk familie. Hans far, Isaiah "Jacques" Pais ( Isaiah "Jacques" Pais ), som kom fra Sephardi , arbejdede som skolelærer og derefter direktør for to skoler, hvoraf den ene var sefardisk; mor, Kati van Kleeff ( Katje "Cato" van Kleeff ), forlod sit job som lærer efter at være blevet gift. Det andet barn i familien, Annie ( Annie ), blev født 2,5 år efter Abraham. Den kommende videnskabsmand voksede op i en religiøs atmosfære, men efter eget udsagn mistede han troen omkring en alder af ni; ikke desto mindre følte han altid sit jødiske ophav og anså det ikke for forbundet med at tilhøre en bestemt religion. I sin ungdom var Abraham medlem af den hollandske zionistiske ungdomsorganisation, hvorigennem han mødte Tineke Buchter ( eng. Tineke Buchter ); de var næsten forlovede, men hans familie kunne ikke acceptere hende, da hun var en ikke-jøde (" shiksa "). Unge Pais var glad for litteratur og musik, deltog ofte i Concertgebouw og ønskede endda på et tidspunkt at blive dirigent [4] .
I 1935 gik Pais ind på universitetet i Amsterdam og studerede eksakte videnskaber der. Hans ønske om at blive videnskabsmand blev styrket i vinteren 1936-1937, da Georg Uhlenbeck , dengang professor i Utrecht , holdt flere inviterede foredrag i Amsterdam om moderne fysikproblemer. I februar 1938 modtog Pais sin bachelorgrad og havde til hensigt at fortsætte sine studier i teoretisk fysik. Han overbeviste Uhlenbeck om at tage ham som kandidatstuderende og begyndte at rejse for at studere i Utrecht. Det følgende efterår rejste Uhlenbeck til Amerika efter at have introduceret Pais for Hendrik Kramers og Hendrik Casimir . I foråret 1939, efter Uhlenbecks tilbagevenden, studerede Pais teorien om elektroner og positroner, såvel som fænomenet nuklear fission , opdaget kort før [5] . Ifølge Pais' sene tilståelse var det Uhlenbeck, der lærte ham at bruge den teoretiske fysiks matematiske apparat; i den forbindelse skrev han: "Jeg er kommet til at tro, at en teoretiker aldrig kan kende matematik godt nok, selvom han paradoksalt nok sagtens kan vide for meget af den" [Komm 1] . I august 1939 forlod Uhlenbeck Utrecht igen, denne gang for altid, men inden afrejse sørgede han for, at hans elev blev assistent, hvilket blev hans første lønnede job. Pais' nye vejleder var Leon Rosenfeld [6] .
I efteråret 1939 begyndte Anden Verdenskrig , men i de første måneder gik livet i Holland som sædvanligt. Den 22. april 1940 bestod Pais eksamen for sin kandidatgrad . Få uger senere, i maj 1940, besatte nazistiske tyske tropper Holland ; besættelsesmyndighederne begyndte straks at pålægge den jødiske befolkning nye restriktioner. Især blev jøder forbudt at have akademiske stillinger og generelt være i offentlig tjeneste; protester mod disse restriktioner førte til lukningen af Leiden Universitet i november . Pais kunne således ikke længere officielt besidde sin assistentstilling, men Rosenfeld, der på det tidspunkt var ankommet til Utrecht, udnævnte en anden person til denne post med den hemmelige betingelse, at han ville give en del af Pais' løn. Hver dag blev den jødiske befolknings rettigheder mere og mere begrænsede; snart blev der indført et forbud mod at modtage doktorgrader af jøder : et af de tyske dekreter fastsatte en frist til den 14. juli 1941. Men under vejledning af Rosenfeld skrev Pais sin afhandling og forsvarede den 5 dage før denne dato [7] .
I mellemtiden forværredes jødernes situation, i 1942 blev de flyttet til ghettoen , de blev beordret til at bære gule stjerner på deres tøj , og de blev sendt til koncentrationslejre . Pais' søster Anni blev dræbt af giftgasser i Sobibor-lejren i juni 1943, hans forældre overlevede mirakuløst. Efter de første deportationer, i slutningen af 1942, besluttede Abraham at gå i skjul (på hollandsk blev en sådan person kaldt onderduiker ). Med hjælp fra Teanecke og andre venner fik han sig et falsk ID og forberedte sig på et langt liv i et begrænset rum. Fra marts 1943 gemte Pais sig på loftet i et hus; her lavede han sig et skjulested bag et falsk vægpanel, hvor han kunne klatre i tilfælde af fare. I denne periode viede han sin tid til fysik og læsning, han blev hemmeligt besøgt af Teanecke og Kramers, med hvem han kunne diskutere videnskabelige problemer (især var de interesserede i problemet med elektronens egen energi i kvantefeltteori ). Efter razziaen i november 1943 forlod Pais dette sted, skiftede flere shelter og led af sult i den svære vinter 1944-1945. Efter krigen brændte han, der prøvede at glemme alt, den dagbog, han førte på det tidspunkt; senere fortrød han denne handling [8] .
I marts 1945, som et resultat af et razzia, blev Pais alligevel taget til fange af Gestapo og sat i fængsel. Teanecke rapporterede dette til Kramers, som skrev et brev til Werner Heisenberg og bad om hjælp. Heisenberg svarede, at han ikke kunne gøre noget. Men i slutningen af april gik Teanecke til en af politicheferne, viste Kramers' brev og forklarede, at fangen blot var en upolitisk videnskabsmand. Det virkede: Pais blev løsladt; hans kammerat, som også blev arresteret i det skjulested, blev skudt. Den 8. maj gik canadiske tropper ind i Amsterdam og fuldførte formelt landets befrielse fra nazistisk besættelse [9] .
I juni 1945 blev Pais igen Rosenfelds assistent i Utrecht og begyndte at forberede til offentliggørelse af hans resultater, både dem indeholdt i hans doktorafhandling og dem, der blev opnået senere, under hans liv i undergrunden. Han begyndte også sit arbejde som videnskabspopulær, da han efter atombombningen af Hiroshima og Nagasaki skrev en artikel om atomvåben efter anmodning fra en af publikationerne. Han ønskede dog at forlade landet for at fortsætte sit arbejde et andet sted og for at sløve sine minder fra krigsårene lidt. På Rosenfelds anbefaling modtog Peiss en invitation fra Niels Bohr om at tilbringe nogen tid i København , og også fra Wolfgang Pauli , som dengang arbejdede på Princeton. I januar 1946 ankom Abraham til den danske hovedstad som en af de første efterkrigstidens unge ansatte ved Instituttet for Teoretisk Fysik , og allerede i september sejlede han med skib til New York for at deltage i det første efterkrigsmøde i den amerikanske Fysisk Samfund . Den 22. september 1946 ankom han til Princeton Institute for Advanced Study , og selvom Pauli allerede var rejst til Europa, blev han her for at arbejde. Snart mødtes den unge fysiker her med så fremtrædende videnskabsmænd som Paul Dirac , Albert Einstein og John von Neumann og var vidne til diskussioner mellem Bohr og Einstein om kvantemekanikkens grundlæggende spørgsmål; Pais selv diskuterede jævnligt disse problemer med Einstein i en årrække [10] . I begyndelsen af juni 1947 deltog Abraham i den berømte Shelter Island-konference , som spillede en væsentlig rolle i at løse de vanskeligheder, som kvanteelektrodynamikken står over for [11] .
Robert Oppenheimer , der blev direktør for Institute for Advanced Study i april 1947, foreslog, at Pais blev. I 1949 fik sidstnævnte en fast stilling, og to år senere blev han fuld professor (kun den tredje ved instituttet efter Einstein og Oppenheimer). Instruktøren havde et hårdt temperament og kunne få enhver taler til at græde, men Pais var en af de få, der vidste, hvordan han skulle modstå ham. Ifølge Freeman Dyson , som også arbejdede på instituttet på det tidspunkt, havde Pais en "rolig og fast karakter, der tilsyneladende var i stand til at modstå Oppenheimers løjer uden besvær" [Komm 2] . Pais var kendt blandt sine kolleger for sin opmærksomme holdning til mennesker, mange kom til ham for at tale om deres problemer. Andre steder kalder Dyson ham for "instituttets hjemmepsykiater" [Komm 3] og fortsætter: "Da han selv havde så dybe følelsesmæssige ar, var han usædvanligt følsom over for andre menneskers problemer" [Komm 4] . I de første år efter flytningen til Amerika blev Pais plaget af et psykisk traume modtaget under krigen; han havde mareridt, hvor andre eller ham selv blev dræbt. Dette fik ham i 1948 til at begynde et psykoanalytisk behandlingsforløb hos Dr. Theodor Reik ( engelsk: Theodor Reik ), en elev af Sigmund Freud . Sessionerne hjalp patienten; senere beskrev Reik denne sag i sine værker (uden at nævne Pais' navn) [12] .
I 1953 foretog Pais en rejse rundt i verden, hvor han stiftede bekendtskab med en række landes kunst og litteratur. Da han vendte tilbage, købte han en lejlighed i Greenwich Village for at være tættere på sociale og kulturelle begivenheder. Snart tog videnskabsmanden amerikansk statsborgerskab, og den 15. december 1956 giftede han sig med modellen Lila Atwill . I juni 1958 blev deres søn Joshua født, som senere blev skuespiller ( Josh Pais ) [13] . I januar 1960 døde videnskabsmandens far; Pais tilbragte en del af det år i Europa og arbejdede på CERN . På dette tidspunkt blev han interesseret i bjergbestigning og besteg Mont Blanc . Da han vendte tilbage til Amerika, skilte Pais sig året efter fra sin kone, som led af en psykisk lidelse (hun havde anfald af hjælpeløshed). I 1962, mens skilsmisseprocessen stod på, boede han i nogen tid i Reno [14] .
I 1963 besluttede Pais, der følte en mangel på motivation på sin gamle arbejdsplads, at forlade Institute for Advanced Study og flyttede efter forslag fra Uhlenbeck til Rockefeller University , hvor han stod i spidsen for den teoretiske gruppe [15] . I 1975 giftede videnskabsmanden sig for anden gang - med Sarah, en fransklærer i Princeton, men ti år senere brød de op og blev snart skilt. I 1976 blev Pais tilbudt stillingen som direktør for Institute for Advanced Study, men takkede nej [16] . I 1981 modtog han et æresprofessorat ( Detlev W. Bronk professor emeritus ) ved Rockefeller University. I oktober 1985, under Niels Bohrs 100-års fejring, mødte Pais Ida Nicolaisen ( Dan. Ida Nicolaisen ), adjunkt i antropologi ved Københavns Universitet, i København . De blev gift i marts 1990 [17] .
Efterhånden lagde Pais mere og mere opmærksomhed på videnskabens historie . Dette blev lettet af hans interesse for historie og litteratur, personlige bekendtskab med mange fremtrædende videnskabsmænd og hans passion for at skrive. Efter Oppenheimers død i 1967 blev Pais bedt om at skrive en biografi om sin tidligere chef, men han havde stadig for travlt med videnskabelig forskning til at afsætte tid nok til en ny beskæftigelse [18] . Efter at være blevet inviteret til at tale ved en konference til ære for Einsteins hundrede år, besluttede Pais at skrive en komplet biografi om den store videnskabsmand. Dette projekt kulminerede med udgivelsen af bogen 'Subtil er Herren...' (i russisk oversættelse - "Albert Einsteins videnskabelige arbejde og liv"), som opnåede anerkendelse fra læsere og kritikere og blev tildelt National Book Prize i 1983. Bogen blev oversat til 15 sprog og bragte forfatteren international berømmelse. I 1986 udkom Pais' bog Inward Bound , dedikeret til udviklingen af elementærpartikelfysik i det 20. århundrede. I 1991 udkom en biografi om Niels Bohr, i 1994 endnu en bog om Einstein og i 1997 en selvbiografi kaldet A Tale of Two Continents . I 2000 udkom artikelsamlingen The Genius of Science - en slags "portrætgalleri" af videnskabsmænd, som Pais var personligt bekendt med (Einstein, Bohr, Uhlenbeck, Kramers m.fl.). Oppenheimers biografi, som Pais arbejdede på i mange år, og som aldrig blev afsluttet, blev udgivet efter forfatterens død, i 2006, med tilføjelser lavet af historikeren Robert P. Crease [ 19 ] . Ifølge Kris,
"I sine biografiske skrifter demonstrerer Pais en ægte kunst og dygtighed i at krydse den komplekse vej for dem, der søger at give både en detaljeret beskrivelse af videnskabelige opdagelser og skabelsen af et fuldblodsbillede af de mennesker, der har lavet dem. Han skriver i en vis forstand nonchalant og måske endda med en bevidst ligegyldighed over for standardhistorisk forskning.
Originaltekst (engelsk)[ Visskjule] "I sine biografiske skrifter udviser Pais ægte dygtighed og opfindsomhed i at navigere på den vanskelige vej for dem, der søger at give både en detaljeret redegørelse for videnskabelige opdagelser og en konkretiseret profil af dem, der har gjort dem. Han skriver på en måde, der er kavalerisk og måske endda selvbevidst ligeglad med mainstream historisk forskning." Fold RP Abraham Pais // Biogr. Mems Nat. Acad. sci. - 2011. - S. 28.Efter sin pensionering (1988) tilbragte Pais en del af sin tid på Niels Bohr Institutet . I juni 2000, efter en af hans offentlige forelæsninger i Holland, fik videnskabsmanden et hjerteanfald ; han døde få uger senere i København, hvor han blev begravet. I 2005 oprettede American Physical Society Abraham Pice-prisen for fysikkens historie [20] .
I de første efterkrigsværker vendte Pais sig til problemet med en elektrons selvenergi i kvanteelektrodynamik og foreslog en ny ordning til at eliminere divergenser ved at indføre yderligere felter. I dette tilfælde kan de uendelige bidrag til partiklens egen energi, genereret af forskellige felter, kompensere for hinanden. I det specifikke tilfælde af en elektron introducerede Pais et neutralt kortdistancevektorfelt ud over den sædvanlige elektromagnetiske interaktion , således at selvenergien af en elektron, der interagerer med dette nye felt, viste sig at være begrænset under visse forhold. Det blev dog hurtigt klart, at denne hypotese var uforenelig med feltteoriens øvrige krav, selvom den spillede en stimulerende rolle i den videre udvikling af dette fysikfelt [21] . Ikke desto mindre brugte Pais denne idé til at estimere forskellen mellem proton- og neutronmassen [22] . Under et kort ophold i København udviklede Pais i samarbejde med Christian Möller en teori, hvorefter elementarpartikler blev kombineret til familier, som kunne bruges til at estimere masseforskellen på disse objekter. Selvom dette forsøg generelt var mislykket, da det ikke tillod at inkludere information om nye partikler, der blev opdaget af eksperimenter, foreslog forfatterne af værket det nu almindeligt anvendte udtryk " lepton " for at karakterisere sådanne lette partikler som elektronen og myonen [23] .
I efterkrigsårene førte studier af kosmiske stråler til opdagelsen af en række nye elementarpartikler. Nogle af disse partikler havde uventet høje levetider, som ikke kunne forklares teoretisk; sådanne partikler blev kaldt "mærkelige" eller V-partikler, fordi de spor, de efterlod i skykammeret, lignede bogstavet V. I begyndelsen af 1950'erne var der modtaget pålidelige beviser for eksistensen af sådanne partikler, så Pais besluttede at løse deres mysterium. I processen med at arbejde på problemet kom han først til den idé, at der kan være udvælgelsesregler (og følgelig bevaringslove ), som er opfyldt for nogle interaktioner og overtrådt for andre. Som anvendt på mærkelige partikler betød dette, at kun par af sådanne partikler kan indgå i stærke interaktioner , mens de individuelt interagerer svagt . Med andre ord kan mærkelige partikler kun produceres i sammenstød af almindelige partikler i par. Dette fænomen, kaldet den associerede produktion af mærkelige partikler, blev beskrevet af Pais i 1952 og gjorde det muligt at forklare nogle af deres egenskaber; især var de lange levetider en konsekvens af umuligheden af deres forfald på grund af stærke vekselvirkninger. Denne idé blev bekræftet et år senere i eksperimenter ved Cosmotron , en stor accelerator ved Brookhaven National Laboratory [24] .
I 1952 begyndte Pais i samarbejde med Res Jost at udvikle ideer om sammenhængen mellem udvælgelsesregler og symmetrier i teorien om elementarpartikler og gruppeteori . Ved at generalisere isospin -gruppen , brugt i kernefysik, forsøgte de at konstruere en højere ordens symmetri, der også ville omfatte egenskaberne af mærkelige partikler. Denne aktivitet bragte Pais tættere på Murray Gell-Mann , som også var involveret i anvendelsen af gruppemetoder til beskrivelsen af familier af partikler. Deres fælles arbejde i 1954 indeholdt allerede ideen om et nyt kvantetal, hvis bevarelse holder i stærke interaktioner og krænkes i svage interaktioner. Det blev dog eksplicit introduceret af Gell-Mann i 1956 og blev kaldt "mærkelighed" . På det tidspunkt blev lette mærkelige partikler kaldt K-mesoner eller kaoner, mens tunge blev kaldt hyperoner . I 1955 introducerede Pais udtrykket " baryon " for at betegne tunge partikler (både nukleoner og hyperoner) [25] .
I 1955 introducerede Pais sammen med Gell-Mann konceptet om blandede tilstande af neutrale kaoner , som er en superposition af en kaon og en antikaon . Disse to blandede tilstande ( og ) skal have forskellige levetider, og kun en partikel med kort levetid var kendt fra eksperimentet. Pais, der arbejdede som konsulent ved Brookhaven Laboratory, præsenterede sine resultater der; snart blev statens eksistens eksperimentelt bekræftet af laboratoriets personale. En anden konsekvens af teorien om Pais og Gell-Mann var, at forholdet mellem komponenterne i superpositionen kan ændre sig, efterhånden som partikelstrålen forplanter sig, hvilket fører til virkningerne af oscillation og regenerering af tilstande, når man går til og tilbage. Sammen med Oreste Piccioni studerede Pais disse effekter teoretisk for bedre at forstå neutrale kaoners adfærd . I 1961 kaldte Richard Feynman opdagelsen af blandede tilstande af partikler for "en af de største bedrifter inden for teoretisk fysik" [Komm 5] ; Pais selv betragtede det som sit bedste værk. Allerede i 1956 førte undersøgelsen af kaoner til Yangs og Lee 's forudsigelse af paritetskrænkelse i svage interaktioner, hvilket hurtigt blev bekræftet i eksperimentet [26] . I en note til minde om deres tildeling af Nobelprisen skrev Leon Rosenfeld:
"Det ville være passende at huske på, at det var Pais' geniale ønske om at analysere elementarpartiklernes invariante egenskaber, der gav den indledende impuls til de teoretiske udviklinger, der kulminerede med opdagelsen af Lee og Yang."
Originaltekst (engelsk)[ Visskjule] "[Jeg] det var Pais' banebrydende bestræbelse på at analysere invariansegenskaberne af elementarpartikler, som gav den indledende impuls til den teoretiske udvikling, der kulminerede i Lee og Yangs opdagelse". — Citat. af Pais A. Tzundao Li og Zhenying Yang // Genii nauki. - M. : IKI, 2002. - S. 221.Blandt andre resultater af Pais, opnået i 1950'erne, udviklingen af principperne for økonomi af konstanter (1954) og hierarki af interaktioner (1958) [27] , den nøjagtige definition af G-paritet (sammen med Jost) [28] . Flere af hans værker, udgivet i 1958, var viet til symmetriegenskaberne ved stærke interaktioner, og to år senere førte studiet af pionproduktion i udslettelse af protoner og antiprotoner til opdagelsen af den såkaldte Goldhaber-Goldhaber-Lee -Pice ( GGLP ) effekt, ifølge hvilken korrelationer i produktionspionerne bestemmes af Bose-Einstein statistikken [14] . I 1964 vendte Pais, påvirket af opdagelsen af CP-invariansovertrædelse i svage interaktioner, til et lovende skema med SU(6)-symmetri og dets krænkelse. En konsekvens af denne symmetri var behovet for at tildele et af tre kvantetal til kvarker , senere kaldet " farver "; betydningen af denne idé blev fuldt ud realiseret kun år senere [15] . I 1970'erne arbejdede Pais med målefeltteorier og kvantekromodynamik . Især sammen med Sam Treiman undersøgte han (1972) virkningerne af neutrale strømme i nogle processer, der involverer svage interaktioner; sammen med Howard Georgi studerede han CP-overtrædelsesprocesser i gauge-teorier [29] . I 1975 brugte Pais og Treiman tilsyneladende første gang udtrykket " standardmodel " med henvisning til fire-kvark elektrosvag teori ; senere undergik dette koncept en væsentlig ændring og præcisering [30] .