Белл, Джон Стюарт
Джон Стюарт Белл | |
---|---|
англ. John Stewart Bell | |
Дата рождения | 28 июня 1928 |
Место рождения | Белфаст, Северная Ирландия |
Дата смерти | 1 октября 1990 (62 года) |
Место смерти | Женева, Швейцария |
Страна | Ирландия |
Научная сфера | теоретическая физика |
Место работы |
Британский департамент исследований атомной энергии[англ.] CERN |
Альма-матер | Университет Квинс (Белфаст) |
Известен как | Неравенства Белла |
Награды и премии |
Член Лондонского королевского общества (1972) Почётный член Американской академии искусств и наук (1987)[1] Медаль Дирака от Института физики (1988) Медаль Хьюза (1989) Премия Хайнемана (1989) |
Джон Стюарт Белл (англ. John Stewart Bell; 28 июня 1928, Белфаст, Северная Ирландия — 1 октября 1990, Женева, Швейцария) — физик-теоретик. Сформулировал и доказал неравенства Белла (теорему Белла), чем заложил теоретическую основу для экспериментальных исследований ЭПР-парадокса. Совместно с Романом Яцкивом[англ.] описал и проанализировал хиральную аномалию[англ.] барионов[2].
Биография
Профессор Уитакер[''i'' 1] из Университета Квинс несколько лет изучал биографию и научную деятельность именитого выпускника этого университета. Дальнейшее изложение опирается на биографическую статью, написанную им в 2002 году и доступную в Интернете[3]. В указанной статье приводится список источников (свыше 20), использованных самим Уитакером. Эти данные дополняются памятным очерком, написанным Якивом[англ.] и Шимони[англ.] в 2001[4].
Детство

Джон Стюарт Белл родился 28 июня 1928 года в Белфасте, Северная Ирландия, в бедной ирландской семье. Так как имя отца тоже было Джон, родные его всегда называли по второму имени Стюарт. Кроме Джона Стюарта, у отца Джона и матери Энни[''i'' 2] было ещё трое детей: старшая дочь Руби и младшие сыновья Дэвид и Роберт.
Мать мечтала дать детям хорошее образование, потому что, по её мнению, только учёный человек мог пробиться к лучшей жизни и, как она говорила, «носить воскресный костюм всю неделю»[5]. Джон Стюарт был среди лучших учеников в начальной школе. «Может быть, я был и не лучший, но из трёх-четырёх сверху в классе»[5]. Он начал обучение в школе на Ольстервиль Авеню (англ. Ulsterville Avenue School), потом перешёл в школу на Фэйн Стрит (англ. Fane Street School). В 11 лет вместо 14 он сдал все экзамены для продолжения среднего образования.
Однако 1920—1930 годы были временем наибольшей безработицы в Белфасте, его судостроительные и ремонтные верфи стояли практически пустыми, что вело к общему упадку экономики в городе[6]. Из-за недостатка средств было решено, что только Джон Стюарт, как очевидно самый одарённый из детей, продолжит обучение после начальной школы. В то время полное школьное образование не являлось обязательным, и бесплатной была только начальная школа.
Цена обучения в престижных средних школах Белфаста даже для одного ребёнка оказалась семье не по карману, поэтому Джон Стюарт поступил в Техническую среднюю школу Белфаста (англ. Belfast Technical High School, в то время примерный эквивалент техникума). Эта школа, тем не менее, имела академическую аккредитацию, то есть с её дипломом можно было сдавать экзамены в университет.
Когда Джон Стюарт начал занятия в средней школе, Великобритания уже вступила во Вторую мировую войну. Война оживила экономику Белфаста, который стал крупной строительной и ремонтной верфью военно-морского флота. Однако это же сделало город целью регулярных немецких бомбардировок. Особенно разрушительным стал ночной «пасхальный» налёт 15 апреля 1941 года[англ.]. Тогда около 200 бомбардировщиков люфтваффе сбросили на город и верфи тонны обычных и зажигательных бомб. Погибло 955 человек, 1500 ранено, половина города, включая большинство индустриальных объектов, была разрушена. К счастью, беда обошла стороной семью Белл. Никто не пострадал, уцелел их дом и школа, в которой вскоре продолжились занятия.
Юность

После успешного окончания технической школы в 1944 году 16-летний Белл год проработал лаборантом на физическом факультете Университета Квинс. Преподаватели факультета профессор Карл Эмелеус[''i'' 3] и доктор Роберт Слоан[''i'' 4] сочувствовали одарённому юноше. Они не только разрешили ему пользоваться факультетской библиотекой, но и позволили слушать общие лекции первого курса.
Наконец, в 1945 году средства на обучение были собраны, и Джон Стюарт Белл стал студентом физического факультета Университета Квинс. Он блестяще учился и в 1948 с отличием окончил факультет со специализацией в экспериментальной физике. Тогда же родился его интерес к квантовой механике — не к её практическому применению, а к глубинному смыслу её положений. В интервью Джереми Бернштейну[нем.], данному незадолго до своей внезапной смерти, Белл вспоминает, как был «ошеломлён» принципом неопределённости Гейзенберга:
Это выглядело так, как будто вы можете взять такой-то замер — и тогда положение определено, или такой-то замер — и тогда импульс определён. Звучало так, будто вы можете делать это таким, каким пожелаете. Только спустя некоторое время я понял, что это вопрос не желания, а аппаратуры. Мне пришлось продираться к этому. В доступных книгах и лекциях это объяснялось недостаточно чётко. Я, помню, спорил об этом с одним из моих преподавателей, доктором Слоаном. Я горячился и практически обвинял его в нечестности. Он тоже сильно разгорячился и сказал: «Ты заходишь слишком далеко».
Оригинальный текст (англ.)
Средства позволяли Беллу учиться ещё один год, и он, снова с отличием, получил диплом по математической физике. На этом курсе его руководителем был бежавший от нацистского режима немецкий учёный Поль Эвальд[англ.], основоположник рентгеноструктурного анализа.
Начало карьеры

Белл предпочёл бы сразу начать работу над докторской диссертацией и вплотную заняться теорией квантовой механики. Финансовые соображения, однако, заставили его заняться практикой, и он поступил на работу в Британский департамент исследований атомной энергии[англ.] в Харвеле[англ.], откуда вскоре был переведён в группу разработки ускорителя в Малверне[англ.]. Там он встретил свою будущую жену Мэри Росс, физика и математика из Шотландии. Они стали мужем и женой четыре года спустя, в 1954 году. Их брак оказался прочным, но бездетным. Будучи специалистами в смежных областях, они помогали друг другу и в жизни, и в работе. В предисловии к своей книге «Выразимое и невыразимое в квантовой механике»[''i'' 5], вышедшей в 1987 году, Белл написал[7]: «Здесь же я ещё раз хочу особенно выразить свою тёплую благодарность Мэри Белл. Когда я просматриваю эти бумаги, я везде вижу её».
В 1951 Белл получил годичный отпуск для продолжения образования. Он провёл его в Бирмингемском университете под руководством профессора Пайерлса. Там он сформулировал свой вариант теоремы о CPT-инвариантности. Однако немного ранее подобные теоремы уже были независимо предложены Людерсом и Паули, которым и достался статус первооткрывателей.
Тем не менее, отпуск был продлён на время, необходимое для подготовки и защиты диссертации. В 1956 году Белл защитил диссертацию по анализу CPT-инвариантности и получил звание кандидата наук. Ценной оказалась приобретённая за эти годы поддержка Пайерлса, который помог Беллу по возвращении в Харвел перевестись в новую исследовательскую группу по теории элементарных частиц.
Белл и его жена работали в Харвеле до 1960 года, но им все меньше нравился неуклонный переход всей деятельности проекта от фундаментальных исследований к прикладным вопросам ядерной физики. Поэтому оба, не колеблясь, приняли поступившее предложение от CERN и переехали в Швейцарию.
Швейцария, CERN

В CERN официальной специализацией Белла были физика частиц и квантовая теория поля, но его истинным увлечением оставалась теория квантовой механики, и именно достижения в этой области принесли ему основную славу. Вдохновлённый идеями Бома[8] (см. Интерпретация Бома), Белл продолжил анализ ЭПР-парадокса и в 1964 сформулировал свои неравенства[9]. Исходная формулировка Белла была идеализированной концепцией, на основе которой были построены варианты неравенств для физических экспериментов. Это, в первую очередь, неравенства Белла — Клаузера — Хорна и Клаузера — Хорна — Шимони — Холта[англ.][10].
Описывая ситуацию, сложившуюся к середине 1960-х вокруг ЭПР-парадокса в частности и теории квантовой физики в целом, Белл иронично называет её подходом «Зачем переживать?» (англ. Why worry?)[11]:
Могут сказать, что, пытаясь заглянуть за формальные предсказания квантовой теории, мы только самим себе создаём неприятности. Бесполезно заглядывать за наблюдаемые феномены: не этот ли именно урок следовало выучить, прежде чем стало возможным создание квантовой механики? Более этого, этот конкретный пример[''i'' 6] ещё раз учит нас, что всё устройство эксперимента должно рассматриваться как единое целое. Мы не должны пытаться проанализировать его по отдельным частям, с раздельно разнесёнными порциями неопределённости. Сопротивляясь импульсу анализировать и локализовать, мы избежим мысленного дискомфорта.
Это, как я его понимаю, тот ортодоксальный взгляд, который сформулирован Бором в его ответе[''i'' 7] Эйнштейну, Подольскому и Розену. Многие весьма удовлетворены им.Оригинальный текст (англ.)
Белл не был одинок в своих сомнениях по поводу Копенгагенской интерпретации, но он был первым, кто осмелился нарушить табу на анализ физической картины мира, предлагаемой этой интерпретацией, и на дальнейший анализ ЭПР-парадокса. Джон Клаузер, первым осуществивший экспериментальную проверку неравенств Белла, позднее вспоминал, что, задавая вопросы об ЭПР-парадоксе в 1950-х, он, скорее всего, сделал бы себя безработным. Вопросы об основах квантовой механики в то время, по его словам, были признаком дурного тона[12].
В 1982 году Белл высказал свою позицию ещё определённее[13]:
Почему же Борн не сказал мне тогда об этой «волне-пилоте»? Хотя бы только для того, чтобы указать на её ошибочность. Почему фон Нейман не рассматривал её? Ещё более необычайно, зачем после 1952[''i'' 8] и, из недавнего, даже в 1978[''i'' 9] люди занимаются доказательствами «невозможности»? … Почему волна-пилот игнорируется в учебниках? Не следовало бы ли её преподавать — не как единственный выход, но как антидот против царящего самодовольства? Чтобы показать нам, что туманность, субъективность и индетерминизм навязаны не экспериментальными фактами, а осознанным теоретическим выбором.
Оригинальный текст (англ.)
Признание и внезапная смерть
Белл был принят в члены Лондонского королевского общества ещё в 1972 году, но истинное признание и награды пришли к нему только в конце 80-х. В 1987 его выбирают почётным членом Американской академии искусств и наук. За этим следуют медаль и премия Дирака от Института физики (1988), Медаль Хьюза (1989), Премия Хайнемана (1989). Наконец, Белл был номинирован на Нобелевскую премию по физике[когда?], но заявка была отозвана в связи со смертью номинанта. По правилам Нобелевского комитета премия вручается только живым.
Джон Стюарт Белл скоропостижно скончался от инсульта в госпитале Женевы 1 октября 1990 года, в возрасте 62 лет. Он был похоронен на родине в Белфасте[''i'' 11].
В 2009 году Центр квантовой информации и квантового контроля (англ. Centre for Quantum Information & Quantum Control) Университета Торонто учредил премию Джона Стюарта Белла[англ.].
Внешние медиаматериалы
См. также
Примечания
Комментарии
- ↑ Prof. Andrew Whitaker (англ.). Дата обращения: 28 октября 2011. Архивировано 18 февраля 2012 года.
- ↑ Elizabeth Mary Ann Bell, девичья фамилия Brownlee. Второе имя Джона Stewart было дано ему в память о шотландских корнях со стороны матери.
- ↑ Karl George Emeleus, преподавал в университете физику в 1933—1966. В 1984 друзьями и бывшими студентами профессора была учреждена ежегодная университетская медаль и премия его имени Архивировано 1 марта 2013 года.
- ↑ Robert Sloane
- ↑ англ. «Speakable and unspeakable in quantum mechanics» В русском переводе теряется игра на многозначности слова, так как альтернативным переводом могло бы быть «О чём можно и нельзя говорить в квантовой физике»
- ↑ Имеется в виду ЭПР-парадокс
- ↑ Bohr N. Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality be Considered Complete? // Physical Review : журнал. — 1935. — Т. 48.
- ↑ Имеется в виду публикация Бомом его альтернативной интерпретации квантовой механики:
• Bohm D. A Suggested Interpretation of the Quantum Theory in Terms of „Hidden“ Variables. I // Physical Review Letters : журнал. — 1952. — Т. 85, вып. 2. — doi:10.1103/PhysRev.85.166.
• Bohm D. A Suggested Interpretation of the Quantum Theory in Terms of „Hidden“ Variables. II // Physical Review Letters : журнал. — 1952. — Т. 85, вып. 2. — doi:10.1103/PhysRev.85.180. - ↑ Вероятно, имеется в виду выход книги Abraham R., Marsden J. Foundations of mechanics. — 2-е изд. — 1978. — ISBN 9780821844380.
- ↑ Fellow of the Royal Society — член Лондонского королевского общества
- ↑ Это может объяснить распространённую ошибку с местом смерти, которым указывается Белфаст.
Ссылки на источники
- ↑ Members of American Academy of Arts & Sciences: 1780—2011 (англ.). Дата обращения: 28 октября 2011. Архивировано 18 февраля 2012 года.
- ↑ Bell 2002 — С. 377
- ↑ Whitaker A. John Stewart Bell (англ.) (август 2002). Дата обращения: 28 октября 2011. Архивировано 18 февраля 2012 года.
- ↑ Шульман М. Х. Джон Белл и его теорема . — перевод статьи Jackiw R., Shimony A. (2001), The Depth and Breadth of John Bell's Physics, arΧiv:physics/0105046v2.. Дата обращения: 28 октября 2011. Архивировано 18 февраля 2012 года.
- ↑ Перейти обратно: 5,0 5,1 Rosenblum B., Kutter F. Spooky Actions: Bell's Theorem // Quantum Enigma: Physics Encounters Consciousness (англ.). — Oxford University Press, 2011. — P. 173—175. — ISBN 9780199753819.
- ↑ Lambert T. A History of Belfast . Дата обращения: 28 октября 2011. Архивировано 18 февраля 2012 года.
- ↑ Bell 2004— C. xiii
- ↑ Sheldon G. Bohmian Mechanics . The Stanford Encyclopedia of Philosophy. Стэнфордский университет. Дата обращения: 13 сентября 2011. Архивировано 5 февраля 2012 года.
- ↑ Шаблон:Source
Русский перевод Путенихина: Парадокс Эйнштейна Подольского Розена . Квантовая Магия. Дата обращения: 13 сентября 2011. Архивировано 17 сентября 2011 года. - ↑ Bell 2002 — С. 104
- ↑ Bell 2004 — C. 82—83
- ↑ Bell 2002 — С. 17
- ↑ Bell 2001— C. 148
Литература
- Bell J. S. Speakable and unspeakable in quantum mechanics. — 2004. — ISBN 9780521523387.
- Bell J. S., Bell M., Gottfried K., Veltman M. John S. Bell on the foundations of quantum mechanics. — 2001. — ISBN 9789810246884.
- Bell J. S., Bertlmann R. A., Zeilinger A. Quantum [un]speakables: from Bell to quantum information. — 2002. — ISBN 9783540427568.
- Родившиеся 28 июня
- Родившиеся в 1928 году
- Персоналии по алфавиту
- Родившиеся в Белфасте
- Умершие 1 октября
- Умершие в 1990 году
- Умершие в Женеве
- Учёные по алфавиту
- Физики Великобритании
- Физики XX века
- Лауреаты премии Дэнни Хайнемана в области математической физики
- Награждённые медалью Хьюза
- Члены Американской академии искусств и литературы
- Выпускники Университета Квинс в Белфасте
- Члены Лондонского королевского общества
- Физики по алфавиту