Погляд Майкла Ріордана на новітню історію фізики: від відкриття кварків до пошуку єдиного поля

Історія фізики ХХ століття сповнена блискучими теоріями й вражаючими експериментальними відкриттями. Зокрема, відкриття кварків та розробка Стандартної моделі суттєво змінили уявлення про будову матерії. Американський фізик та історик фізики Майкл Ріордан, якому Американське фізичне товариство присудило премію Авраама Пейса 2025 року з історії фізики, пропонує оригінальний погляд «зсередини» на доленосні події, що розгорталися у 1970-х та 1980-х роках.

У своїй діяльності Ріордан не лише проводив експерименти з розсіяння високоенергетичних електронів на протонах, а й згодом викладав історію науки в провідних університетах США, досліджуючи розвиток фізики та технологій. Саме завдяки цьому «подвійному» погляду – науковця-експериментатора і водночас історика – його праці набувають особливої цінності.

Майкл Ріордан

Формування науковця: від МТІ до SLAC

Ріордан захистив докторську дисертацію у Массачусетському технологічному інституті у 1973 році (MIT) [1], а згодом займався дослідженнями у галузі фізики високих енергій у Рочестерському університеті та в Стенфордському центрі лінійних прискорювачів (тепер Національна лабораторія прискорювачів SLAC). Саме там відбулося сенсаційне відкриття кварків, яке змінило уявлення про підвалини будови матерії.

«Полювання на кварка»: шлях до відкриття

Однією з ключових публікацій Ріордана стала книга «Полювання на кварка» (англ. Hunting the Quark), видана 1987 року [2]. У ній описано:

1. Особисті враження автора від участі у революційних експериментах 1970-х років.

2. Поворот від «невидимих» кварків до переконливих доказів їх існування.

3. Науковий контекст, у якому більшість фізиків початку 1960-х не визнавала кварки як реальні об’єкти.

Обгортка книги Майкла Ріордана «Полювання на кварка»

Як зауважує Ріордан, поштовхом до широкого визнання кварків стали два відкриття в 1974 році — у Стенфорді та Брукгейвенській національній лабораторії — коли було виявлено частинку J/ψ. Ця частинка виявилася першим підтвердженням «зачарованого кварка», яку теоретично передбачали Джеймс Бьоркен (SLAC) та Шелдон Глешоу (Гарвард). З того моменту заперечувати існування кварків стало фактично неможливо.

Стандартна модель: три з чотирьох сил об’єднані

1970-ті також увійшли в історію фізики завдяки формуванню Стандартної моделі, яка об’єднала електромагнітну та слабку ядерну взаємодії в єдину електрослабку [3]. Над цим працювали Стівен Вайнберг (1933–2021) та Абдус Салам (1926–1996), що поклало початок амбітним мріям зібрати всі фундаментальні сили (включаючи гравітацію) в єдиній «теорії всього». Сам Ріордан наголошує, що кварки та електрослабка взаємодія стали ланками одного великого ланцюга, який він назвав «швидкою науковою революцією» [2].

Погляд на науку зсередини: перехід від «нормальної» до «революційної» фізики

Розмірковуючи про «міфічний сценарій» наукового процесу, де відкриття нібито відбуваються в ідеально логічній послідовності (спершу гіпотеза, потім експеримент, врешті – підтверджена теорія), Ріордан звертається до ідей Томаса Куна про «наукові революції» [4]. Він пропонує звертати увагу на:

• Несподівані знахідки (як-от дивна поведінка високоенергетичних електронів у SLAC).

• Емоції та особистісні мотиви науковців, що впливають на інтерпретацію даних.

• Швидкий злам парадигм, коли раптова низка відкриттів докорінно змінює панівну концепцію.

Американський філософ і історик науки Томас Кун

За словами Ріордана, саме така бурхлива атмосфера панувала у 1970-х – «п’яному десятилітті» фізики високих енергій.

Внесок і спадщина Майкла Ріордана

Отримана ним премія Авраама Пейса 2025 року [5] є свідченням того, наскільки вагомим є внесок Ріордана у розуміння історії фізики після Другої світової війни. Його діяльність має подвійне значення:

1. Наукове: будучи учасником експериментів у SLAC, він зіграв роль у підтвердженні існування кварків.

2. Історичне: як викладач Стенфорда та Університету Каліфорнії в Санта-Крузі, Ріордан досліджував «кулуарні» події, конфлікти та парадигмальні зрушення, завдяки чому ми сьогодні краще розуміємо мотивацію вчених та контекст епохи.

Знання, які Майкл Ріордан зібрав і виклав у своїх книгах та статтях, – це цінний ресурс не лише для істориків науки, а й для нових поколінь дослідників, які прагнуть збагнути логіку і «ілогічність» великих відкриттів.

Висновок

Успіх Майкла Ріордана на межі двох спеціальностей – фізики високих енергій та історії науки – демонструє, наскільки важливо поєднувати теоретичну й експериментальну складові з історичним осмисленням. Він навчився ставити критичні питання: як наукова спільнота приходить до консенсусу? Чому за певних обставин одні ідеї сприймаються, а інші відкидаються?

Історія кварків є чудовим кейсом, де інтуїтивні гіпотези, нетрадиційні ідеї та силовий експериментальний пошук перепліталися в єдине ціле, ведучи до затвердження Стандартної моделі. Ріордан, як безпосередній свідок і учасник цих процесів, робить найцінніше – занурює нас у «живий» досвід наукової революції.

Джерела:

1. American Physical Society – Abraham Pais Prize for History of Physics: aps.org

2. Michael Riordan – Hunting the Quark, Simon & Schuster, 1987

3. Steven Weinberg & Abdus Salam – Теорія електрослабкої взаємодії, Нобелівська премія (1979)

4. Thomas Kuhn – The Structure of Scientific Revolutions, 1962

5. Офіційне оголошення APS про присудження Ріордану премії Авраама Пейса, 2025