Петербургский математик и физик Людвиг Фадеев стал лауреатом одной из самых престижных международных научных наград — медали Макса Планка. Этой наградой отмечен выдающийся вклад ученого в развитие теоретической физики.
Людвиг Фадеев родился в Ленинграде в 1934 году в семье ученых. Его отец — Дмитрий Фадеев, математик-алгебраист, один из первых сотрудников ленинградского филиала Московского математического института академии наук. Людвиг Дмитриевич учился и защитил кандидатскую на кафедре математической физики физфака ЛГУ.
Современная теоретическая физика настолько плотно использует математический аппарат, что часто трудно точно определить, к какой науке, физике или математике, относится то или иное исследование. Распространена такая точка зрения: развитие физики находится под сильным влиянием математики (точнее говоря, некоторых ее разделов), то есть успехи физики сильно зависят от успехов в математике. Фадеев часто подчеркивает существование и обратного влияния — физики на математику: когда математика отвечает на поставленные физикой вопросы, это часто приводит к решению важных и самоценных для "чистой" математики задач.
Научная деятельность Фадеева служит блестящим подтверждением этой его идеи. Совсем недавно он принял участие в создании практически нового раздела в математике — так называемой теории квантовых групп. Эта чисто математическая работа стала следствием физических исследований.
С 1960-го по 1963 год Фадеев опубликовал ряд работ, в которых решил знаменитую задачу взаимодействия трех тел в квантовой механике. Последняя его работа в этой области, называемая "Математические вопросы квантовой теории рассеяния для системы трех частиц", фактически привела к созданию нового раздела теоретической физики (сегодня, спустя 30 лет, она остается самой цитируемой работой в этой области). Будучи сама по себе чисто теоретической, сформулированной и сделанной на математическом языке, эта работа стимулировала большое количество практических исследований. Задача трех тел часто используется, например, в ядерной физике — при рассмотрении ядра, состоящего из трех элементарных частиц.
Круг научных интересов Фадеева необычайно широк. С 1956-го по 1995 год Фадеев опубликовал более 200 научных работ. Сейчас он заместитель директора Математического института им. Стеклова по Санкт-Петербургскому филиалу РАН. Он желанный и частый гость таких крупнейших мировых научных центров, как институт Планка, Массачусетский технологический, ЦЕРН, Гарвард. Он создатель собственной научной школы, профессор ЛГУ, академик и член президиума РАН, член редколлегий многих научных журналов.
Фадеев — обладатель длинного списка научных титулов и наград. И вот, в январе 1996 года к полученной им ранее премии Хеймана по математической физике Американского физического общества, Золотой медали Дирака Международного института теоретической физики, советским и российским премиям и орденам прибавилась медаль Макса Планка.
Общество Макса Планка, присуждающее эту награду, представляет собой объединение крупнейших научных институтов Германии, в чем-то подобное Российской Академии наук. В списке лауреатов высокой награды — сам Макс Планк, Альберт Эйнштейн, Лев Ландау, Николай Боголюбов. Награда присуждена Фадееву за выдающийся вклад в развитие квантовой теории поля. О работе ученых в этой области нам рассказал коллега Фадеева, разделивший с ним Государственную премию России по физике и математике 1995 года (премия присуждена ученым за книгу "Введение в квантовую теорию калибровочных полей"), член-корреспондент РАН, заведующий кафедрой теоретической физики физфака МГУ, заведующий отделом квантовой теории поля МИАН им. Стеклова Андрей Алексеевич Славнов.
К 50-м годам XX века ученые построили теорию электромагнитных взаимодействий. Но из экспериментов было известно, что невозможно свести все взаимодействия к электромагнитному, что кроме него существуют еще сильное и слабое ядерные взаимодействия. Теории этих взаимодействий не было — были экспериментальные факты и некоторые модели. Среди ученых царил пессимизм: распространить квантовую теорию поля на сильное и слабое взаимодействие не удавалось, а построение неквантовой теории взаимодействий продвигалось крайне медленно. И вот, в конце 50-х годов, двое американских ученых, Янг и Миллс, предложили распространить механизм калибровочной инвариантности, лежащий в основе элетромагнитного взаимодействия, на сильное и слабое. Остальные ученые не восприняли вначале эту идею, увидев в ней скорее красивую математическую игрушку. Но именно эта идея привела к возникновению в рамках классической теории направления, называемого сегодня теорией калибровочных полей.
Первым крупным вкладом Фадеева в эту область знаний была его работа по переходу от классической теории калибровочных полей к квантовой (квантование полей Янга--Милса). Далее встала задача развития математического аппарата теории, с помощью которого можно рассчитывать и предсказать различные физические эффекты. Ее решением занимались многие российские и западные ученые, среди которых был и Фадеев. В итоге этой деятельности была создана квантовая теория калибровочных полей. Она далека от окончательного завершения, но на основные четко поставленные вопросы ответы получены.
Эта теория сыграла важную роль в экспериментальном подтверждении истинности модели Вейнберга--Салама--Глешоу, практически объединившей слабое и электромагнитное взаимодействия. Квантовая теория калибровочных полей стала тем инструментом, с помощью которого оказалось возможным произвести на основе этой модели последовательный расчет количественных параметров ряда наблюдаемых в эксперименте физических эффектов. Важную роль в применении теории калибровочных полей к модели Вейнберга--Салама--Глешоу сыграл т`Хоофт — известный голландский физик и математик.
Калибровочная инвариантная модель была подтверждена рядом экспериментов. Один из них обнаружил существование предсказанных моделью нейтральных токов в слабом взаимодействии. В другом эксперименте были обнаружены промежуточные векторные мезоны — переносчики слабого взаимодействия. После столь блестящего подтверждения научное сообщество "поверило" в эту идею, и начался бум квантовой физики.
Сейчас выдвинута гипотеза, что в основе сильного взаимодействия также лежит механизм калибровочной инвариантности, однако развитию теории сильных взаимодействий (квантовой хромодинамики) многое мешает — например, отсутствие разработанного математического аппарата, а также "хилость" имеющихся в распоряжении физиков компьютеров. Сейчас специально для решения этих задач строятся компьютеры, многократно превосходящие по параметрам самый мощный на сегодня компьютер, изготовленный фирмой Cray Research.
Практическое значение теории калибровочных полей чрезвычайно велико. Ее используют и будут использовать почти все ученые, занимающиеся физикой высоких энергий. Но до решения основной задачи, состоящей в создании единой теории взаимодействия, еще далеко.
ПАВЕЛ Ъ-КРИЖЕВСКИЙ