Введение
Израильский физик (1909–1995)
Натан Розен (22 марта 1909 – 18 декабря 1995) – американский израильский физик, получивший известность благодаря исследованиям структуры атома водорода и работе с Альбертом Эйнштейном и Борисом Подольским над запутанными волновыми функциями и парадоксом ЭПР. Мост Эйнштейна — Розена, позднее названный червоточиной, был разработан Натаном Розеном.
Предыстория
Натан Розен родился в еврейской семье в Бруклине, Нью-Йорк. Он учился в Массачусетском технологическом институте (МТИ) во время Великой депрессии, где получил степень бакалавра в области электромеханической инженерии, а затем степени магистра и доктора философии по физике. Будучи студентом, он опубликовал несколько заметных работ, в том числе статью "Нейтрон", в которой предпринял попытку объяснить структуру атомного ядра за год до его открытия Джеймсом Чедвиком. Он также заинтересовался волновыми функциями, а позднее – гравитацией, когда работал научным сотрудником в Университете Мичигана и Принстонском университете.
Состояние науки
В начале XX века наука быстро развивалась, и внутреннее устройство атома только начинало открываться. В 1900 году Макс Планк предложил квантовую теорию, идею о том, что вся энергия перемещается дискретными порциями, называемыми квантами. В 1905 году Альберт Эйнштейн опубликовал свою теорию специальной относительности, которая стала ключевой для прогресса физики и понимания Вселенной. Около 1927 года Нильс Бор и Вернер Гейзенберг, совместно со многими другими физиками, разработали копенгагенскую интерпретацию квантовой теории, определяющую вероятности движения частиц. Эти прорывы заложили основу для модели структуры и функционирования атома и стали движущей силой революции, которая затронула Натана Розена.
Работа с Эйнштейном
В 1932 году, получив степень доктора наук в MIT, он отправился на исследования в Принстонский университет. В 1934 году он стал ассистентом Альберта Эйнштейна в Институте перспективных исследований в Принстоне, штат Нью-Джерси, и продолжал занимать эту должность до 1936 года. Эйнштейн и Розен опубликовали статью, развивающую концепцию искривленного пространства-времени в параллельных слоях, соединенных мостом, используя только общую теорию относительности и уравнение Максвелла. Ранее, работая с Эйнштейном, Розен указал на особенности исследований Эйнштейна, касающихся запутанных волновых функций, и в координации с Борисом Подольским в мае 1935 года была подготовлена и опубликована статья, которая помогла заложить теоретическую основу для публикации в июле 1935 года. В статье за май 1935 года, озаглавленной «Можно ли считать квантово-механическое описание физической реальности полным?», эти эффекты были названы парадоксом Эйнштейна — Подольского — Розена, или парадоксом ЭПР. Эйнштейн помог Розену продолжить карьеру в физике, написав письмо Молотову в Советский Союз, что привело к временной должности, в течение которой в 1937 году Эйнштейн и Розен опубликовали статью «О гравитационных волнах», в которой они далее развили концепцию искривленного пространства-времени, вызванного вращающимися цилиндрами. После ухода из Принстона Розен продолжал публиковать работы по теории относительности, такие как «Общая теория относительности и плоское пространство» в 1940 году и «Энергия и импульс цилиндрических гравитационных волн» в 1958 году, продолжая развивать работы по теоретическим структурам пространства-времени. Эта концепция, известная сегодня как мост Эйнштейна — Розена, была показана в статье 1962 года теоретиков Джона А. Уилера и Роберта В. Фуллера как нестабильная. Другие исследователи развили эту работу; «Роберт Хеллминг в 1971 году представил модель, в которой черная дыра поглощает материю, будучи соединенной с белой дырой в отдаленном месте, которая выбрасывает эту же материю». «В 1988 году физики Кип Торн и Майк Моррис предположили, что такая червоточина может быть стабилизирована путем содержания в ней некоторой формы отрицательной материи или энергии». Эта более поздняя работа не связана с Розеном. В период с 1940 по 1989 год Розен опубликовал серию статей о своих версиях биметрической гравитации, попытке улучшить общую теорию относительности путем устранения сингулярностей и замены псевдотензоров тензорами для устранения нелокальности. Эта попытка потерпела неудачу в 1992 году из-за противоречивых данных о пульсарах.
Поздние годы
Позже в жизни Нейтан Розен сосредоточился на преподавании и создании новых университетов. После непродолжительной двухлетней работы в Советском Союзе в Киевском университете, начиная с 1936 года, он вернулся в Соединенные Штаты, где преподавал в Университете Северной Каролины в Чапел-Хилл с 1941 по 1952 год. В 1953 году, окончательно переехав в Израиль, он присоединился к Техниону в Хайфе. В этот период Розен был научным руководителем Ашера Переса. В Технионе сейчас существует цикл лекций, названный в его честь. В 1970-х годах он был президентом Университета Бен-Гуриона в Негеве и ездил между двумя учебными заведениями из своего дома в Хайфе. Кроме того, Натан Розен способствовал созданию Израильской академии наук и гуманитарных наук, Физического общества Израиля (где он был президентом с 1955 по 1957 год) и Международного общества по общей теории относительности и гравитации (президент в 1974–1977 годах). Он активно поддерживал создание высших учебных заведений в Израиле. Он умер 18 декабря 1995 года в своем доме в Хайфе в возрасте 86 лет.
Вклад в физику
Розен внес значительный вклад в современную физику. Одной из наиболее значимых заслуг Розена стало его описание структуры молекулы водорода – молекулы, в которой ни один из электронов не имеет определенного квантового числа, однако пара электронов находится в чистом состоянии. Розен использовал так называемые "сцепленные" (или "запутанные") волновые функции для описания структуры этой молекулы. Кроме того, в 1931 году в журнале Physical Review он представил теоретический анализ нейтрона как комбинации протона и электрона.