Дикке Роберт — Биография

Ро́берт Ге́нри Ди́кке (6 мая 1916 — 4 марта 1997) — американский физик, член Национальной академии наук США с 1967 года, известный своими работами в области астрофизики, атомной физики, космологии и гравитации. Один из первых разработчиков теории электрических цепей с распределёнными параметрами.

Дикке окончил Принстонский университет и получил степень доктора философии (PhD) по ядерной физике в 1939 в университете Рочестера. Во время Второй мировой войны он работал в МТИ в Лаборатории излучений, где участвовал в разработке радаров и изобрёл радиометр Дикке — приёмник микроволн. С его помощью при измерениях с крыши Лаборатории излучений Дикке впервые нашёл верхний предел уровня электромагнитных шумов в этом диапазоне: менее 20 Кельвин эффективной температуры.

В 1946 году Дикке возвращается в Принстон, где будет работать до конца своей карьеры. Сначала Дикке работал в области атомной физики, в частности, в 1953 году изучал оптическую накачку параллельно и независимо от А. Кастлера. В 1954 году Дикке предсказал явление сверхизлучения в системе сильно связанных возбуждённых дипольных излучателей. В 1958 году независимо от А. М. Прохорова и А. Шавлова предложил открытый резонатор для получения лазерного эффекта. Измерил гиромагнитное отношение электрона с большой точностью. Важным вкладом Дикке в спектроскопию и метрологию является предсказание существования сужения Дикке: когда длина свободного пробега атома становится много меньше длины волны излучения, в процессе испускания или поглощения фотона атом меняет скорость и направление движения много раз, что приводит к усреднению доплеровского сдвига и уменьшает доплеровское уширение спектральной линии аналогично эффекту Мёссбауэра для гамма-излучения. В области миллиметровых и микрометровых волн сужение Дикке происходит при относительно низких давлениях газа, что позволяет использовать эффект для повышения точности атомных часов.

Затем Дикке посвятил себя области прецизионных тестов общей теории относительности (ОТО) и особенно принципа эквивалентности. Совместно с Карлом Брансом он разработал теорию Бранса — Дикке — модификацию ОТО с нарушением принципа эквивалентности, вдохновлявшуюся гипотезой больших чисел Дирака и принципом Маха и базировавшуюся на более ранних работах П. Йордана. Эксперимент Ролла, Кроткова и Дикке (1964) поставил верхний предел отклонений от принципа эквивалентности, более чем в 100 раз более точный, чем предшествующие работы Л. фон Этвёша. Также Дикке занимался проблемой квадрупольного момента Солнца, важного для сравнения результатов измерений прецессии перигелия Меркурия с предсказаниями ОТО, и опубликовал работу, в которой утверждалось об обнаружении эллиптичности формы Солнца. Это вызвало всплеск интереса с данной проблематике, что закончилось опровержением результатов Дикке, но поставило новый предел на эллиптичность формы солнечного диска и соответственно на квадрупольный момента Солнца, подтвердив релятивистскую природу аномальной прецессии перигелия Меркурия.

Дирак отметил, что гравитационная постоянная G примерно равна обратному возрасту Вселенной, выраженному в некоторых естественных единицах, и предположил, что такое соответствие не случайно, а фундаментально и выполняется на всех стадиях развития Вселенной, то есть что G меняется так, чтобы такое соотношение было верно всегда. Дикке показал, что такое соотношение может быть эффектом выборки: G определяет время жизни звёзд главной последовательности, таких как Солнце, а именно эти звёзды формируют химические элементы, необходимые для развития жизни, а также дают жизни свет и тепло. В другие эпохи, когда соотношение Дирака сильно нарушено, просто не будет существовать разумной жизни, чтобы это отметить. Это было первым современным приложением того, что сейчас называется слабым антропным принципом.

В начале 1960-х годов работы над теорией Бранса — Дикке привели Дикке к разработке проблемы физического состояния ранней Вселенной, и вместе с Джимом Пиблсом он предсказал существование реликтового излучения (1964) (одновременно с Дорошкевичем и Новиковым (1964) и забыв, по его собственным словам, об аналогичном предсказании Георгия Гамова с соавторами (1948)). Приступив совместно с Д. Вилкинсоном (англ.)русск. и Питером Роллом к конструированию радиометра для проверки предсказания, группа Дикке с удивлением узнала, что их случайно опередилиАрно Пензиас и Роберт Вильсон, занимавшиеся проблемой уровня шумов нового радиометра в Bell Labs буквально в нескольких милях от Принстона. Тем не менее, группа Дикке провела независимые измерения и подтвердила существование фона, а также дала теоретическое объяснение результата Пензиаса и Вильсона, переведя физику ранней Вселенной из разряда спекуляций в экспериментальную науку.

Дикке в 1970 году принадлежит интересный аргумент о том, что плотность материи во Вселенной должна быть очень близка к критической. Обычные космологические модели проходят последовательно через стадии доминирования излучения, материи, кривизны и т. д. Переходы между стадиями — это выделенные интервалы времени, которые a priori должны занимать много меньше времени, чем сами стадии. Так как мы видим, что во Вселенной присутствует существенное количество материи, то мы либо живём в переходной стадии из или к стадии доминирования вещества, либо в середине такой стадии; последняя возможность более вероятна согласно принципа Коперника. Это предположение требует малой пространственной кривизны Вселенной, поэтому плотность Вселенной должна быть близка к критической. Этот аргумент носит название «совпадение Дикке». На самом деле он неверен, по причинам, близким к аргументации Дикке о соотношении Дирака, так как сейчас показано, что мы действительно живём в эпоху перехода от стадии доминирования вещества к доминированию тёмной энергии. Объяснение совпадения Дикке с точки зрения антропного принципа было дано Вайнбергом в 1987 году.

В области электроники Роберт Дикке известен изобретением синхронного усилителя (англ.)русск., широко применяемого ныне, а также разработкой теории цепей с распределёнными параметрами для высокочастотной электроники.

В 1970 году Дикке был награждён Национальной научной медалью США, в 1973 году — Премией Комстока Национальной академии наук США, а в 1992 — Премией Беатрис Тинслей Американского астрономического общества.