Роберт Генри Дике ( / ˈ d ɪ k i / ; 6 мая 1916 — 4 марта 1997) был американским астрономом и физиком, внесшим важный вклад в области астрофизики , атомной физики , космологии и гравитации . [1] Он был профессором наук имени Альберта Эйнштейна в Принстонском университете (1975–1984). [2] [3] [4]
Родившийся в Сент-Луисе, штат Миссури , Дикке получил степень бакалавра в Принстонском университете и докторскую степень в 1939 году в Рочестерском университете по ядерной физике . Во время Второй мировой войны он работал в Радиационной лаборатории Массачусетского технологического института , где занимался разработкой радара и спроектировал радиометр Дикке , микроволновый приемник. Он использовал его, чтобы установить предел температуры микроволнового фонового излучения с крыши Радиационной лаборатории менее 20 кельвинов .
В 1946 году он вернулся в Принстонский университет, где и оставался до конца своей карьеры. Он проделал некоторую работу в области атомной физики, в частности, по лазеру и измерению гиромагнитного отношения электрона. Важным вкладом в область спектроскопии и переноса излучения стало его предсказание явления, называемого сужением Дике: когда средняя длина свободного пробега атома намного меньше длины волны одного из его радиационных переходов, атом много раз меняет скорость и направление во время испускания или поглощения фотона. Это вызывает усреднение по различным доплеровским состояниям и приводит к ширине атомной линии, которая намного уже доплеровской ширины. [5] Сужение Дике происходит при относительно низких давлениях в миллиметровом и микроволновом диапазонах (где оно используется в атомных часах для повышения точности). Сужение Дике аналогично эффекту Мёссбауэра для гамма-лучей.
В 1956 году, примерно за два года до того, как Чарльз Хард Таунс и Артур Леонард Шавлов подали свою патентную заявку, Дикке подал патент под названием «Системы и методы генерации молекулярного усиления», в котором описывался способ создания инфракрасного лазера и использования открытого резонатора ; патент был выдан 9 сентября 1958 года.
Оставшуюся часть своей карьеры он посвятил разработке программы точных проверок общей теории относительности с использованием принципов принципа эквивалентности . В 1957 году он впервые предложил альтернативную теорию гравитации, вдохновленную принципом Маха и гипотезой больших чисел Поля Дирака . [ 6] В 1961 году это привело к теории гравитации Бранса-Дикке , [7] разработанной совместно с Карлом Х. Брансом , нарушающей принцип эквивалентности модификацией общей теории относительности. Ярким экспериментом стала проверка принципа эквивалентности Роллом, Кротковым и Дикке, которая была в 100 раз точнее предыдущей работы. [ 8] Он также провел измерения сжатия Солнца , которые были полезны для понимания прецессии перигелия орбиты Меркурия , одного из классических тестов общей теории относительности. [9]
Дирак выдвинул гипотезу , что поскольку гравитационная постоянная G очень приблизительно равна обратному возрасту Вселенной в определенных единицах, то G должна меняться, чтобы поддерживать это равенство. Дикке понял, что соотношение Дирака может быть эффектом отбора : фундаментальные физические законы связывают G с продолжительностью жизни так называемых звезд главной последовательности , таких как Солнце, и эти звезды, по мнению Дикке, необходимы для существования жизни. [10] В любую другую эпоху, когда равенство не соблюдалось, вокруг не было бы разумной жизни, которая могла бы заметить несоответствие. Это было первое современное применение того, что сейчас называется слабым антропным принципом .
В начале 1960-х годов работа над теорией Бранса-Дикке привела Дикке к размышлениям о ранней Вселенной, и вместе с Джимом Пиблзом он заново вывел предсказание о космическом микроволновом фоне (якобы забыв более раннее предсказание Джорджа Гамова и его коллег). Дикке, вместе с Дэвидом Тоддом Уилкинсоном и Питером Г. Роллом, немедленно начал строить радиометр Дикке для поиска излучения. Им предшествовало случайное обнаружение, сделанное Арно Пензиасом и Робертом Вудро Вильсоном (также с использованием радиометра Дикке ), которые работали в Bell Labs недалеко от Принстона. [11] [12] Тем не менее, группа Дикке сделала второе чистое обнаружение, и их теоретическая интерпретация результатов Пензиаса и Уилсона показала, что теории ранней Вселенной перешли от чистых предположений к хорошо проверенной физике. [13] [14]
В 1970 году Дикке утверждал, что Вселенная должна иметь очень близкую к критической плотность материи, необходимую для того, чтобы остановить ее вечное расширение. [15] Стандартные модели Вселенной проходят через стадии, в которых доминируют излучение, материя, кривизна и т. д. Переходы между стадиями являются особыми космическими временами, которые априори могут отличаться на много порядков. Поскольку существует не пренебрежимо малое количество материи, либо мы по совпадению живем близко к переходу к стадии или от стадии, в которой доминирует материя, либо мы находимся в ее середине; последнее предпочтительнее, поскольку совпадения крайне маловероятны (применение принципа Коперника ). Это подразумевает пренебрежимо малую кривизну, поэтому Вселенная должна иметь почти критическую плотность. Это было названо аргументом «совпадения Дикке». [16] На самом деле он дает неправильный ответ, поскольку мы, по-видимому, живем во время перехода между стадиями материи и темной энергии . Антропное объяснение неудачи аргумента Дикке было дано Вайнбергом . [17]
Дикке также отвечал за разработку синхронного усилителя , который является незаменимым инструментом в области прикладной науки и техники. [18] Многие из экспериментов Дикке так или иначе используют синхронный усилитель. [ требуется ссылка ] Однако в интервью Мартину Харвиту он утверждает, что, хотя ему часто приписывают изобретение устройства, он считает, что прочитал об этом в обзоре научного оборудования, написанном Уолтером К. Михельсом, профессором в Брин-Море. [19] [20]
Дикке также приписывают изобретение своего рода радиоприемника, называемого «Радиометрическим приемником Дикке» или просто «Радиометром Дикке», разработанного Дикке во время Второй мировой войны. [21] Его радиометр характеризовался методом калибровки температуры шума с использованием переключаемого резистора, известного как «резистор Дикке».
Дикке был награжден Национальной медалью науки в 1978 году. [22] В 1973 году он был награжден премией Комстока по физике от Национальной академии наук , членом которой он был. [23] [24] Он также был членом Американской академии искусств и наук и Американского философского общества . [25] [26] Дикке был номинирован на Нобелевскую премию по физике несколько раз. [27] Пиблз закончил свою Нобелевскую лекцию 2019 года заявлением о разочаровании тем, что Дикке так и не был награжден премией, а затем сказал: «Но теперь я удовлетворен, потому что моя Нобелевская премия — это завершение того, что Боб привел в движение, его великой цели создания эмпирически обоснованной физики гравитации путем создания эмпирически обоснованной релятивистской космологии». [28]
Дике женился на Энни Карри в 1942 году. Карри, шотландка по происхождению, родилась в Барроу-ин-Фернесс в Англии в 1920 году и в юности иммигрировала в Рочестер, штат Нью-Йорк, через Австралию и Новую Зеландию, о чем у Энни остались очень теплые воспоминания.
В начале Второй мировой войны Дикке попросили оказать помощь военным, применив свои навыки в разработке радара в Массачусетском технологическом институте.
В конце войны Дике и Карри переехали в Принстон, штат Нью-Джерси, где Роберт работал на факультете Принстонского университета. Дике умер там 4 марта 1997 года. Карри продолжала жить в Принстоне до 2002 года. Последние годы своей жизни она прожила в Хайтстауне, штат Нью-Джерси, в доме престарелых Meadow Lakes, пока не умерла в 2005 году.
У них была одна дочь, Нэнси, родившаяся в 1945 году, и два сына, Джон, родившийся в 1946 году, и Джеймс, родившийся в 1953 году. На момент смерти Дикке у них было шесть внуков и правнук. [29]
