Герард ’т Хоофт¶

Герард ’т Хоофт — нидерландский физик-теоретик, профессор Утрехтского университета, лауреат Нобелевской премии по физике 1999 года (совместно с Мартинусом Велтманом) за «разъяснение квантовой структуры электрослабых взаимодействий». Известен работами в области калибровочных теорий, квантовой хромодинамики, квантовой гравитации и теории струн. Внёс фундаментальный вклад в доказательство перенормируемости неабелевых калибровочных теорий, что стало основой для построения Стандартной модели физики элементарных частиц.

¶Биография

¶Ранние годы и образование

Герард ’т Хоофт родился 5 июля 1946 года в городе Ден-Хелдер (Нидерланды) в семье, имеющей академические традиции. Его дядя, Фриц Цернике, был лауреатом Нобелевской премии по физике 1953 года. С раннего возраста проявлял интерес к математике и физике. В 1964 году поступил в Утрехтский университет, где изучал физику и математику. В 1969 году получил степень магистра, а в 1972 году — докторскую степень (PhD) под руководством Мартинуса Велтмана за диссертацию «Перенормировка калибровочных теорий».

¶Научная карьера

После защиты докторской ’т Хоофт работал в ЦЕРНе (Женева), а затем в Гарвардском университете. В 1977 году вернулся в Утрехтский университет, где стал профессором физики. В 1999 году совместно с Велтманом получил Нобелевскую премию за теоретическое обоснование перенормируемости калибровочных теорий. В последующие годы занимался проблемами квантовой гравитации, голографического принципа и квантовой теории поля в искривлённом пространстве-времени.

¶Научные достижения

¶Перенормировка калибровочных теорий

Основной вклад ’т Хоофта связан с доказательством того, что неабелевы калибровочные теории (например, теория Янга — Миллса) являются перенормируемыми. В 1971 году он разработал метод размерной регуляризации, который позволил математически строго устранить расходимости в квантовых полевых теориях. Это открытие стало ключевым для построения Стандартной модели, объединяющей электромагнитное, слабое и сильное взаимодействия.

¶Квантовая хромодинамика

’т Хоофт внёс вклад в понимание конфайнмента кварков — явления, при котором кварки не могут существовать в свободном состоянии. В 1974 году он предложил модель, основанную на больших значениях числа цветов (N-расширение), что позволило упростить анализ сильных взаимодействий. Эта модель, известная как «план ’т Хоофта», стала важным инструментом в квантовой хромодинамике.

¶Голографический принцип

В 1993 году ’т Хоофт сформулировал голографический принцип, согласно которому вся информация, содержащаяся в трёхмерном объёме пространства, может быть закодирована на его двумерной границе. Эта идея, позже развитая Леонардом Сасскиндом, легла в основу теории струн и AdS/CFT-соответствия. Принцип имеет значение для понимания квантовой гравитации и природы чёрных дыр.

¶Квантовая гравитация и теория струн

’т Хоофт активно занимался проблемами квантовой гравитации, в частности, построением теории, объединяющей общую теорию относительности и квантовую механику. Он критиковал подходы, основанные на теории струн, указывая на их математическую сложность и отсутствие экспериментальных предсказаний. В 1990-х годах предложил альтернативную модель — «квантовую гравитацию с диссипацией», основанную на идее информационного парадокса чёрных дыр.

¶Другие работы

’т Хоофт также известен работами по топологическим дефектам в квантовых теориях поля (например, магнитные монополи), по теории калибровочных аномалий и по квантовой теории поля в искривлённом пространстве-времени. В 2010-х годах занимался проблемами основания квантовой механики, включая интерпретацию волновой функции и квантовую нелокальность.

¶Критика и взгляды

’т Хоофт известен скептическим отношением к некоторым направлениям современной теоретической физики. Он критиковал теорию струн за её неспособность делать проверяемые предсказания, а также многомировую интерпретацию квантовой механики. В 2015 году выступил с критикой так называемой «проблемы измеримости» в квантовой гравитации, утверждая, что многие подходы (например, петлевая квантовая гравитация) не дают однозначных физических результатов. В то же время он поддерживал развитие квантовых вычислений и информационных технологий, считая их перспективными для проверки фундаментальных теорий.

¶Награды и признание

• Нобелевская премия по физике (1999, совместно с М. Велтманом)
• Премия Вольфа по физике (1981)
• Премия Лоренца (1986)
• Медаль Дирака (1995)
• Медаль Франклина (1997)
• Член Нидерландской королевской академии наук (с 1982)
• Иностранный член Лондонского королевского общества (с 2003)
• Иностранный член Национальной академии наук США (с 2004)

¶Интересные факты

• ’т Хоофт является автором нескольких научно-популярных книг, в том числе «Введение в теорию струн» (2001) и «Квантовая гравитация для всех» (2014), где он объясняет сложные концепции широкой аудитории.
• Он активно ведёт блог, где обсуждает текущие проблемы физики и математики, а также критикует псевдонаучные теории.
• В 2020 году ’т Хоофт опубликовал статью, в которой предложил новый подход к квантовой гравитации, основанный на идее «квантовой механики как теории информации».

¶Источники

• G. ’t Hooft, M. Veltman. Regularization and Renormalization of Gauge Fields. Nuclear Physics B, 1972.
• G. ’t Hooft. A Planar Diagram Theory for Strong Interactions. Nuclear Physics B, 1974.
• G. ’t Hooft. Dimensional Reduction in Quantum Gravity. arXiv:gr-qc/9310026, 1993.
• Nobel Foundation. The Nobel Prize in Physics 1999: Gerardus ’t Hooft, Martinus J.G. Veltman. 1999.
• G. ’t Hooft. The Cellular Automaton Interpretation of Quantum Mechanics. Springer, 2016.