Радуга Фейнмана. Поиск красоты в физике и в жизни
Шрифт:
Другое следствие квантовой теории физики называют корпускулярно-волновым дуализмом; это означает, что при определенных обстоятельствах частицы вроде электронов демонстрируют волновые свойства – и наоборот. Если, допустим, выстрелить очередью электронов по узенькой щели в стене, они, проходя через нее, оставят на стене картинку из расходящихся кругов, как водная волна, проходящая через небольшое отверстие. А если проделать в стене две щели, можно будет увидеть интерференционные круги – в точности такие же, какие видно при пересечении двух водных волн. Электрон как волна – это частица, размазанная в пространстве, электрон, который ведет себя как колыхание некой вездесущей субстанции, а не как конечный объект. С другой стороны, корпускулярно-волновой дуализм говорит нам, что в некоторых обстоятельствах волны энергии ведут себя как частицы. Пример – свет. Столетиями он был нам известен как волна – вспомним, как он изгибается, проходя сквозь линзу, или как расслаивается в призме. Но он же может вести себя как частица, то есть конечный, локализованный в пространстве объект, который мы называем фотоном. Это представление о свете оказалось ключевым для понимания фотоэлектрического эффекта: некоторые металлы при бомбардировке фотонами испускают электроны. Эйнштейн первым признал квантовую гипотезу фундаментальным физическим законом и объяснил в этих понятиях некоторые таинственные свойства фотоэлектрического эффекта в своей знаменитой статье 1905 года. (Именно за эту статью, а не за противоречивые теории относительности Эйнштейн получил в 1921 году Нобелевскую премию.)
Ныне мы располагаем квантовой версией старых классических теорий: есть квантовая электродинамика, а еще и новые квантовые теории, описывающие силы, не известные в планковские времена, – квантовая хромодинамика, к примеру. Но имеется все-таки одно исключение из этой «квантизации»: гравитационная теория. Никто пока не понял, как встроить квантовую гипотезу в Эйнштейнову теорию гравитации, именуемую общей теорией относительности.
Квантовая механика – мир, поражающий воображение. Я, естественно, ею интересовался, однако всегда считал описания из учебника сухими и техническими. Фейнман сделал их удивительными и волшебными. Я был потрясен. И хотел добавки.
В той же библиотеке нашлось еще три книги Фейнмана – трехтомник «Фейнмановских лекций по физике», обзорный курс для колледжей, который он читал в Калтехе. Был в книге и портрет автора – снимок в движении, а на нем – счастливый малый, играющий на бонгах. Те книги оказались не похожи ни на один учебник из всех, что мне попадались раньше: они были непринужденны и забавны, казалось, что Фейнман – тут, рядом и говорит именно с тобой. Рассуждения о механике включали Ньютона – а также Оболтуса Денниса [1] . Раздел по кинетической теории газов включал вопросы фасона «Зачем мы вообще с этим возимся?». В главах о свете автор рассуждал о «кое-каких очень интересных вещах, касающихся зрения пчелы». Но Фейнман не просто делал физику чарующей. В его устах – без единого слова об этом – физика звучала важной. Так, будто физик, вооруженный идеей, мог единолично изменить мир и воззрения людей на него. Я поймал себя на размышлениях о задачах и идеях из книг Фейнмана, ведя трактор, груженный куриными яйцами, выпасая скот или чистя картошку в общинной кухне.
1
Герой американских и британских комиксов, фильмов и телесериалов с 1951 года (создатель – американский художник Хэнк Кетчэм). – Здесь и далее примечания переводчика.
Приземлившись в Чикаго тем летом, я решил, что желаю изучать физику.
Признав за книгой столь значимое влияние на меня, киббуц разрешил мне забрать «Характер физических законов» с собой – в обмен на старые джинсы. Ближе к концу книги Фейнмана я подчеркнул абзац: «Нам очень повезло жить в эпоху, когда все еще можно делать открытия. Это как с открытием Америки – получится лишь раз. Время, в которое мы живем, – время открытия фундаментальных законов природы, и больше оно не повторится». Я пообещал себе, что когда-нибудь тоже сделаю открытие. И что когда-нибудь познакомлюсь с профессором Фейнманом.
III
Осень 1981 года. Много воды утекло после моей израильской поездки. У меня возникла еще одна специальность – физика, я окончил вуз, отправился в аспирантуру в Беркли и там получил докторскую степень. На выпускной пришли мои родители. То было последнее событие в моей жизни, на которое мы собрались всей семьей. Детству конец.
Из-за всяких формальностей, связанных с моей диссертацией, а именно – необходимости ее написать, – я прибыл в Калтех, сильно опоздав к началу семестра. Калтех – частный колледж, и ему удалось избежать бюджетных сокращений, которые устроил государственным вузам, особенно Беркли, Роналд Рейган – прежде чем вырос из губернатора в президенты. В Калтехе на каждого студента и сотрудника приходилось больше денег, чем в любом другом колледже страны. И оно было видно. Академгородок – красота и безмятежность. Да и велик он был, если учесть, что учащимся в Калтехе счет шел всего на сотни. Академгородок в основном располагался компактно, несколькими кварталами, в стороне от городских улиц. Широкие дорожки вились меж ухоженных клумб, кустарников и узловатых седых олив к приземистым зданиям, многие – в средиземноморском архитектурном стиле. Здесь всё продумали для покоя и защищенности, чтобы можно было с легкостью забыть о внешнем мире и сосредоточиться на своих замыслах.
Я считал, что работа – любая работа – в академической физике есть привилегия. Некоторые фыркали, что, дескать, ученым мало платят. Но я видал слишком много «взрослых», тративших слишком много времени на работе, которая им не нравилась, только ради того, чтобы понабрать вещей кажущейся необходимости, а потом, десятки лет спустя, жалевших о «выброшенных» годах. И видел, как вкалывает мой отец, чтобы только сводить концы с концами. Я же поклялся жить лучше. Самый ценный ресурс, какой я мог заработать, – способность тратить время на то, что мне нравится делать.
Поначалу меня обуревал восторг: у меня не только работа ученого, но и место в элитном университете – на научной родине моего героя Фейнмана. И впрямь работа мечты: престижнейшая многолетняя ставка с полной академической свободой. Но по мере того, как приближалось начало моей работы, восторг увядал, зародилась неожиданная мысль: эти люди в Калтехе могут, вообще говоря, чего-то с меня и спросить. До официального принятия моей диссертации я оставался всего лишь многообещающим студентом. В мои задачи входило задавать вопросы, учиться и делать наивные ошибки, от которых профессора улыбались и вспоминали свои беззаботные юные деньки. А теперь я внезапно вышел на работу. Это ко мне теперь студенты станут приходить за мудростью. Знаменитые профессора будут бормотать что-то за разговорами у кулера и ожидать вдумчивых ответов. Редакторы влиятельных физических журналов возьмутся придерживать места на страницах – ради статей, описывающих мои эпохальные открытия.
Чтобы ослабить давление, я выработал целую стратегию – не подогревать ожиданий, держаться незамеченным – и лелеял надежду, что, за вычетом парочки типов вроде Фейнмана, люди в Калтехе такие же обыкновенные, как и я сам.
В первый же день меня вызвали в кабинет к начальнику всех начальников. В Калтехе факультеты физики, математики и астрономии составляли одно подразделение, и тот дядька на самом деле возглавлял три факультета. Я не понимал, зачем столь высокопоставленной персоне видеть человека моего ранга. В голову пришло только одно: меня вызывают потому, что поняли, какую ошибку совершили, выделив мне место. «Приносим свои извинения, – представлял я себе его речь. – Моя секретарша промахнулась с адресатом предложения. Мы собирались нанять человека по имени Леонард М. Лодинов, а не Леонард Млодинов. Вы наверняка о нем слышали – о докторе Лодинове, из Гарварда? Ну, как бы то ни было, такую ошибку сделать легко, согласитесь». В своем воображении я соглашался – и начинал искать другую работу.
Добравшись до начальственного кабинета, я обнаружил там человека средних лет, лысоватого, с сигаретой в руке. Потом я узнал, что у него язва. Он улыбнулся, встал и жестом пригласил меня войти. Дым от его сигареты оставлял клочковатый хвост в воздухе. Он говорил властно и с немецким акцентом.
– Доктор Млодинов, добро пожаловать. Всё ли доделали в Беркли? Мы вас ждали. – Мы пожали друг другу руки и уселись.
Я понимал: это приветствие – желание меня взбодрить, но какое уж тут «не подогревать ожиданий», если сам глава факультетов физики, математики и астрономии лично ждал моего прибытия? С другой стороны, он хотя бы не сообщил мне, что я занял место по ошибке. Я попытался быть любезным, хотя напрягся еще сильнее.
– Как вам южная Калифорния? – Он откинулся в кресле.
– Пока мало что видел, – ответил я.
– Ну разумеется. Вы же только приехали. А академгородок? «Атенеум» посмотрели?
– Я там сегодня обедал. – На самом деле это был завтрак. Я в те дни работал допоздна и просыпался не рано.
«Атенеум» – профессорский клуб, расположенный в здании, выстроенном в стиле, как мне сообщили, Испанского Возрождения; дому исполнилось полвека. Внутри – сплошь изящное дерево, бархатные портьеры и изысканная роспись потолков. Говорили, на втором этаже размещались немногочисленные гостевые номера. По ощущениям – первоклассный курорт, но кто его знает: я никогда не бывал на первоклассных курортах.