Войти в систему
Войти с помощью соц. сетей:
В 1920-х годах Калифорнийский технологический институт состоял из здания инженерного и физического факультетов, химической лаборатории, актового зала и апельсиновой рощи, раскинувшейся на двенадцати гектарах пыльной засушливой земли. Кампус находился в нескольких минутах езды к востоку от процветающего городского центра Пасадены, куда съезжались «новые богачи» в поисках монументальной архитектуры. Аромат апельсинов и роз витал над домами с портиками, многие из которых могли претендовать на то, чтобы называться особняками. Они были построены в стиле приморских городков юга Испании и Италии: стены, покрытые бледной штукатуркой, красные черепичные крыши. Вскоре этот стиль станут называть калифорнийским. «В Пасадене, расположенной в шестнадцати километрах от Лос-Анджелеса, по улицам проносятся роллс-ройсы, — сообщал один из очевидцев в 1932 году. — Это один из красивейших — и, вероятно, богатейших — городков Америки». Альберт Эйнштейн зимовал здесь три года подряд, пока не решил, что Принстон подходит ему больше. Он позировал на велосипеде фотографам, к восторгу администраторов института, и, по словам Уилла Роджерса, не пропускал «ни одного обеда и ужина, ни одной кинопремьеры и свадьбы, а также посетил как минимум две трети слушаний о разводах». Даже когда Великая депрессия преуменьшила богатства жителей Пасадены, научные успехи Калифорнийского технологического лишь приумножились. В новой лаборатории полировали гигантские линзы для громадного телескопа, установленного на горе Паломар. Калтех стал американским центром систематической науки о землетрясениях; один из его молодых выпускников, Чарльз Рихтер, разработал знаменитую шкалу, названную его именем. Вскоре институт добился успехов и в аэронавтике: к 1944 году группа любителей-энтузиастов, запускавших ракеты с холмов над «Розовой чашей», основала Лабораторию реактивного движения. Фонды и промышленники с радостью открыли для себя новый источник финансирования на восточном побережье США. Известный производитель кукурузных хлопьев выделил средства на строительство здания, в котором разместилась Радиационная лаборатория Келлогга. Усилиями главного эксперта лаборатории Чарльза Лауритсена она стала национальным центром фундаментальной ядерной физики. В 1930-е годы Лауритсен изучал ядерные свойства легких химических элементов — водорода и дейтерия, гелия, лития — вплоть до углерода, фиксируя энергетические уровни и спины каждого из них при помощи разнокалиберного оборудования.
Он все еще работал в лаборатории Келлогга, когда зимой 1951 года ему начали приходить сообщения от «бразильского оракула». Примерно каждую неделю один из студентов Калтеха связывался по телефону с оператором из Бразилии и Лауритсен выслушивал лаконичные предположения: «Возможно ли, что у углерода в основном состоянии два энергетических уровня, а не один?» Ученый проверял, и вскоре оказывалось, что это правда. Видимо, у его информатора была теория на этот счет…
Ферми в Чикаго также приходили сообщения от Фейнмана: перед Рождеством тот прислал из отеля Miramar Palace в Копакабане длинное письмо, начинавшееся со слов «Дорогой Ферми». Продолжая работу, толчком к которой послужило «дело Кейза и Слотника», Фейнман занимался теорией мезонов. В ней было много путаницы и расхождений, но ему уже удалось прийти к нескольким разрозненным выводам. «Рискуя сообщить то, что, возможно, давно известно всем в США, я хотел бы сделать некоторые замечания», — писал он Ферми. И сообщал, что мезоны псевдоскалярны, а не скалярны; что теория Юкавы неверна. Он узнавал новости из лабораторий по любительскому радио — «здесь, в Бразилии, я не совсем изолирован от мира», — и у него возникали гипотезы, которые он хотел проверить. В основе его подхода к мезонам — частицам, играющим столь важную роль в структуре атомного ядра, — лежала вариация спина, только еще более абстрактная: новое квантовое число, которое он назвал изотопическим спином (изоспином). Оказалось, что Ферми опробовал тот же подход, и Фейнман отчасти продублировал работу, проделанную им в Чикаго. Каждый своим путем они пытались решить теоретические задачи, схожие с уравнениями из квантовой электродинамики, но не поддававшиеся любимым кнутам физиков-укротителей — перенормировке и теории возмущений. «Не верьте вычислениям при исследовании мезонов, если те сделаны с помощью фейнмановских диаграмм!» — писал Фейнман Ферми. Все дальше продвигаясь внутрь ядра, физики видели, как довоенное представление о частицах рассыпается на их глазах. По мере развития науки меркли мечты о подконтрольном, конечном числе атомных «кирпичиков». Какую частицу считать элементарной в мире, где процесс деления бесконечен?
Что из чего состоит? «Дело принципа, — записал Фейнман в маленькой адресной книжке, которую везде носил с собой. — Нельзя сказать, что A состоит из В, и наоборот. Вся масса суть взаимодействие». Но это не решало проблему. На фотографиях из облачных камер просматривались разветвления и отклонения от траекторий — как будто новые мезоны появлялись прежде, чем ученые успевали изучить старые. Ферми сделал заявление в Physical Review, верно описав это нашествие частиц:
«В последние годы физики открыли несколько новых частиц, которые стали считаться “элементарными”, то есть, по сути, лишенными структуры. Но их число растет, а вероятность, что все они действительно являются таковыми, снижается.
Никто не может с определенностью заявлять, что нуклоны (протоны и нейтроны), мезоны, электроны и нейтрино — элементарные частицы…»
Фейнман совершил свой побег вскоре после приезда в Пасадену. Он принял предложение Калтеха с немедленным предоставлением академического отпуска и улетел в самое экзотическое место из возможных на Земле. Зарплату ему выплачивал Госдепартамент. Впервые с отъезда из Фар-Рокуэй он проводил дни на пляже, наблюдая за толпой в сандалиях и купальных костюмах и глядя на бесконечные волны и небо. Он никогда не видел пляж, над которым бы нависали горы. По ночам, в лунном свете, хребет Серра-да-Кариока напоминал горбы черных верблюдов. Вдоль берега и широких проспектов Рио подобно живым телефонным столбам высились королевские пальмы: они были гораздо выше калифорнийских. Фейнман отправился к морю за вдохновением. Ферми поддразнивал его: «Жаль, что я не могу освежить голову, купаясь на Копакабане». А Фейнману нравилось думать, что он содействует появлению в Бразильском центре физических исследований научного оазиса. Еще пятнадцать лет назад в Бразилии — впрочем, как и в остальной Южной Америке — физики как науки просто не существовало. Лишь в 1930-х годах в стране обосновались не слишком известные немецкие и итальянские ученые, и за десять лет их выпускникам при поддержке промышленности и государства удалось создать новую инфраструктуру.
В Рио Фейнман преподавал основы электромагнетизма студентам Бразильского университета, которые разочаровывали его своей робостью, отказываясь отвечать на вопросы. После свободомыслящих американцев бразильцы казались консервативными зубрилами. Программа университета составлялась по образцу европейской. Зарождающимся аспирантурам не хватало уверенных в себе преподавателей. Студенты не пытались докопаться до сути, а лишь запоминали то, что им говорили, — по крайней мере, так казалось Фейнману, который поставил перед собой цель переделать бразильскую систему образования в соответствии с собственными принципами. Студенты заучивали названия и абстрактные формулы, могли процитировать закон Брюстера: «Свет, падающий на материал с показателем преломления n, полностью поляризуется в плоскости, перпендикулярной плоскости падения, если тангенс…» Но когда он спрашивал их, что произойдет, если посмотреть на отражающееся от вод залива солнце через поляризационную пленку, поворачивая ее под разными углами, ответом ему было молчание и растерянные взгляды. Они знали определение триболюминесценции и совершенно правильно отвечали, что это свет, излучаемый кристаллами под механическим воздействием. Однако Фейнману хотелось, чтобы профессора, вместо того чтобы заставлять своих учеников заучивать определения, отправили их в темную комнату с кусочком сахара или карамелькой и плоскогубцами и предоставили им возможность своими глазами увидеть эту слабую голубую вспышку — совсем как он сам когда-то в детстве! «Разве это наука? Нет! Вы просто объясняете значение одного слова с помощью других. Но вы не рассказываете о природе явлений: какие кристаллы излучают свет и почему они его излучают в момент сжатия?» В экзаменационном билете был вопрос: «Назовите четыре вида телескопов». Студенты давали верные ответы, но ни у кого не было истинного понимания, чем на самом деле являлся телескоп — инструментом, который помог начать научную революцию и открыл человечеству невероятные масштабы звездного пространства.
И еще о словесных определениях: Фейнман, презирающий такой способ познания, по возвращении в Соединенные Штаты нашел его укоренившимся и в американском образовании. Это проявлялось не только в привычках студентов, но и в засилье викторин, научно-популярных книг из серии «все, что вам нужно знать о…», в структуре учебников. А ему хотелось, чтобы люди разделяли его активный подход к знаниям. Сидя за столиком в кафе, он навострял уши и ловил звук, издаваемый кусочком сахара, когда тот опускался в стакан с ледяным чаем, — нечто среднее между шипением и шуршанием. Стоило кому-то спросить, как называется этот феномен, или попросить описать его, Фейнман взрывался от счастья. Он относился с уважением лишь к подходу человека незнающего, смотрящего на мир глазами первооткрывателя. Попробуй опустить сахар в воду, в теплый, сладкий или соленый чай… и вода зашипит, а потом запузырится. Пробы, ошибки, открытия, свобода познания.
Стандартизированное знание вызывало неприязнь не только своей пустотелостью. Зубрежка отнимала у науки все, что, по его мнению, было в ней ценного: дух изобретательства, привычку выискивать более совершенный способ действия. Знание же, которое он считал «своим» и которое было основано на опыте, давало «чувство стабильности и реального понимания мира» и избавляло от «многих страхов и предрассудков». Он стал задумываться о том, что такое наука и что такое знание, а пока делился своими размышлениями с бразильцами:
«Наука дает инструменты познания того или иного явления; она помогает выяснить, где границы ныне известного (ибо ничто не может быть известно с абсолютной вероятностью), как справляться с сомнениями и неопределенностью, каковы законы вероятности, как размышлять о вещах и выдвигать суждения, как отличать истину от подделки и очковтирательства».
У любого телескопа — ньютоновского или кассеграновского — существуют изъяны и ограничения, но вместе с тем этот прибор имеет славную историю. И хороший ученый — даже теоретик — должен знать об этом.
Фейнман утверждал, что у него нет слуха и что среди множества музыкальных стилей ему не нравится почти ни один; этим он опровергал расхожее мнение, будто люди, наделенные способностями к математике, часто бывают одаренными музыкантами. Классическая музыка в европейской музыкальной традиции казалась ему не только скучной, но даже неприятной. Больше всего его раздражала необходимость сидеть и слушать.
Но те, кто работал рядом с Фейнманом, часто ощущали биение внутри него музыкальной пульсации: казалось, она накапливалась в нем, в его нервных окончаниях и прорывалась наружу, наполняя пространство рабочего кабинета. Занимаясь вычислениями, он беспрерывно отбивал ритм, а на вечеринках барабанил, собирая вокруг себя толпы. Филип Моррисон, с которым у Фейнмана был общий кабинет в Корнелле, наполовину в шутку, наполовину всерьез говорил, что Фейнман так любит барабанить, потому что у него длинные пальцы, а еще потому, что это занятие было шумным, резким и делало его похожим на фокусника. Моррисон отмечал, что в XX веке классическая западная музыка стала определенно скучной, так как из всех музыкальных традиций мира западная наиболее решительно отказалась от импровизации. В эпоху Баха игра на клавишном инструменте означала, что один человек сочетал в себе роли композитора, исполнителя и импровизатора. Даже сто лет спустя исполнители давали себе волю и экспериментировали, пускаясь в каденции посреди концерта, а Франц Лист в конце XIX века сочинял музыку непосредственно в процессе ее исполнения, настолько быстро, насколько это возможно для пианиста; он «слышал» вариации и украшения, а также ложные шаги и тупиковые фразы, из которых ему приходилось выпутываться, подобно Гудини. Это придавало его концертам увлекательность спортивных состязаний. Импровизация означала риск непопадания в ноты. В современной же практике, если оркестр или струнный квартет за час выступления фальшиво сыграет пять нот, это уже считается некомпетентным исполнением.
Так и не влившись в западную «культуру технарей», царившую в МТИ, и отвергнув гуманитарный Корнелл с его свободолюбивой культурой, Фейнман наконец нашел свое место в Бразилии. Для многих американцев, физиков в том числе, путешествия ассоциировались прежде всего с европейскими столицами. Фейнман впервые побывал в Европе в возрасте тридцати двух лет, когда его пригласили на научную конференцию в Париже. А на улицах Рио он проникся атмосферой третьего мира и в особенности музыкой, сленгом и искусством, о котором не писали в учебниках и которому не учили в школах — по крайней мере, в американских. И потом до конца жизни он предпочитал путешествовать по Латинской Америке и Азии, став одним из первых американских физиков, отправившихся в турне по Японии; там он тоже поехал в глубинку.
В Рио Фейнман открыл для себя живую музыкальную традицию, сердцем которой был ритм, импровизация и страстная динамика. Слова «самба» не было в «Британской энциклопедии», но от звуков труб, гонгов и перкуссии дребезжали окна на набережной. Бразильская самба родилась из африканской и латинской, она соединила стиль трущоб и бальных залов; ее играли на улицах и в ночных клубах, а музыканты в шутку называли себя представителями той или иной «школы». Фейнман стал самбиста — музыкантом, исполнявшим самбу. Он записался в местную школу «Ош Фарсантес де Копакабана»: буквально это переводилось как «Комедианты из Копакабаны», но Фейнман предпочитал называть свою группу «сбродом из Копакабаны». У них были трубы и укулеле, трещотки и маракасы, малые и большие барабаны. Он пробовал играть на пандейру — тамбурине, звук которого по четкости и вариативности мог сравниться с барабанным, но в итоге остановился на фригидейре. Этот инструмент представлял собой металлическую пластину, с помощью которой нужно было издавать легкий, стремительный звон в такт основному ритму и в промежутках. Он звучал одинаково уместно и во взрывных джазовых абстракциях, и в заезженных поп-шлягерах. Местные играли на фригидейре, производя искусные движения запястьями, которые Фейнману давались нелегко; но в конце концов он овладел инструментом достаточно профессионально, и его даже начали приглашать на выступления и частные концерты как оплачиваемого музыканта. Он играл с «иностранным акцентом»; другим музыкантам это казалось необычным и очаровательным. Он участвовал в пляжных музыкальных состязаниях, в уличных шествиях, которые часто возникали в Рио на ровном месте и перекрывали движение. Кульминацией года для всех самбиста в Рио был февральский карнавал — безудержный праздник плоти, когда местные жители — полуобнаженные или в костюмах — заполоняли улицы города. На карнавале 1952 года, среди шуршащей креповой бумаги, громадных бус и гуляк, которые высовывались из окон трамваев, звеня колокольчиками и вторя ритму самбы, фотограф из местного журнала — бразильского аналога Paris Match — запечатлел пирующего американского физика, наряженного Мефистофелем.
Какой бы бурной ни была жизнь Фейнмана в Рио, он чувствовал себя одиноким. После войны физика стремительно развивалась, и тонкой связующей ниточки в виде любительского радио уже не хватало, чтобы быть в курсе событий. Ему почти никто не писал — даже Бете. Той зимой он много пил, так много, что как-то раз, испугавшись последствий, поклялся себе больше никогда не употреблять алкоголь. Он подцеплял женщин на пляже и в ночных клубах и стал завсегдатаем открытого бара в патио отеля Miramar, где общался с экспатриантами из Америки и Великобритании. Но лица все время менялись, никто не задерживался надолго. Он приглашал на свидания стюардесс Pan American: те коротали время между рейсами, останавливаясь на четвертом этаже Miramar Palace. А потом, поддавшись опрометчивому импульсу, предложил руку и сердце женщине, с которой встречался в Корнелле.
Известный антрополог Маргарет Мед недавно высказала мысль, уже мелькавшую во многих популярных журналах: в ритуалах ухаживания, свойственных американской культуре, настало время перемен. Изучив рекламные щиты и сюжеты кинофильмов, Мед заявила: «В этом вопросе исчезла определенность; повсюду я вижу попытки сформировать новую традицию…»
Каждая влюбленная пара сталкивалась с сомнениями: какими должны быть следующие шаги в этом танце взаимоотношений мужчины и женщины, который развивается не по устоявшимся правилам и не в соответствии с традиционным сюжетом, — в этом балете, где движения нужно изобретать на ходу? Когда он настаивает, должна ли она поддаваться, и если да, то насколько? А если она слишком требовательна, должен ли он сопротивляться, и насколько решительно?
Порой Фейнман оценивал свою манеру общения с противоположным полом с такой же беспристрастностью антрополога. После смерти Арлин он добивался женщин с прямотой, нарушавшей большинство общественных (а для кого-то и личных) принципов любовного балета. Он встречался со студентками, ходил в бордели и платил проституткам, научился (как ему казалось) обводить вокруг пальца девушек, раскручивавших мужчин в баре на напитки, и переспал с женами нескольких своих друзей-аспирантов. Он говорил коллегам, что у него свой подход к сексуальной морали — принцип «всеобщей справедливости» — и он использует женщин так же, как они стремятся использовать его. Любовь он считал мифом, разновидностью самообмана, рациональным шагом или уловкой, которой пользуются женщины, чтобы найти мужа. Свои чувства к Арлин он словно на время решил забыть, убрать на дальнюю полку.
Женщины твердили, что любят его за его ум и внешность, за умение танцевать и внимательно слушать, за то, что он всегда пытался их понять. Им нравилось общество его друзей-интеллектуалов. Они понимали, что работа для него стоит на первом месте, и это им тоже нравилось. (Хотя Роуз Макшерри, девушка из Нью-Мексико, с которой у него был бурный роман по переписке в разгар его исследований квантовой электродинамики, была страшно недовольна, когда по возвращении с конференции в Поконо он написал ей, что работа всегда останется его первой любовью. Роуз ответила, что никогда бы не согласилась выйти замуж за человека, которому нужна прислуга, а не жена. Порой ее тревожило его отношение к женщинам как к развлечению. Ей хотелось думать, что он работает ради нее.) Многие хотели бы стать его музами.
Когда правила игры изменились, любовницы Фейнмана оказались в затруднительном положении. О внебрачных связях тогда говорили языком неуклюжих эвфемизмов и старомодных ярлыков («поматросил и бросил», «бабник», «гулящая»), роли участников были жестко определены и нелестны для обоих. В первое же лето, проведенное Фейнманом в Корнеллском университете, женщина, которую он встретил в Скенектади, намеками дала ему понять, что забеременела, но избавилась от ребенка. «Я неважно себя чувствовала — что мне несвойственно, — и ты, наверное, догадался, почему». Она писала это письмо, зная, что он возобновил отношения с «ненаглядной Роуз». Ей следовало бы его за это возненавидеть, но она не хотела стричь всех мужчин под одну гребенку: видимо, он просто «не влюблен» в нее.
«Я почти завидую тому удивительному и абсолютному счастью, которое ты, должно быть, испытывал, когда твоя жена была жива. Разве возможно пережить подобное чувство дважды в жизни?»
Кроме того, она предостерегала его, сардонически отмечая, что ему-то наверняка знакомы строки Байрона:
Увы, любовь! Для женщин искони
Нет ничего прекрасней и опасней:
На эту карту ставят жизнь они.
Что страсти обманувшейся несчастней?
Как горестны ее пустые дни!
А месть любви — прыжка пантер ужасней!
Страшна их месть! Но, уверяю вас,
Они страдают сами, муча нас!
А в постскриптуме к письму замечала, что он написал ее имя с ошибкой.
В то время женщины уже начали составлять конкуренцию мужчинам на рабочем месте, и война лишь усилила эту тенденцию. Вместе с тем общественное мнение по-прежнему считало создание домашнего уюта главной ролью представительниц прекрасного пола. Работающих женщин, особенно в науке, все еще было немного. Автор материала, опубликованного в журнале Physics Today, описывал связанные с этим сложности с трезвой позиции человека, более десяти лет проработавшего учителем физики в Брин-Мар. В колледже по этому поводу сочинили песенку:
Скажите, каково учить этих девчонок?
И есть ли там мозги, внутри их головенок?
Серьезно ли они намерены учиться?
И может ли у них все это получиться?
По замыслу редакторов, статья была написана в легком тоне. Автор не без сочувствия заявлял, что главным и самым серьезным препятствием в физике для женщин является их собственная «склонность подчиняться мужчинам с более высоким, чем у них, статусом». Тем временем работодатели продолжали считать первоочередной задачей женщин замужество и воспитание детей. Публикации женщин-ученых в Physical Review были большой редкостью.
В своем исключительно мужском мире ученые-физики еще меньше, чем американские мужчины в целом, были склонны искать в сексуальных отношениях интеллектуальное партнерство. Некоторые, впрочем, искали. В европейской традиции, где статус профессора означал принадлежность к определенному классу и культурной среде, жены ученых, как правило, имели то же социальное происхождение, что и их мужья. Например, Ханс Бете женился на дочери физика-теоретика. Но в американском «культурном котле» наука стала способом пробиться наверх для детей бедных эмигрантов. Не все были выходцами из академической среды. Фейнман, равных которому в тех далеких интеллектуальных высотах, где он обитал, все равно бы не нашлось, встречался только с очень красивыми женщинами, часто с блондинками, ярко накрашенными и вызывающе одетыми (по крайней мере, так казалось женщинам, с которыми он не встречался). Женщины редко интересовали его как собеседницы для обсуждения профессиональных вопросов, хотя некоторые пытались таковыми стать. «Я каждый день узнаю о физике все больше и понимаю, что мне еще учиться и учиться, — писала одна из его любовниц. — Почему-то эта область вызывает у меня страшный интерес». Правда, она подозревала, что ее возлюбленный уже нашел себе новую пассию. У нее, так же как и у всех, кто был до и после нее, имелся один непростительный недостаток, и кое-кто о нем догадывался: ни одну из них не звали Арлин Гринбаум, и никто из них не был его Джульеттой, его единственной любовью, недосягаемым совершенством, девушкой, умершей прежде, чем повседневность, быт и повторяющиеся изо дня в день и из года в год реалии обычной жизни разбавили цвет и тон идеальной романтической картинки.
Порой Фейнман испытывал потребность упорядочить отношения с женщинами. Ему нравилось разрабатывать правила и приводить всё в систему. Он устал от собственных льстивых речей, уговоров, обещаний. А так как он терпеть не мог извиняться, то взял на вооружение любимый принцип Арлин. «Мне кажется, ты прилагаешь слишком много усилий к тому, чтобы девушка не подумала о тебе плохо, — заметил он самому себе после одного особенно неприятного случая. — Какая разница, что она о тебе подумает? Да, тебе не должно быть безразлично, обидел ты ее или нет — по возможности старайся никого не обижать, — но если ты не испытываешь никаких угрызений совести, не нужно убеждать ее в обратном и внушать ей, что ты прекрасный человек… Мало того, если ты эгоист и думаешь лишь о своем физическом удовольствии, не пытайся убедить себя в обратном и не морочь ей голову».
Он любил рассказывать истории о своих барных похождениях, в частности, как он разгадал схему поведения девушек в баре. Девушка флиртует с посетителем, тот покупает ей напиток, после чего она переходит к следующему. «Как такое возможно, — рассуждал он, — что, придя в бар, умный парень становится полным болваном?» Сперва он тоже был новичком, наивным неопытным антропологом; даже его манера заказывать виски и воду в отдельных стаканах вызывала интерес. Он наблюдал за тем, как женщины раскручивали его на коктейли с шампанским. В отместку он придумал новый свод правил: главное — относиться к ним с полным пренебрежением. Это психологическая война. «Ты хуже проститутки», — сказал он одной из «барных девочек» после того, как купил ей сэндвичи и кофе за доллар десять центов. В награду она переспала с ним и вернула долг. Справедливость восторжествовала.
Фейнман рассказывал подобные истории всем женщинам, с которыми встречался. Его рассказы были смешными и убедительными, хоть и звучали слишком хорошо, чтобы походить на правду. Но никто ни разу не подловил его на лжи. Как и многие хорошие рассказчики, обнаружив у себя талант «травить байки» — удерживать внимание аудитории, когда присутствующие не могут оторвать от тебя глаз, — он оттачивал репертуар, и его не слишком заботило, что среди слушателей найдется кто-то, кому он уже рассказывал свою историю. Впрочем, их это тоже не волновало. Его байки, смех, умение танцевать и способность, находясь с человеком наедине, полностью концентрировать на нем свое внимание, притягивали женщин, хотя сердце у этого Казановы по-прежнему оставалось холодным. Женщины Фейнмана порой очень страдали; он причинял им сильнейшую боль. Вот уже вторая из его пассий завуалированно сообщила ему о том, что сделала аборт: «То, что произошло, страшно, жестоко и принесло мне ужасное горе; такое случается раз на два миллиона… Наверняка ты и подумать не мог, что внезапный порыв (или самая короткая его часть) будет иметь такие последствия, но, как я уже говорила, расплачивается всегда невинный» — и так далее. Позднее она просила прощения за все те вещи, которые наговорила ему тогда.
Женщины почти сразу прощали ему всё. Они любили перечислять его достоинства, а одна даже составила такой список:
В зарубежных командировках он вел такую активную сексуальную жизнь, что принимающие стороны вскоре стали считать само собой разумеющимся, что его следует с кем-то познакомить. В Лондоне его ждали Полин и Бетти, в Париже — Изабель либо Марина, в Амстердаме — Марика или Дженни. Они встречались какое-то время, а потом через кого-нибудь из своих знакомых Фейнман передавал девушке прощальное письмо примерно такого содержания: «Моя любовь к тебе столь велика, что я убежден: мы могли бы быть бесконечно счастливы… Пожалуйста, всегда, даже на закате своей жизни, помни о том, что где-то в мире есть сердце, любящее тебя. Я тоже никогда тебя не забуду: ведь ты единственный человек, с которым мне было так легко и спокойно».
Женщины по-разному относились к этим мимолетным романам. Одни в шутку предупреждали, чтобы он не разбивал слишком много сердец, иначе его ждут неудачи во всех проектах — «будь то блондинки, математика или физика!» Другие намекали, что могут внезапно появиться на его пороге: мол, Луну с неба «его колдунья» достать не в состоянии, но до США долететь — вполне. Умоляли: «Раз уж у тебя такая работа, раздобудь атомную метлу, которая домчит меня из Европы до Калифорнии за пару часов». Обвиняли в «интеллектуальном нарциссизме», в том, что любому обществу он предпочитает собственное. Вслух размышляли о том, что для него значит семья и не чувствует ли он себя одиноким хоть немного.
Но Фейнман действительно был одинок. Его друзья так и не поняли, почему он в конце концов остановил свой выбор на Мэри Луиз Белл из Неодеши. Они познакомились в столовой в Корнелле, и Мэри Лу, «как прилипчивая кошка» (по словам его друзей), увязалась за ним в Пасадену. Наконец, будучи в Рио, он сделал ей предложение в письме, и она согласилась. Друзья описывали ее как платиновую блондинку («девушка с целлофановыми волосами» — одно из многих недобрых прозвищ, которое ей дали за спиной у Фейнмана), надевавшую на пикники туфли на высоких каблуках и узкие белые шорты. Им казалось, что она старше его (хотя на самом деле разница в возрасте составляла всего несколько месяцев). Еще до свадьбы, в переписке, будущие супруги начали спорить, сколько потратят на обстановку дома, и препираться по поводу того, что он вечно ходит в старье. Мэри Лу считала ученых занудами и не скрывала этого. Она изучала историю мексиканского искусства и текстиля — предмет достаточно экзотический, чтобы вызвать интерес у Фейнмана. Пока он был в Бразилии, она преподавала в Мичиганском государственном университете — вела курс по истории мебели и интерьеру общественных помещений. Ее студентами были в основном мужчины, работавшие в гостиничной и ресторанной индустрии. «Как правило, девушки, ведущие такие курсы, рано или поздно выходят за одного из своих учеников», — писала она Фейнману.
Они поженились, как только он вернулся из Бразилии — в июне 1952 года; медовый месяц провели в Мексике и Гватемале, где взбирались на пирамиды майя. Он веселил ее, но в то же время пугал своим, как ей казалось, бурным темпераментом. Однажды они ехали по шоссе, и Мэри Лу пожаловалась, что ее раздражает сломанный солнечный козырек. Ричард достал отвертку и, бросив руль, на ходу починил козырек; она не знала, что и подумать. У друзей Фейнмана складывалось впечатление, что жена его не ценит, пилит, придирается к его манере одеваться; они даже выявили закономерность: если на Фейнмане галстук, значит, супруга где-то рядом. Она любила распространяться о том, что ее муж недостаточно «цивилизован» и потому не любит музыку; говорила, что ей иногда кажется, будто она вышла за невежду с докторской степенью.
У Фейнмана была квартира в бунгало рядом с институтом; оттуда они переехали в дом побольше — в Альтадену, пригород у северной границы Пасадены. С другими физиками Мэри Лу общалась неохотно. Однажды Фейнман даже упустил шанс увидеть Нильса Бора, когда тот ненадолго заезжал в Пасадену: за ужином Мэри Лу сообщила, что забыла сказать о приглашении «этого старого зануды» встретиться. В политике она придерживалась крайне консервативных взглядов, в отличие от Фейнмана и большинства его коллег, голосовавших за республиканцев. Когда начались слушания по делу Оппенгеймера, она заявила: «Нет дыма без огня», чем сильно разозлила мужа. Их развод был неизбежен: вскоре после женитьбы Фейнман понял, что им не следует заводить детей, и признался в этом сестре. Но расстались они лишь через четыре года.
В соглашении о разводе он признался в «чрезвычайной жестокости»:
«…умышленно, неправомерно и без провокаций, оправданий и поводов причинил серьезный физический и моральный ущерб… истице пришлось терпеть физическую боль и сильнейшие моральные страдания, и нервное потрясение ее было настолько велико, что дальнейшие супружеские отношения между истицей и подзащитным не представляются возможными».
Фейнман согласился выплатить Мэри Лу алименты в ограниченном объеме — десять тысяч долларов на протяжении последующих трех лет. Она оставила себе их «олдсмобиль» 1950 года и всю мебель. Ему достался «Линкольн Космополитан» 1951 года, научная библиотека, «все барабаны и перкуссионные инструменты» и набор тарелок, подаренный матерью. О разводе мимоходом писали в газетах — не потому, что Фейнман был такой уж знаменитостью, а потому что характер «чрезвычайной жестокости» казался колумнистам и карикатуристам весьма забавным: «Профессор играет на бонго и решает уравнения в постели». «Грохот от барабанов стоял жуткий, — заявила жена в суде. — Стоит ему проснуться, как он принимается за вычисления… Он все время занят расчетами: за рулем, в гостиной, ночью в постели».
Накануне Дня благодарения в 1954 году, с приближением южнокалифорнийской зимы (в этих краях наступление зимы совершенно не влияло на смену погоды), к северным холмам, укрывавшим Пасадену, подошел смог из Лос-Анджелеса, и в какой-то момент взаимные разногласия супругов достигли предела. От смога у него возникла резь в глазах; Мэри Лу жаловалась, что ей не видна красивая разноцветная листва. Фейнман написал Бете, умоляя взять его на прежнее место работы и сообщая, что согласен на любой гонорар. Его поражение было безоговорочным.
Немного позже до него дошли новости об открытии, которое сделал Вальтер Бааде, астроном из обсерватории Маунт-Вилсон, расположенной в горах Сан-Гейбриел. Бааде доказал, что звезды в отдаленной вселенной в несколько раз старше, чем считалось до этого. Тогда же один молодой микробиолог рассказал Фейнману о совершенном им прорыве: ему удалось подтвердить фундаментальную несократимость молекулы ДНК, наблюдая за делением бактерий. Таким образом, в 1950-х годах Калтех превращался в международный научный центр, в котором не только проводились космологические исследования, но и зарождалась молекулярная генетика — ведь именно здесь работали Лайнус Полинг и Макс Дельбрюк. Тем временем Бете хоть и обрадовался письму Фейнмана, но вынужден был сообщить, что Корнеллский университет может предложить ему лишь временное назначение.
И Фейнман снова передумал. Осенью умер Энрико Ферми, и Чикагский университет был готов пойти на любые меры, лишь бы нанять Фейнмана. Декан отделения физических наук Уолтер Бартки и молодой физик Марвин Голдбергер (который впоследствии станет президентом Калтеха) отправились в Калифорнию на поезде (Бартки страдал аэрофобией) и прямо от вокзала взяли такси до дома Фейнмана. Но тот отказался рассмотреть их предложение и умолял даже не называть зарплату, которую они готовы предложить. Он волновался, что, узнав сумму, Мэри Лу станет настаивать на переезде. А он уже всё решил. Он остается в Калтехе.
Каковы же были дальнейшие шаги в мире квантовой электродинамики после стольких открытий?
Фейнман достиг своей научной зрелости в тот момент, когда сообщество физиков-теоретиков трудилось над решением одной из важнейших проблем; этот узел был настолько плотным, что наука едва ли могла двигаться вперед, не развязав или не разрубив его. Теперь, с решением главной задачи квантовой электродинамики, ни одна другая проблема не казалась столь же непреодолимо притягательной. Большинство физиков-теоретиков принялись высчитывать всё меньшие атомные расстояния и времена жизни новых частиц. Отчасти они руководствовались логикой, подсказанной опытом прошедшего столетия: каждый новый шаг в изучении атомного ядра не только приводил к новым открытиям, но и облегчал задачу. Когда-то мощной унифицирующей системой была таблица Менделеева; сейчас она казалась больше похожей на таксономический перечень, в основе которого лежали более глубокие принципы, раскрывавшиеся лишь по мере продвижения внутрь атома. Такими рассуждениями были пронизаны статьи в популярных физических журналах того времени, публикации физиков и журналистов; расхожими словами стали фундаментальный, компоненты вещества, строительные кирпичики природы; потаенные святилища материи. Эти фразы вызывали в воображении волнительные картины. Другие ветви науки тоже изучали законы природы, но приоритет почему-то закрепился за охотой на элементарные частицы.
Рост престижа физики частиц также был связан с мощной финансовой поддержкой военного сектора. Процветали те лаборатории, где разрабатывалось оружие; госструктуры вроде «Управления военно-морских исследований» финансировали конкретные исследовательские проекты в области вооружений.
Интерес со стороны военного ведомства сыграл на руку многим прикладным наукам от электроники до криптографии. Но ученые-теоретики с самого начала осознавали, насколько опасно позволять армии руководить направлением научных исследований. «Когда наука вынуждена довольствоваться крошками со стола программы оружейных разработок, в ней неизбежно воцаряется удушающая атмосфера военной секретности, — говорил новый президент Калтеха Ли Дюбридж. — Такая наука обречена, хотя на крошках очень даже можно прожить». Военные тоже это понимали. Наследием Манхэттенского проекта — одним из многих — стала вера генералов и адмиралов в исследовательскую догму: если ученых оставить в покое и дать им возможность следовать своей интуиции, эта курица начнет нести золотые яйца. Атомная бомба возникла в результате игры воображения — в этом уже никто не сомневался. Теперь ученые, занимавшиеся чистой физикой, стремились исследовать силы и частицы еще более необыкновенные, чем те, что были заключены в атомной бомбе, а общественность и правительство всецело их в этом поддерживали. В институтах вроде Калтеха при Дюбридже громадные правительственные гранты получали даже теоретические исследовательские программы по физике частиц. Профессора подавали групповую заявку на грант; полученные деньги шли на гонорары, стипендии аспирантам, кабинетные и накладные расходы. Даже при отсутствии прямого финансирования военное ведомство активно поощряло работу гигантских циклотронов, бетатронов, синхротронов и синхроциклотронов. Ни один сотрудник экспериментальной лаборатории до войны не смог бы предположить, что когда-нибудь такой расход стали и электричества будет одобрен и получит поддержку. И финансировались ускорители даже не за счет крошек со стола военных разработок, а за счет незаполненных чеков от чиновников, убежденных, что физики могут сотворить чудо. Кто сказал, что свободная энергия, путешествия во времени, антигравитация невозможны?
В 1954 году министр армии США пригласил Фейнмана на должность платного консультанта военной научной группы. Тот согласился и в ноябре на несколько дней приехал в Вашингтон. На приеме после одного из заседаний генерал признался, что армии сейчас нужнее всего танк, который мог бы использовать песок вместо топлива.
В том же году Фейнману в Пасадену позвонил председатель Комиссии по атомной энергии адмирал Льюис Страусс и сообщил о присуждении ему Премии Эйнштейна — золотой медали и пятнадцати тысяч долларов. Это был первый в его жизни крупный приз. Фейнман стал третьим лауреатом премии после Курта Гёделя и Джулиана Швингера. Страусс только известил о награде (Фейнман рассмешил его, воскликнув: «Вот те на!»), обнародовал же новость Оппенгеймер, занимавший тогда пост директора Института перспективных исследований. До Фейнмана не сразу дошло, что это тот самый Страусс, который, выполняя приказ президента Дуайта Эйзенхауэра, в свое время пытался изолировать Оппенгеймера и навсегда вычеркнуть его из общественной жизни. Президент закрыл Оппенгеймеру допуск к секретной работе после письма Дж. Эдгара Гувера, называвшего именитого ученого «упертым коммунистом» и, вероятно, вражеским шпионом (в то время такие обвинения не были редкостью). Слушания по делу Оппенгеймера в Комиссии по атомной энергии начались в апреле и продлились четыре недели. Многие физики публично защищали человека, который в последнее десятилетие служил для них объектом восхищения и подражания. Исключением стал Теллер, заявивший, что Оппенгеймер не поддержал проект создания водородной бомбы. Давая показания, он аккуратно подбирал слова: «По моему разумению, насущные интересы нашей страны должны находиться в руках человека, которого я лучше понимаю и которому мог бы доверять». Это выступление имело разрушительные последствия для Оппенгеймера. В сложившихся обстоятельствах Фейнману не улыбалась перспектива получения награды от Страусса. Но Раби, приехавший в Калтех с визитом, посоветовал все же принять ее. «Не стоит отвечать мечом на щедрость, — вспоминал потом Фейнман слова Раби. — Даже если у человека много пороков, не следует превращать его добродетель в орудие против него самого».
В атмосфере страха, воцарившейся среди ученых-ядерщиков, заработала невидимая агентская сеть. Шпионы расспрашивали друзей детства и соседей, старательно выявляя очевидные факты, и по слухам пытались понять, кто кому нравится, а кто кого ненавидит и в случае чего может стать доносчиком. Дело, заведенное на Фейнмана в ФБР, с каждым днем становилось объемнее. В 1950 году его друга по Лос-Аламосу Клауса Фукса посадили за шпионаж в пользу Советского Союза. К счастью для Фейнмана, в бюро не догадывались, как часто он одалживал у друга машину. В деле отмечалось, что однажды он произнес речь в Храме Израилевом в Фар-Рокуэй, где «говорил о братстве и братских чувствах». Его характеризовали как застенчивого, замкнутого интроверта. Соседи поручились за него и выразили сомнение в том, что в старших классах он состоял в Лиге социалистической молодежи — организации, описанной ведущим агентом как «агрессивная прокоммунистическая студенческая группировка». Бете преследовал чиновник из Министерства торговли, добиваясь характеристики Фейнмана с точки зрения его преданности своей стране. В конце концов Бете коротко ответил: «Профессор Фейнман — один из ведущих мировых физиков-теоретиков. Его преданность Соединенным Штатам не подлежит сомнению. Любые дальнейшие расспросы на эту тему считаю оскорбительными для доктора Фейнмана».
ФБР обнаружило «контакт Оппенгеймера и некоего Файнмана (фонетическая транскрипция)» и сделало вывод, что «данный “Файнман” на самом деле субъект по имени Ричард Фейнман». Официальные лица обсудили возможность привлечения Фейнмана в качестве тайного информатора, который свидетельствовал бы против Оппенгеймера. Одобрение было получено, но вскоре Фейнмана поместили в список «неконтактных»: он отказался говорить с бюро о чем бы то ни было. Агенты опросили его коллег из Лос-Аламоса; те отзывались о нем как о «вундеркинде» с «превосходным характером». Однако потом выяснилось, что Фейнман рассказывал, как он «перехитрил» психиатров из военкомата, чтобы получить свидетельство о непригодности к военной службе. Один из коллег назвал его сумасбродом. Другой заметил, что интерес Фейнмана к джазовой музыке не соответствует статусу профессора физики. В то же время, по словам информаторов, Фейнман голосовал за Эйзенхауэра, определял свои политические взгляды как «независимые» и «не питал абсолютно никакого уважения к русским». Агенты ФБР прочесали даже газетные статьи, освещавшие его развод.
Помимо прочего, обнаружилась еще одна странность: «Фейнман довольно хорошо научился взламывать сувальдные замки и замки с защелкой с помощью шпилек и кусков проволоки… Он хотел разобраться в механизме работы сейфовых замков».
Информатор, сообщавший эти сведения, тут же добавлял, что «это ни в коем случае не свидетельствует о криминальных склонностях Фейнмана, а является лишь одним из проявлений блестящего математического ума, столкнувшегося с задачей, решить которую не под силу обычному человеку». Агент, читавший доклад, попытался понять позицию информатора, но взрывоопасная комбинация фраз «открывал сейфы с секретными сведениями, касающимися ядерного оружия» и «общался с Клаусом Фуксом» неизбежно привлекла внимание анонимных авторов меморандумов, специальных запросов и секретных внутренних писем, из-за которых дело Фейнмана в последующие годы распухло до невероятной толщины.
Это был не единственный случай, привлекший особое внимание бюро. Академия наук СССР пригласила Фейнмана в Москву на конференцию, где у него был шанс познакомиться с великим Львом Ландау и другими русскими физиками. Вопросы ядерной физики и сферы ее секретного применения не входили в программу конференции, однако как раз в это время лучшие советские ученые занимались ядерными разработками, стремительно нагоняя американцев. В 1953 году русские взорвали над Семипалатинском (нынешний Казахстан) усовершенствованную портативную термоядерную бомбу. (Ее главный разработчик, будущий диссидент Андрей Сахаров, стоял на возвышении над степью в нескольких километрах от эпицентра и наблюдал за взрывом. Прочитав американское руководство по поведению во время ядерных испытаний — так называемую «черную книжку», — он решил, что на таком расстоянии можно не надевать темные защитные очки.) Фейнман с радостью принял приглашение, а Академия наук предложила оплатить расходы на путешествие. Но тут он засомневался и предусмотрительно написал письмо в Комиссию по атомной энергии, спрашивая совета у правительства. «Я решил, что вам может быть это интересно, — писал он. — Так как во время войны я был связан с проектом в Лос-Аламосе, необходимо учитывать риск того, что я могу не вернуться, а также общественное мнение по этому вопросу». После небольшой паузы представители Комиссии и Госдепартамента ответили единогласно: предложение русских отклонить. Присутствие Фейнмана на конференции могли использовать «в целях пропаганды». Он не стал возражать и написал тогдашнему главе Академии наук, что «возникли обстоятельства, сделавшие мой приезд невозможным». Под давлением правительства Фриман Дайсон также отклонил приглашение на конференцию: его предупредили, что согласно Акту об иммиграции Маккарана его могут не пустить обратно в США. Дайсон, впрочем, не стал мириться молча и заявил газетчикам: «Вот типичный пример идиотского закона».
В основной линии исследований, не имеющей отношения к военной отрасли, русские физики охотно использовали новейшие разработки американских и европейских ученых. Однако уже тогда становилось ясно, что взгляд Востока и Запада несколько различался. Атомная бомба была триумфом американцев; ее взрыв помог выиграть войну со стороны Соединенных Штатов, но он не оставил столь глубокого следа в сознании советских людей (хотя их политики так же, как и американские, были одержимы гонкой вооружений). В то время как в США в большом количестве строили гигантские ускорители частиц (в Дубне, например, возводился синхроциклотрон международного класса), в СССР не столь охотно финансировали разработку таких установок. Самой влиятельной фигурой в советской физике был Ландау, а он прославился широтой своих интересов, охватывавших все явления, относящиеся к теоретической физике. Основным направлением его деятельности было исследование не элементарных частиц, а конденсированных состояний вещества: динамики жидкостей, перехода из одного состояние в другое, турбулентности, плазм, дисперсии звука и физики низких температур. Хотя все эти темы были фундаментальными, в США их статус несколько померк в сравнении с популярностью физики частиц. Но не в Советском Союзе, где в 1955 году ученые с нетерпением ждали встречи с Фейнманом, который на время решил оставить изучение частиц. Темой своей первой после исследований в области квантовой электродинамики работы он выбрал предмет, столь дорогой сердцу Ландау: теорию сверхтекучести — беспрепятственного движения жидкого гелия, охлажденного до температуры, близкой к абсолютному нулю.
Писатели-фантасты, создававшие свои романы в то время, руководствовались одним интересным правилом: не давать слишком большую волю воображению, временами проявлять консерватизм. Для создания необычного нового мира достаточно изменить одну-две черты привычной реальности, и неожиданные последствия не заставят себя ждать. Так и в природе: стоило внести небольшие изменения в один-единственный закон, и возникал совершенно удивительный феномен.
На примере сверхтекучего гелия физики увидели, что происходит, когда жидкость течет без трения. Речь шла не о низком трении, а нулевом. Жидкость, находящаяся в спокойном состоянии, спонтанно скользила вверх по стенкам емкости, обволакивая их тонкой пленкой и нарушая все законы гравитации. Она проникала сквозь микроскопические трещины и отверстия, через которые не мог пройти даже газ. Как бы идеально ни были отполированы две стеклянные пластины, как бы плотно их ни прижимали друг к другу, сверхтекучий гелий свободно тек между ними. Эта жидкость проводила тепло гораздо лучше любого другого вещества и даже при сильном охлаждении не переходила в твердое состояние.
Для Фейнмана рассуждения о сверхтекучести были пронизаны изначальным, ребяческим интересом — так детей волнуют вопросы, «как это устроено». Все дети в душе физики, считал он: их делала такими увлеченность, с которой они наблюдали за водой в ванне или лужах на тротуаре, пытались перекрыть ручеек, бегущий по улице после ливня, размышляли над движением воды в водопадах и воронках. В стремлении понять суть этого явления он вновь обратился к основам, к базовым принципам. Что такое жидкость? Вещество, текучее или газообразное, не способное выдерживать напряжение сдвига, но движущееся под действием силы. Свойство жидкости сопротивляться напряжению называется вязкостью или внутренним трением. Вязкость меда больше, чем у воды, а вода более вязкая, чем воздух. Пытаясь вывести первые рабочие уравнения для определения текучести, физики XIX века обнаружили, что вязкость — особенно сложный критерий, рассчитать который невозможно. Чтобы упростить задачу и избежать ненужных осложнений, они часто создавали модели, в которых вязкость не учитывалась вовсе (и именно этим заслужили насмешки Джона фон Неймана); это было делом обычным. Но в данном случае исследователи динамики жидкостей упустили из виду важнейшее и определяющее качество. Фон Нейман с сарказмом называл их «теоретиками сухой воды». А сверхтекучий гелий, по словам Фейнмана, по сути и был этой немыслимой, казалось бы, субстанцией — жидкостью без вязкости. Сухой водой.
У сверхтекучести был не менее странный близнец — сверхпроводимость, отсутствие сопротивления вещества при протекании по нему электрического тока. Оба феномена были открыты в ходе экспериментов с охлаждением веществ до сверхнизких температур. Сверхпроводимость открыли в 1911 году, сверхтекучесть лишь в 1938-м — из-за сложностей, с которыми сталкивались ученые в процессе наблюдений за поведением жидкости внутри контейнера размером с булавочную головку, помещенного в криостат. Несмотря на свою малопонятную эзотерическую природу, к 1950-м годам эти феномены стали самой горячей темой в теоретической физике, не считая элементарных частиц. В понимании механизмов вечного движения жидкости — своего рода «вечного двигателя» — не намечалось почти никакого прогресса. Фейнману сверхтекучесть и сверхпроводимость представлялись «двумя городами в осаде… со всех сторон окруженными знаниями, но изолированными и неприступными». Помимо Ландау, большой вклад в теорию сверхтекучести внес знаменитый химик из Йельского университета Ларс Онзагер, чьи сложнейшие курсы по статистической механике иногда называли «норвежским для начинающих» и «норвежским для продолжающих» (Онзагер говорил с норвежским акцентом).
В природе существовал еще один вечный двигатель, хорошо знакомый квантовым физикам, — движение на уровне электронов внутри атома, которое не замедлялось ни трением, ни рассеянием. Потеря энергии или трение возникали лишь при взаимодействии между скоплениями атомов. Неужели хаос, царивший в мире классического вещества, не имел отношения к этим сверхфеноменам? Было ли это одним из проявлений квантовой механики в макромире? Возможно ли, что весь аппарат волновых функций, энергетических уровней и квантовых состояний мог применяться и в макромасштабе? Самым очевидным признаком того, что здесь физики имели дело с квантовым феноменом в «увеличенном» масштабе, было свойство гелия не замерзать до твердого кристаллического состояния даже при охлаждении до сверхнизких температур. В классической физике абсолютный ноль часто определяли как температуру, при которой прекращается все движение. В квантовой механике такой температуры не было. Движение атомов не прекращалось никогда. Понятие нуля нарушало принцип неопределенности, поскольку при «классическом» абсолютном нуле все движение прекращалось и неопределенность импульса исчезала.
Ландау и другие физики подготовили почву, выдвинув несколько ценных идей о природе жидкого гелия. Одна из этих концепций, надолго закрепившаяся в физике твердых состояний, касалась новых структур — «квазичастиц», или «элементарных возбуждений». Речь шла о движении внутри материи групп частиц, взаимодействующих друг с другом. Одним из примеров этого явления стали квантовые звуковые волны — фононы. В жидком гелии также обнаружились структуры, в которых совершалось вихревое движение, — их назвали ротонами. Фейнман пытался проработать эти идеи. Он также исследовал природу жидкого гелия, который вел себя так, будто обладал свойствами двух сосуществующих субстанций — обычной жидкости и сверхтекучей (любые формулировки в данном случае было совершенно необходимо дополнять словом «будто»).
Двойственность природы этого вещества проявлялась в ходе опытов. В круглую мензурку (по форме напоминавшую велосипедную покрышку) засыпали порошок, после чего наполняли ее жидким гелием. Мензурку вращали и резко останавливали. Обычно порошок препятствовал движению любой жидкости. Но благодаря своему сверхтекучему компоненту жидкий гелий продолжал скользить по кругу, просачиваясь сквозь микроскопические пустоты в порошке и игнорируя присутствие другой — обычной — жидкости. Студенты ощущали его течение, чувствуя сопротивление кольца вращению — подобно тому, как вращающийся гироскоп сопротивляется боковому давлению. Сверхтекучее вещество было способно продолжать движение до тех пор, пока существует Вселенная.
В 1955 году в Нью-Йорке на собрании Американского физического общества Фейнман поразил группу студентов Онзагера из Йельского университета, описавших свой новый эксперимент с вращающимися ковшами. (В исследованиях, связанных со сверхнизкими температурами, «ковшом» называлась мензурка размером с наперсток.) Фейнман встал и заявил, что во вращающемся ковше со сверхтекучей жидкостью воронки имели бы своеобразную форму — они бы нитями свисали вниз. Выступающие не поняли, что он имел в виду. А Фейнман именно так представлял себе поведение жидкого гелия на уровне атомов, визуализируя движение отдельных частиц внутри жидкости. Напрямую, насколько это было возможно, он рассчитал силы их взаимодействия, применив методы, которые использовал еще в дипломной работе с Джоном Слейтером. Он убедился, что, как и предполагал Ландау, вихревое движение действительно возникает, и применил квантово-механическое ограничение, взяв одно такое движение как неделимую единицу. Изначально проблемой было найти подходящую визуализацию для элементарного возбуждения сверхтекучей жидкости. Одним из вариантов был атом, качающийся в клетке. Или пара атомов, вращающихся вокруг друг друга. Или небольшое крутящееся кольцо атомов. Сложность состояла в том, чтобы найти решение квантово-механической задачи с участием множества частиц, не прибегая к формальному математическому методу.
Однажды ночью Фейнман лежал в постели без сна и пытался воссоздать картину того, как, собственно, возникает вращение. Он представил себе жидкость, разделенную тонким листом — воображаемой непроницаемой мембраной. С одной стороны листа жидкость была неподвижна; с другой — обладала текучестью. Он знал, как записать классическую волновую функцию Шрёдингера для обоих состояний. Затем представил, что лист исчезает. Каким образом можно объединить две волновые функции? Он подумал о соединении разных фаз и предположил существование некоего поверхностного напряжения, энергии, пропорциональной площади поверхности листа-разделителя. Погрузился в размышления о том, что произойдет, если один-единственный атом перейдет эту границу: в какой фазе энергетической волны поверхностное напряжение упадет до нуля и атом придет в свободное движение? Перед его глазами плоскость разделилась на клейкие полосы, где атомы не могли смешиваться, и другие, более узкие полосы, где атомы имели возможность меняться местами. Он рассчитал, сколько энергии понадобится на искажение волновой функции и удержание атомов на месте, и понял, что ширина полос свободного движения будет равна ширине атома. Затем в его воображении возникли закручивающиеся в воронку линии, вокруг которых по кольцу вращались атомы. Эти кольца напоминали кружок детей, по очереди катающихся с горки. Стоило одному скатиться вниз — то есть волновой функции изменить знак с положительного на отрицательный, — как другой тут же занимал позицию наверху. Но движение жидкости представляло собой нечто большее, чем двухмерное кольцо. Подобно колечку дыма, оно вихреобразно закручивалось еще и в третьем измерении. Фейнман пришел к такому выводу через двадцать лет после своих первых исследований динамики дымовых колец, которыми он занимался в школьном клубе юных физиков. Эти квантовые воронки образовывались вокруг самого крошечного отверстия, которое только можно было представить, — отверстия всего в атом шириной.
В течение следующих пяти лет Фейнман написал цикл статей, посвященных его работе над теорией взаимосвязи энергии и движения в квантовой жидкости. Вихревые линии стали фундаментальной единицей, неделимым квантом системы. Они устанавливали ограничения, регулирующие энергообмен внутри жидкости. Если мензурка была слишком тонкой или скорость потока недостаточно высокой, то вихри не формировались, а поток оставался неизменным, не теряя энергии и, следовательно, не обладая сопротивлением. Фейнман продемонстрировал условия, в которых возникают и исчезают вихревые линии; зафиксировал момент, когда они начинают сплетаться, образовывая клубки и порождая еще один неожиданный феномен, до сих пор никем не наблюдавшийся в лабораторных условиях, — турбулентность сверхтекучей жидкости. Администрация Калтеха наняла специалистов по работе со сверхнизкими температурами, и Фейнман стал тесно сотрудничать с ними. Он выяснил все об устройстве аппарата и вакуумных насосов, в которых охлаждение происходило в результате снижения давления пара, а герметичность обеспечивалась за счет резиновых уплотнительных колец. Вскоре по институту разнесся слух о «типично фейнмановском» эксперименте. К тонкому кварцевому волокну, свисающему из трубки, подсоединялись крошечные «крылышки» — лопасти. Затем в трубку строго вертикально заливали сверхтекучую жидкость. В эксперименте с обычной жидкостью лопасти начали бы вращаться, как маленький пропеллер, но со сверхтекучей этого не происходило: она просто проскальзывала мимо. В поиске сверхлегких лопастей экспериментаторы (если верить их словам) поймали несколько мух, и исследование вошло в историю как «эксперимент с мушиными крыльями».
Метод Фейнмана и его быстрый успех поразили физиков, которые начали работать со сжатой материей гораздо раньше и продолжили исследования в этой сфере после того, как он прекратил этим заниматься. Не прибегая к прославившим его инструментам — диаграммам или интегралам по траекториям, — Фейнман начал разрабатывать тему с визуализации, ментальных образов. Этот электрон толкает другой; а этот ион отскакивает, как мячик на резинке. Коллеги сравнивали его с художником, способным запечатлеть человеческое лицо всего тремя-четырьмя быстрыми выразительными штрихами.
Но не все его исследования увенчивались успехом. Одновременно со сверхтекучестью он бился над сверхпроводимостью и здесь в кои-то веки потерпел неудачу. (Хотя подошел к решению проблемы очень близко. Однажды перед отъездом в путешествие он набросал целый лист заметок, начинавшийся со слов: «Кажется, я нашел основной источник сверхпроводимости». В центре внимания Фейнмана оказалась особая разновидность взаимодействия фононов и одно из характерных свойств сверхпроводимости, обнаруженных экспериментальным путем, — изменение удельной теплоемкости вещества. Он понимал, что тут «что-то не сходится», и указал на это в своих заметках, но надеялся преодолеть возникшие трудности. Внизу он подписал: «На случай, если я не вернусь: с вами был Р. Ф. Фейнман».) В 1957 году трое молодых физиков, зная, что Фейнман наступает им на пятки, сумели вывести успешную теорию сверхпроводимости. Их звали Джон Бардин, Леон Купер и Роберт Шриффер. Годом ранее Шриффер присутствовал на лекции Фейнмана, посвященной двум феноменам: в основе одного из них лежала проблема, которую ему удалось решить, суть же другого от него ускользнула. Никогда в жизни Шриффер не слышал, чтобы ученый с такой увлеченностью, во всех подробностях рассказывал о работе, закончившейся провалом. Фейнман с бескомпромиссной искренностью описывал каждый неверный шаг и ошибочный вывод, каждую неудачную визуализацию.
Решить эту задачу не помогут никакие приемы и сложные расчеты, заявил тогда Фейнман. Единственный способ — угадать ответ, его очертания и форму. То, что экспериментов со сверхпроводимостью проводится недостаточно, нас не извиняет. Эксперименты тут ни при чем. Это же не мезоны, характер движения которых человеческому уму разгадать невозможно, если нет ключей и подсказок. В случае со сверхпроводимостью не нужно смотреть на результаты опытов… Это все равно что заглядывать в конец учебника, чтобы узнать ответ. Единственное, что мешает нам разработать теорию сверхпроводимости, — нехватка воображения.
Шриффер должен был законспектировать это выступление Фейнмана для публикации в научном журнале. Но из-за обрывочных рассуждений и откровенных признаний статья получилась слишком похожей на устную речь, и ему пришлось отредактировать материал. Однако Фейнман заставил его вернуть статье первоначальный вид.
За пять лет, прошедших после триумфа новой квантовой электродинамики, эта сфера науки неоднократно претерпевала радикальные изменения. Научный язык, область интересов, техническое оснащение — почти каждый месяц возникало что-то новое. Ежегодно экспериментаторы и теоретики собирались на «рочестерские конференции», получившие свое название в честь первого места их проведения — города Рочестер в штате Нью-Йорк. Эти мероприятия выросли из ставших уже легендарными конференций на Шелтер-Айленде, в Поконо и Олдстоуне, но были крупнее, насчитывали уже десятки (а позже и сотни) участников и лучше финансировались.
Ко времени первой рочестерской конференции, состоявшейся в конце 1950 года, квантовая электродинамика уже устарела; ее теории полностью подтверждались экспериментами, но были очень далеки от новой сферы интересов ученых-физиков. 1950 год стал своеобразной вехой: он ознаменовался открытием частицы, обнаруженной не в космических лучах, а в экспериментальном ускорителе. Это был нейтральный пи-мезон, или пион — нейтральный, потому что он не имел заряда. На самом деле экспериментаторы выявили не сам пи-мезон, а момент его немедленного распада под воздействием пары гамма-лучей. Эфемерность этой частицы, живущей десять миллионных миллиардных долей (10-17) секунды, выводила ее за пределы привычного мира столов и стульев, химии и биологии, где она не имела какого-либо значения. В 1950 году ее время жизни считалось очень коротким. Но стандарты менялись. Уже через несколько лет в таблице частиц такая единица причислялась к категории устойчивых. Тем временем исследователей космических лучей (которые в основном были британцами), направлявших фотографические пластины в небо на воздушных шарах, насчитывались уже легионы, и их профессия внезапно перестала считаться такой уж редкой. «Джентльмены, произошло вторжение, — объявил один из лидеров в этой области. — Нас заменили ускорители».
Прежде физики крайне неохотно добавляли к обширному списку элементарных частиц новые наименования. Теперь об этом забыли; каждый экспериментатор мечтал совершить как можно больше открытий. В измерении частиц также произошли большие перемены с тех пор, когда электроны правили балом. Рассчитать массу частицы по хвостовому следу, оставленному в облачной камере продуктами вторичного или третичного распада, было не так уж просто. Приходилось делать множество допущений при расчетах. Обнаружить частицу, дать ей название, вывести закон ее распада на другие частицы — это оказалось само по себе серьезной и достойной интеллектуальной задачей. Так появились новые емкие уравнения: π– + p → π0 + n, где при распаде отрицательно заряженного пиона и протона возникают нейтральный пион и нейтрон. Да что уж говорить о массе — сами объекты исследования были неуловимы. Заявления о существовании или несуществовании той или иной частицы превратились в тонкий ритуал, окруженный предвкушениями и прогнозами и походивший на попытки предугадать, отложат ли матч из-за дождя.
Но все это относилось к области экспериментальной физики, а Фейнман с началом эпохи ускорителей заинтересовался методологией и ловушками, подстерегающими физиков-теоретиков. Большое влияние на него оказал Бете, всегда стремившийся обосновать свои теории интуитивными расчетами, и Ферми, последний из великих физиков, которые были одновременно и экспериментаторами, и теоретиками.
Бете тогда занимался разработкой формул вероятностей для неправильных (обратных) кривых, отображавшихся на фотографиях из облачных камер. Физик Марсель Шайн заявил, что в ходе экспериментов с ускорителем обнаружил новую частицу; последовала привычная в таких случаях суматоха. Бете же засомневался. Энергии, высвободившейся в ходе эксперимента, было явно недостаточно для возникновения частицы, описанной Шайном. Фейнман потом еще долго помнил спор двух физиков, их лица в зловещем отблеске светового стола для разглядывания фотографических пластин. Рассмотрев одну из пластинок, Бете сказал, что газ в облачной камере образует завитки, и кривые искажаются. Изображения на трех следующих пластинах также были неточными. Наконец ему попалась четкая фотография, и он заявил о статистической вероятности ошибки. Шайн возразил, что такая вероятность выявлена лишь в одном случае из пяти. Да, ответил Бете, и мы уже рассмотрели пять пластин. Фейнману, присутствовавшему при этом разговоре, позиция Шайна казалась классическим примером самообмана: ученый верит в результат, который хочет получить, поэтому начинает придавать повышенное значение данным в свою пользу и недооценивать свидетельства, опровергающие его позицию. Шайн раздосадованно заявил: у вас на каждый случай есть отдельная теория, а я разработал единую концепцию, объясняющую всё. Конечно, произнес Бете, но разница в том, что все мои теории верны, а ваша единственная — ошибочна.
Через несколько лет Фейнман оказался в Беркли как раз в то время, когда восторженные экспериментаторы решили, что обнаружили антипротон — частицу, которая, как казалось, должна существовать при высоких энергиях. Но Фейнман считал, что при ста миллионах электронвольт (максимальная мощность ускорителя на тот год) антипротон обнаружить невозможно. Как когда-то Бете, он пошел в темную комнату посмотреть на пластины: из десятка сомнительных изображений лишь одно казалось абсолютно четким — на его-то основе и было сделано открытие. Как и положено траектории античастицы, след на снимке изгибался в обратном направлении.
В вакуумной камере есть какой-то предмет, сказал Фейнман.
Там ничего нет, ответили экспериментаторы, кроме тонких стеклянных стенок.
Но что-то удерживает верхнюю и нижнюю пластины вместе, ответил Фейнман. И действительно, они соединялись четырьмя небольшими болтами.
Он снова взглянул на белый дугообразный след в магнитном поле и ткнул карандашом в стол в нескольких сантиметрах от края фотографии. Болт находится здесь, сказал он. Достали схему камеры и, наложив ее на фотографию, обнаружили, что Фейнман указал точное место. Обычный протон, ударившись о болт, отскочил и попал на снимок.
Позднее практики из Калтеха признавались, что само присутствие Фейнмана на экспериментах оказывало на них моральное давление, влияло на их методы и открытия. Он был безжалостным скептиком. Любил вспоминать знаменитый эксперимент с каплей масла Роберта Милликена — одного из первых великих калтеховских физиков. Милликен измерил неделимый заряд электрона в частице, которую изолировал внутри крошечных плавающих масляных капель. Эксперимент оказался верным, но в расчеты закралась ошибка, и последующие опыты, проведенные на его основе, стали позором для физиков. Теперь уже никто не тыкал пальцем в небо, надеясь оказаться близко к правильному ответу; физики определяли диапазон, в котором должен находиться верный результат, и медленно сужали круг. Ошибка Милликена психологически давила на физиков и, подобно далекому магниту, сбивала фокус наблюдений. Если экспериментатор говорил Фейнману, что сделал вывод в ходе сложного процесса исправления данных, тот обязательно спрашивал: а как вы определили, в какой именно момент необходимо прекратить корректировку? Вы решили сделать это до того, как увидели, какое влияние это оказывает на результат? Исправлять, пока ответ не покажется «правильным» — как легко было угодить в эту ловушку! Чтобы избежать ее, нужно владеть всеми тонкостями работы ученого. Быть не только честным, но и упорным.
По мере продвижения вперед «эпоха частиц» предъявляла всё новые требования к физикам-теоретикам высшего ранга (а их ряды ширились с каждым днем). В процессе изучения взаимодействия частиц им приходилось проявлять чудеса изобретательности. Соревнуясь друг с другом, они придумывали абстрактные понятия, с помощью которых можно было бы организовать данные, поступающие из ускорителей. C возникновением новых квантовых чисел (таких как изотопический спин — величина, остававшаяся неизменной, невзирая на множественные взаимодействия) рождался новый взгляд на понятие симметрии, которая стала в то время основным предметом обсуждения в научной среде. Понятие симметрии в физике не слишком отличалось от симметрии в представлении ребенка, вырезающего фигурки из сложенного вдвое листа: нечто сохраняет свои свойства, в то время как все остальное изменяется. Например, при зеркальной симметрии правая и левая части остаются одинаковыми после того, как поменялись местами. При вращательной симметрии идентичность сохраняется после вращения системы по оси на определенный угол. А вот симметрия изотопического спина, как выяснилось, была тождественностью двух компонентов ядра, протона и нейтрона; двух частиц, состоявших в необычайно близких отношениях. Одна несла заряд, другая была нейтральной; их массы почти совпадали. Ученые по-новому взглянули на свойства этих частиц: было установлено, что они являются двумя состояниями одной единицы, называемой нуклоном. Единственным различием между ними была проекция изотопического спина: у одной частицы она была направлена вверх (1/2 у протона), у другой — вниз (–1/2 у нейтрона).
Теоретикам нового поколения предстояло не только досконально изучить квантовую электродинамику, описанную Фейнманом и Дайсоном, — они также должны были овладеть богатым репертуаром методов, используемых на этой неизведанной территории. Понятие пространства для физиков уже давно обросло самыми диковинными интерпретациями. Пространства здесь были воображаемыми, величинам соответствовали оси, а не физическое расстояние. К примеру, «пространство движущей силы» позволяло прогнозировать и визуализировать движущую силу частицы, как будто та была всего лишь пространственной переменной. Со временем физики освоились в воображаемых пространствах, которых становилось все больше. Изучение пространства изотопического спина стало определяющим для понимания сил, оказывающих действие на нуклоны.
В научный обиход вошли и другие понятия. Идея симметрии предполагала, что различные частицы должны группироваться «семьями»: парами, тройками или так называемыми мультиплетами (совокупностями). Физики экспериментировали с «правилами отбора», которые предписывали, что должно и не должно происходить при столкновении частиц в условиях неизменности конкретных величин, таких как заряд. Так, ровесник Фейнмана Абрахам Пайс интуитивно вывел правило ассоциативного рождения. Он предположил, что при определенном типе взаимодействия образуются группы новых частиц, предположительно обладающих новым квантовым числом неизвестной природы — странностью («странные частицы»). У Фейнмана возникла аналогичная идея в Бразилии, но он не стал ее развивать, так как она ему не понравилась. На протяжении нескольких лет ассоциативное рождение оставалось самой модной концепцией в физике. Экспериментаторы искали ей подтверждения и опровержения. В конечном итоге основным вкладом этой теории в науку оказалось то, что ее популярность вызвала огромное раздражение у молодого теоретика Мюррея Гелл-Манна. Он считал, что Пайс неправ, и мучился от зависти.
Войти с помощью соц. сетей: