Квантовый лабиринт. Как Ричард Фейнман и Джон Уилер изменили время и реальность
Шрифт:
Уилер в детстве точно так же развлекался, совершая маленькие технические изобретения. Он изготовил детекторный радиоприемник, протянул телеграфную линию из своего дома в дом друга, сделал кодовый замок, а также нечто вроде механического калькулятора. Проводил эксперименты с порохом и едва не потерял палец, поджигая динамитные шашки у загона для свиней12.
Если бы Фейнман и Уилер выросли вместе, то они наверняка провели бы сотни веселых часов, заставляя разные вещи двигаться, светиться, а иногда немного взрываться. Когда они встретились, будучи молодыми мужчинами, их детский энтузиазм ослабел, но никуда не делся, и он во многом определил успех их совместной работы.
Они любили возиться с самыми разными вещами, начиная от простых механизмов и заканчивая материей пространства и времени.
Удивительная симметрия
Отношения между научным руководителем и его учеником часто выглядят несбалансированными. В конце концов, первый имеет большую власть над карьерой второго, так что не самый умный или злонамеренный руководитель может дать неверный совет, присвоить плоды совместной работы, сделать так, что аспирант не получит степени, и в конечном итоге попросту уничтожить его жизнь.
В случае Фейнмана и Уилера мы видим редкое исключение, тут отношения «наставник-студент» в конечном итоге эволюционировали в искреннюю, равноправную дружбу. Близость между двумя физиками только увеличилась с годами, и каждый помогал соратнику расти и развиваться.
Они оба были смелыми мыслителями с открытым разумом, готовыми взяться за самую безумную гипотезу. Они оба выдвигали необычные концепции – от частиц, которые путешествуют против хода времени, до параллельных миров; от вселенной, описанной с помощью чистой геометрии, до мироздания, основанного исключительно на цифровой информации. Спорные предположения, но большая часть визионерских прорывов в теоретической физике во второй половине двадцатого и начале двадцать первого века имеет корни в смелых размышлениях Фейнмана и Уилера, включая базу стандартной модели физики элементарных частиц и все разновидности астрофизических теорий, например, о свойствах черных дыр и червоточин.
И тот и другой в сердце оставался юношей, который смотрит на мир, как на бесконечное поле для исследований: мир полон головоломок, их нужно непременно решить, шифров – их необходимо раскрыть, тайных проходов – их требуется нанести на карту, и шарад, просто вопиющих, чтобы их разгадали. Подобно Тому Сойеру и Гекльберри Финну они не хотели ограничивать себя повседневными делами и стремились в неведомое, к приключениям.
Некоторые виды симметрии не выглядят очевидными.
Так и тут, если судить по внешнему поведению, трудно обнаружить нечто общее в Ричарде Фейнмане и Джоне Уилере. Первый ненавидел однообразие, часто говорил экспромтом, используя самые простые слова, и всегда бросал вызов образу «серьезного ученого», как его видит публика, второй был тихим, сдержанным и вежливым в речах и действиях.
Таким образом, Фейнман проявлял свою необычность открыто, но Уилер в своих научных идеях выходил намного дальше за рамки общепринятого, под обшивкой конформизма крылся яростный нонконформист. Вместе они не боялись выбросить в корзину старые учебники и начать разбирать проблему с нуля.
Возможно, словосочетание «безумные идеи» лучше всего описывает результат их взаимодействия.
Их совместная работа началась почти сразу после того, как Фейнмана назначили ассистентом преподавателя к Уилеру по курсу классической физики. Формальности и разница в социальном положении растворились, когда стало ясно, что оба они в душе – исследователи. И в конце концов они изменили наше понимание феномена времени, дав место таким вещам как альтернативные реальности и путешествия в прошлое.
Глава первая
Часы Уилера
Это парень из МТИ… посмотрите на результаты его тестов по математике и физике. Это фантастика! Никто из тех, кто попадал к нам в Принстон, даже близко не подходил к чему-то подобному… Он должен быть неограненным алмазом. Но мы никогда не принимали никого со столь низкими оценками по английскому и истории. Хотя взгляните на практический опыт, который есть у него в химии и опытах с трением!
Джон Уилер вынул часы из кармана и положил на стол.
Он хотел, чтобы встреча с новым ассистентом, Ричардом Фейнманом, прошла четко по расписанию. Для молодого доцента, обремененного многочисленными курсами и собственными исследованиями, время – ценный ресурс. Чтение лекций требует времени. Глубокая концентрация, без которой не поработаешь над фундаментальными проблемами, тоже не достигается за минуту. Бумажная работа требует времени, и консультации тоже…
Часы для всего мира в этот период тикали весьма тревожно.
Нацисты продолжали агрессию, и все больше людей понимало, что их нужно остановить силой. Если они продолжат в том же духе в Европе, то только вопрос времени, когда под ударом окажутся Соединенные Штаты, а всем известно, что ученые Германии разрабатывают новое ужасное оружие.
Чтобы противостоять ему, требуются научные прорывы здесь, в Америке.
Уилер, например, в январе 1939-го узнал от своего наставника Нильса Бора и его ассистента Леона Розенфельда, что исследователи Третьего рейха открыли: тяжелые ядра в атоме урана могут при определенных обстоятельствах делиться, высвобождая огромное количество энергии, и процесс этот назвали «ядерным распадом».
«Цепная реакция», породившая ошеломляющие новости, была очень быстрой.
Австрийский физик Лиза Мейтнер, работавшая с немецкими химиками Отто Ханом и Фрицем Штрассманом над проблемой распада, рассказала об открытии племяннику Отто Фришу. Находившийся в то время в институте теоретической физики в Копенгагене Фриш передал информацию Бору, своему директору. Тот немедленно осознал всю ее важность, переговорил с Розенфельдом и принял решение объявить об открытии на приближающейся конференции по теоретической физике в университете Джорджа Вашингтона в США.
Выступление Бора было запланировано на 26 января, но 16 числа на встрече в клубе физического факультета Принстона, сразу после того как Бор и Розенфельд прибыли в Америку, второй обо всем рассказал. Так Уилер и остальные получили информацию о ядерном распаде. Когда датский ученый сделал свое заявление собственно на конференции, его мрачные слова вызвали резонанс в более широких научных кругах.
Многие физики, узнавшие об этом открытии – особенно те, кто бежал от фашистских режимов в Европе, – ужаснулись при мысли о том, что нацисты могут получить бомбу, взрывная сила которой основана на делении ядер урана. Среди тех, кто особенно испугался перспективы обретения Гитлером ядерного оружия, оказались Энрико Ферми, перебравшийся в Штаты из Италии под властью Муссолини, Юджин Вигнер, Лео Силард и Эдвард Теллер, все эмигранты из Венгрии.
Два месяца спустя после заявления Бора Ферми встретился с офицерами ВМФ в Вашингтоне. Летом Силард, которого поддержали Вигнер и Теллер, предупредил Альберта Эйнштейна, и тот отправил знаменитое письмо президенту Франклину Рузвельту.
Если учесть угрозу со стороны нацистов и возможность того, что Штаты окажутся вовлечены в войну, кто знал – может быть, правительство США упросит физиков, занимающихся квантовыми проблемами, оставить абстрактные гипотезы и взяться за военно-прикладные исследования?