Текст книги "Гений. Жизнь и наука Ричарда Фейнмана"

Начатое доведено до конца

Отсутствовал в принстонской группе только Джон Уилер. Он уже отбыл в Чикаго, где в металлургической лаборатории (той загадочной металлургической лаборатории, в которой не работал ни один металлург) Энрико Ферми со своей командой приступили к созданию первого ядерного реактора. Они собирались использовать уран более низкого качества, чем требовалось для бомбы, чтобы реакция расщепления была медленной. Весной 1942 года в Чикаго легче всего было получить представление о том, что принесет будущее. Уилер знал, насколько глубоко его бывший студент погрузился в проблему разделения изотопов. В марте он отправил Фейнману сообщение. Пришло время заканчивать работу над диссертацией, сколько бы вопросов в ней ни оставалось открытыми. Вигнер, который также все больше и больше включался в работу чикагской команды, согласился, что Фейнман уже достоин того, чтобы получить степень.

Фейнман понял предупреждение. Он взял отпуск, прервав ненадолго работу над проектом по созданию изотрона. Но все равно не мог нормально писать, особенно находясь под таким давлением. Позже он будет вспоминать, как провел первый день отпуска, когда, лежа на траве и чувствуя себя виноватым, глядел на небо. Наконец, исписав авторучкой своим небрежным почерком целую кипу бумаги – а бумага тогда была дорогой, – Ричард начал писать на бланках Lawrencian – газеты средней школы Лоуренса (главный редактор Арлин Гринбаум), бланках заказов фирмы G. B. Raymond & Company, фирмы с Лонг-Айленда, занимающейся канализационными трубами, дымоходами и прочим, а также бланках фирмы Glendalec. Теперь он полностью усвоил революционную позицию Уилера, позицию, которая объявила разрыв с прошлым. Когда квантовую механику Макса Планка применили к решению проблемы света и электромагнитных полей, то, как написал Ричард, «возникали серьезные трудности, которые не удалось успешно преодолеть». И в случаях применения ее к другим видам взаимодействия с недавно открытыми частицами, как отмечал Ричард, приходилось сталкиваться с аналогичными нестыковками. «Теория мезонного поля построена по аналогии с теорией электромагнитного поля. Но все аналогии, к сожалению, слишком идеальны, а бесконечные ответы слишком расплывчаты и сбивают с толку». Поэтому Фейнман отказался от поля, по крайней мере, от устаревшей идеи поля как свободной среды, в которой распространяются волны. Поле – «производное понятие, – писал он. – Поле полностью определяется частицами». Поле – это исключительно “математическая конструкция”». Так же радикально высказывался он и о волновой функции Шрёдингера, как об устаревшем способе описания полного состояния квантово-механической системы в определенный момент времени. В конце концов, она бесполезна, если при взаимодействии частиц имело место отставание во времени. «Мы можем предположить в таком случае, что волновая функция – просто математическая конструкция, полезная лишь при определенных условиях, нет, определенных конкретных условиях… но в целом она неприменима».

Фейнман приложил все усилия, чтобы результаты, полученные в сотрудничестве с Уилером, остались в стороне. Он хотел, чтобы в диссертации были только его собственные мысли. Возможно, к тому времени он уже понимал, что сама по себе теория поглощения тупиковая. Он полностью сосредоточился на концепции принципа наименьшего действия. Соавторство Уилер – Фейнман было лишь отправной точкой, писал Ричард. Оказалось так, что основной объем диссертации занимали «иллюстративные примеры». Но Фейнман заявил, что его метод наименьшего действия «существует независимо от их общей теории и вполне самодостаточен».

Первая часть диссертации выглядела обманчиво традиционно. В ней рассматривались некоторые классические уравнения, используемые для описания механических систем, таких как пружины, соединенные сторонним осциллятором. Затем этот промежуточный осциллятор исчезал. Решающий довод математической находчивости позволял исключить его. Далее шли краткие расчеты, очень похожие на те, что использовались в методе Лагранжа. Вскоре еще одно обоснование, и предмет исследований переходил в область квантовой механики. Классическая механическая структура, представленная в первой части, преобразовывалась в нечто довольно современное. На месте двух механических систем, соединенных осциллятором, оказались две частицы, взаимодействие между которыми осуществлялось через промежуточное осциллирующее поле. Поле тоже устранили. Новая квантовая электродинамика рождалась с чистого листа.

Фейнман прямо говорил о недоработках своей теории, приведенной в диссертации. Это была теория, ничем экспериментально не подтвержденная. (Он надеялся найти ей применение в будущем при проведении лабораторных исследований.) Квантовая механика оставалась нерелятивистской: в рабочей версии следовало учитывать искажения ньютоновской физики, возникающее на околосветовых скоростях. Прежде всего Ричарда не устраивал физический смысл его уравнений. Он чувствовал, что им не хватает четкости. Несмотря на то что некоторые научные концепции казались более пугающими и трудными для понимания, чем волновая функция Шрёдингера, физики стали визуализировать волновую функцию хотя бы в виде некоего всплеска вероятности на грани сознания. Фейнман обнаружил, что в его схеме отбрасывается даже этот фрагмент ментальной картины. Измерения создавали проблемы: «В математике мы должны дать описание системы для любого значения времени, но, если в результате измерения мы получим значение какого-либо параметра в интересующем нас временном интервале, этот результат надо каким-то образом учесть в исходных уравнениях». Время было проблемой: этот подход требовал, как сказал Ричард, «рассмотрения состояний системы в моменты времени, далекие от настоящего». Впоследствии это окажется преимуществом, тогда же, как казалось, превращало весь метод в сплошной формализм с неочевидным физическим объяснением. Для Фейнмана не поддающийся наглядному представлению формализм был недопустим. Научных руководителей, Уилера и Вигнера, в содержании его диссертации ничего не беспокоило. В июне Принстон присвоил ему докторскую степень. На церемонию Фейнман надел профессорскую мантию, которая три года назад казалась такой неудобной. Он гордился тем, что родители присутствовали на церемонии. Но в какой-то момент его стал раздражать тот факт, что ему пришлось делить сцену с теми, кого награждали почетными званиями. Всегда прагматичному Фейнману это показалось похожим на вручение «почетной лицензии на работу электриком» тем, кто не справился с работой. Если бы ему вручали подобную премию, он бы отказался.

Учеба закончилась, и устранилось одно из обстоятельств, препятствующих браку. Но лишь одно. Согласно медицинским и квазимедицинским догматам, туберкулез был тяжким испытанием для любящих друг друга людей. Одна из глав монографии доктора Лоуренса Фликса «Туберкулез как излечимое и предотвращаемое заболевание» (Consumption a Curable and Preventable Disease), написанной в 1903 году, называлась «Позволительно ли больному туберкулезом вступать в брак?» Только при условии осознания всех возможных «рисков и трудностей», – предупреждал он. И замечал:

«Отношения между мужем и женой так интимны, что, даже будучи очень осторожными, они могут забыть в определенные моменты об опасности заражения».

И далее:

«Для многих матерей, страдающих туберкулезом, крестильная рубаха ребенка становится собственным саваном».

В Справочнике по туберкулезу для медсестер и работников здравоохранения, выпущенном в 1937 году, утверждалось, что браки с такими больными следует запретить:

«Брак – слишком дорогая и опасная роскошь для тех, кто страдает туберкулезом или недавно перенес болезнь легких… Если больна женщина, она должна не только учитывать риск заразить супруга и ребенка, но и принимать во внимание, что беременность может вызвать осложнения».

Даже в 1952 году в одном авторитетном издании приводилась ссылка на рассказ Сомерсета Моэма «Санаторий», в котором речь шла о молодых влюбленных, пренебрегших установленными правилами.

Они были так молоды и отважны, что их было жаль… Хотелось бы, чтобы писатель переписал рассказ, в котором бы чувствительные мальчик и девочка просто подождали бы всего несколько лет… Я люблю счастливые концы.

В учебниках и намека не было на тот вихрь неудержимых чувств, которые испытывает человек, когда туберкулез препятствует любви. Родителей Ричарда пугал его брак с Арлин. Люсиль Фейнман даже в мыслях не допускала подобную возможность. Ее отношения с сыном обострялись тем больше, чем отчетливее она понимала серьезность его намерений. В конце весны она отправила ему сухое длинное послание, в котором не скрывала своего беспокойства за его здоровье, страха за карьеру, переживаний из-за денег и отвращения к самой возможности сексуальных отношений. Она ничего не утаивала.

«Ты подвергаешь опасности свое здоровье, нет, должна сказать, что в опасности окажется вся твоя жизнь, – писала она. – Вполне естественно, что, если вы поженитесь, ты будешь чаще видеть ее». Она переживала и о том, что подумают другие (оппонент, против аргументов которого Арлин и Ричард научились держать оборону). Туберкулез ставил своего рода клеймо на человека, и оно приклеилось бы и к Ричарду. «Люди боятся туберкулеза. Когда твоя жена находится в санатории для больных туберкулезом, никто не знает, настоящий ли это брак. И я уверена, окружающие сочтут общение с таким мужчиной опасным». Она писала о том, что он недостаточно зарабатывает, что он и так уже доказал свою верность Арлин, что она «должна быть рада положению невесты, а не жены», что такой брак «не доставит ему никакого удовольствия и будет лишь тяжким бременем». Она предупредила, что они с Мелвиллом не будут оказывать им материальную помощь ни при каких обстоятельствах. Она взывала к его патриотическим чувствам, подчеркивая, что больная жена не позволит ему в полной мере служить своей стране. Она напомнила, что его бабушка и дедушка бежали из Европы от расправы и погромов в страну, свободу которой он принял как должное. «Твое решение жениться кажется очень эгоистичным, ты собираешься сделать это, просто чтобы доставить удовольствие одному человеку». Она сомневалась в искренности его намерений жениться на Арлин. Спрашивала, не пытается ли он таким образом просто порадовать ее, «так же как ты порой ел шпинат, чтобы угодить мне». Она говорила, что любит его, и ей больно видеть, как он совершает столь великодушный, но бессмысленный поступок. Она писала: «Я удивилась, узнав, что подобный брак не является незаконным, хотя должен бы быть таковым».

Мелвилл избрал более уравновешенную тактику. Он посоветовал Ричарду получить профессиональную консультацию в Принстоне, и Ричард послушал его. Он обратился к заведующему кафедрой Смиту и университетскому врачу. Смит сказал, что предпочитает держаться подальше от проблем в личной жизни своих сотрудников, и придерживался этой позиции, даже когда Фейнман заявил, что будет в контакте одновременно и с больной туберкулезом женой, и со студентами. Доктор же поинтересовался, осознаёт ли Ричард, насколько опасными могут быть последствия беременности, на что Ричард ответил, что они не собираются заниматься любовью. (Врач заметил, что туберкулез скорее болезнь инфекционная, чем заразная. Фейнман, как обычно, стал спорить с ним. Он подозревал, что подобное различие скорее признак ненаучного медицинского жаргона, и если и существует разница между этими понятиями, то незначительная.)

Ричард сообщил отцу, что они не собираются вступать в брак в следующем году. А через несколько дней, получив докторскую степень и находясь в новом статусе, он написал матери, с гордостью подписав письмо «Ричард Фейнман, доктор наук». Он постарался аргументированно ответить на каждое высказанное ею опасение. Ни Смит, ни университетский врач не видят опасности для его здоровья, написал он. И если брак с Арлин должен стать бременем, то это бремя он всем сердцем желал нести. Однажды, организовав переезд Арлин в санаторий, расположенный неподалеку, он радостно осознал, что напевает вслух, планируя их будущую совместную жизнь. Что касалось долга перед страной, то он готов был отправиться в любое место, куда бы его ни послали. Это все не имело никакого отношения к великодушию, он не чувствовал себя обязанным выполнить обещание, данное много лет назад при других обстоятельствах. Женитьба на Арлин определенно отличалась от того, что он когда-то ел шпинат. Он не любил шпинат. Но ел он его не из-за любви к своей матери. «Ты все неверно поняла, – объяснял он. – Я просто не хотел, чтобы ты злилась на меня».

Фейнман все решил. Он переехал в квартиру на Вашингтон-роад, 44 сразу после выпускного и какое-то время даже не сообщал матери свой адрес, и, наконец, завершил последние приготовления. Как говорила Арлин, «в кратчайшие сроки».

«Словно камень скатился с души. Мое сердце снова переполняют чувства. Я задыхаюсь от эмоций. Любовь так велика и могущественна. Ее, безусловно, стоит хранить. Я знаю, ничто не разлучит нас. Мы выдержали испытание временем, и наша любовь сейчас так же прекрасна, как и в тот день, когда зародилась. Никакие сокровища никогда не делали людей столь великими, а любовь делает это каждый день. Мы не маленькие люди. Мы великаны… Я знаю, перед нами лежит будущее в мире, полном счастья. Сейчас и навсегда».

Его родители оставались напуганными и непоколебимыми. Ричард арендовал микроавтобус в Принстоне, укомплектовал его матрасами для путешествия и забрал Арлин в Сидархерсте. Она шла к нему в белом платье по цементной дорожке, залитой собственноручно ее отцом. Они пересекли бухту Нью-Йорка на пароме до Стейтен-Айленда. Это был их свадебный кортеж. Они расписались в мэрии, и на церемонии не присутствовали ни друзья, ни родственники. В качестве свидетелей из соседнего кабинета пригласили двух незнакомых людей. Опасаясь заразиться, Ричард не поцеловал Арлин в губы. После церемонии он помог ей спуститься с лестницы и повез в ее новый дом – благотворительную больницу в Браунс-Миллс.

Лос-Аламос

* * *

Фейнман снова попытался починить радиоприемник – в самый разгар величайшего события столетия. Кто-то раздал всем сварочные стекла, чтобы защитить глаза. Эдвард Теллер намазался солнцезащитным кремом и надел перчатки. Всем создателям бомбы приказали лечь лицом вниз, ногами – к эпицентру взрыва, находящемуся в тридцати двух километрах, где на тридцатиметровой стальной вышке установили разработанное ими устройство. В воздухе повисло напряжение. По дороге сюда три автобуса с учеными притормозили, чтобы подождать, пока один из них выходил: он чувствовал тошноту. Грозовой ливень обрушился на пустыню Нью-Мексико потоками влаги. Фейнман, самый молодой из членов группы, отчаянно пытался настроить сложный радиоприемник, установленный в военном грузовике. Радио было единственным средством связи с самолетом-корректировщиком, и оно не работало.

Его бросило в жар, руки дрожали. Он еще раз повернул ручки настройки приемника. Он знал нужную волну, но все равно переспрашивал снова и снова. Фейнман едва не опоздал на автобус, прилетев из Нью-Йорка после получения срочной зашифрованной телеграммы, поэтому не хватило времени, чтобы разобраться, как работали все эти переключатели. Растерянный, он попытался переустановить антенну, но ничего не изменилось: по-прежнему тишина. И вдруг – музыка, мрачный, сентиментальный вальс Чайковского, так некстати вырвавшийся из эфира. Коротковолновая передача на соседней частоте – прямиком из Сан-Франциско. Несомненно, радиоприемник работал, заключил Фейнман и снова принялся накручивать переключатели, пока не убедился, что всё в порядке. Последний раз настроился на частоту самолета. Снова тишина. Ричард решил довериться интуиции, оставил всё как есть, и в этот момент сквозь темноту прорвался хриплый голос. Радиоприемник работал все это время – просто самолет не посылал сигналов. «Тридцать минут до начала операции», – раздалось из приемника.

Вдалеке лучи от прожекторов, разрезая небо, метались между облаками и тем местом, где, как предполагал Ричард, установлена вышка. Фейнман пытался разглядеть сигнальные огни через сварочное стекло, но потом послал все к черту: оно было слишком мутным. Люди, разбросанные по холму, напоминали зрителей, смотревших фильм в 3D-очках. «Сборище сумасшедших оптимистов, – подумал Фейнман. – Откуда им вообще знать о вспышке?» Он направился к транспортеру для перевозки оружия и сел на переднее сиденье, решив, что ветровое стекло этой машины послужит хорошей защитой от опасного ультрафиолетового излучения. В командном пункте, находящемся на расстоянии сорока километров от них, Роберт Оппенгеймер, худой, словно тень, в потертой шляпе прислонился к деревянному столбу и произнес вслух: «Господи, как тяжело подобные события отражаются на сердце». Как будто что-то подобное когда-либо случалось раньше.

В 5:29:45 утра 16 июля 1945 года местечко, которое по-испански называлось Хорнадо-дель-Муэрто – Долина Смерти, незадолго до рассвета озарилось вспышкой атомной бомбы. В следующее мгновение Фейнман поймал себя на том, что смотрит на фиолетовое пятно на полу транспортера. Ум ученого приказал уму гражданина поднять глаза. Земля была белой, и всё вокруг казалось безликим и плоским. Небо стало тускнеть, его цвет поменялся с серебристого на желтый и оранжевый. Свет отражался от вновь образующихся облаков в области ударной волны. «Откуда-то взялись облака!» – подумал Ричард. Эксперимент продолжался. Неожиданно Фейнман увидел, как светится ионизированный воздух, молекулы которого потеряли электроны при невообразимо высокой температуре. Каждый из присутствовавших запомнит это событие на всю жизнь. «И потом – ни звука, и засияло солнце. По крайней мере, так мне показалось», – вспоминал позже Отто Фриш. Это не тот свет, специфику которого органы чувств человека способны были бы как-то оценить, а научная аппаратура – измерить. Описывая события того дня, Исидор Раби и помыслить не мог о единицах освещенности: «Взрыв, обрушение. Этот свет словно проникал внутрь тебя. Это было нечто, что мы воспринимали не только глазами». Свет нарастал и угасал над погруженной в молчание долиной. Не раздавалось ни звука до тех пор, пока разрастающийся купол взрывной волны не достиг наблюдателей через сто секунд после детонации.

Треск, похожий на выстрел из винтовки, испугал корреспондента The New York Times, стоявшего слева от Фейнмана. «Что это?» – воскликнул он, чем невероятно развеселил ученых, которые его услышали.

«То самое!» – прокричал в ответ Фейнман. В свои двадцать семь он выглядел мальчишкой: долговязый, с широкой улыбкой. Раскат грома пронесся над холмами. Он был осязаем. Внезапно, благодаря звуку, событие стало восприниматься Фейнманом более реальным: он ощущал его по звуку. Энрико Ферми, находившийся ближе всех к взрыву, едва слышал его: он разорвал бумажный лист и пытался рассчитать давление взрывной волны, наблюдая за тем, как клочки бумаги разносит внезапно возникший ветер.

Ликование, радостные возгласы, танцы – всё, что происходило в тот торжественный день, тщательно запротоколировали. На обратном пути один из физиков подумал, что Фейнман буквально выпрыгивает через крышу автобуса. Создатели бомбы праздновали и напивались. Они отмечали рождение «того самого» устройства, их гаджета. Они умны. Они смогли сделать это. После двух лет, проведенных в терракотовой пустыне, они наконец преобразовали материю в энергию. Особенно радовались теоретики, ведь им удалось провести абстрактные знания от их записи на грифельных досках до воплощения в абсолютное оружие – от идеи до огня. Это была настоящая алхимия. Алхимия, которая превратила металл, более редкий, чем золото, в элементы, более смертоносные, чем свинец.

Теоретики, привыкшие заниматься в основном умственным трудом, теперь корпели над решением задач не на бумаге, а в реальной осязаемой физически обстановке. Почти всем им пришлось работать в новых для них областях, например разрабатывать теорию взрывов или теорию изменения свойств материи при экстремально высоких температурах. Практичность развития этих направлений отрезвляла и будоражила умы ученых. Даже чистым математикам пришлось спуститься с небес на землю. Станислав Улам сетовал, что если раньше ему приходилось иметь дело исключительно с символами, то теперь он опустился настолько, что начал использовать в расчетах реальные цифры, и, что совсем унизительно, это могут быть дробные числа. У них не было возможности выбирать проблемы, решение которых выглядело бы элегантно и просто, как они привыкли. Здесь стояли определенные задачи, и касались они в основном требующих осторожного обращения материалов и взрывоопасных труб. Даже Фейнману приходилось прерывать расчеты диффузионных процессов, чтобы починить печатные машинки, а потом, отремонтировав их, проверять безопасность скапливающегося урана. Он придумал новый способ вычислений, совмещавший частично использование вычислительных устройств, а частично непосредственное участие человека в решении уравнений, которые теоретически не могли быть решены. Дух прагматизма захватил Лос-Аламос. Неудивительно, что теоретики ощущали такой подъем.

Позже они вспоминали терзавшие их сомнения. Оппенгеймер, вежливый и самокритичный поклонник мистики Востока, говорил, что, когда огненный шар распростерся на несколько километров, закрывая небо (Фейнман тогда подумал, что это облака), у него в голове всплыл отрывок из «Бхагавад-Гиты»: «И вот стал я смертью, разрушителем миров». Руководитель испытаний Кеннет Байнбридж якобы ответил ему: «Мы все теперь подонки». Когда горячие облака рассеялись, Раби рассказал, что ощущал «холодок, но не тот, который чувствуешь по утрам, а тот, что пробегает по коже, когда думаешь, например, о родном деревянном домике в Кембридже…» Возбуждение и облегчение, последовавшие непосредственно за событием, заглушали такие мысли. Фейнман вспоминал, что лишь один человек был подавлен – тот, кто привлек его к участию в Манхэттенском проекте, Роберт Уилсон. Его слова тогда удивили Ричарда. Уилсон сказал: «Мы сотворили нечто ужасное». Большинство переосмыслило случившееся позднее. На месте события ученые, казавшиеся военным не поддающейся никаким регламентам многоязычной группой, в полной мере могли разделить их патриотические чувства, которые вскоре угасли. Три недели спустя после испытаний, через три дня после Хиросимы, в день, когда это же произошло в Нагасаки, Фейнман выстукивал на печатной машинке письмо матери.

«Мы прыгали от радости, ликовали и хлопали друг друга по плечам, жали руки, поздравляли… Все было прекрасно, но цель – следующая взорвется уже не в Нью-Мексико, а в Японии… Все, кто работал со мной, собрались в холле и с открытыми ртами слушали меня. Они все так чертовски гордились тем, что сделали. Может быть, скоро война закончится».

Эксперимент с кодовым названием «Тринити» стал эпохальным событием, изменившим психологию людей. Прелюдией стало торжественное и необратимое превосходство науки над природой. Последствием – жестокость и смерть в чудовищных масштабах. В момент, когда небывалый ранее свет озарил небо, человечество стало фантастически могущественным и фантастически уязвимым. История, рассказанная множество раз, становится легендой. Легенда «Тринити» высветила беспокойство послевоенного мира о том, что может ожидать человечество в будущем, и безответственное отношение человека к своей скоротечной жизни. Символы «Тринити» – длинная и тонкая тридцатиметровая вышка, которая вот-вот испарится; разорванные туши зайцев, разбросанные в радиусе двух с половиной километров от взрыва; песок, сияющий нефритово-зеленым, – ознаменуют собой самое ужасное событие своего времени. Мы знаем, к чему это привело. Мы знаем, что было после. Кровоточащие души ученых. Утрата чистоты и наивности – Хиросима. Доктор Стренджлав[104]104
  «Доктор Стрейнджлав, или Как я перестал бояться и полюбил бомбу» – черная комедия Стэнли Кубрика, снятая в 1964 году по мотивам триллера Питера Джорджа «Красная тревога». Картина рассказывает об одержимом американском генерале, который на почве антикоммунистической паранойи, в обход высшего командования США, начинает ядерную атаку на СССР. Прим. перев.


[Закрыть]. Полезная нагрузка, радиоактивные отходы, взаимное гарантированное уничтожение[105]105
  Взаимное гарантированное уничтожение – доктрина ядерной войны, американская концепция.


[Закрыть]. Горькая ирония. Но с самого начала «нулевая отметка» была не чем иным, как отражающей поверхностью, слегка радиоактивной в том месте, где раньше стояла вышка из стали. Ричард Фейнман, все еще слишком молодой, писал: «Как прекрасно выглядит зеленый кратер посреди коричневой пустыни».