Гений. Жизнь и наука Ричарда Фейнмана - Джеймс Глик

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[149]. 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.

Когда Мюррею Гелл-Манну было четырнадцать, его товарищи по частной Колумбийской подготовительной и грамматической школе Верхнего Вест-Сайда (Нью-Йорк) отзывались о нем как о «самом прилежном ученике» и «вундеркинде». Впрочем, Гелл-Манн там не задержался: в четырнадцать он стал выпускником и той же осенью поступил в Йель. Уже тогда его фамилию произносили неправильно: ставили ударение на первый слог — Геллман (старший брат Мюррея Бенедикт впоследствии выбрал именно такое, упрощенное написание фамилии). Многие склонялись к другому, педантично-европейскому произношению — с ударением на втором слоге и удлиненном «а»: гел-Маан. Это тоже было неправильно. Позже, когда у Гелл-Манна появились секретарши, они нередко попрекали людей за это. «Он же не немец», — говорили они. Разумеется, «г» в имени было твердым, хотя автоматически его все равно произносили, как в слове «гель». Уроженцы Нью-Йорка и прочих мест, в речи которых звук «а» имеет разное звучание, догадывались, что в слоге «Манн» он должен быть кратким и открытым, а ударение на оба слога — одинаковым. Все, кто достаточно близко знал Гелл-Манна, замечали, что сам он всегда правильно произносил любые имена на любом языке. Поговаривали даже, будто он разъяснял приезжим из Страсбурга и Паго-Паго тонкости их эльзасского и самоанского диалектов. Он так настойчиво подчеркивал разницу в произношении названий страны Колумбии и округа Колумбии, что коллеги заподозрили его в особых симпатиях к южноамериканскому государству — так часто он упоминал о нем в разговорах об университете. С самого начала большинство физиков называли его просто по имени — Мюррей, и никогда ни у кого не возникало сомнений, о каком Мюррее идет речь. Готовясь к роли вождя в институтской постановке «Юга Тихого Океана»[150], Фейнман выучил несколько слов на языке самоа и со смиренным чувством неизбежности сообщил своему другу, что «Мюррей будет единственным, кто заметит мое неправильное произношение».