Гений. Жизнь и наука Ричарда Фейнмана - Джеймс Глик

В ноябре Маклеллан пришел к Фейнману, когда тот работал в одиночестве в лаборатории Калтеха, и принес большой деревянный ящик. Он заметил, что на лице ученого промелькнуло разочарование: слишком много к нему приходило идиотов с моторчиками от игрушечных автомобилей, помещавшихся на ладони. Но оказалось, что в ящике у Маклеллана микроскоп.

— Ого, — ахнул Фейнман. Он так и не учредил официальную премию, поэтому выписал Маклеллану чек от своего имени.

Фейнмана по-прежнему занимали простые вопросы. Большую часть своей жизни он пытался постичь устройство мира, понять, как атомы и силы, соединяясь, образуют кристаллы льда и радугу. Создавая в своем воображении мир микроскопических машин, он продолжал исследовать процессы, происходящие на уровне долгоживущих молекул, а не эфемерных странных частиц. Он стал частью сообщества физиков-теоретиков, принял их цели и риторику и все же сообщил Американскому физическому обществу, что миниатюризация не имеет ничего общего с фундаментальной физикой («Что такое вообще эти странные частицы?»). Но в сообществе интеллектуальное превосходство негласно признавалось за теми, кто изучал феномены, возникающие в результате столкновения частиц и наблюдаемые лишь кратчайшую долю секунды. Фейнман же давал понятию другое определение. «То, о чем мы говорим, реально, и оно прямо перед нами: это природа», — писал он одному индийскому корреспонденту, который, по его мнению, начитался литературы о «необъяснимых феноменах».

«Учитесь, пытайтесь постичь суть простых вещей и законов, лежащих в основе всего. Почему облака не падают, почему днем не видно звезд, почему масляная пленка разноцветная, как образуются линии на поверхности водяной струи, льющейся из кувшина, почему раскачивается лампа — все эти бесчисленные явления мы наблюдаем в окружающем мире. Когда найдете им объяснение, можете перейти к другим, более тонким вопросам».

Первой ступенью для любого студента Калтеха был двухлетний обязательный курс базовой физики, но к началу 1960-х годов его программа безнадежно устарела. Со всей страны в университет прибывали блестящие молодые первокурсники, которые только что окончили школу и были готовы вгрызаться в тайны теории относительности и странных частиц, а их заставляли изучать, по выражению Фейнмана, «движение пробкового мяча по наклонной плоскости». Главного преподавателя на факультете не было; лекции читали аспиранты, поделив их между собой. В 1961 году администрация Калтеха решила полностью переработать курс; Фейнмана попросили читать его дважды в неделю в течение первого года.

С проблемой устаревших программ столкнулись не только в Калтехе и не только в рамках базового курса физики. Современная наука менялась слишком стремительно, а вот вузовская программа, напротив, костенела. Не осталось никого, кто мог бы вывести студентов бакалавриата на горячую передовую современной физики и биологии. Но если квантовую механику и молекулярную генетику еще как-то можно было интегрировать в программу высшего образования, то наука «до Эйнштейна» грозила превратиться в предмет исторический. Для многих первокурсников освоение физики начиналось с истории: они изучали физическую науку Древней Греции; египетские пирамиды и шумерские календари; развитие физики в Средние века и в XIX веке. Почти все курсы начинались с механики в том или ином виде. Вот как выглядела типичная программа:

1. Историческое развитие физической науки.

2. Современное состояние физической науки.

3. Кинематика: наука о движении.

4. Законы динамики.

5. Применение законов движения: движущая сила и энергия.

6. Упругость и простое гармоническое движение.

7. Динамика абсолютно твердого тела.

8. Статика абсолютно твердого тела.

И так далее, и тому подобное, пока наконец в самые последние недели курса не начиналось изучение атомов и молекул, которое шло в этом списке под номером 26. После этого оставалось совсем немного времени, чтобы слегка затронуть ядерную физику и астрофизику. В Калтехе по-прежнему был в ходу древний учебник, написанный местным светилом Робертом Милликеном — труд, по уши увязший в физике XVIII–XIX веков.

Фейнман же начал свой курс с атомов. Потому что именно они были основой его понимания мира — не мира квантовой механики, а обычного мира парящих облаков и масляной пленки на воде, переливающейся разными цветами. Осенью 1961 года почти двести первокурсников вошли в аудиторию, и первое, что они услышали, был вопрос, заданный улыбающимся лектором, меряющим шагами кафедру:

— Так как же мы представляем мир? Предположим, что в результате некоего катаклизма будут уничтожены все научные знания и нужно передать следующему поколению лишь одну фразу, в которой содержалось бы максимум информации и минимум слов. Что это была бы за фраза? Мне кажется, в ней должна содержаться атомная гипотеза (или, если угодно, не гипотеза, а факт): всё в мире состоит из атомов, мельчайших частиц, находящихся в постоянном движении и притягивающих друг друга на небольшом расстоянии, но отталкивающихся при столкновении. В одном этом высказывании заключен огромный объем информации о мире, если немного поразмыслить и включить воображение.

Он предложил студентам представить каплю воды и совершить путешествие по шкале размеров: увеличить каплю до двенадцати метров в сечении, потом до двадцати четырех километров, а потом еще в двести пятьдесят раз, пока на горизонте не забрезжат движущиеся молекулы, каждая из которых состоит из двух атомов водорода, похожих на пухлые ручки, торчащие из большого «туловища» — атома кислорода. Фейнман охарактеризовал противоборствующие силы, удерживающие и отталкивающие молекулы. Представил жар в виде движущихся атомов; рассказал о давлении, расширении, превращении в пар. Описал лед и его молекулы — твердую кристаллическую решетку; поверхность воды, поглощающую кислород и азот и выделяющую пар. Вслед за этим тут же возникли вопросы о равновесии и дисбалансе. Вместо того чтобы говорить об Аристотеле и Галилее, объяснять устройство рычага и физику метаемого тела, он создал осязаемую картину мира, в котором все субстанции состоят из атомов, рассказал, как возникают эти субстанции и почему они ведут себя так, а не иначе. Растворение и осадки, огонь и запах — Фейнман шагал по кафедре, показывая атомную гипотезу не как конечный пункт, редуктивный тупик, а как начало пути, ведущего к более сложным материям.

— Если вода — а она вся состоит из этих маленьких капель, все километры воды на Земле — может образовывать волны и пениться, шуметь и течь по асфальту, описывая странную траекторию; если все это, все потоки воды состоят из атомов, представляете, сколько всего еще возможно? И возможно ли, что этот «объект», который ходит сейчас перед вами и о чем-то рассказывает, тоже представляет собой нагромождение атомов, только организованных более сложным образом? Говоря о себе как о скоплении атомов, мы, конечно же имеем в виду не беспорядочную кучу, а определенное сочетание частиц, имеющее уникальный рисунок, который не повторяется от одного человека к другому, хотя этот другой, вероятно, обладает теми же способностями, как и тот, кого вы видите в зеркале.