Гений. Жизнь и наука Ричарда Фейнмана - Джеймс Глик

В науке для него не было запретных сфер. Проконсультировавшись с экспертами из других областей, он прочел две лекции о физиологии глаза и физико-химических свойствах цветного зрения, указав на глубокую взаимосвязь физики и психологии. Описал точку зрения на время и поля, вытекающую из его дипломной работы с Уилером и понятий запаздывающего и опережающего потенциалов. В отдельной лекции раскрыл принцип наименьшего действия, начав с воспоминаний о своем школьном учителе мистере Бадере — откуда мяч знает, в какую сторону лететь? — и закончив принципом Гамильтона в квантовой механике. Другую лекцию посвятил храповику и собачке — простейшему зубчатому механизму, который препятствует разматыванию часовой пружины; на самом же деле это был урок обратимости и необратимости, беспорядка и энтропии. За один час он увязал макроскопическое действие этого механизма с процессами, происходящими на уровне составляющих его атомов. И показал, что история храповика — это термодинамическая история Вселенной:

«Храповик и собачка вращаются лишь в одном направлении, так как между ними и остальной Вселенной существует глубинная связь… Поскольку от Земли идет холод, а от Солнца — тепло, храповик и собачка, изготовленные человеком, могут крутиться лишь в одну сторону… Нам не понять суть этого явления, пока мы не приблизимся к разгадке тайны зарождения Вселенной не с точки зрения досужих разговоров, а с точки зрения научного знания».

Этот курс стал педагогическим достижением; еще до его окончания он приобрел широкую известность в научном сообществе. Но он не предназначался для первокурсников. Шли месяцы, и результаты экзаменов потрясли и разочаровали Фейнмана. Тем не менее в конце года администрация стала умолять его продолжить курс и преподавать тому же потоку студентов, теперь уже второкурсников. Он согласился и на этот раз попытался прочесть им всеобъемлющий курс квантовой механики, снова опрокинув привычный порядок. Пройдет много лет, и Дэвид Гудстейн, другой физик Калтеха, будет рассказывать: «Недавно я разговаривал с его бывшими студентами… Хотя другие воспоминания о том времени у многих стерлись, все как один признались, что два года на курсе у Фейнмана стали для них уникальным опытом, который бывает раз в жизни». Однако в 1960-е ситуация свидетельствовала об обратном: к окончанию курса посещаемость сильно упала. В то же время на лекции стали приходить преподаватели и аспиранты, поэтому аудитория всегда оставалась полной; Фейнман, вероятно, не догадывался, что теряет слушателей, для которых все это и затевалось…

Таков был мир по Фейнману. Со времен Ньютона ни одному ученому не удавалось представить столь полную, амбициозную и неортодоксальную картину знаний о мире — как собственных, так и наработанных научным сообществом. После тщательной обработки (главными редакторами выступили физики Роберт Лейтон и Мэтью Сэндс) лекции вышли в виде трехтомника «Фейнмановские лекции по физике» — знаменитых «красных книг». В колледжах и университетах их поначалу пытались использовать как учебники, но вскоре отказались от этой идеи в пользу более структурированной и менее радикальной альтернативы. Вместе с тем, в отличие от «настоящих» учебников, фейнмановские лекции продолжали продаваться и поколение спустя.

На обложке трехтомника смеющийся Фейнман в рубашке играл на барабанах. Впоследствии он жалел, что выбрали именно эту фотографию. «Странно, но в тех редких случаях, когда меня приглашают сыграть на барабанах на каком-нибудь официальном приеме, хозяева никогда не упоминают о том, что я физик-теоретик. Видимо, все дело в том, что искусство вызывает у людей большее уважение, чем наука», — заметил он после того, как на одном из таких приемов его представили как барабанщика. И когда шведское издательство обратилось к нему с просьбой прислать копию этой фотографии для энциклопедии («Хотелось бы показать, что у такой сложной сферы, как теоретическая физика, человеческое лицо…»), он взорвался. «Дорогие издатели, — написал он в ответ, — тот факт, что я играю на барабанах, не имеет никакого отношения к моим исследованиям в области теоретической физики. Открытия этой науки являются одним из высочайших достижений человечества, поэтому я считаю оскорбительным постоянную потребность издателей доказывать, что физик — тоже человек, демонстрируя, что он, как все, занимается обычными делами (например, игрой на барабанах).

Да, я обычный человек, и поэтому говорю вам: идите к черту».

«Когда вы найдете этому объяснение, можете перейти к другим, более тонким вопросам», — говорил Фейнман.

И снова к физике примешивалась философия. Что значит «объяснение»? Люди науки в совершенстве овладели его практикой, но теорию оставили главным образом философам, не считая постановку вопроса «почему» своей прерогативой. «С этого вопроса началась философия, и им она закончится, — сказал Мартин Хайдеггер, — при условии, что в конце ее ждет величие, а не признание своей беспомощности». Фейнман полагал, что «признание своей беспомощности» гуманитарными дисциплинами вроде философии неизбежно, и поставил перед собой цель разработать теорию, содержащую объяснение, утверждающую объяснение единственным возможным методом и определяющую, какие феномены требуют объяснения, а какие — нет.

Фейнман вкладывал в это понятие примерно тот же смысл, что и представители современных философских течений, хотя не владел их жаргоном и не понимал различий между explanans и explanandum[159]. Как и большинство философов, он считал объяснения удовлетворительными, если они апеллировали к общему закону, охватывающему все феномены. Объект ведет себя так, потому что другие объекты подобного рода ведут себя так же. Почему Марс движется вокруг солнца по эллиптической орбите? В 1964 году на серии лекций в Корнеллском университете Фейнман, рассматривая этот вопрос, зашел на территорию философии. Он начал лекцию с закона гравитации, а оказалось, что он посвятил ее принципам объяснения.

Все спутники вращаются по эллипсу. Почему? Потому что одиночные объекты движутся по прямой (закон инерции), а сочетание прямолинейного движения и притягивающей объект силы, согласно закону гравитации, создает эллипс. Какие подтверждения есть у этого закона?

Фейнман выражал взгляд современного ученого, характеризующийся сочетанием прагматизма и эстетики. Он отметил, что такой внешне стройный закон не является окончательным: на смену ньютоновской гравитации пришла эйнштейновская, а физики до сих пор не знают, какие модификации для квантовой среды необходимо в него внести. И все законы такие же неточные. Всегда остается что-то нерешенное, нуждающееся в корректировке. Мы не знаем, является ли это природным свойством, ясно лишь одно: все известные законы объединяет их изменчивость.

Но даже в незаконченном виде закон гравитации объяснял очень многое. Для практикующего ученого это было подтверждением его действенности. Один и тот же небольшой набор математических формул обосновывал и ночные наблюдения за планетами, сделанные в XVI веке Тихо Браге, и измерения Галилея, следившего за мячом, который катится по наклонной плоскости, и взявшего за единицу измерения биение своего пульса. Планеты тоже падают, сказал Ньютон. Луна ощущает на себе ту же силу, что и метательный снаряд на Земле; эту силу ослабляет лишь расстояние. Закон и причина не одно и то же; философы по-прежнему отрицали различия между этими понятиями. Но все же закон — это не просто описание; он предшествует описываемому объекту — не по времени, а по важности. Действием одного и того же закона объясняется симметричность земных приливов, поднимающихся навстречу Луне, и орбиты спутников Юпитера. На его основе можно делать новые предсказания, которые ученые впоследствии подтвердят или опровергнут в ходе экспериментов на мячах, подвешенных на тонких нитях в лаборатории, или наблюдений за величественно вращающимися галактиками, диаметр которых в сотни миллионов раз больше диаметра мяча. «Но во всех случаях будет действовать один и тот же закон, — сказал Фейнман и добавил, подыскивая нужные слова: — Сплетая свое полотно, природа использует лишь самые длинные нити, поэтому в каждом кусочке ткани отражен принцип организации всей картины».