Гений. Жизнь и наука Ричарда Фейнмана - Джеймс Глик

А между тем никто не знает, почему не подверженный действию сил движущийся объект всегда перемещается по прямой, подвел итог Фейнман. В какой-то момент объяснения заканчиваются.

«Наука отвергает философию, — говорил Альфред Норт Уайтхед. — Точнее, науке никогда не было дела до философии: она не стремилась доказать истинность или объяснить смысл философской мысли». Коллеги Фейнмана считали своего грубоватого прямолинейного кумира-прагматика идеальным антифилософом: он действовал, а не рассуждал. Ему не хватало терпения вести вызванные квантово-механическими парадоксами популярные дискуссии на тему «Что такое реальность?». И все же он не мог полностью отказаться от философии; он должен был найти способ объяснить истину, которую стремился найти, так же как и его коллеги. Современная физика исключила саму возможность выстроить систему правил, однозначно связывающих следствие с причиной; систему законов, логично сформулированных и вытекающих один из другого; систему, объясняющую поведение объектов, которые можно увидеть и почувствовать. Для философии же все это и было незыблемыми законами, описывающими реальность. Физики имели дело с частицами, которые то распадались, то нет; с электронами, которые могли пройти сквозь щель в экране, а могли и не пройти. Простейший принцип, например принцип наименьшего действия, выводился из законов движения и силы, но теперь вряд ли кто-нибудь мог с абсолютной уверенностью утверждать, что они соблюдаются. Основное научное сырье становилось все более абстрактным. Вот что говорил об этом физик Дэвид Парк: «Ни одно из понятий, которыми оперирует сегодня фундаментальная теоретическая физика, неподвластно чувственному постижению. Мало того… в ней есть феномены, не поддающиеся объяснению в терминах, которые характеризуют привычные объекты, пусть даже невидимые, движущиеся в ограниченном лабораторными условиями времени и пространстве». В отсутствие этих традиционных свойств — или хуже, в их частичное отсутствие при сохранении их частичной необходимости — ученым пришлось выстраивать новое понимание сущности объяснения. По крайней мере, так утверждал Фейнман: философы, по его мнению, всегда тащились на шаг позади, как туристы, приезжающие на место после того, как первооткрыватели давно уехали.

Ученые страдали особой формой слепоты. В квантово-механическую эпоху они часто повторяли — и Фейнман сам произносил эти слова, — что единственной истинной проверкой теории является возможность представить ее в виде верных расчетов, совпадающих с результатами эксперимента. Американский прагматизм начала XX века породил заявления вроде того, какое сделал Слейтер в МТИ: «Любые вопросы о теории должны касаться лишь ее способности верно предсказывать экспериментальный результат; все остальное — ненужные разговоры». Но Фейнману такой чисто практический подход теперь казался слишком поверхностным. Он понимал, что теорию всегда сопровождает некий ментальный багаж, то, что он и называл философией. Ему было трудно сформулировать свою мысль: он называл это «пониманием закона»; «тем, как воспринимает закон отдельный человек». Что бы ни говорили ученые-прагматики, отвергнуть философию оказалось не так уж просто.

Взять, например, астронома из племени майя. (В Мексике Фейнман заинтересовался изучением древних рукописей — иероглифических манускриптов, которые содержали длинные таблицы, состоявшие из точек и палочек. В них были зашифрованы сложные знания о движении Солнца, Луны и планет. Коды, математика и астрономия — позднее он прочел в Калтехе лекцию о расшифровке иероглифов майя. Гелл-Манн, в свою очередь, отреагировал серией из шести лекций о языках мира.) У майя была астрономическая теория, позволявшая анализировать наблюдения за планетами и делать предсказания о далеком будущем. Вернее, «теория» с точки зрения утилитарной современной науки; на самом деле это был набор механических правил, выполняя которые ученый получал точные результаты. Но все же майя были далеки от понимания многих вещей. «Они высчитывали какое-то число, потом вычитали из него другие числа и так далее, — рассказывал Фейнман. — Но никто не задумывался о том, что такое Луна и почему она вращается».

И вот, допустим, некий молодой человек приходит к астроному и предлагает новую идею. Что, если там, в космосе, громадные каменные глыбы перемещаются под влиянием той же силы, которая притягивает камни к земле? И что, если исходя из этого можно вывести другой способ рассчитывать движение небесных тел? (Фейнман наверняка хорошо помнил, как в юности сам осаждал старших своими еще не до конца оформившимися интуитивными предположениями.)

«Допустим, — говорит астроном, — и насколько точно вы сможете предсказать затмение?» — «Об этом я пока не думал», — отвечает юноша. «В таком случае, — заявляет астроном, — забудьте о своей идее. Совершенно очевидно, что наша модель предсказывает затмения лучше вашей, так как математические расчеты гораздо эффективнее».

Лишь позднее понимание того, что для одних и тех же наблюдений может найтись несколько правдоподобных альтернативных объяснений, стало краеугольным камнем рабочей философии ученого. Догнав науку, философы назвали это явление эмпирической эквивалентностью. Новейшая история квантовой механики опиралась на подобную равнозначность теорий Гейзенберга и Шрёдингера. Эмпирическую эквивалентность концепций, на первый взгляд казавшихся очень разными, можно было доказать математически, как сделал Дайсон для квантовой электродинамики Фейнмана и Швингера. Ученые знали (но, как правило, не задумывались об этом), что такие теории могут прийти к разным результатам, пусть и вопреки математической логике.

Для Фейнмана противоборство альтернативных теорий служило источником вдохновения, побуждающим к совершению новых открытий. Ни один из ныне живущих физиков не располагал столь обширными знаниями относительно того, какие принципы служат основой для формирования моделей и как одна модель может быть выведена из другой. Когда-то, в 1948 году, стоя у доски в своем кабинете, он поразил Дайсона, прервав их бурную дискуссию о квантовой электродинамике, чтобы продемонстрировать нечто оригинальное. Сделав пару быстрых набросков, он вывел уравнение Максвелла «задом наперед» — из новой квантовой механики. Это была классическая формула, составленная еще в XIX веке, которая описывала электричество и магнетизм. Эйнштейн начал свои исследования с уравнений Максвелла, затем он сместил фокус наблюдателя и таким образом вывел теорию относительности; Фейнман повернул историю вспять и зашел с другого конца. Он начал с вакуума, в котором не было ни полей, ни волн, ни понятия относительности, ни даже самого понятия света — лишь одна частица, подчиняющаяся странным правилам квантовой механики. И на глазах у Дайсона совершил математическое путешествие назад во времени — от новой физики с ее загадками неопределенности и неизмеримости к комфортабельной точности прошлого века. Он показал, что уравнения электромагнитного поля Максвелла были не основой, а следствием новой квантовой механики. Ошеломленный Дайсон был впечатлен; он сказал, что Фейнман просто обязан опубликовать свои находки. Но тот лишь рассмеялся и ответил: «Да нет, это не так уж и существенно». Позднее Дайсон понял, что Фейнман хотел создать новую теорию, «выходящую за рамки традиционной физики».

«Он не стремился переработать старую теорию, а хотел создать новую, в основе которой было бы как можно меньше предположений… Его целью было максимально полное исследование вселенной динамики частиц».