Гений. Жизнь и наука Ричарда Фейнмана - Джеймс Глик

На первой странице тетради с картонной обложкой — такими он пользовался со школы — Фейнман записал первые принципы:

Он размышлял о том, как слепить из студентов свое подобие. Как он решает задачи? Какими методами руководствуется?

Нужно уметь отбросить все лишнее… понимать суть физической задачи и знать, где именно к ней можно применить математические методы.

Он решил вкратце рассказать студентам о том, чему собирается и не собирается их учить. В его планах — познакомить их с практическими хитростями, позволяющими сэкономить время и пренебречь демонстрацией чистой математики.

Он избавился от абстрактной математики.

При этом все темы будут прорабатываться максимально тщательно. Предстоит большая работа, много практики. Погружение в детали, чтение книг, индивидуальные консультации, решение примеров. Если дело не пойдет, можно сбавить темп и подробно разобрать возникшие проблемы.

Он планировал обучить студентов как основополагающим математическим методам, которые обычно не освещаются в рамках стандартных курсов, так и новейшим, о которых еще никто ничего не знает. Это будет не абстрактная, а практическая математика.

Осталось определить, к какой степени точности необходимо стремиться. И можно двигаться вперед.

Напоследок он сделал короткую запись об изучении трудоемких традиционных методов — к примеру, это касалось вычисления криволинейных интегралов; исходя из своего опыта, он считал, что большинство интегралов легко считались «в лоб». Фейнман вычислял интегралы на спор и всегда выходил победителем. Глядя, как от традиционной программы курса остаются рожки да ножки, коллеги Фейнмана беспокоились, удастся ли ему обучить студентов своим методам. Тем не менее в первые годы его преподавания усовершенствованный курс привлек не только аспирантов, для которых являлся обязательным, но и молодых преподавателей с кафедр физики и математики. Причем даже самые хладнокровные были шокированы его формулировкой задач, нередко начинавшихся так: «Атомная бомба имеет форму цилиндра с радиусом a и высотой 2π, а плотность нейтронов в ней составляет n…» Студенты очутились во власти теоретика, чья одержимость математическими методами была следствием погружения в непростые для понимания базовые положения квантовой механики. Раз за разом Фейнман доказывал, что все идет от основ, а в основе всего лежат ключевые принципы распространения световых и звуковых волн. Он демонстрировал пошаговые вычисления интенсивности всенаправленной радиации, излучаемой периодическим источником; неохотно визуализировал векторы, матрицы и тензоры; суммировал бесконечные ряды, которые иногда сходились, а иногда расходились, снова становясь бесконечностью.

Постепенно он освоился в Корнелле, хотя прогресса в теоретических исследованиях по-прежнему не намечалось. Он думал только о бомбе и даже дал интервью местной радиостанции, рассказав все без прикрас. Ведущий: На прошлой неделе доктор Фейнман поведал нам о том, что одна атомная бомба сделала с Хиросимой и что другие могут сделать для Итаки… Ведущего интересовали автомобили на атомном топливе: возможно ли это? Многие радиослушатели, сказал он, ждут того дня, когда можно будет закинуть в топливный бак ложку урана и с ветерком промчаться мимо бензозаправочной станции. Фейнман ответил, что сомневается в практической осуществимости этой идеи: «Радиоактивные лучи, образуемые при расщеплении урана в двигателе, попросту убьют водителя». Но он все же потратил некоторое время на то, чтобы изучить возможности мирного применения атомной энергии. В Лос-Аламосе он изобрел и запатентовал скоростной реактор, генерирующий электроэнергию (правда, патент был оформлен на правительство США). Он также задумывался о применении ядерного топлива в космонавтике. «Уважаемый коллега, — писал он знакомому физику в конце 1945 года. — Я считаю, что теперь, с открытием атомной энергии, межпланетные путешествия определенно возможны». Он выступил с радикальным предложением, в то время казавшимся почти сумасбродным, — запустить ракету в космос. Категорическими ограничениями для этого оставались температура и атомная масса топлива, приводящего ракету в движение; в свою очередь, степень жаропрочности металла накладывала ограничения на температуру. Фейнман верно предсказал, что масса и объем топливного бака многократно превысят массу и объем самой ракеты. Тридцать лет спустя его прогноз подтвердился: громоздкие ступени, которые после сброса становились мусором, и гигантские топливные баки стали проклятием аэрокосмической индустрии.

Фейнман предложил применить реактивный механизм, используя движущую силу воздуха. С изобретением самолета реактивные технологии продемонстрировали свою эффективность. Космический корабль Фейнмана должен был задействовать внешние слои земной атмосферы как взлетную полосу и ускоряться, описывая круги вокруг земного шара. Реактивный корабль питался бы от атомного реактора, который бы подогревал воздух, поступающий в двигатель. На взлете предполагалось использовать крылья, а при достижении скорости более восьми километров в секунду следовало перевернуть корабль, чтобы «лететь вверх ногами, иначе сила земного притяжения перестала бы действовать и корабль выбросило бы за пределы атмосферы». Достигнув космической скорости, корабль должен был лететь к пункту назначения по касательной, как камень, выпущенный из рогатки.

Проблемой оставалось сопротивление воздуха, нагревающего корабль. Фейнман считал, что ее можно решить, правильно высчитав высоту при ускорении. «Если воздух способен нагреть корабль посредством трения, значит, этой силы хватит и для питания реактивных двигателей». Однако для эффективного функционирования в атмосфере с различной плотностью двигатели должны быть сконструированы с учетом самых передовых инженерных технологий. Что Фейнман упустил, так это решение противоположной задачи: как корабль будет замедляться при посадке в безвоздушном пространстве, к примеру на Луне. В любом случае, он никак не мог предвидеть, что у его теории есть один убийственный изъян — человеческий фактор. После Хиросимы люди перестали верить в безопасность атомной энергии, и им не понравилась бы идея летающих в небе ядерных реакторов.

В 1946 году, перед началом осеннего семестра, он еще раз побывал в Фар-Рокуэй и на следующий день после Йом-Киппура выступил в местном «Храме Израилевом» с лекцией, посвященной атомной бомбе. В синагоге появился новый харизматичный раввин Джуда Кан; публика была в восторге от его проповедей на современные темы. Даже родители Фейнмана, убежденные атеисты, время от времени ходили его послушать. Мелвилл шел на поправку. Родные беспокоились из-за того, что у него постоянно повышалось давление, и весной Мелвилл лег в клинику Мэйо в Миннесоте, где стал участником одного из первых экспериментов по влиянию диеты на организм. Его рацион теперь состоял из риса и фруктов. Метод вроде бы подействовал: давление снизилось. Он вернулся домой и иногда, нарушая врачебные предписания, ходил играть в гольф с друзьями. Ему было пятьдесят шесть лет. Однажды во время обеда Фейнман заметил, что отец неотрывно смотрит на солонку. Мелвилл закрыл один глаз, открыл, закрыл другой и сказал, что у него в поле зрения появилось слепое пятно. Должно быть, в мозге лопнул маленький кровеносный сосудик.