Гений. Жизнь и наука Ричарда Фейнмана - Джеймс Глик

«Мы же не философией занимаемся, а свойствами реальных объектов. И вот в отчаянии я решил измерить диагональ вручную — и оказалось, что ее длина равна примерно 3,15 м — ни нулю, ни бесконечности. Вот так, вручную, мы вынуждены измерять величины, которые в результате применения нашей теории имеют абсурдные показатели»[124].

Но никто еще не изобрел рулетку для измерения электрона, и то, что первые, приблизительные вычисления совпадали с результатами, полученными в ходе лабораторных экспериментов, было безусловной заслугой оригинальных теорий Гейзенберга, Шрёдингера и Дирака. Впрочем, вскоре ученым предстояло добиться гораздо большего.

Тем временем размышления о состоянии теоретической физики погружали ученых в настоящее уныние. После взрыва атомной бомбы они определенно упали духом.

«Последние восемнадцать лет (время, прошедшее с начала стремительного зарождения квантовой механики) стали самым бесплодным периодом за целый век развития физики», — говорил Исидор Айзек Раби коллеге за обедом весной 1947 года (хотя в то время его карьера процветала: он возглавлял продуктивную группу исследователей в Колумбийском университете).

«Физики-теоретики опозорились», — заявлял Мюррей Гелл-Манн[125], тогда еще студент-вундеркинд, подававший надежды.

«Теория элементарных частиц зашла в тупик, — писал Виктор Вайскопф. — Все прилагают усилия, но безуспешно, особенно после войны, и всем надоело “биться больной головой об одну и ту же стену”».

Казалось бы, что значат проблемы нескольких десятков человек, столкнувшихся с математическими сложностями? Но на деле это стало отражением глубочайшего кризиса целого поколения физиков-теоретиков. Ничего не менялось. Вайскопф тем временем готовился к необычному мероприятию. Бывший президент Нью-Йоркской академии Дункан Макиннес был убежден, что современные конференции становятся слишком громоздкими. На них съезжались сотни людей. Пытаясь удовлетворить интересы разномастной аудитории, лекторы выступали с обобщенными тезисами, не предлагая ничего конкретного и нового. В качестве эксперимента Макиннес предложил собрать мини-конференцию, пригласив на нее не более двадцати — тридцати гостей, и провести ее в уютной обстановке загородного отеля. Тему конференции определили как «Фундаментальные проблемы в квантовой механике». На организацию этого мероприятия Макиннесу понадобилось больше года. Наконец в начале июня 1947-го ему удалось собрать небольшую группу ученых в отеле «Баранья голова» на Шелтер-Айленде — островке, расположенном внутри «вилки», образованной двумя выступами Лонг-Айленда в его восточной части. Отель только что открылся на летний сезон. Вайскопфу поручили разработать повестку дня. Среди участников были Оппенгеймер, Бете, Уилер, Раби, Теллер и несколько представителей молодого поколения, в том числе Джулиан Швингер и Ричард Фейнман.

И вот двадцать физиков, облаченных в костюмы, встретились воскресным вечером в нью-йоркском Ист-Сайде и сели на тарахтящий автобус, который повез их по Лонг-Айленду. По пути к ним присоединился полицейский эскорт, завыли сирены; чиновник местной торговой палаты устроил в их честь банкет (он служил на Тихоокеанском фронте и считал, что атомная бомба спасла ему жизнь). Затем на пароме они добрались до Шелтер-Айленда. Некоторые из присутствовавших отмечали какую-то нереальность происходящего. Собравшись за завтраком на следующее утро, они увидели на меню пометку «клиент с особыми запросами», быстро посчитали по головам и решили, что в этом зале, наверное, никогда не присутствовало столько евреев одновременно. Репортер нью-йоркской газеты Gerald Tribune писал в своем отчете: «Такой конференции мне еще не приходилось видеть… Они бродят по коридорам, бормоча под нос математические уравнения, и яростно обсуждают технические вопросы за обедом». Жители острова пришли в недоумение от внезапного десанта ученых людей. Все думали, что разрабатывается очередная атомная бомба; но эти домыслы были далеки от истины…

Квантовая механика — запредельный край науки, мир, где стирается грань между материей и энергией и реалии обычной жизни теряют смысл.

Глядя на это сборище, внимательные люди могли заметить, что двое самых молодых участников конференции — Швингер и Фейнман, — кажется, вынашивали новые идеи. Швингер эти три дня по большей части молчал. Фейнман продемонстрировал свой метод нескольким коллегам. Молодой нидерландский физик Абрахам Пайс ошеломленно наблюдал, как он со скоростью света производит расчеты, сопровождая их схематичными картинками. Утром заключительного дня конференции, после выступления Оппенгеймера, Фейнмана попросили в общих словах рассказать, чем он сейчас занимается, что он с радостью и сделал. Никто ничего не понял, но его выступление запомнилось. Как записал в дневнике один из слушателей, у него был «чистый голос, он очень много и быстро говорил и дополнял свои слова красноречивой жестикуляцией, порой весьма бурной».

Но главным событием конференции стали новости от экспериментальных лабораторий, и в первую очередь из «кузницы» Раби в Колумбийском университете. «Колумбийцы» отдавали предпочтение методам, казавшимся простыми и непримечательными в век ускорителей, хотя в их арсенале имелись и технологии, разработанные в Радиационной лаборатории во время войны, — магнетроны и микроволны. Уиллис Лэмб направил пучок микроволн на горящий газ в водородной печи, пытаясь измерить точный уровень энергии электронов атома водорода. Ему это удалось — в спектроскопии еще никогда не получали столь впечатляющего результата. Он обнаружил существенную разницу между двумя уровнями энергии, которые должны быть одинаковыми, если исходить из самого достоверного среди существующих описаний атомов и электронов водорода — теории Дирака. Это случилось в апреле. Лэмб лег спать, размышляя о магнитах, регуляторах, пульсирующем пучке света гальванометра и явном расхождении его эксперимента с теорией Дирака, а на следующий день проснулся с мыслью о Нобелевской премии (и, как оказалось, не ошибся). Новость о явлении, впоследствии названном Лэмбовским сдвигом, стала известна большинству участников конференции на Шелтер-Айленде еще до того, как Лэмб самолично рассказал о ней в подробном докладе в первый же день. Присутствовавшие на лекции теоретики любили повторять известную истину: прогресс в науке происходит тогда, когда практика начинает противоречить теории. Вряд ли раньше встречалось столь чистое подтверждение этому высказыванию (обычно теория противоречила теории). Швингер, тоже слушавший ту лекцию, уяснил для себя главное: проблемой квантовой электродинамики была не бесконечность и не ноль, а величина, теперь уже известная, конечная и малая. Те, кто работал в Лос-Аламосе и Радиационной лаборатории, знали, что задача теоретической физики — обосновать эту величину. Остальные участники конференции, как показалось Швингеру, находились в состоянии нервной эйфории: «Факты доказывали невероятное: нам продемонстрировали, что священная теория Дирака трещит по швам». После конференции Швингер с Оппенгеймером улетели на гидроплане.