Квантовый лабиринт. Как Ричард Фейнман и Джон Уилер изменили время и реальность - читать онлайн книгу. Автор: Пол Халперн cтр.№ 22

Искусство лежит вне времени, как и любовь.

Молодые любовники надеются, что их романтический взгляд на мир сохранится навечно. Когда ты всецело погружен в прекрасное настоящее, то прошлое и будущее могут показаться иллюзорными.

Увы, но суровые дожди реальности могут смыть какую угодно любовную акварель. Фейнман поддерживал Арлайн в ее стремлении стать выдающимся художником, но постепенно начал понимать, что дорога это нелегкая. Девушка работала на износ, но едва могла добыть денег на жизнь, а кроме того, у нее появились тревожные болезненные симптомы.

Однажды, придя к подруге в гости, Ричард заметил необычную опухоль у нее на шее. Арлайн натирала шишку мазью, но та не проходила много недель, а затем появились признаки лихорадки. Семейный врач подумал, что это может быть тиф, и посоветовал обратиться в больницу, ну а там ее поместили в карантин.

Тесты на тиф оказались отрицательными, и Арлайн вздохнула с облегчением.

Но вскоре появились новые вздутия в районе лимфатических узлов, лихорадка вернулась, и пришлось ложиться на обследование. Пока врачи пытались определить причину болезни, Фейнман торопливо листал книги по медицине в библиотеке Принстона, чтобы самому разобраться с источником хвори.

По всему выходило, что у Арлайн лимфома Ходжкина, опасная разновидность рака. Если это и вправду было так, то оказывались под угрозой планы прожить много счастливых лет вместе.

Пытаясь быть с подругой настолько честным, насколько возможно, Фейнман поделился с ней своим открытием, не забыв упомянуть, что иногда непрофессионал, читающий медицинские книги, приходит к совершенно неверным выводам. Арлайн высоко оценила его честность и попросила Ричарда всегда говорить ей правду.

Когда она упомянула лимфому в разговоре с доктором, тот стал выглядеть еще более озабоченным и назначил новые анализы.

Во время очередной госпитализации Фейнман приехал из Принстона и сопровождал подругу в окружной госпиталь. После того как появились первые результаты, врач отвел Ричарда в сторону и спокойно сказал, что почти наверняка тут и вправду лимфома, и что если так, то Арлайн осталось жить не больше пяти лет. Затем он предложил держать эту новость в секрете, поскольку незачем разбивать хрупкое эмоциональное состояние девушки.

Фейнман помнил о своем обещании и знал, что у Арлайн сильный характер, поэтому он хотел раскрыть ей всю правду. Но члены ее семьи все же боялись, что страшный диагноз повлияет негативно, и убедили его представить перспективы в более радужных тонах. Поначалу он пошел у них на поводу, и некоторое время убеждал подругу, что у нее просто железистая лихорадка (сегодня ее обычно именуют мононуклеозом), но потом сломался и рассказал все.

Как Ричард и ожидал, Арлайн восприняла чудовищные новости очень храбро.

Сама она из-за болезни больше не могла обеспечивать себя и нуждалась в уходе, поэтому Фейнман решил, что им самое время пожениться. Он знал, без сомнения, что если поступит таким образом, то потеряет стипендию и будет вынужден покинуть магистратуру. Ему придется искать работу в частной компании вроде «Белл», чтобы они могли прокормиться. Но он хотел закончить совместный проект с Уилером, и тот служил ему хорошим отвлечением от мрачных мыслей о здоровье подруги.

Несмотря на болезнь, Арлайн не теряла оптимизма, она продолжала все так же сильно любить Ричарда и готова была одобрить и поддержать любой его выбор. Всякий раз, когда он падал духом, она приходила ему на помощь, при каждом успехе радовалась вместе с ним. Например, когда Фейнман сообщил, что их с Уилером работа наконец готова к публикации, она написала ему «Я ужасно счастлива… что ты собираешься опубликовать что-то, это вызывает во мне особенный трепет, когда твоя работа признана за ее значение… я хочу, чтобы ты продолжал этим заниматься и в самом деле отдал миру и науке все, что ты можешь»²⁸.

В то время он как раз усиленно работал над диссертацией.

Продолжая изучать взаимодействие между электронами, он обнаружил, что может изобразить эти взаимодействия, используя диаграммы пространства-времени, где на горизонтальной оси отложено пространство, а на вертикальной – время. Диагональные линии, двумерные проекции световых конусов, представляли взаимодействия, случающиеся при скорости света, и не важно, шли они вперед или назад во времени.

В таком изображении обращенный назад сигнал выглядел столь же логичным, как и направленный вперед. Фейнман не видел необходимости беспокоиться по поводу философского недостатка причинности. С его точки зрения, ничто в эйнштейновской вселенной не предписывает, что причина должна являться раньше следствия, и если правое и левое легко поменять местами, точно так же можно обойтись и с парой «прошлое-будущее».

Понятно, что причинность реально существовала – человечество сталкивалось с ней каждый день – но она не имела определяющего влияния на отношения между частицами. Более того, как указывал Уилер, большая часть обратных сигналов должна компенсироваться прямыми сигналами, так что нарушение закона причинности можно заметить, если вообще можно, очень редко.

Следуя методике Дирака, Фейнман представил сигналы как комбинации синусоидальных функций с разными частотами (количество колебаний в единицу времени) и амплитудами (размахом колебаний). Подобные несложные вибрирующие системы, напоминающие струны, обладали ясной физической и математической структурой и могли стать идеальными компонентами для более сложных гипотез. Но Ричард отступил от подхода британца, поскольку описал взаимодействие между электронами как нечто непосредственное, без участия фотонов, и допустил возможность взаимодействия электрона с самим собой.

Фейнман очень любил простоту и детерминизм классической механики, но понимал, что квантовые процессы невозможны без значительной доли неопределенности. Принцип Гейзенберга диктовал, что нельзя в одно и то же время знать точно позицию и импульс частицы. Подобная расплывчатость подразумевала, что чертить какие-то диаграммы – совершенно безнадежное дело. Сам Гейзенберг смотрел на визуализацию как на нечто, сбивающее с толку и ненужное.

Но Фейнман упорствовал, он привык мыслить образами и хотел работать с картинками, а не с абстракциями.

И тут как раз подоспели благоприятные медицинские новости, так отличавшиеся от мрачных предыдущих прогнозов. Биопсия распухшей железы позволила понять, что у Арлайн на самом деле нет болезни Ходжкина, что у нее одна из разновидностей туберкулеза лимфоузлов, серьезное заболевание, но все же не такое смертоносное, как рак. В то время не было лекарства для так называемой белой чумы, но если пациенту везло, то средства симптоматического лечения иногда позволяли победить ее. Несомненно, девушка нуждалась в лечении, долгом пребывании в санатории, но могла прожить много лет.

Хорошие новости подстегнули Фейнмана, и у него появилась возможность завершить исследования до вступления в брак.

До того как Фейнман отполировал свой революционный метод суммирования квантовых траекторий, обычный способ перевода стандартного в квантовое состоял в замене переменных, таких как позиция и импульс, на математические функции, именуемые «операторами». Они учитывали мгновенные изменения в пространстве и времени – известные, соответственно, как производная по пространственным и временным переменным – в волновой функции, описывающей состояния частиц.