Квантовый лабиринт. Как Ричард Фейнман и Джон Уилер изменили время и реальность - читать онлайн книгу. Автор: Пол Халперн cтр.№ 40

Они образовали превосходную команду экспертов, перенесших свои удивительные дарования с проектирования и создания оружия на более злободневные вопросы физики. Для этих ветеранов Лос-Аламоса стук барабанов бонго, на которых играл Фейнман, был столь же хорошо знаком, как и чириканье птиц весной.

Весну всегда с нетерпением ждут в таких местах, как Итака, где зима холодная и снежная. Те месяцы, когда без молитвы не вступишь на крутые и скользкие дороги, многие пары проводят у огня, наслаждаясь в том числе и теплом собственного счастья.

Для молодого вдовца Фейнмана стылые серые дни были чудовищно одинокими.

Он изо всех сил пытался отодвинуть воспоминания об Арлайн и возобновить исследования. Но чем больше он старался повернуть внимание в сторону физики, тем более подавленным он себя чувствовал, тем сильнее становилось беспокойство, что он потерял хватку, что Корнелл совершил ошибку, пригласив его.

Но, направив энергию на преподавание, Фейнман быстро понял, что нашел свое призвание. В учебном классе он показывал себя как настоящий шоумен, мастер научных трюков, и все глаза были нацелены на него, на маэстро, извергающего одну за другой сумасшедшие байки о странностях природы.

Как раньше он производил впечатление на сестру, детей Уилера и друзей, так и сейчас Ричард угощал студентов искусными демонстрациями и цветистыми объяснениями того, как функционирует мир. Как в доме наставника он использовал жестянки с супом, точно так же он брал все, что попадалось под руку – простые, обыденные предметы – чтобы проиллюстрировать законы физики и то, как они взаимосвязаны.

Но после лекций возвращались мысли о том, что он должен заниматься чем-то помимо преподавания. Тот факт, что такие университеты как Беркли и исследовательские центры вроде института перспективных исследований некогда имели на него виды, казался смехотворным.

Ведь как исследователь, он может предъявить лишь совместную работу с Уилером, и как можно ставить его на одну доску с Оппенгеймером или Эйнштейном?

К счастью, коллеги по Корнеллу искренне ценили талант Фейнмана и оказывали ему поддержку. Они ставили себя на его место и представляли, как мало смогли бы они сделать, потеряй они супругу в столь молодом возрасте. Уилсон убеждал Ричарда, не беспокоиться о научной работе, говорил, что тот отличный преподаватель, а время для чистой науки придет.

После многократных увещеваний мрачное облако депрессии начало понемногу рассеиваться.

Нервозность порой возникает по странным причинам, иногда если вы упорно движетесь к цели, то чувствуете себя таким подавленным, как Сизиф, созерцающий тот обломок камня, который ему неизвестно в какой уже раз надо тащить по крутому склону. Первые попытки Фейнмана вернуться к исследованиям после войны напоминали как раз сизифов труд.

Но если сосредоточиться на другой задаче, такой, как преподавание, и превратить тяжко дающуюся деятельность в нечто вроде хобби, то внезапно картина меняется, возвращается хладнокровие, а затем и энтузиазм.

Вскоре после беседы с Уилсоном Фейнман оказался в кафе, где увидел, как кто-то подбросил тарелку, просто ради забавы. Тарелка закачалась в воздухе и закрутилась. Ричард отметил, что, фиксируя позицию герба Корнелла, выглядевшего красным пятном на боку, он может определить соотношение между частотами вращения и качания.

Вскоре он записал динамические уравнения для качающихся и вращающихся объектов, и с их помощью получил тот же результат, что и при непосредственном наблюдении. Фейнман был прав! Но в чем смысл такого математического упражнения? Как он объяснил озадаченному Бете, не увидевшему связи с серьезными исследованиями, это просто развлечение, тренировка для мозга, помогающая вернуть веру в собственные возможности и интерес к физике.

Ричард ощутил, что машина разума обретает прежний ход, и начал думать, не вернуться ли ему к теме диссертации. Работа с Уилером сделала из него мастера в построении моделей взаимодействия элементарных частиц, он стал виртуозом в разработке эффективных математических инструментов.

Но диссертация была неполной, поскольку она не включала эффекты специальной теории относительности, квантовый спин и другие важные аспекты современной физики. Не спешили исчезать вопросы, поднятые Дираком, и такое большое количество аспектов квантового описания того, как ведет себя электрон, покоилось на шатком фундаменте.

Пришло время вернуться к работе, время развлечься как следует.

Когда Уилер и Фейнман трудились над теорией поглощения, они были далеки от задачи ликвидировать недостатки той системы уравнений, которую построил Дирак. Многие другие физики занимались этим, например Хендрик Крамерс, выдающийся голландский ученый, постоянно указывал на то, что он считал главными недостатками квантовой электродинамики.

Крамерс был правой рукой Бора много лет и поэтому имел авторитет в научных кругах.

Несмотря на всю красоту работы Дирака, Крамерс четко видел ее недостатки, и он провел специальное исследование, посвященное математическим недоработкам в теории. Многие из них можно было суммировать (точнее, суммировать как раз не получится) в единственном слове: расходимость. Мы упоминали, как бесконечная сумма, выводимая из одного уравнения Дирака, мотивировала Фейнмана на совместную работу с Уилером и привела к созданию теории поглощения.

Крамерс одно за другим указал те места в уравнениях Дирака, где наблюдалась расходимость. Бесконечности прекрасно чувствуют себя в математических моделях, но в физике они губят все. Бесконечная сумма делает любое вычисление бессмысленным, особенно если правильно проведенные эксперименты указывают на конечное значение.

В отличие от Уилера и Фейнмана Крамерс придерживался мнения, что электроны могут взаимодействовать с электромагнитным полем. В свете элегантности и простоты полевого объяснения электромагнетизма он не одобрял радикальную хирургию теории поглощения, где поля убирались совсем. Вместо этого он искал способы отделить полевые эффекты от электронов самих по себе.

«Самих по себе» в данном контексте означает ситуацию, где не существует поля.

Полученная в результате экспериментов масса электрона, утверждал он, комбинирует массу электрона самого по себе и массу, полученную взаимодействием электрона с полем, которое он создает (вспомним знаменитое уравнение Эйнштейна, согласно ему масса происходит из энергии). В процессе, названном «перенормировкой», доказывал Крамерс, массу самовоздействия можно вычесть из экспериментальной массы, чтобы получить более реалистичную величину.

В конечном итоге голландец надеялся удалить бесконечные величины из квантовой электродинамики, и тем самым получить возможность реалистично рассчитывать собственную энергию и другие физические величины.

Но любой революционный подход требует взвешенной проверки, чтобы подтвердить все его предсказания. Это применимо к гипотезам Крамерса, к теории поглощения Уилера – Фейнмана и ко всем другим попыткам разгадать загадку расхождения.