Радуга Фейнмана. Поиск красоты в физике и в жизни - [2]

Эта книга – история моего первого года в Калтехе, с зимы 1981-го. В этом смысле считайте ее рассказом о молодом ученом, пытавшемся найти свое место в мире, и о знаменитом, старом, умирающем физике, чья мудрость помогла юнцу. Но, кроме того, это повесть о последних годах Ричарда Фейнмана, его соперничестве с другим Нобелевским лауреатом, Марри Гелл-Мэнном, и о зарождении теории струн – ныне ведущей теории границ физики и космологии.

Эта книга излагает историю, но она – не вымысел. Наши разговоры с Фейнманом я записывал вручную и на магнитофон – настолько они меня потрясали. Абзацы, набранные курсивом, основаны на этих записях и расшифровках наших дискуссий. Все, о чем я пишу, происходило со мной в действительности. Однако чтобы как можно ярче представить этот опыт, я объединил и видоизменил некоторые события, а также имена поминаемых мною людей, за исключением тех, чьи работы цитировал, а именно – Фейнмана, Марри Гелл-Мэнна, Хелен Так, Джона Шварца, Марка Хиллери и Ника Папаниколау.

Я благодарен Калтеху за живое и вдохновенное пространство исследования, а также за веру в меня в те далекие годы. И, конечно, я особенно благодарен покойному Ричарду Фейнману – за многочисленные жизненные уроки.

I

Худощавый мужчина с отросшими волосами входит в свой скромный кабинет в сером бетонном здании среди олив Калтеховского академического городка на Калифорнийском бульваре в Пасадине. Кое-кто из студентов, пробывших на этой планете втрое меньше профессора, останавливается в коридоре и смотрит ему вслед. Никто и слова бы не сказал, не явись он сегодня на работу, однако ничто его не удержит – уж тем более не операция, последствиям которой он не позволит больше нарушать распорядок его дня.

Снаружи пальмы омыты ярким солнцем, но оно уже не иссушает, как летом. Высятся холмы, бурый на них уступает зеленому, растительность возрождается – грядет зима, куда более мягкое время года. Профессор, вероятно, раздумывает, сколько еще смен бурого на зеленый ему удастся повидать: он знает, что болезнь с ним разделается. Он любил жизнь, но верил в законы природы, а не в чудеса. Когда в 1978 году у него обнаружили редкую форму рака, он ознакомился с литературой по предмету. Пять лет жизни в менее чем 10 процентах случаев. Десять лет не прожил почти никто. У него шел четвертый год.

Лет сорок назад, когда ему было почти столько же, сколько местным студентам, он отправил несколько статей в престижный журнал «Physical Review». Статьи проиллюстрировал странными диаграммками, отражавшими новое восприятие квантовой механики – менее формальное, нежели стандартный математический язык физики. И пусть мало кто верил в этот его новый подход, он все равно думал: вот будет потеха, если в один прекрасный день весь этот журнал запестрит подобными диаграммами. Время показало, что метод тех диаграмм не только верен и полезен, но и революционен, и к тому самому дню в конце 1981 года от таких диаграмм в журнале «Physical Review» уже некуда было деться. Вершина популярности любой диаграммы. И вершина популярности ученого – в научном мире, во всяком случае.

Последние пару лет профессор трудился над некой новой задачей. Метод, разработанный им в студенческие годы, оказался крайне успешным применительно к теории под названием «квантовая электродинамика». Это теория электромагнитной силы, управляющей, среди прочего, поведением электронов, обращающихся вокруг ядра атома. Электроны сообщают атомам их химические и спектральные свойства (цвет излучаемого и поглощаемого света). И потому исследование этих электронов и их поведения называется атомной физикой. Но со времен студенчества профессора прошло много лет, и физики далеко продвинулись в новой области физического знания – ядерной физике. Она занимается не электронной структурой атома, а потенциально гораздо более яростными взаимодействиями между протонами и нейтронами внутри ядра. Хотя протоны подчиняются той же электромагнитной силе, что управляет поведением электронов в атоме, взаимодействия внутри ядра обусловлены новой силой, куда мощнее электромагнитной. Эти взаимодействия так и называются – «сильные».

Для описания сильных взаимодействий была предложена грандиозная новая теория. У нее были кое-какие математические свойства квантовой электродинамики, и она получила название, отражающее это сходство, – «квантовая хромодинамика» (вопреки корню «хромо» о цвете в привычном понимании речь не идет). В своей сути квантовая хромодинамика давала точные количественные описания протонов, нейтронов и тому подобных частиц, а также их взаимодействий – как они могут связываться друг с другом и как ведут себя при столкновении. Но как из теории нам извлечь описания этих процессов? Подход профессора в целом опирался на эту новую теорию, но возникали практические затруднения. Квантовая хромодинамика одержала некоторые победы, и все же во многих ситуациях ни профессор, ни кто-либо еще не знали, как с помощью этих диаграмм – или какого угодно иного метода – извлекать из теории точные численные предсказания. Теоретики не могли даже массу протона с ее помощью рассчитать, а она уже была давно и точно известна практикам из эксперимента.