Гений. Жизнь и наука Ричарда Фейнмана

Ему было непросто поддерживать такой настрой, ведь в глубине души он не отказался от своих амбиций. В то время он блуждал в потемках не один: в тупике оказались и куда более именитые физики-теоретики, поставившие себе целью разрешить проблемы квантовой механики. Ричард не забыл своего болезненного спора с Дираком прошлой осенью и все еще был убежден, что подход Дирака устарел и проблемы можно решить новым, альтернативным способом. В начале 1947 года Фейнман поделился своим грандиозным планом с Велтоном. (Велтон тогда работал в Ок-Ридже, в национальной лаборатории; там же много лет спустя он закончит свою карьеру, по-прежнему терзаемый разочарованием, которое испытывали многие, кто встретился на пути Фейнмана в тот сложный период.) Фейнман не упомянул, что решает проблему из чистого интереса. «В настоящее время я занимаюсь исследованиями общего характера — пытаюсь понять (не только математически) концепции различных направлений теоретической физики, — написал он. — Как тебе известно, сейчас я бьюсь над уравнением Дирака». Он установил взаимосвязь между осевым колебанием тарелки и абстрактным квантово-механическим понятием спина, столь успешно примененным Дираком в его теории электрона.

Фейнман и Дирак встретились снова через много лет. Они обменялись парой неловких фраз, но их разговор был столь примечателен, что оказавшийся рядом физик немедленно записал подслушанный диалог, прозвучавший как отрывок из театральной постановки.

— Я Фейнман.

— Я Дирак. (Молчание.)

— Наверное, здорово быть человеком, который открыл то уравнение.

— Это было много лет назад. (Пауза.) Над чем работаете?

— Над мезонами.

— Высчитываете уравнение?

— Это очень сложно.

— Нужно стараться.

Дирак совершил нечто важное, до него никто этого не делал: благодаря ему само открытие уравнения стало считаться чем-то, достойным восхищения. Для физиков же уравнение Дирака имело и всегда будет иметь одно волшебное свойство, схожее с появлением кролика из шляпы. Оно было релятивистским: его не нужно было искусственно адаптировать для околосветовых скоростей. Уравнением также было установлено, что спин является естественным свойством электрона. Осознание этого факта приближало к пониманию обманчивости представлений о том, что новый язык физики далек от реальности. Спин не был настолько странным и абстрактным явлением, как другие свойства частиц, открытые позднее. Даже названия этих других свойств — цвет и аромат частицы — были отчаянной, пусть и остроумной попыткой указать на их нереальность[122]. Спин, хоть и с трудом, но можно было представить, рассматривая электрон как маленькую луну: тогда спин можно ассоциировать с вращением электрона вокруг собственной оси. Но если электрон — бесконечно малая частица, он вряд ли мог вращаться в общепринятом смысле этого слова. Электрон — это и волна вероятности, и волна, которая отражается от стен ограничивающей камеры; как могут эти объекты вращаться? Каким образом спин возможно измерить в целых или дробных числах[123] (как в квантовой механике)? Физики стали считать спин не вращением, а своего рода симметрией, способом математически подтвердить, что система может совершать определенные вращательные движения.

Спин был проблемным местом теории Фейнмана, описанной в его принстонской диссертации. В обычной механике величина действия не обладала таким свойством. Его теория оказалась бы бесполезной, если бы ее нельзя было применить к вращающемуся релятивистскому электрону Дирака. Среди препятствий, мешающих ему продвинуться дальше, проблема спина была главной. Неудивительно, что он повсюду замечал вращающиеся предметы — как ту тарелку в столовой с колебанием по траектории в долю секунды. Следующий шаг был характерным для Фейнмана: он свел проблему к схеме, к одномерной вселенной (или двухмерной, с пространством и временем). И в этой линейной вселенной частица могла иметь только одну траекторию движения — вперед и назад. Она носилась в двух противоположных направлениях, как безумный жук. Цель Фейнмана состояла в том, чтобы, начав с метода, открытого им еще в Принстоне, — суммирования всех возможных траекторий движения одной частицы, — выяснить, удастся ли ему вывести одномерное уравнение Дирака в этом одномерном мире. Вот что он написал: