Гений. Жизнь и наука Ричарда Фейнмана

Лишь позднее понимание того, что для одних и тех же наблюдений может найтись несколько правдоподобных альтернативных объяснений, стало краеугольным камнем рабочей философии ученого. Догнав науку, философы назвали это явление эмпирической эквивалентностью. Новейшая история квантовой механики опиралась на подобную равнозначность теорий Гейзенберга и Шрёдингера. Эмпирическую эквивалентность концепций, на первый взгляд казавшихся очень разными, можно было доказать математически, как сделал Дайсон для квантовой электродинамики Фейнмана и Швингера. Ученые знали (но, как правило, не задумывались об этом), что такие теории могут прийти к разным результатам, пусть и вопреки математической логике.

Для Фейнмана противоборство альтернативных теорий служило источником вдохновения, побуждающим к совершению новых открытий. Ни один из ныне живущих физиков не располагал столь обширными знаниями относительно того, какие принципы служат основой для формирования моделей и как одна модель может быть выведена из другой. Когда-то, в 1948 году, стоя у доски в своем кабинете, он поразил Дайсона, прервав их бурную дискуссию о квантовой электродинамике, чтобы продемонстрировать нечто оригинальное. Сделав пару быстрых набросков, он вывел уравнение Максвелла «задом наперед» — из новой квантовой механики. Это была классическая формула, составленная еще в XIX веке, которая описывала электричество и магнетизм. Эйнштейн начал свои исследования с уравнений Максвелла, затем он сместил фокус наблюдателя и таким образом вывел теорию относительности; Фейнман повернул историю вспять и зашел с другого конца. Он начал с вакуума, в котором не было ни полей, ни волн, ни понятия относительности, ни даже самого понятия света — лишь одна частица, подчиняющаяся странным правилам квантовой механики. И на глазах у Дайсона совершил математическое путешествие назад во времени — от новой физики с ее загадками неопределенности и неизмеримости к комфортабельной точности прошлого века. Он показал, что уравнения электромагнитного поля Максвелла были не основой, а следствием новой квантовой механики. Ошеломленный Дайсон был впечатлен; он сказал, что Фейнман просто обязан опубликовать свои находки. Но тот лишь рассмеялся и ответил: «Да нет, это не так уж и существенно». Позднее Дайсон понял, что Фейнман хотел создать новую теорию, «выходящую за рамки традиционной физики».

«Он не стремился переработать старую теорию, а хотел создать новую, в основе которой было бы как можно меньше предположений… Его целью было максимально полное исследование вселенной динамики частиц».

По мнению Фейнмана, когда приходит время новых теорий, преимущество имеет тот ученый, который способен соотносить в уме альтернативные идеи: его подход более творческий. Формулировка квантовой механики при помощи интегралов по траектории могла быть эмпирически эквивалентной другим формулировкам, и все же казалась более естественной и применимой к тем областям науки, которые еще не были изучены (учитывая, что физикам было известно далеко не всё на свете). Различные теории подбрасывали исследователям «разные идеи для построения догадок», как выразился Фейнман. История развития физики за последний век показала, что если даже такие изящные и чистые теории, как ньютоновская, подлежат замене, то небольшими модификациями дело не ограничится. Если результат отличался хоть немного, необходима была уже другая теория. Формулируя новое правило, нельзя утверждать, что совершенный закон может быть несовершенным; нужен другой совершенный закон.

Фейнман оперировал объяснениями с мастерством хирурга, орудующего скальпелем. Он разработал ряд практических тестов и алгоритмов, которые применял, оценивая новую идею: например, можно ли с ее помощью описать феномен, не имеющий отношения к исходной проблеме? Он спрашивал молодых физиков-теоретиков: что еще объясняет эта теория, помимо того, что вы хотели выяснить изначально? Он знал, что вопрос «почему» можно задавать бесконечно, и наше понимание вещей неотделимо от языковых средств, которые мы используем для их характеристики. Слова и аналогии, служащие строительным материалом для наших объяснений, неразрывно связаны с описываемыми понятиями, как связаны explanans и explanandum.

Репортер BBC Кристофер Сайкс как-то попросил Фейнмана объяснить работу магнитов.

— У меня два магнита, я приближаю их друг к другу и чувствую: между ними что-то происходит… Что это за явление? И как его объяснить?

— Что значит — как объяснить? — рявкнул Фейнман. Его волосы, вьющиеся и уже седые, поредели, открыв высокий лоб, благородный, как у античной статуи. Вскинутые густые брови, как и в молодости, придавали его лицу озорное выражение. Воротник светло-голубой рубашки был расстегнут, а в нагрудном кармане, как всегда, лежала ручка и футляр для очков. Камера не была включена, и репортер дал понять, что немного обижен его реакцией.

— Но там же что-то есть, верно? По крайней мере, у меня возникает такое ощущение, когда я сближаю магниты.