Квантовый лабиринт. Как Ричард Фейнман и Джон Уилер изменили время и реальность

В 1932 году британские исследователи Джон Кокрофт и Эрнест Уолтон, работавшие под руководством Резерфорда в Кавендишской лаборатории (Кембридж, Англия), построили первый линейный ускоритель, устройство, которое использовало электрическое поле, чтобы разгонять заряженные элементарные частицы, словно метательные снаряды, до желаемого уровня энергии, чтобы потом направить их в желаемую цель. Несколько таких устройств, поставленных в ряд, формировали составной, еще более мощный ускоритель.

Ускоритель использовали, чтобы разрушать атомные ядра и изучать их свойства. Подобная экспериментальная работа опиралась на теоретическую, которой занимались Бор и Уилер.

Другим большим прорывом на экспериментальном поле стал циклотрон американца Эрнеста Лоуренса, построенный примерно в то же время, когда и машина Кокрофта – Уолтона. В нем частицы разгонялись по кругу, причем один и тот же разгоняющий элемент использовался не один раз, а несколько.

Магниты двигали субатомные «снаряды» снова и снова по кольцевой траектории, до тех пор, пока они не набирали достаточное количество энергии. Затем эти «снаряды» швыряли в цель, разбивали на части и собирали ценные данные, анализируя то, что осталось после столкновения.

Циклотроны были более компактными, чем линейные ускорители, и к концу тридцатых они завоевали популярность. Многие университеты высшего класса, включая МТИ и Принстон, обзавелись такими устройствами.

Только появившись в лаборатории Палмера, Фейнман тут же попросил показать ему циклотрон. Сотрудники с физического факультета отправили любопытного магистранта в подвал, он прошел через захламленный склад и очутился возле столь желанной цели.

Фейнман ожидал, что циклотрон Принстона больше и совершеннее, чем сходное устройство в МТИ. Он знал, что тот показал себя более эффективным, если судить по опубликованным результатам. Но, к его удивлению, все обстояло совсем иначе. Местный ускоритель частиц пребывал в полном беспорядке.

Как позже писал сам Ричард:

«Циклотрон стоял посреди комнаты. Всюду были провода, они висели в воздухе, словно протянутые наугад. Были некие водяные устройства, полагаю, что части автоматической системы охлаждения, и маленькие переключатели, чтобы если вода вдруг закончится, процесс не остановился… разное количество труб и капающая вода. Всюду виднелись пятна смазки, там, где пытались ликвидировать течь. Комнату заполняли жестянки с кинопленкой, валявшиеся на столах в беспорядке… Картину я опознал немедленно, поскольку… все выглядело как моя детская лаборатория, где все лежало там, где мне нужно… я любил это. Я знал, что нахожусь в правильном месте… Возиться с чем-то – вот ответ. Эксперименты – это и есть возня. Они… совершенно неэлегантны, и в этом секрет. Так что я полюбил Принстон немедленно»¹⁸.

Увидев циклотрон, Фейнман немедленно осознал, почему Джон Слэтер из МТИ посоветовал ему завершить образование в Принстоне. Здешняя лаборатория физики частиц выглядела чистой импровизацией, но именно это и позволяло добиваться выдающихся научных результатов.

С точки зрения Фейнмана, физикой нужно заниматься, используя разносторонние подходы, моделируя различные условия и задавая разные параметры, проводя испытание за испытанием до тех пор, пока эксперимент не принесет удовлетворительный, плодотворный результат. А для этого нужна возможность переконфигурировать оборудование и инструменты. И оказавшись перед лицом громадного и сложного конструктора для продвинутых физиков, он ощутил себя мальчишкой и понял, что попал в правильное место.

Как целеустремленный теоретик – а таким ему предстояло стать под руководством Уилера – Фейнман не ожидал, что циклотрон пригодится ему для накопления данных. Однако этот лабиринт из труб и проводов притянул Ричарда так, словно ему предстояло возиться именно с ним. Подобно наставнику, даже посреди абстрактных размышлений он мечтал иметь дело с реальными вещами, в точности как в детстве.

Однажды, примерно в тот период, когда они дискутировали по поводу принципа Маха, Уилер и Фейнман погрузились в оживленную дискуссию насчет Х-образных разбрызгивателей для поливки газонов, которые вращались во время работы. Очевидно, эти широко распространенные устройства работали на основе третьего закона Ньютона – действие и противодействие. Каждая из четырех направляющих выбрасывала струю воды с достаточной силой, и сама испытывала давление в обратном направлении, именуемое отдачей. Четыре потока воды, изливаясь по часовой стрелке, автоматически производили четверную отдачу, вынуждая разбрызгиватель вращаться против часовой стрелки, чем тот и занимался, выполняя свою работу, точно кружащийся дервиш.

Север, юг, восток и запад, и так пока вся лужайка не будет полита.