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

К счастью, Дайсон, объявившийся в Корнелле в качестве аспиранта Бете, помог развить и продвинуть диаграммы Фейнмана, связав их с другими интерпретациями квантовой электродинамики. Его унификация различных методов оказалась очень важной для окончательного успеха.

Одиссея англичанина в Итаке

Фримен Дайсон вырос на юге Англии и проводил каникулы в доме на берегу моря. Его отец был сочинителем классической музыки, самой известной работой которого стали «Пилигримы из Кентербери», а мать – поклонницей Чосера, так что любовь сына к книгам и тихим размышлениям не удивляла родителей.

Тем не менее они изумились⁶⁰, когда однажды на рождественские каникулы Фримен принес домой учебник по дифференциальному исчислению и читал его по четырнадцать часов в день. Он решил все задачи и дал письменное обязательство обосновать теорию Эйнштейна.

Для Дайсона это было лучшее Рождество.

Через Винчестер-колледж и Кембридж он попал в Корнелл, на факультет физики, руководимый Бете и часто оглашаемый «серенадами» на барабанах в исполнении Фейнмана. Затворник и хулиган быстро сошлись, Фримен и Ричард стали отличными друзьями.

Важнее всего то, что Дайсон помог привлечь внимание к работе Фейнмана со стороны научного сообщества, продвигая метод диаграмм, одновременно вдохновляя приятеля укрепить его математическую основу, и в конечном итоге связав метод с гипотезами Швингера.

Когда Дайсон появился в Корнелле как аспирант в сентябре 1947 года, царившая в университете неформальность поразила его. Все называли Бете просто «Ханс» – неслыханная вещь в Британии того времени. Фримен также оказался изумлен⁶¹ небрежностью известного физика, особенно грязными ботинками, что красовались на нем во время их первой встречи.

Если бы преподавателя Кембриджа увидели в такой обуви, то люди решили бы, что он упал в придорожную канаву. Но в Соединенных Штатах это было в порядке вещей.

Ханс выглядел не совсем обычно, Ричард казался настоящим безумцем, но скромному Дайсону он понравился. До сих пор он не встречал никого, похожего на гения из Фар-Рокэуэй – с привычкой лупить по барабанам ночью и диким чувством юмора. Фейнман нарушал порядок с таким щегольством, которого Дайсон никак не ожидал, особенно от профессора.

Поначалу он нашел методы американского коллеги, мягко говоря, странными. Однако, как бы дико они ни смотрелись, они работали, и не только воспроизводили результаты Бете, но и предсказывали вещи, которые Ханс не мог рассчитать.

Как в книге Эдит Несбит «Волшебный город», которую Дайсон любил в детстве, чудеса просто возникали из воздуха в этой вселенной, живущей по безумным правилам. Сумасшедший играл на бонго в два часа ночи, все что угодно могло случиться в любой момент. Электроны любили закладывать мертвые петли во времени, или сочетались с волнистыми кривыми из вакуума. В реальность могли входить самые невероятные возможности. Добавьте еще вот это, абракадабра, фокус-покус, и вы можете предсказать линии в спектре водорода.

Дайсон вспоминал, описывая свое первое столкновение с подходом Фейнмана к квантовой физике: «Впервые я услышал об интеграле по траекториям прямо от Фейнмана в 1947 году, и тогда я был поражен и пришел в недоумение. Поражен по той причине, что картина выглядела физически правильной, а недоумевал из-за того, что с точки зрения математики она казалась чепухой»⁶².

Прошло некоторое время, прежде чем Ричард побеспокоился о том, чтобы изложить математическое обоснование своих методов.

Пока этого не случилось, он мог рассчитывать все с помощью таинственных диаграмм, словно заклинатель, хранивший свои методы в тайне. Ему нравилась озадаченность на лицах людей, видевших, как он пришел к правильному ответу без каких-либо видимых уравнений. Дайсон, наоборот, представляя метод более широкой аудитории (одна из его вариаций некоторое время даже именовалась «диаграммами Дайсона»), старался показать его математически обоснованным и для этого копал глубже.

Математик Марк Кац однажды сравнил Бете и Дайсона с Фейнманом, заявив: «В науке… существуют два типа гениев: ординарные и магические. Бете и Дайсон были отличными математиками, они двигались вперед ясным, логичным путем. Фейнман, наоборот, не был ординарным гением, он выглядел так, словно может извлечь результаты прямо из воздуха, и мог называться “волшебником высшего класса”»⁶³.

Марафон на вершину

Продолжение конференции на Шелтер-Айленд состоялось в «Поконо Мэнор Инн» в горах Поконо (Пенсильвания) с 30 марта по 2 апреля 1948 года и вышло столь же плодотворным, хотя больше за счет представления новых теоретических моделей, а не из-за демонстрации экспериментальных результатов.

Швингер стал звездой этой встречи, он представил тщательно разработанную, математически стройную версию квантовой электродинамики, в которой был достигнут значительный прогресс на пути сокращения бесконечных величин и получения конечных значений. Фейнман выступил не с такой помпой, он изложил свой метод, связанный с диаграммами и интегралом по траекториям.