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

Такая реакция публики отразила широко распространенный страх перед новым ужасным оружием. Когда несколькими месяцами позже Бор предупредил физиков на Вашингтонской конференции об открытии ядерного распада в Германии и о появившейся у нацистов возможности создать атомную бомбу, видения опустошающих террористических атак проникли в ночные кошмары очень многих людей.

Бор оставался в Принстоне с января по май 1939-го, и работал он в кабинете на одном этаже с Уилером в здании, которое тогда именовалось Файн-холл, а ныне называется Джонс-холл. Пытаясь разобраться с механизмом ядерного распада, ученые эксплуатировали боровскую жидкокапельную модель атома, гибкую схему, где ядро предстает чем-то вроде распухшего яичного желтка, который при сильном растяжении способен делиться. Трудясь вместе всю весну, они скрупулезно определили, в каких условиях может происходить распад, когда образец урана бомбардируют или быстрыми (высокоэнергетичными), или медленными (низкоэнергетичными) нейтронами.

Для различных изотопов (ядерных типов) урана Уилер нарисовал картинки энергетических барьеров, которые необходимо преодолеть нейтронам, чтобы проникнуть в ядро атома и разбить его. Он изобразил эти барьеры в виде холмов, на которые лыжник должен взобраться, чтобы достичь вершины и получить шанс на быстрый спуск.

Для наиболее распространенного изотопа, уран-238, холм оказался крутым, и тут требовались быстрые нейтроны – вроде лыжников, выступающих на Олимпиадах – чтобы добиться цели. Для куда более редкого изотопа, уран-235, барьер был намного ниже, его в состоянии пересечь даже медленные нейтроны, как обычные любители лыжных прогулок.

Таким образом Уилер и Бор сделали вывод, что уран-235 куда легче подвергнуть распаду, чем уран-238. Более того, они открыли, что искусственно созданный изотоп, именуемый плутоний-239, если его произвести в достаточном количестве, еще проще расщепить медленными нейтронами.

При этом в процессе распада появляются новые нейтроны, и при замедлении они могут спровоцировать распад других, соседних ядер, вызвав ядерную реакцию с контролируемым выделением энергии… или взрыв большой разрушительной силы.

Бор и Уилер опубликовали результаты в статье «Механизм ядерного распада», которая вышла из печати 1 сентября 1939 года, точно в тот день, когда началась Вторая мировая война в Европе и Адольф Гитлер вторгся в Польшу. Их находки оказались позже бесценными для Манхэттенского проекта, военной программы по разработке ядерной бомбы в США.

К осени Уилер оставил позади совместную работу с Бором и был полон желания внести свой персональный вклад в теоретическую физику. Он также надеялся стать внушающим уважение наставником, каким датский физик был для него. В картине идеального профессорства, которая сформировалась у него в голове, сочетались приватная сторона: глубокие размышления и тщательные расчеты, и публичная сторона: преподавание и работа со студентами.

Поддержание равновесия между ними требовало аккуратного обращения со временем, отсюда и часы на столе.

Тогда Уилеру было всего двадцать восемь, и он не мог знать, что у него есть почти семь десятилетий на то, чтобы ответить на вопросы вроде «Откуда возникает бытие?» (как он часто спрашивал в свои поздние годы). Пожилой Уилер наверняка посоветовал бы себе молодому расслабиться и получать удовольствие от преподавания. Но в тот момент, когда секундная стрелка бежала по кругу, отъедая от будущего минуту за минутой, Джон очень серьезно воспринимал задачу не отступить от расписания.

Превосходное легкомыслие

Кабинет Уилера, под номером 214, находился на втором этаже Файн-холла.

Здание получило имя от Генри Бернарда Файна, основателя математического факультета Принстона, трагически погибшего в 1928 году, когда его во время велосипедной прогулки сбила машина. Строительство корпуса оплатил друг Файна, Томас Д. Джонс, и по его плану создали настоящий храм математической науки.

Чуть позже сюда пустили физиков-теоретиков.

В каждом кабинете стены были обшиты дубовыми панелями, имелась грифельная доска, встроенные шкафы, а окна выходили на кампус, больше напоминавший парк. Сильный аромат осени встречался тут с запахом меловой пыли, когда профессора пытались описать мир природы снаружи с помощью многочисленных формул. Что и говорить, роскошное место, чтобы заниматься фундаментальными исследованиями.

Сам Джонс, математик Освальд Веблен и остальные постарались создать максимально дружественную атмосферу. Преподаватели собирались в уютной чайной и обсуждали самые разные идеи – она занимала пространство над кабинетами второго этажа. Над камином в чайной красовалась высеченная в камне фраза на немецком, взятая из лекции Эйнштейна: «Raffiniert ist der Herrgott, aber boshaft ist er nicht» («Господь Бог изощрен, но не злонамерен»). Изречение отражало веру Эйнштейна в то, что хотя поиск точных уравнений в теоретической физике извилист и может изобиловать поворотами и тупиками, но природа все же не так жестока, чтобы скрыть окончательное решение.