Радуга Фейнмана. Поиск красоты в физике и в жизни

Ясное дело, я врал. Но скажи я, что дело у меня к нему личное, он бы меня и на порог не пустил. И, конечно, я не собирался вываливать ему всю правду: «Вот, зашел поболтать, потому что мы оба умираем от рака».

Он помолчал и сказал:

– Не сейчас.

Но тон у него смягчился – он же думал, что я пришел задать настоящий вопрос по физике.

– Хорошо, когда лучше прийти?

– Не знаю. Попробуйте на следующей неделе.

Следующая неделя не годится. К следующей неделе я, может, помру уже.

– Ладно, – сказал я и попятился. – Все равно вы вряд ли мне помогли бы. Это вопрос по квантовой оптике, а вы, я уверен, много лет об этой теме не вспоминали.

Один мой хороший друг по аспирантуре, Марк Хиллери, получил ставку в Нью-Мексико – занимался там квантовой оптикой. Мы время от времени обсуждали его и мою работу по телефону, в промежутках между моими наскоками на струнную теорию, в основном по ночам, когда мой уборщик был слишком занят, чтобы меня развлекать. Как и писательством, барахтаньем в квантовой оптике я тоже предпочитал с коллегами не делиться. Слишком прикладная тема. Но Фейнман ценил любые аспекты физики. И ему нравились дерзкие задачи.

Я уже собрался закрыть за собой дверь. Медленно.

И вот уж почти закрыл, как он сказал:

– Погодите.

Теперь его одолело любопытство, и, что самое главное, ему захотелось доказать мне, что нет такой задачи в мире физики, о которой он не мог бы составить блистательного мнения.

– В чем задачка?

Уловка сработала. Теперь осталось придумать вопрос. А вот это несложно.

Одна из ключевых задач квантовой оптики – описать, как ведут себя лучи лазера при проникновении сквозь материал типа кристаллического вещества. Материальная среда заставляет их вести себя не так, как в вакууме. Мы с Марком обнаружили, что, применив методы мой диссертации, то есть используя приближение в виде бесконечности измерений, можно смоделировать отдельные атомы кристаллической решетки и – с определенными допущениями и уймой математики – развить теорию взаимодействия лазерного луча и кристалла.

Теоретическое описание этих взаимодействий уже существовало, но не выводилось из теории индивидуальных атомов, в отличие от нашего. Это описание вывели из аппроксимации кристаллической решетки как непрерывной среды с определенными макросвойствами, измеряемыми экспериментально. Если вместо кристалла взять чашку с водой, тогда старый подход сводился бы к рассмотрению воды в чашке как жидкости с определенными макроскопическими свойствами – плотностью, вязкостью и коэффициентом преломления (степенью искривления света) – и никак не учитывал бы, что эта жидкость состоит из микроскопических штучек, называемых молекулами воды. Наш подход состоял в следующем: начать с молекул воды, а все остальное выводить из этого. Если бы мы и впрямь могли «вывести» из этого все остальное – но не пренебрегали «нюансами», – наш подход был бы явно лучше. Однако проделать задуманное оказалось гораздо сложнее старого подхода, и чтобы его осуществить, нам пришлось сделать свои упрощающие допущения. Ключевое допущение – применение моего метода бесконечного количества измерений. Поскольку и старый подход, и наш метод подразумевали приближения, по сути, ни один не был лучше другого. И все-таки мы думали, что переделка теории нашим способом может привести к неким новым соображениям в физике. Как и работа Фейнмана с жидким гелием, эта теория могла бы стать моделью, придуманной для данной ситуации, а не фундаментальной теорией типа квантовой хромодинамики или струн. Но нам все равно было интересно, вот мы и взялись за работу.

Марк сравнил нашу теорию с обычной, позвонил как-то раз ночью и сообщил, что они не сходятся. Я глянул в статью пятнадцатилетней давности, где впервые была представлена старая теория, и действительно: наши результаты, хоть и похожие, сильно расходились с этими. Очевидно, либо одна, либо другая теория неверна, и мы решили, что наша. То ли математическую ошибку где-то допустили, то ли сделали безосновательное допущение. Вот я и подумал, что для обсуждения с Фейнманом это отличная задача.

Фейнман мгновенно постиг замысел нашей теории, чем доказал, что и впрямь нет такой задачи в мире физики, о которой он не мог бы составить блистательного мнения. По сути, следующие полчаса он предъявил мне больше блистательных мнений, чем я смог сгенерировать сам, думая об этой теории два месяца подряд. Легкость, с которой он превзошел мои мыслительные способности, должна была бы меня обескуражить, но я лишь порадовался, что ему наша идея пришлась по вкусу.

И тогда я рассказал ему о конфликте с другой теорией.

– Вы понимаете ту теорию? – спросил он.

– Я читал статью. Проследил за их расчетами.

– Проследили? Если вы за чем-то проследили, это еще не означает, что по верному пути. Вот если сами выведите, – сказал он, – тогда поймете. А может, и поверите в нее. – Он помолчал и добавил: – Конечно, может оказаться, что это херня. Подозреваю, так и есть, потому что мне кажется, вы все сделали верно.

– Но эта теория существует уже пятнадцать лет, – возразил я.