Текст книги "Когда фотон встречает электрон. Фейнман. Квантовая электродинамика"

Автор книги: авторов Коллектив

сообщить о нарушении

Текущая страница: 6 (всего у книги 9 страниц)

Синъитиро Томонага.

Швингер слушал теорию Фейнмана в первый раз и отвергал ее, хотя ничего и не говорил. В его глазах она выглядела как фантазия, лоскутное одеяло уравнений, лишенных смысла, плод интуиции, а не точной математической логики. Замечания аудитории сыпались одно за другим. Понемногу Фейнман начинал понимать, что у каждого из присутствующих есть свой взгляд на проблему и что его идеи задевали всех без исключения.

– Откуда взялась эта формула? – спросили у него.

Он не мог ее доказать и просто ответил:

– Это хорошая формула.

– И как вы это узнали? – последовал вопрос.

– Потому что был получен правильный результат.

– А как вы это узнали?

– Я пытаюсь показать это на следующих примерах,– сказал Фейнман.

Это было невозможно. Когда Дирак встал и спросил: «Эта формула едина?», Фейнман не понял, что тот имел в виду. А когда он продолжил, объясняя свой способ сложения амплитуд для каждого пути, и нарисовал схематические траектории частиц, великий Нильс Бор встал и заявил: «Вы проигнорировали двадцатилетний фундаментальный принцип квантовой теории? Эти траектории противоречат принципу неопределенности». Он подошел к доске, сделал знак Фейнману отойти и пустился в объяснение. В этот момент Фейнман осознал, что его презентация стала катастрофой и что никто, даже Бор, не понял, о чем он говорил. Наоборот, Швингера единодушно приветствовали как нового вундеркинда. Когда собрание было окончено, два молодых физика сравнили свои результаты. Никто из них не понимал уравнения другого, но результаты были идентичными. «Именно так я узнал, что не был сумасшедшим», – заявил Фейнман впоследствии.

По иронии судьбы после возвращения в свой кабинет в Институте перспективных исследований Принстона Оппенгеймер нашел на своем столе письмо, присланное профессором физики Университета Токио, Синъитиро Томонагой: «Я осмелился прислать вам копии нескольких статей и записей...» Оппенгеймер тут же отправил телеграмму Томонаге, предлагая ему прислать резюме своей работы, тогда как сам стал договариваться о ее публикации в журнале Physical Review. Статья появилась 15 июля. Тем временем Уилер создал группу молодых физиков для работы над записями, сделанными во время конференции. Они, с трудом пытавшиеся вникнуть в идеи Швингера, по достоинству оценили простоту и оригинальность мысли Томонаги. Теперь эти молодые физики не только понимали работу гения Гарварда, но и ясно видели, что Швингер чрезмерно ее усложнил.

Оппенгеймер сразу же понял, что Томонага идет по пути, найденному Швингером, хотя и не полностью: у него отсутствовал математический аппарат, разработанный американским ученым. Он незамедлительно написал участникам Поконо: «Именно потому что мы прослушали детальный отчет Швингера, мы можем оценить этот независимый подход».

Назад в будущее

Крах и непонимание коллег во время конференции в Поконо не заставили Фейнмана отступить. Благодаря своей работе над смещением Лэмба он понял, как приручить эти бесконечные величины, которые возникали в расчетах со всех сторон, и, оставаясь верным своей манере работать, он применил свой метод ко многим другим аспектам, и успешно. Однако ему оставалось сделать еще очень многое до завершения этого нового, весьма оригинального подхода.

Основываясь на своей теории, Ричард Фейнман предложил альтернативное объяснение электронам с отрицательной энергией. Давайте вспомним, что они невидимы для наших детекторов до тех пор, пока фотон гамма-излучения, обладающий очень высокой энергией, не попадет в один из них. В этот момент образуется пара электрон-дырка, и эта дырка ведет себя как положительно заряженный электрон (позитрон), античастица электрона. Этот процесс называется созданием пары. И наоборот, когда электрон, взаимодействуя с протоном, падает в эту дырку и заполняет ее, он испускает два (или три) фотона, что предстает перед нами как аннигиляция электрона с позитроном. Такая идея не очень нравилась физикам, но никакой другой не было, так что эта оставалась единственной игрой в казино КЭД в течение 20 лет.

На создание нового метода Фейнмана вдохновил, как он сам признался в своей нобелевской речи, звонок его научного руководителя Джона Уилера, раздавшийся осенью 1940 года: «Фейнман, я знаю, почему все электроны одинаково заряжены и имеют одинаковую массу». «Почему?» – спросил Фейнман. «Потому все они – это один и тот же электрон!» – ответил Уилер.

В поле ограниченного обзора стрелка дорог несколько, хотя на самом деле она одна.

Согласно почти абсурдной идее Уилера, единственный электрон, петляя в пространстве и времени, мог наблюдаться в конкретный момент как множество электронов в разных местах. Этот феномен можно объяснить с помощью военной аналогии: оптический прицел. Когда стрелок смотрит в прицел, он видит лишь небольшую часть всего пространства, которое находится перед ним. Представим, что в определенный момент он осматривает неровную зону, а по ней проходит извилистая дорога, которую мы фотографируем в прицеле стрелка (см. рисунок). При рассматривании фотографии у нас складывается впечатление, что мы видим разные дороги, тогда как на самом деле она одна.

Тогда возникает вопрос: как выглядит электрон, перемещающийся в прошлое? Все просто: как позитрон, передвигающийся в будущее. Таким образом, позитроны – это не что иное, как электроны, которые перемещаются в прошлое. Данная идея содержала серьезный недостаток, который Фейнман быстро обнаружил: согласно этому предположению, Вселенная в определенный момент времени должна содержать столько же электронов, сколько и позитронов. Но это противоречило наблюдениям. Наш мир состоит из материи, и антиматерия появляется только при взаимодействии космического излучения с атмосферой Земли (так позитрон и был обнаружен в первый раз), а также в созданных относительно недавно ускорителях частиц. Где находятся все эти дополнительные позитроны? Уилер ответил, что, возможно, они спрятаны в протонах. Идея о существовании единственного электрона во Вселенной не убедила Фейнмана, но, тем не менее, он сохранил в памяти: позитрон является электроном, который перемещается в прошлое. «Это именно то, к чему я стремился!» – заявит он позже. В 1949 году Фейнман официально представил свою интерпретацию антиматерии.

РИС. 1

Мир глазами Фейнмана

Томонага и Швингер создали первый реально действующий метод перенормировки. В первый раз теоретики смогли просчитать действие виртуальных частиц надежным способом и сравнить свои результаты с экспериментальными данными. Но расчеты, которые вызвали такую радость физиков, были сложными в реализации. До того как Швингер и Томонага сделали свой вклад, Бете сказал: «Расчеты в релятивистском случае нелегки... Нужно интегрировать около двадцати различных величин». На следующий день после конференции в Поконо ситуация почти не изменилась. Некоторые даже считали, что новые расчеты в КЭД сложнее, чем предыдущие.

РИС. 2

РИС.З

РИС. 4

Тем не менее Фейнман не отказался от своей идеи. Он принялся создавать простые схемы, которые должны были помочь ему в продвижении его уравнений. Эти схемы, которые скоро были названы «диаграммами Фейнмана», дали миру науки то, чего методы Швингера и Томонаги были не способны дать: простоту и скорость расчета. Диаграммы Фейнмана перевернули представления о методах изучения физики.

В первый раз Фейнман представил свои диаграммы в Поконо, но они остались непонятыми. Ничего удивительного в этом нет: он шел в направлении, весьма отличном от всего, что практиковалось в то время. Чтобы лучше понять, рассмотрим белый лист бумаги, на котором мы чертим две перпендикулярные оси. Время мы отмечаем на вертикальной оси, а положение частиц в пространстве – на горизонтальной. Таким образом, мы получаем «проекцию» трехмерного мира квантовых взаимодействий в одном измерении. Это было именно то, чего добивался Фейнман в своих исследованиях: визуализация. В данном случае – визуализация фотонов и электронов в пространстве и времени, которые появляются в виде стрелок на диаграммах. Поэтому Бор отверг эту презентацию, хотя позднее он вынужден был извиниться перед Фейнманом за то, что не понял ее в Поконо.

Взаимодействие двух электронов

Что происходит, когда два электрона взаимодействуют и обмениваются виртуальным фотоном? На этот вопрос отвечает приведенная диаграмма, которую создал Фейнман.

В данном случае фотон испущен в точке (6) и поглощен в точке (5) (точки, в которых встречаются электрон и фотон, называются вершины).

Но эта же диаграмма позволяет изучить другую ситуацию: фотон поглощен в точке (6) и выпущен в точке (5). Если прошлое находится внизу диаграммы, а будущее – вверху, тогда диаграмма означает, что он поглощен до того, как был выпущен, а значит, виртуальный фотон перемещается назад во времени. Но вернемся к способу, которым два электрона отталкиваются. Электрон слева имеет некоторую вероятность переместиться из х₁ в х₅, и Фейнман это записывает в виде К₊(5.1). Другой электрон может переместиться из х₂ в х₆, это записано как К₊(6.2) . Этот второй электрон может испустить виртуальный фотон в х₆. Вероятно, фотон может переместиться из х₆ в х₅, что Фейнман формулирует в виде δ+(s*₆). Прибывая в х₅, фотон может быть поглощен электроном. Вероятность, что электрон сможет излучить или поглотить виртуальный фотон, также имеет математическое выражение, сформулированное еще в довоенных исследованиях, и может быть записана в виде e_γμ, где е – это заряд электрона, a_γμ – это величина, сформулированная в теории Дирака. Электрон справа, передавая часть своей энергии и своего импульса (произведение его массы на скорость), изменит свое движение из х₆ в х₄ (как в случае, когда охотник ощущает эффект отдачи при стрельбе из своего ружья). Электрон слева, поглотив фотон и получив его энергию и импульс, начинает двигаться из х₅ в х₃. В руках Фейнмана эта диаграмма приобретает вид следующего уравнения:

е²d⁴x_sd⁴ x₆K₊(3,5)K₊(4,6)γ_μδ₊(s²₅₆)γ_μK+ (5,1)K₊ (6,2).

Таким образом, какое-либо событие, как, например, сидение на скамейке в муниципальном саду в 14.00, может быть представлено точечно, так как оно происходит в определенном месте и в определенное время (рисунок 1). Теперь представим, что эта точка является электроном. Перемещению электрона из пункта А в пункт В в течение какого-то времени соответствует рисунок 2. Линия, соединяющая точку А, откуда приходит электрон, с точкой В, куда он направляется, называется функцией распространения. Такая же диаграмма применима и в случае с фотонами (рисунок 3).

РИС. 5

Функция распространения не является простой линией. Она представляет собой правила, необходимые для расчета вероятности того, что одна частица выходит из точки Айв дальнейшем находится в точке В. Фейнман считал, что частица перемещается из одной точки в другую не по какой-то конкретной траектории, но многими путями, и все они определяют вероятность перемещения частицы из А в В, выраженную соответствующим уравнением.

Благодаря этим деталям мы приближаемся к пониманию того, как Фейнман объяснил антиматерию. Согласно его мнению, позитрон является электроном, который передвигается назад во времени. В таком случае, как объяснить рисунок 4? По традиционному представлению КЭД, фотон, обладающий большой энергией, вызывает появление пары электрон-позитрон. Позитрон движется в пространстве и времени до встречи с другим электроном. Тогда они одновременно исчезают, испуская гамма-фотон. Этот процесс известен под названием рождение и аннигиляция пары. Однако Фейнман дал ему другую интерпретацию (рисунок 5).

Электрон, движущийся вперед во времени, излучает фотон и, так же как и при взаимодействии электронов, получает отдачу, которая заставляет его двигаться назад во времени. Затем он подвергается новому взаимодействию с фотоном, меняет траекторию и снова начинает свое продвижение вперед во времени. Речь идет не о двух электронах и одном позитроне, а о единственном и одном и том же электроне, который движется во времени вперед-назад.

Как и микросхемы, диаграммы Фейнмана облегчили расчеты.

Швингер по поводу диаграмм, использованных Фейнманом в своих исследованиях

Фейнман изложил детали своей теории в двух статьях весной 1949 года: в первой, «Теория позитронов», он объяснил свою интерпретацию антиматерии, а во второй, «Пространственно-временной подход к квантовой электродинамике», применил свои диаграммы для исследования взаимодействия двух электронов. Таким образом, ученый представил основу той работы, которую он с большим успехом сделает в течение следующих двух лет.

От непонимания до успеха

Проблема была в том, что даже физики из самого близкого окружения Фейнмана не очень понимали, каким образом использовать этот новый метод. Диаграммы Фейнмана не были интуитивно понятными для физиков конца 1940-х – начала 1950-х годов. Исправить эту ситуацию было суждено Фримену Дайсону, молодому физику английского происхождения. Как-то, после встречи с Ричардом Фейнманом, Дайсон написал своим родителям: «Он наполовину гений, наполовину шут». Об этом заявлении он впоследствии будет жалеть.

Фримен Дайсон

Английский физик и математик Фримен Дайсон (р. 1923) считается одним из математических гениев Англии. Лучше всего его можно охарактеризовать словом «ниспровергающий» – это одно из любимых понятий Фримена, по мнению друга ученого, Оливера Сакса:

«Ниспровержение» – любимый термин Фримена для разговоров о науке и творчестве. Он считает, что важнее ниспровергать, то есть делать то, чем он занимался всю свою жизнь, чем придерживаться традиционных взглядов».

Фримен поступает в Кэмбридж, собираясь заниматься математикой, однако быстро отказывается от своего намерения. Однажды ассистент Дирака скажет ему: «Я бросаю физику ради математики, так как считаю ее неточной, туманной и двусмысленной наукой». На что Дайсон ответит: «А я бросаю математику ради физики по этим же причинам». После Второй мировой войны наиболее благоприятной страной для занятий физикой становятся Соединенные Штаты Америки. Дайсон хочет там поселиться, но возникает вопрос: куда ехать? Ему советуют работать с Бете, и он, недолго колеблясь, принимает решение ехать в Корнелл. И вот уже Фримен Дайсон открывает для себя свою новую родину: он играет первую партию в покер, на практике постигает смысл американского слова «пикник» и предпринимает свое первое путешествие на машине в «дикий край» (в реальности спокойный путь из Итаки в Рочестер, штат Нью-Йорк) в компании Ричарда Фейнмана, «редкого вида американского ученого-аборигена», как он его характеризует в письме своим родителям.

Первой задачей Дайсона было рассчитать значение лэмбовского сдвига для электрона без спина (нерелятивистский случай), для которого Бете недавно провел предварительные расчеты в поезде, возвращаясь с острова Шелтер. Вначале Дайсон не относился к идеям Фейнмана всерьез. Однако в один прекрасный день Вайскопф, бывший в Корнелле с визитом, заговорил о невероятном прогрессе, достигнутом Швингером в Гарварде, и Дайсона осенило: существовала связь между работами этих двух гениев физики. Он начал понимать, что под импульсивными действиями Фейнмана прослеживается определенный метод. Он писал своим родителям: «Бете научит меня многому, но я думаю, что если дольше буду оставаться здесь, то выяснится, что моя дальнейшая работа связана именно с Фейнманом». Тем не менее его предсказание не сбылось: осенью 1948 года, с благословения Бете, Дайсон уехал в Институт перспективных исследований Принстона, где ему суждено было проработать вплоть до 1994 года.

А тем временем приближалось лето 1948 года, и Фейнман намеревался совершить свою обычную выходку: исчезнуть из университета, оставив за собой кучу непроверенных экзаменационных работ, непрочитанных статей и ненаписанных рекомендательных писем. В этом году он должен был разобраться со своими отношениями, находившимися несколько месяцев в подвешенном состоянии: в Лос-Аламосе осталась одна секретарша, с которой он начал встречаться после смерти Арлин. Более того, эта связь вызвала ревность и агрессию со стороны другой женщины и более спокойную реакцию со стороны третьей, просто написавшей Фейнману, что бросает его.

Дайсон планировал посетить серию семинаров, проводимых Швингером в Энн-Арбор с 19 июля по 7 августа. Таким образом, он отправился пересекать Соединенные Штаты Америки с Фейнманом в его подержанном Олдсмобиле, упрашивая Ричарда немного притормозить и ехать со скоростью ниже, чем 105 км/час. Путешествие дало возможность Дайсону лучше понять идеи своего попутчика, так как он немного услышал от Фейнмана в Корнелле; ему показалось, что тот лишь намечает решения уравнений, вместо того чтобы решать их полноценно. Шоссе 66, «главная улица Америки», способствует признаниям, и мало-помалу Дайсон открыл настоящую страсть Фейнмана: это была не перенормировка, а полное переосмысление квантовой механики, окончательный итог всех поисков. Именно тогда Дайсон осознал всю глубину и важность работы своего компаньона. По прибытии в Альбукерке Фейнман отправился по своим делам, на поиски Розы Макшерри, собираясь выяснить с ней отношения и положить конец их связи. Что касается Дайсона, то его путь лежал на автовокзал, где первый же автобус отвез его на встречу со Швингером, находящимся в Энн-Арбор.

Когда семинар закончился, Дайсону пришлось возвращаться в Корнелл на автобусе с несколькими пересадками. Он воспользовался этим долгим переездом, чтобы поразмышлять над работами Томонаги и Швингера, а также Фейнмана. Дайсон удивлялся, что группе японских физиков, работающей в основном изолированно, удалось достичь таких прекрасных результатов: «Томонага объяснил свои идеи простыми и четкими словами – так, что все смогли его понять, в отличие от Швингера». Кроме того, он понял, что мог переписать уравнения Швингера, включив в них математические объекты, которые Фейнман назвал «операторами порядка временных рядов». Во время остановки в Чикаго Дайсону удалось вывести всю теорию Фейнмана исходя из теории Швингера. Вернувшись домой, Дайсон принялся за дело и в течение последних дней лета 1948 года трудился с таким уровнем концентрации, что, по его собственным словам, у него не было никакой жизни, кроме работы. В итоге физику удалось найти математическую основу для подходов Фейнмана и Швингера. В октябре, до того как Фейнман закончил свою большую статью о КЭД, Дайсон отправил в журнал Physical Review статью под названием «Теории излучения Томонаги, Швингера и Фейнмана». Он начал делать наброски уравнения Томонаги – Швингера, которое, прежде всего, соответствовало бы уравнению Шрёдингера с учетом времени. Дайсон также отмечал, что основной принцип теории Фейнмана – «сохранить симметрию между прошлым и будущим». Благодаря этому ему удалось доказать возможность избежать самых неприятных элементов в расчетах Швингера, что делало эти серии возмущений более простыми в употреблении. Кроме этого, речь шла о том, чтобы сконцентрироваться на матрице S, математическом объекте, содержащем совокупность вероятностей, связанных со всеми различными траекториями между начальным и конечным состоянием. Дайсон доказал, что каждое из этих значений могло быть представлено с помощью диаграмм Фейнмана. Более того, он утверждал, что эти диаграммы должны рассматриваться не только как помощь в расчетах, но и «как графическое изображение физических процессов при составлении матрицы».

Результатом стало решение более надежное, чем у Фейнмана, и более понятное и полезное, чем у Швингера. Дайсон представил сообществу физиков-теоретиков математическое обоснование того, почему следовало предпочесть теорию Фейнмана скучной математической виртуозности вундеркинда Гарварда. К тому же он доказал, что КЭД была перенормирована тогда, когда бесконечные величины оказались под контролем благодаря методам, созданным Фейнманом. Любопытно то, что статья Дайсона включала лишь одну диаграмму пространство-время. Поскольку статьи Фейнмана еще не вышли в свет, может показаться парадоксальным, что первая из этих знаменитых диаграмм была опубликована в научном журнале... Дайсоном.

Мир родился в условиях, более упорядоченных в прошлом, чем в настоящем.

Ричард Фейнман

В действительности у Фейнмана и Дайсона не было одинакового понимания того, что означали эти диаграммы. Первый, возможно под влиянием уравнения интеграла по траекториям и благодаря изучению взаимодействий между частицами без вмешательства квантовых полей, представлял себе диаграммы в качестве реальных изображений физических процессов, в которых электроны могли перемещаться с одной стороны в другую и вперед-назад во времени. Работа Дайсона все это изменила. Он показал, как диаграммы могут быть выведены из совокупности основных уравнений квантовой теории поля.

Согласно Дайсону, каждая часть каждой диаграммы представляла величину в серии уравнений. Они были порождены разумом, обладающим необыкновенной интуицией, но они могли быть подтверждены посредством серии сложных преобразований уравнений квантовой механики и теории относительности.

Самое удивительное во всем этом, что Фейнман не отдавал себе отчет о том, какую драгоценность он держал в своих руках, до января 1949 года, когда была проведена конференция Американского физического общества. Там физик по имени Мюррей Слотник сделал сообщение о своей работе и был просто уничтожен Оппенгеймером, который встал и сообщил мелодраматическим тоном ассамблее, что расчеты должны быть ошибочными, так как они «противоречат теореме Кейза». На это Слотник не мог ничего ответить... и никто другой в зале тоже, так как Оппенгеймер ссылался на работу Кеннета Кейза, даже не публиковавшего свою теорему. Оппенгеймер заявил, что Кейз выступит на следующий день.

Фейнман вернулся в отель и углубился в расчеты, чтобы проверить, точно ли Слотник ошибся. На следующее утро он отправился на его поиски, чтобы сказать ему, что он был прав, а Оппенгеймер заблуждался... Слотник не мог поверить: он посвятил данной проблеме два года, из которых шесть месяцев заняли сложные расчеты, а Фейнман сделал это лишь за полдня! Мощь его метода была очевидной! Позже Дайсон писал в своих мемуарах: «Расчеты, которые я провел для Ханса Бете (по поводу лэмбсовского сдвига), используя ортодоксальную теорию, потребовали несколько месяцев и сотни страниц. Дик пришел к тому же заключению на одной доске за полчаса».

Слотник и Фейнман заняли места среди присутствующих, чтобы прослушать выступление Кейза. Когда он закончил, Фейнман поднялся и заявил, что подтверждает результат Слотника. Теорема Кейза больше никогда и никем не была использована.

Тогда Фейнман осознал, что создал что-то очень мощное. Сильный в своей вере, свойственной тому, кто прав, он вместе с Дайсоном присутствовал на третьем и последнем заседании конференции, которая прошла в местечке Олдстоун– на-Гудзоне, в 65 км на север от Нью-Йорка. С 11 по 14 апреля 1949 года Фейнман сам излагал свои идеи. Наконец-то их слушали. Так был открыт путь новому способу изучения физики.

Глава 4

Новый старт, новые препятствия:сверхтекучесть

После триумфа, который вызвали диаграммы ученого, Фейнман чувствует, что должен поменять обстановку – как в личном, так и в профессиональном плане. Перед тем как снова приступить к преподаванию, но уже в Калтехе (в этом университете он будет работать до самого конца), исследователь решает провести годичный отпуск в Бразилии. Наряду с этим он прекращает работу с частицами ради того, чтобы заниматься физикой конденсированных сред, в частности проблематикой сверхтекучести гелия.

Американские ученые, в том числе физики, свои первые выезды за границу обычно совершали в европейские города. Однако Фейнман не намеревался следовать примеру своих коллег.

Его взор был обращен к Южной Америке. Летом 1949 года Фейнман принял предложение провести несколько недель в бразильском Центре физических исследований, не так давно открытом в Рио-де-Жанейро. За несколько месяцев до этого путешествия он поверхностно изучил португальский, чтобы иметь возможность преподавать физику и флиртовать с женщинами Копакабаны. Улицы Рио очаровали его своей свободной атмосферой, чуждой академической строгости и очень благоприятной для занятий искусством, в частности музыкой. В дальнейшем Фейнман будет предпочитать поездки в Южную Америку и Азию любым другим направлениям.

Обаяние улиц и пляжей Рио побудило его следующей зимой попросить Центр принять его на работу на постоянной основе, несмотря на то что он вел переговоры с Робертом Бэчером, его давним коллегой из Лос-Аламоса, желая также быть принятым в Калифорнийский технологический институт (Калтех). Фейнман признался, что устал от Корнелла, «от суеты маленького городка и плохой погоды». Кроме этого, он поведал Бэчеру, что предпочитает не брать студентов из докторантуры.

Но Бэчер убедил Фейнмана переехать в Пасадену и при этом дал ему годовой отпуск в Рио, с августа 1951 по июнь 1952 года.

В Бразилии Фейнман жил в номере отеля Miramar de Copacabana, где он занимался расчетами энергетических уровней легких атомов (водород, гелий, литий и так далее). Проживая в стране, в которой 15 лет назад не было никакой физики (впрочем, как и в какой-либо другой стране Южной Америки), Фейнман должен был оставаться на связи с Соединенными Штатами Америки, чтобы получать необходимые экспериментальные данные. В эпоху, когда еще не существовало интернета, он мог общаться с радиационной лабораторией Калтеха, субсидируемой из прибыли одной известной фирмы, только один раз в неделю, при помощи бразильского радиолюбителя. Тем не менее здесь, в Бразилии, Фейнман потерял своего гения, как он сам это называл:

«Я много работал и получил приемлемые результаты... Но я пришел к выводу, что параметры, которые нужно учитывать, настолько многочисленны, что я не могу гарантировать полезности моей работы. Я стремился к глубокому пониманию ядра, но никогда не был полностью убежден в важности этого».

В действительности это означало только то, что он недостаточно много работал.

Девушка из Копакабаны

«Американец в Рио» – так мог называться фильм, где Фейнману бы выпала главная роль. Хотя он всегда утверждал, что был нечувствительным к музыке, здесь для него открылся стиль, который отлично подходил к его манере жить: динамичный, импровизационный, горячий и непризнанный. Пусть самба и отсутствовала в последнем издании Британской энциклопедии, но она звучала в ушах Фейнмана, проникая через окно его отеля. Закончилось все тем, что ученый записался в школу Os FarQantes de Copacabana, где начал пробовать себя в игре на пандейру. Затем его увлек другой музыкальный инструмент (фригидейра), на котором Фейнман играл несколько иначе, чем местные музыканты, чем и снискал симпатии последних. Постепенно к нему пришло мастерство, и он начал выступать на праздниках и, конечно же, на карнавале 1952 года, где фотограф одной местной газеты увековечил его в образе Мефистофеля.

Самба, спиртные напитки и флирт – вот основные предпочтения Фейнмана во время его пребывания в Рио-де-Жанейро, хотя и не обязательно в такой последовательности. Этой зимой он слишком много пил (до такой степени, что испугался и поклялся никогда больше не прикасаться к алкоголю) и пользовался некоторым успехом на пляже, дискотеках, а также в холле отеля.

После смерти Арлин Фейнман предался чувственному марафону: он играл в соблазнителя. Женщины говорили, что их привлекали его ум, его внешность, его манера танцевать, а также умение их слушать и пытаться понять. Он обычно встречался с одной избранницей в течение нескольких дней, затем отправлял письмо:

«Любимая, то, что сделало нас обоих счастливыми, имеет такое большое значение... Прошу тебя, никогда не забывай, даже на закате своей жизни, что я буду любить тебя где-то на этой Земле. Я никогда тебя не забуду, так как ты – единственный человек, с которым я чувствовал себя так хорошо».

Они всегда его прощали. Женщины знали, что работа для него стоит на первом месте, и любопытно то, что это делало его еще более привлекательным в их глазах. Находясь в эпицентре той веселой жизни, что он вел в Рио и которая словно вихрь поглотила его, Фейнман написал Мари Луиз Белл, с которой он познакомился в кафе Корнелла, и предложил ей выйти за него замуж. Они поженились после его возвращения из Бразилии, в июне 1952 года, а затем поехали в Мексику и Гватемалу проводить свой медовый месяц. Никто из его друзей не понимал этого брака. За спиной они называли ее «девушкой с волосами из целлофана» и были убеждены, что она совсем не ценила своего мужа: у Мари Луиз была привычка говорить, что она стала женой невежественного обладателя докторской степени. Она изменила его стиль одежды до такой степени, что друзья Фейнмана, видя его, идущего с бабочкой на шее, знали: где-то рядом находится его вторая половинка. Мари Луиз бросала на них недоброжелательные взгляды и избегала общения с ними: сам Фейнман упустил случай встретиться с Нильсом Бором во время его визита в Пасадену, так как жена ему заявила, что не намерена коротать вечер в компании скучного старикана. Ничего удивительного в том, что его многочисленные знакомые удивлялись, как он мог связать свою жизнь с такой женщиной.

Что-то отличает меня от этих людей: они не учатся понимать, они учатся как-то иначе, по привычке или иным способом.

Как их знания уязвимы!

Ричард Фейнман по поводу методов обучения в бразильских университетах

Такие отношения не могли длиться долго. Четыре года спустя, в 1956 году, супруги подписали соглашение о расторжении брака, что порадовало прессу. Не потому что Фейнман был знаменит, а скорее потому, что это давало им повод позлорадствовать. «Профессор играет на бонго и делает расчеты в постели», «Он делает расчеты за рулем, сидя в гостиной своего дома и ложась в постель». Как бы то ни было, алименты в десять тысяч долларов в течение трех лет положили конец этому браку, которого никогда не должно было существовать.

Нулевая вязкость

Все жидкости оказывают сопротивление при вытекании. Это явление называют вязкостью, возникающей из силы трения, которая действует между молекулами жидкости, а также между молекулами и поверхностью, по которой они растекаются. У некоторых жидкостей, таких как шампунь или мед, вязкость очень велика. У других (например, у воды) она гораздо меньше. А жидкий гелий при температуре меньше -271° С ведет себя вообще аномально: его вязкость исчезает, и гелий становится сверхтекучим (см. рисунок). При этом мы можем наблюдать следующее явление: гелий буквально перетекает через край сосуда, в котором он содержится, переливается наружу и легко проникает в отверстие, размер которого меньше 0,0002 миллиметра.