Ричард Фейнман — человек, который шутил наверняка

Ричард Фейнман

Многие великие физики XX века были людьми разносторонними. Так, Макс Планк серьезно занимался альпинизмом, Альберт Эйнштейн играл на скрипке и был яхтсменом, а Эрвин Шредингер писал стихи и знал шесть языков помимо родного немецкого. Однако Фейнман стоит особняком: он играл на банджо, писал картины, участвовал в психологических экспериментах, немного поработал в качестве молекулярного биолога, приложил свои силы к расшифровке письменности майя и развил навыки взлома замков до такого уровня, что в один день сумел открыть все сейфы с совершенно секретной документацией по Манхеттэнскому проекту.

Диаграммы Фейнмана

Принадлежавший физику и его супруге Гвинет фургон Dodge Tradesman украшали весьма характерные рисунки — сходящиеся и расходящиеся прямые и волнистые линии с буквами над ними. Однажды на перекрестке Гвинет, обычно ездившую по своим и семейным делам на машине, спросили, почему на ее машине изображены диаграммы Фейнмана, и она ответила: «Потому что меня зовут Гвинет Фейнман».

Отреставрированный фургон Фейнмана.

Фото: John Kannenberg / flickr / CCBY-NC-ND 2.0

Диаграммы Фейнмана — это способ изображения взаимодействия элементарных частиц друг с другом. Каждый отрезок соответствует одной частице, а каждый узел отвечает за испускание или поглощение одними частицами других; волнистыми линиями обозначают переносчики взаимодействия, а прямыми — все остальные частицы. К примеру, так можно изобразить процесс бета-распада, превращения нейтрона в протон, антинейтрино и электрон.

Фейнмановская диаграмма, демонстрирующая испускание глюона

 в результате аннигиляции электрона и позитрона.

Изображение: Joel Holdsworth / wikimedia commons / CCBY-SA 3.0

Помимо того что диаграммы Фейнмана наглядно показывают даже довольно сложные процессы, они также позволяют вывести математическое выражение для расчета характеристик тех самых процессов, которые показаны на диаграмме. Фейнман разработал метод интегрирования по путям (или по траекториям) в квантовой механике — прием, который затем вошел в обиход физиков-теоретиков по всему миру. С его помощью, в частности, было получено обоснование теории Янга — Миллса, одного из фундаментальных компонентов Стандартной модели.

Атомная бомба

Несмотря на явную одаренность, которая проявилась еще в подростковые годы (Фейнман чинил радиоприемники, самостоятельно освоил тригонометрию, дифференциальное и интегральное исчисление к 15 годам), Фейнману отказали в зачислении в Университет Колумбии. Не потому, что он допускал орфографические ошибки или использовал свои собственные значки для обозначения синуса и косинуса, — его не взяли из-за национальности: будущий великий физик был сыном коммивояжера и домохозяйки, уехавших из Минска литовских евреев. Позже, по той же причине, ему чуть было не отказали в аспирантуре Принстона. Вместо Университета Колумбии Фейнман поступил в Массачусетский технологический институт, один из ведущих центров США в области естественных наук и инженерного дела.

Будучи студентом, он стал автором двух статей для Physical Review — престижного журнала, публикации в котором считаются профессиональном успехом среди большинства физиков. Он одним из немногих в истории получил наивысший возможный балл по физике на вступительных в Принстоне, а на его первый семинар пришли Вольфганг Паули, Джон фон Нейманн и сам Альберт Эйнштейн. В 23 года, как пишет Джеймс Глик, научный журналист и автор биографии Фейнмана, ученый был в числе величайших умов XX столетия: его интеллектуальные способности в области теоретической физики были сопоставимы с таковыми разве что у Эйнштейна или Льва Ландау.

Неудивительно, что когда Фейнман поначалу занимался проектированием механических компьютеров для артиллеристов-зенитчиков, его быстро позвали на куда как более важную работу. Проект, в котором предложили участвовать физику, был совершенно секретным — настолько секретным, что многие рядовые исполнители даже не знали, над чем же именно они работают. От Фейнмана, впрочем, цель не скрывали — создать ядерную бомбу, совершенно новый и способный закончить войну в пользу союзников тип оружия.

Фейнман (в центре) и Роберт Оппенгеймер (справа от Фейнмана) в Лос-Аламосе

Фейнман и военные

Став участником Манхэттенского проекта, ученый продемонстрировал незаурядные способности. Это не прошло незамеченным мимо руководства, и в один день физика отправили инспектировать строящийся завод по разделению изотопов урана (уран-238, которого в руде больше всего, для производства бомбы непригоден; нужного урана-235 куда меньше, но его нужно еще выделить из смеси).

Фейнман прибыл на стройку и действительно смог дать ряд ценных советов — например, из-за секретности рабочие совершенно не представляли опасности накопления большого количества урана в одном месте. Благодаря своей памяти он также запомнил несколько мелких деталей вроде номера одного из зданий и обозначения установок — местное начальство изрядно впечатлилось тем, как приехавший гость с ходу указал на «проблемы с испарителем C-21 в здании 90−207», и повело показывать общую схему технологического процесса.

Поскольку никаких компьютеров и трехмерных визуализаций тогда не было, схема была напечатана на «синьках», фотокопиях чертежей. «Синек» было так много, что их пришлось разложить на нескольких столах, и собравшиеся в комнате инженеры начали быстро объяснять Фейнману детали процесса. Они искренне считали его гением, но сам физик в своей автобиографии признается, что в тот момент чувствовал себя изрядно сконфуженным — на самом деле в этой схеме он не понимал даже некоторых условных знаков. Хуже того, спросить, что же именно обозначает крестик на линии, было уже поздно: ему продолжали рассказывать про то, как конструкция всего комплекса не даст скопиться критической массе вещества даже при поломке любого одного клапана.

Чтобы выйти из неловкого положения и проверить свою догадку о том, что загадочный крестик обозначает клапан, Фейнман наугад ткнул пальцем в схему и спросил: «А что случится, если заклинит этот клапан?» Далее просто процитируем мемуары ученого:

Но один из парней глядит на другого и говорит:

— Ну, если этот клапан заклинит, — тут он ведет пальцем по синьке вверх-вниз, вверх-вниз, другой парень ведет туда-сюда, туда-сюда; они переглядываются, оборачиваются ко мне, открывают рты, как изумленные рыбы, и говорят:

— Вы абсолютно правы, сэр.

Несмотря на то что вклад Фейнмана в проект не вызывал ни у кого вопросов, его отношение к дисциплине и требованиям военных в отношении секретности доводило некоторых людей до белого каления. Супруга Фейнмана была неизлечимо больна туберкулезом и находилась в больнице. В переписке с мужем они прямо-таки издевались над цензорами: когда им запретили использовать шифрование, письма стали нарезаться мелкими кусочками на манер паззла. Еще Фейнман обнаружил, что ждать ответственных лиц с ключами от сейфов совершенно невыносимо, и решил, что ему будет проще, если он научится эти сейфы открывать без ключей и секретных (ну, как казалось владельцам) комбинаций. Физик в один день смог открыть хранилища со всей документацией, со всеми секретами создания ядерного оружия — и, конечно же, подложил в сейфы издевательские записки, а потом под благовидным предлогом попросил ответственного достать какой-то документ.

После войны Фейнман проходил медкомиссию, по итогам которой его могли бы отправить в оккупационные силы на территории Германии. Как несложно догадаться, он никуда не поехал и был признан негодным к военной службе — все благодаря своей манере общения с психиатрами.

Фейнман и преподавание

Рассказ о Фейнмане невозможен без упоминания его преподавательской работы. Созданный им курс — «Фейнмановские лекции по физике» — по сей день считается одним из лучших. Физика привлекали к налаживанию преподавания физики в Бразилии, к созданию школьных курсов в США, и в обоих случаях от Фейнмана страдали некоторые нерадивые коллеги.

Так, в Бразилии ему попался симпатизировавший нацистам преподаватель. Выслушав его речи о засилии евреев, физик просто озвучил свою фамилию и уточнил, что тоже вырос в еврейской семье. Но авторам бразильских школьных учебников досталось куда больше. Снова приведем цитату:

Наугад листая страницы и останавливаясь в любом произвольно выбранном месте, я могу показать вам, почему это не наука, а заучивание во всех случаях, без исключения. Я рискну прямо сейчас, в этой аудитории перелистать страницы, остановиться в произвольном месте, прочитать и показать вам. Так я и сделал. Тррррр-ап — мой палец остановился на какой-то странице, и я начал читать: «Триболюминесценция. Триболюминесценция — это излучение света раздробленными кристаллами…» Я сказал: «Вот, пожалуйста. Есть здесь наука? Нет! Здесь есть только толкование одного слова при помощи других слов. Здесь ни слова не сказано о природе: какие кристаллы испускают свет, если их раздробить? Почему они испускают свет? Вы можете представить, чтобы хоть один студент пошел домой и попробовал это проверить? Они не могут. Но если бы вместо этого вы написали: «Если взять кусок сахара и в темноте расколоть его щипцами, вы увидите голубоватую вспышку. То же самое происходит и с некоторыми другими кристаллами. Никто не знает почему. Это явление называется триболюминесценцией. Тогда кто-нибудь проделал бы это дома, и это было бы изучением природы».

В США Фейнмана включили в комиссию, которая должна была отбирать учебники для школ. Ученый сначала согласился, а потом ужаснулся: присланные для прочтения книги весили почти полтора центнера. Физику пришлось потратить много времени на ознакомление со всем присланным, сделать специальные полки в своем кабинете для этих учебников… а потом вышло очень неловко, когда выяснилось, что он один из всей комиссии взял на себя подобный труд.

Алексей Тимошенко