Гений. Жизнь и наука Ричарда Фейнмана - Джеймс Глик

Помимо прочего, обнаружилась еще одна странность: «Фейнман довольно хорошо научился взламывать сувальдные замки и замки с защелкой с помощью шпилек и кусков проволоки… Он хотел разобраться в механизме работы сейфовых замков».

Информатор, сообщавший эти сведения, тут же добавлял, что «это ни в коем случае не свидетельствует о криминальных склонностях Фейнмана, а является лишь одним из проявлений блестящего математического ума, столкнувшегося с задачей, решить которую не под силу обычному человеку». Агент, читавший доклад, попытался понять позицию информатора, но взрывоопасная комбинация фраз «открывал сейфы с секретными сведениями, касающимися ядерного оружия» и «общался с Клаусом Фуксом» неизбежно привлекла внимание анонимных авторов меморандумов, специальных запросов и секретных внутренних писем, из-за которых дело Фейнмана в последующие годы распухло до невероятной толщины.

Это был не единственный случай, привлекший особое внимание бюро. Академия наук СССР пригласила Фейнмана в Москву на конференцию, где у него был шанс познакомиться с великим Львом Ландау и другими русскими физиками. Вопросы ядерной физики и сферы ее секретного применения не входили в программу конференции, однако как раз в это время лучшие советские ученые занимались ядерными разработками, стремительно нагоняя американцев. В 1953 году русские взорвали над Семипалатинском (нынешний Казахстан) усовершенствованную портативную термоядерную бомбу. (Ее главный разработчик, будущий диссидент Андрей Сахаров, стоял на возвышении над степью в нескольких километрах от эпицентра и наблюдал за взрывом. Прочитав американское руководство по поведению во время ядерных испытаний — так называемую «черную книжку», — он решил, что на таком расстоянии можно не надевать темные защитные очки.) Фейнман с радостью принял приглашение, а Академия наук предложила оплатить расходы на путешествие. Но тут он засомневался и предусмотрительно написал письмо в Комиссию по атомной энергии, спрашивая совета у правительства. «Я решил, что вам может быть это интересно, — писал он. — Так как во время войны я был связан с проектом в Лос-Аламосе, необходимо учитывать риск того, что я могу не вернуться, а также общественное мнение по этому вопросу». После небольшой паузы представители Комиссии и Госдепартамента ответили единогласно: предложение русских отклонить. Присутствие Фейнмана на конференции могли использовать «в целях пропаганды». Он не стал возражать и написал тогдашнему главе Академии наук, что «возникли обстоятельства, сделавшие мой приезд невозможным». Под давлением правительства Фриман Дайсон также отклонил приглашение на конференцию: его предупредили, что согласно Акту об иммиграции Маккарана его могут не пустить обратно в США[146]. Дайсон, впрочем, не стал мириться молча и заявил газетчикам: «Вот типичный пример идиотского закона».

В основной линии исследований, не имеющей отношения к военной отрасли, русские физики охотно использовали новейшие разработки американских и европейских ученых. Однако уже тогда становилось ясно, что взгляд Востока и Запада несколько различался. Атомная бомба была триумфом американцев; ее взрыв помог выиграть войну со стороны Соединенных Штатов, но он не оставил столь глубокого следа в сознании советских людей (хотя их политики так же, как и американские, были одержимы гонкой вооружений). В то время как в США в большом количестве строили гигантские ускорители частиц (в Дубне, например, возводился синхроциклотрон международного класса), в СССР не столь охотно финансировали разработку таких установок. Самой влиятельной фигурой в советской физике был Ландау, а он прославился широтой своих интересов, охватывавших все явления, относящиеся к теоретической физике. Основным направлением его деятельности было исследование не элементарных частиц, а конденсированных состояний вещества: динамики жидкостей, перехода из одного состояние в другое, турбулентности, плазм, дисперсии звука и физики низких температур. Хотя все эти темы были фундаментальными, в США их статус несколько померк в сравнении с популярностью физики частиц. Но не в Советском Союзе, где в 1955 году ученые с нетерпением ждали встречи с Фейнманом, который на время решил оставить изучение частиц. Темой своей первой после исследований в области квантовой электродинамики работы он выбрал предмет, столь дорогой сердцу Ландау: теорию сверхтекучести — беспрепятственного движения жидкого гелия, охлажденного до температуры, близкой к абсолютному нулю.

Писатели-фантасты, создававшие свои романы в то время, руководствовались одним интересным правилом: не давать слишком большую волю воображению, временами проявлять консерватизм. Для создания необычного нового мира достаточно изменить одну-две черты привычной реальности, и неожиданные последствия не заставят себя ждать. Так и в природе: стоило внести небольшие изменения в один-единственный закон, и возникал совершенно удивительный феномен.

На примере сверхтекучего гелия физики увидели, что происходит, когда жидкость течет без трения. Речь шла не о низком трении, а нулевом. Жидкость, находящаяся в спокойном состоянии, спонтанно скользила вверх по стенкам емкости, обволакивая их тонкой пленкой и нарушая все законы гравитации. Она проникала сквозь микроскопические трещины и отверстия, через которые не мог пройти даже газ. Как бы идеально ни были отполированы две стеклянные пластины, как бы плотно их ни прижимали друг к другу, сверхтекучий гелий свободно тек между ними. Эта жидкость проводила тепло гораздо лучше любого другого вещества и даже при сильном охлаждении не переходила в твердое состояние.

Для Фейнмана рассуждения о сверхтекучести были пронизаны изначальным, ребяческим интересом — так детей волнуют вопросы, «как это устроено». Все дети в душе физики, считал он: их делала такими увлеченность, с которой они наблюдали за водой в ванне или лужах на тротуаре, пытались перекрыть ручеек, бегущий по улице после ливня, размышляли над движением воды в водопадах и воронках. В стремлении понять суть этого явления он вновь обратился к основам, к базовым принципам. Что такое жидкость? Вещество, текучее или газообразное, не способное выдерживать напряжение сдвига, но движущееся под действием силы. Свойство жидкости сопротивляться напряжению называется вязкостью или внутренним трением. Вязкость меда больше, чем у воды, а вода более вязкая, чем воздух. Пытаясь вывести первые рабочие уравнения для определения текучести, физики XIX века обнаружили, что вязкость — особенно сложный критерий, рассчитать который невозможно. Чтобы упростить задачу и избежать ненужных осложнений, они часто создавали модели, в которых вязкость не учитывалась вовсе (и именно этим заслужили насмешки Джона фон Неймана); это было делом обычным. Но в данном случае исследователи динамики жидкостей упустили из виду важнейшее и определяющее качество. Фон Нейман с сарказмом называл их «теоретиками сухой воды». А сверхтекучий гелий, по словам Фейнмана, по сути и был этой немыслимой, казалось бы, субстанцией — жидкостью без вязкости. Сухой водой.

У сверхтекучести был не менее странный близнец — сверхпроводимость, отсутствие сопротивления вещества при протекании по нему электрического тока. Оба феномена были открыты в ходе экспериментов с охлаждением веществ до сверхнизких температур. Сверхпроводимость открыли в 1911 году, сверхтекучесть лишь в 1938-м — из-за сложностей, с которыми сталкивались ученые в процессе наблюдений за поведением жидкости внутри контейнера размером с булавочную головку, помещенного в криостат. Несмотря на свою малопонятную эзотерическую природу, к 1950-м годам эти феномены стали самой горячей темой в теоретической физике, не считая элементарных частиц. В понимании механизмов вечного движения жидкости — своего рода «вечного двигателя» — не намечалось почти никакого прогресса. Фейнману сверхтекучесть и сверхпроводимость представлялись «двумя городами в осаде… со всех сторон окруженными знаниями, но изолированными и неприступными». Помимо Ландау, большой вклад в теорию сверхтекучести внес знаменитый химик из Йельского университета Ларс Онзагер, чьи сложнейшие курсы по статистической механике иногда называли «норвежским для начинающих» и «норвежским для продолжающих» (Онзагер говорил с норвежским акцентом).