Жизнь и наука Ричарда Фейнмана

История жизни и исследований одного из создателей атомной бомбы и теории квантовой электродинамики. Биограф Джеймс Глик в своей книге «Гений. Жизнь и наука Ричарда Фейнмана» описывает нобелевского лауреата как человека, сделавшего физику престижной наукой.

В средней школе Фейнман не решал задачи евклидовой геометрии методом логического последовательного выстраивания доказательств. Он манипулировал диаграммами и схемами в уме: соединял какие-то точки, оставляя другие свободно висеть в пространстве, представлял одни линии как жесткие стержни, а другие — как растягивающиеся полосы, и потом позволял фигурам изменяться, пока не получал нужный результат. Его ментальные конструкции перетекали одна в другую более свободно, чем это можно было бы осуществить в реальности. Теперь же, усваивая совокупность законов физики и математических действий, Фейнман работал по тому же принципу. Линии и вершины, парящие в пространстве его сознания, принимали вид сложных символов и операторов. Они обладали рекурсивной глубиной: Ричард мог сконцентрироваться на них и расширить до более сложных выражений. Он мог сдвигать и переставлять их, закреплять неподвижные точки и растягивать пространство, в которое они были встроены. Некоторые мысленные манипуляции требовали изменения системы координат, переориентации во времени и пространстве. Перспектива могла изменяться: быть неподвижной, равномерно перемещаться, двигаться с ускорением.

Я родился, ничего не зная, и у меня было лишь немного времени, чтобы исправить это

Ричард Фейнман

О Фейнмане говорили как о человеке, обладающем невероятной интуицией в области физики, но только одно это не могло объяснить его невероятные аналитические способности. Он соединил способность ощущать силы и те алгебраические операции, которые их выражали. Вычисления, обозначения, знаки были для него так же осязаемы, как физические величины, которые они обозначали. Подобно тому, как у некоторых людей числа ассоциируются с определенным цветом, у Фейнмана с различными цветами ассоциировались переменные из формул, которые он воспринимал интуитивно. «Когда я говорю, — как-то объяснял он, — я вижу размытые изображения функций Бесселя из учебника Джанке и Эмде. Я вижу светлый тангенс j, слегка голубоватый n, темно-коричневый x где-то рядом. И мне интересно, как все это, черт возьми, видят студенты»…

* * *

В начале лета 1941 года угроза войны становилась все более ощутимой. Особенно остро ее ощущали ученые… Фейнман… все лето… работал во Франкфортском арсенале над примитивным аналоговым компьютером, состоящим из зубчатых колес и кулачков, предназначенным для наведения артиллеристских орудий на цель...

Однако даже в университетских мастерских ему не приходилось сталкиваться с таким актуальным взаимодействием математики и металлов. Чтобы направить орудийную башню, нужно было перевести синусы и тангенсы в движения металлических деталей. Неожиданно у тригонометрии открылся инженерный контекст: задолго до того, как тангенс почти вертикальной башни стремился к бесконечности, вращение, передаваемое зубцам шестеренок, обламывало их. Фейнман углубился в математические расчеты, с которыми никогда раньше не сталкивался, а именно — в манипуляции с функциональными корнями. Он разделил синус на пять равных дополнительных функций так, чтобы функция функции функции функции функции равнялась синусу. В этом случае шестеренки могли выдержать нагрузку. Ближе к концу лета Фейнману поставили новую задачу — сделать так, чтобы подобный компьютер вычислял плавную кривую, например траекторию движения самолета, исходя из последовательно, с одинаковым интервалом в несколько секунд поступающих данных о его положении. Только позже Фейнман узнал, что в решении были заинтересованы специалисты Радиационной лаборатории МТИ, работающие над созданием радара…

* * *

Как-то утром Уилсон зашел в кабинет Фейнмана, присел. «Какие-то слухи ходят повсюду», — заметил он. Нельзя раскрывать секреты, но Ричард был ему нужен, а его невозможно заполучить, не выложив все карты на стол. К тому же никаких официальных требований о необходимости держать всё в тайне не поступало. Военные все еще не принимали физиков всерьез… Уилсон сказал, что существует вероятность создания ядерной бомбы...

В 5:29:45 утра 16 июля 1945 года местечко, которое по-испански называлось Хорнадо-дель-Муэрто — Долина Смерти, незадолго до рассвета озарилось вспышкой атомной бомбы. В следующее мгновение Фейнман поймал себя на том, что смотрит на фиолетовое пятно на полу транспортера. Ум ученого приказал уму гражданина поднять глаза. Земля была белой, и всё вокруг казалось безликим и плоским. Небо стало тускнеть, его цвет поменялся с серебристого на желтый и оранжевый. Свет отражался от вновь образующихся облаков в области ударной волны. «Откуда-то взялись облака!» — подумал Ричард. Эксперимент продолжался. Неожиданно Фейнман увидел, как светится ионизированный воздух, молекулы которого потеряли электроны при невообразимо высокой температуре. Каждый из присутствовавших запомнит это событие на всю жизнь. «И потом — ни звука, и засияло солнце. По крайней мере, так мне показалось», — вспоминал позже Отто Фриш. Это не тот свет, специфику которого органы чувств человека способны были бы как-то оценить, а научная аппаратура — измерить. Описывая события того дня, Исидор Раби и помыслить не мог о единицах освещенности: «Взрыв, обрушение. Этот свет словно проникал внутрь тебя. Это было нечто, что мы воспринимали не только глазами». Свет нарастал и угасал над погруженной в молчание долиной. Не раздавалось ни звука до тех пор, пока разрастающийся купол взрывной волны не достиг наблюдателей через сто секунд после детонации.

Треск, похожий на выстрел из винтовки, испугал корреспондента The New York Times, стоявшего слева от Фейнмана. «Что это?» — воскликнул он, чем невероятно развеселил ученых, которые его услышали.

«То самое!» — прокричал в ответ Фейнман. В свои двадцать семь он выглядел мальчишкой: долговязый, с широкой улыбкой. Раскат грома пронесся над холмами. Он был осязаем. Внезапно, благодаря звуку, событие стало восприниматься Фейнманом более реальным: он ощущал его по звуку. Энрико Ферми, находившийся ближе всех к взрыву, едва слышал его: он разорвал бумажный лист и пытался рассчитать давление взрывной волны, наблюдая за тем, как клочки бумаги разносит внезапно возникший ветер.

Ликование, радостные возгласы, танцы — всё, что происходило в тот торжественный день, тщательно запротоколировали. На обратном пути один из физиков подумал, что Фейнман буквально выпрыгивает через крышу автобуса. Создатели бомбы праздновали и напивались. Они отмечали рождение «того самого» устройства, их гаджета. Они умны. Они смогли сделать это. После двух лет, проведенных в терракотовой пустыне, они наконец преобразовали материю в энергию. Особенно радовались теоретики, ведь им удалось провести абстрактные знания от их записи на грифельных досках до воплощения в абсолютное оружие — от идеи до огня. Это была настоящая алхимия. Алхимия, которая превратила металл, более редкий, чем золото, в элементы, более смертоносные, чем свинец…

* * *

…В отчете президентской комиссии от 6 июня говорилось, что крушение «Челленджера» поставило точку «в одном из наиболее продуктивных инженерных и научно-исследовательских проектов в истории». А также публично сообщалось о «решимости… укрепить программу запуска космических шаттлов».

Позже, вспоминая о своей роли в расследовании, Фейнман вновь надевал маску деревенского простачка. «Этот бюрократический мир… представлялся мне огромным и загадочным; в нем орудовали великие силы… Приходилось действовать осторожно». Он называл себя простым технарем и утверждал, что не разбирается в политике. Тем не менее именно он — один из всей комиссии — осмелился вступить на территорию, которую не считал сферой своей компетенции: взял на себя ответственность за принятие решений, общение с НАСА и оценку рисков…

Фейнман проанализировал данные с компьютера — 250 тысяч строк на устаревшем оборудовании. Он также подробно изучил главный двигатель шаттла и обнаружил серьезные дефекты, в том числе трещины в лопастях турбин. По его подсчетам, двигатели и их элементы отработали лишь одну десятую от заявленного срока эксплуатации. Он также нашел документальное подтверждение многократного намеренного мошенничества при проведении сертификационной проверки безопасности двигателей: по мере того как в ходе эксплуатации турбин обнаруживались трещины, в сертификационные правила вносились соответствующие изменения, чтобы шаттлы продолжали летать.

Его важнейшим вкладом в анализ катастрофы стала оценка рисков и вероятностей. Он показал, что НАСА и его подрядчики, чьей главнейшей обязанностью было прогнозирование рисков, полностью проигнорировали статистику и использовали шокирующе неточный метод оценки. Официальный итог работы комиссии можно было бы свести к высказыванию Фейнмана о том, что принятие решений в НАСА осуществлялось по принципу «русской рулетки»: «Шаттл взлетает с оплавленным кольцом, и ничего не происходит. Из этого делается вывод, что риск не так уж и высок. Давайте снизим стандарты, потому что в прошлый раз нам все сошло с рук! Сойти-то сошло, но нельзя следовать этой схеме снова и снова».

Книга биографа Джеймса Глика «Гений. Жизнь и наука Ричарда Фейнмана» посвящена жизни и работе величайшего послевоенного физика. Его работа объединила в совершенную концепцию все существовавшие феномены в области света, радио, магнитных излучений и электричества. За нее Фейнман был удостоен Нобелевской премии по физике за 1965 год.

Издательство: «Манн, Иванов и Фербер»