Ричард Фейнман - Вы, разумеется, шутите, мистер Фейнман!

• Название: Вы, разумеется, шутите, мистер Фейнман!
• Автор: Ричард Фейнман
• Жанр: Биографии и Мемуары

Американский физик Ричард Фейнман — один из создателей квантовой электродинамики. Нобелевский лауреат, но прежде всего — незаурядная многогранная личность, не вписывающаяся в привычные рамки образа «человека науки».

Он был известен своим пристрастием к шуткам и розыгрышам, писал изумительные портреты, играл на экзотических музыкальных инструментах. Великолепный оратор, он превращал каждую свою лекцию в захватывающую интеллектуальную игру. На его выступления рвались не только студенты и коллеги, но и люди, просто увлеченные физикой.

Свое кредо как популяризатора науки он описал одной блестящей фразой: «Если вы ученый, квантовый физик, и не можете в двух словах объяснить пятилетнему ребенку, чем занимаетесь, — вы шарлатан».

Перевод с английского Сергея Ильина.

---

И я сдался. Решил, что японский язык не про меня и учить его бросил.

Семипроцентная поправка

Задача состояла в том, чтобы выяснить законы бета-распада. Судя по всему, существовали две частицы, именовавшиеся «тау» и «тета». Массы их были, вроде бы, почти одинаковыми, но при этом одна распадалась на два пиона, а другая на три. И не только массы, одинаковыми были, по странному совпадению, и времена их жизни. В общем, они вызывали всеобщий интерес.

Я присутствовал на конференции, где было сделано сообщение о том, что под каким бы углом и с какими бы энергиями ни происходило в циклотроне рождение этих частиц, рождаются они всегда в одинаковой пропорции — столько-то тау и столько-то тета.

Ну так вот, простейшая из возможностей состояла, естественно, в том, что это одна и та же частица, которая иногда распадается на два пиона, а иногда на три. Однако ее никто допускать не желал, поскольку существует закон четности, основанный на положении, согласно которому все законы физики обладают зеркальной симметрией, и он гласит, что, если частица распадается на два пиона, то на три она распадаться не может.

Я в то время был не вполне в курсе всех этих дел — несколько отстал от развития событий. Все участники конференции выглядели людьми весьма знающими, а я чувствовал, что как-то не поспеваю за ними. Во время конференции я жил в одном номере с экспериментатором Мартином Блоком. И однажды вечером он спросил у меня:

— А почему вы, ребята, так цепляетесь за этот закон четности? Может, тау и тета и есть одна частица. Что, собственно, стрясется, если закон четности окажется неверным?

Я с минуту подумал и ответил:

— Это будет означать, что законы природы различны для правой и левой руки, что можно, опираясь на физические явления, определить, какая из рук правая. Что в этом такого уж страшного, я не знаю, наверное отсюда может проистекать нечто дурное, но, что именно, мне не известно. Вы бы завтра задали этот вопрос настоящим специалистам.

А он сказал:

— Да они меня и слушать не станут. Я потому у вас и спрашиваю.

На следующий день, когда мы обсуждали на конференции загадку тау-тета, Оппенгеймер сказал:

— Нам требуются новые идеи, более широкий подход к этой проблеме.

Я встал и произнес:

— Я хотел бы задать вопрос от имени Мартина Блока: что произойдет, если закон четности окажется неверным?

Марри Гелл-Манн после поддразнивал меня, говоря, что мне не хватило смелости задать этот вопрос от собственного имени. Однако причина состояла вовсе не в этом. Мне и самому идея Мартина казалась очень значительной.

Ли — тот, который Ли и Янг — дал ответ, однако очень сложный, я, как обычно, ничего толком не понял. Под конец того заседания Блок спросил у меня, что сказал Ли, и я ответил, что, вообще-то, не знаю, но, насколько я понял, вопрос пока остается открытым, — возможность нарушения закона четности существует. Не так, чтобы очень надежная, думал я, но все же возможность.

Норм Рамзей поинтересовался: как я считаю, не следует ли ему попытаться экспериментально доказать нарушение закона четности, — я ответил:

— Я вам так скажу: готов поставить пятьдесят против одного, что ничего вы не обнаружите.

Он сказал:

— Меня такое пари устраивает.

Однако эксперимента все же не поставил.

Так или иначе, Ву получила экспериментальное доказательство нарушения закона четности и это открыло перед теорией бета-распада массу новых возможностей. Не говоря уже о множестве экспериментов, которые начали после этого открытия ставиться. Кто-то показал, что электроны вылетают из ядра закрученными влево, кто-то — что вправо, в общем, экспериментов ставилось многое множество и открытий, связанных с нарушением закона четности, тоже совершалось немало. Однако получаемые данные были настолько противоречивыми, что свести их в единую картину никому не удавалось.

Наступило время ежегодной Рочестерской конференции. Я все еще отставал от развития событий, а между тем, Ли сделал на конференции доклад о нарушениях закона четности. Они с Янгом пришли к заключению, что такое нарушение имеет место, и теперь Ли рассказывал о разработанной ими теории, которая его объясняла.

На время конференции я остановился в Сиракузах, у моей сестры. Я принес туда с конференции текст доклада Ли и сказал сестре:

— Совершенно не понимаю, о чем толкуют Ли и Янг. Уж больно у них все сложно.

— Да нет, — ответила она, — дело не в том, что ты неспособен это понять, а в том, что ты не сам это придумал. Если бы ты самостоятельно разработал такую теорию, опираясь на исходные данные, все было бы иначе. Ты представь, что снова обратился в студента, поднимись с их докладом в свою комнату, прочти его от точки до точки, проверь уравнения. И сам увидишь, все очень просто.

Я внял ее совету, досконально все проверил и обнаружил — все действительно просто и даже очевидно. Я боялся читать доклад Ли лишь потому, что полагал, будто он для меня слишком сложен.

И тут я вспомнил об одной моей давней работе, в которой мне пришлось иметь дело с несимметричными относительно отражения уравнениями. Теперь, когда в голове у меня прояснилось, я взглянул на уравнения Ли и понял, что решение проблемы намного проще: все частицы рождаются с левой спиральностью. Для электрона и мюона полученные мной на основе этой идеи предсказания совпали с предсказаниями Ли, только некоторые знаки поменялись на противоположные. Мне не пришло тогда в голову, что Ли взял лишь простейший пример мюонной связи и не смог доказать, что все мюоны должны иметь правую спиральность, тогда как из моей теории это следовало автоматически. То есть, я, вообще-то говоря, доказал много больше Ли. Знаки у меня получились иные, и я не сообразил, что, помимо прочего, вывел и правильный характер поляризации.

Я предсказал несколько явлений, экспериментально никем еще не подтвержденных, однако, когда дело дошло до нейтрона с протоном, мне не удалось согласовать мои результаты с тем, что было тогда известно о нейтрон-протонном взаимодействии, у меня получилась какая-то каша.

На следующий день я пришел на заседание конференции, и милейший человек по имени Кен Кейз, которому предстояло сделать доклад, пожертвовал мне пять минут выделенного ему времени, чтобы я мог изложить мою идею. Я сказал, что убежден: все взаимодействия являются левосторонними, а знаки для электрона и мюона должны быть противоположными, но что с нейтроном мне справиться пока не удалось. Некоторое время спустя экспериментаторы обратились ко мне с вопросами относительно моих предсказаний, а затем я уехал на лето в Бразилию.

Возвратившись в Соединенные Штаты, я решил выяснить, что нового стало известно о бета-распаде. Я поехал в Колумбийский университет, где находилась лаборатория профессора У, ее там не застал, однако поговорил с другой женщиной, показавшей мне все данные, все хаотичные числа, которые никак ни с чем не согласовывались. Электроны, которым, согласно моей модели, полагалось рождаться при бета-распаде с левой спиральностью, оказывались в некоторых случаях правоспиральными. В общем, ничто ни с чем не сходилось.

Приехав в Калтех, я поинтересовался у тамошних экспериментаторов, какова ситуация с бета-распадом. Помню, трое из них, Ханс Йенсен, Альдерт Вапстра и Феликс Бем, усадили меня на табурет и принялись сыпать фактами: результатами экспериментов, ставившихся в других городах страны, и своих собственных. Людей этих я знал хорошо, знал, насколько они скрупулезны в работе, и потому к их результатам отнесся с большим вниманием, чем к другим. Полученные ими данные были не такими противоречивыми, как у других экспериментаторов, собственно, они включали в себя и эти другие — и их собственные.

В общем, вывалили они на меня все это, а потом говорят:

— Положение запуталось настолько, что под сомнением оказались вещи, которые годами считались точно установленными, — та же идея, что бета-распад нейтрона описывается произведением скаляра (S) на тензор (T) в лагранжиане. С ней тоже все неясно. Марри говорит, что там может даже идти речь о произведении аксиального (A) и коаксиального (V) токов.

Я соскочил с табурета и завопил:

— Ну тогда я понял ВСЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕ!

Они решили, что я дурака валяю. Однако это было не так — тогда, во время Рочестерской конференции, мне никак не удавалось справиться с нейтронно-протонными преобразованиями: у меня сходилось все, кроме них, однако если заменить ST-взаимодействие на VА-взаимодействие, объяснялся и их случай. Я получил непротиворечивую теорию!

В ту ночь я провел с ее помощью кучу расчетов. Первым делом я просчитал скорости распада моюна и нейтрона. Если моя теория была верна, эти скорости должно было связывать определенное соотношение, — и оно оказалось верным с точностью до 9 процентов. А 9 процентов — точность очень хорошая. Бывает, конечно, и лучше, однако и эта весьма недурна.