Пол Халперн - Квантовый лабиринт. Как Ричард Фейнман и Джон Уилер изменили время и реальность

• Название: Квантовый лабиринт. Как Ричард Фейнман и Джон Уилер изменили время и реальность
• Автор: Пол Халперн
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2019
• ISBN: 978-5-04-093386-0

Перед вами история невероятной дружбы между двумя великими физиками, изменившими понятия времени и истории, Ричардом Фейнманом и Джоном Уилером. Несмотря на различия этих двух личностей, их дружба выдержала испытания временем и способствовала чрезвычайно успешному сотрудничеству, приведшему в итоге к полному переосмыслению природы времени и реальности.

---

Увидев циклотрон, Фейнман немедленно осознал, почему Джон Слэтер из МТИ посоветовал ему завершить образование в Принстоне. Здешняя лаборатория физики частиц выглядела чистой импровизацией, но именно это и позволяло добиваться выдающихся научных результатов.

С точки зрения Фейнмана, физикой нужно заниматься, используя разносторонние подходы, моделируя различные условия и задавая разные параметры, проводя испытание за испытанием до тех пор, пока эксперимент не принесет удовлетворительный, плодотворный результат. А для этого нужна возможность переконфигурировать оборудование и инструменты. И оказавшись перед лицом громадного и сложного конструктора для продвинутых физиков, он ощутил себя мальчишкой и понял, что попал в правильное место.

Как целеустремленный теоретик – а таким ему предстояло стать под руководством Уилера – Фейнман не ожидал, что циклотрон пригодится ему для накопления данных. Однако этот лабиринт из труб и проводов притянул Ричарда так, словно ему предстояло возиться именно с ним. Подобно наставнику, даже посреди абстрактных размышлений он мечтал иметь дело с реальными вещами, в точности как в детстве.

Однажды, примерно в тот период, когда они дискутировали по поводу принципа Маха, Уилер и Фейнман погрузились в оживленную дискуссию насчет Х-образных разбрызгивателей для поливки газонов, которые вращались во время работы. Очевидно, эти широко распространенные устройства работали на основе третьего закона Ньютона – действие и противодействие. Каждая из четырех направляющих выбрасывала струю воды с достаточной силой, и сама испытывала давление в обратном направлении, именуемое отдачей. Четыре потока воды, изливаясь по часовой стрелке, автоматически производили четверную отдачу, вынуждая разбрызгиватель вращаться против часовой стрелки, чем тот и занимался, выполняя свою работу, точно кружащийся дервиш.

Север, юг, восток и запад, и так пока вся лужайка не будет полита.

Обращение времени стало важной темой в сотрудничестве Уилера и Фейнмана. Процесс, противоположный разбрызгиванию, – всасывание. Предположим, что клапаны разбрызгивателя начнут втягивать воду вместо того, чтобы выливать ее, и это создаст отдачу иного сорта. Хватит ли ее для того, чтобы разбрызгиватель начал вращаться опять? Другими словами, будет ли перевернутая во времени операция разбрызгивания давать перевернутый во времени результат: вращение в обратном направлении? Или не так? Вращение пойдет в том же направлении? Или никакого движения просто не будет?

Двое ученых некоторое время обсуждали проблему, рассматривая разные исходы. Подобно умелому адвокату, Фейнман придумывал веские аргументы для каждой из возможностей, едва не доводя Уилера до бешенства. Тот спрашивал коллег-преподавателей, но их мнения были самыми разными.

Ну да, разгадать загадку, связанную с садовым оборудованием, – это не ракету спроектировать.

Устав от теоретизирования, Фейнман решил внести ясность в проблему, построив собственный маленький разбрызгиватель из стеклянных трубок и резиновых прокладок. Занялся он этим в комнате с циклотроном, где хватало воды, а чтобы создать давление, необходимое для всасывания, он использовал местный запас сжатого воздуха.

Постепенно Ричард повышал давление, но ничего не происходило, и наконец он открыл вентиль на полную. Бум! Аппарат взорвался. Куски стекла и брызги разлетелись по циклотрону, намекая на большую уборку. Начальство физического факультета сделало Фейнману выговор и запретило ему появляться в лаборатории.

Дебаты по поводу задачи с разбрызгивателем затянулись на долгие годы, и шли они в самых разных местах. Учитывая множество практических параметров самого устройства и окружающей среды, таких, например, как турбулентность жидкости, удалось показать, что возможны оба исхода.

Эксперименты во времени

Любопытство Фейнмана никогда не ослабевало и касалось не только физического мира, но и того, как тот связан с реальностью человеческого опыта. При этом он мало ценил спекуляции, основанные на голословных размышлениях, интуиции или чувствах. Все значимое должно быть доступно проверке, считал он, иначе зачем тратить время на бесплодные раздумья?

Смесь антиэлитизма и мачизма, сохранившаяся со времен скромной жизни в университете Массачусетса, могла частично питать его презрение к ненаучной эрудиции. Ричард с ужасом думал, что другие могут увидеть его изнеженным декадентом, маменькиным сынком. И хотя он любил читать, он боялся показаться книжником, гиком от науки, ботаником или «очкариком», как сказали бы тогда.

Отсутствие способностей к спорту, к такому, например, как бейсбол, делало ситуацию только хуже. Конкурсы по математике не могли служить основой для авторитета среди сверстников.

Фейнман испытал большое облегчение, когда завел подружку, Арлайн Гринбаум, приятную в общении, но напористую и целеустремленную художницу из городка Седархерст в штате Нью-Йорк, поскольку тем самым доказал всем, что он настоящий мужик. Она называла его «Рич», в то время как остальные – «Дик», он же именовал ее «Путци». Они поддерживали романтические отношения все время, пока Ричард учился в Массачусетсе.

В Принстоне он взял курс философии – самое близкое к науке в его понимании, что он мог найти для того, чтобы заполнить необходимый для получения диплома гуманитарный раздел – и настаивал, что там ему рассказывают чепуху. Замечания преподавателя Фейнман находил столь же бессмысленными, как шипение статики в радио, и поэтому на долгих тоскливых лекциях он развлекался, используя крохотную ручную дрель, чтобы сверлить дырки в подошве собственных ботинок19.

Однажды соученики сообщили ему, что необходимо написать эссе по одной из тем курса: сознание. Фейнман с трудом извлек из памяти вроде бы пойманный в реке профессорской болтовни термин «поток сознания», и это задело в нем некую струну, напомнило о научно-фантастическом сценарии, о котором как-то говорил отец – об инопланетянах, которые никогда не спят и очень хотят знать, для чего нужно это многочасовое оцепенение.

Так что темой для эссе он выбрал момент, когда сознание угасает в процессе отхода ко сну. Дважды в день, вечером и днем, перед тем как подремать после обеда, он пытался отследить, как меняется состояние его сознания.

И однажды наблюдавший за собой Фейнман сумел заметить нечто интересное. Во время дремотной прелюдии ко сну его сознание словно раздвоилось, из одного потока оно превратилось в два. В первом потоке мыслей он представлял струны, намотанные на цилиндр и пропущенные через некий набор блоков – напоминание об одной задаче по механике, которую он решал для Уилера. Ричард всегда обдумывал проблемы, визуализуя их, так что в этом не было ничего удивительного. Живо воображая каждую деталь, он начал беспокоиться, что струны залипнут и устройство перестанет работать. И в то же время обнаружился второй поток мыслей, где он убеждал себя, что сила трения гарантирует бесперебойную работу механизма.

Любопытно, что в один момент, в двух параллельных ситуациях, он был одновременно сомневающимся студентом и уверенным наставником. И все же обе перспективы неким образом пересекались, точно так же как струны в системе блоков.

Термин «поток сознания» предложил психолог Уильям Джеймс, он описывает иллюзию того, что мысли текут единым потоком. Ирландский писатель Джеймс Джойс и другие знаменитости начала двадцатого века, такие как Т. С. Элиот и Гертруда Стайн адаптировали это понятие, превратив в название литературного стиля. Знаменитые и малопонятные романы Джойса «Улисс» (1922) и «Поминки по Финнегану» (1939) стали буквальным изложением бессвязного громыхания рассудка. Джойс, в свою очередь, оказал влияние на аргентинского писателя Хорхе Луиса Борхеса, который в начале сороковых представил на суд публики удивительный набор коротких рассказов (исходно на испанском) о случайности, времени и разуме.

Нельзя сказать, чтобы Фейнман читал все это или тем более был потрясен такой литературой. Нет, его озарения происходили из собственных глубоких размышлений и экспериментов.

После того как Ричард сдал эссе по философии, его растущее понимание собственных шаблонов мышления привело к опытам с тем, что сейчас именуется «осознанными сновидениями»: попытка сохранить осознание и самоконтроль во время сна. Сновидение может выглядеть полностью оторванным от обычного времени, ведь в странной ночной реальности прямая последовательность событий не всегда кажется логичной.

Популярная книга тех лет, «Эксперимент со временем» Дж. В. Данна, описывала нечто вроде путешествия во времени с помощью снов. Собственные изыскания Фейнмана ошеломили его в том смысле, насколько много сновидения могли сказать о том, что он запрашивал.

Мыслительные опыты Ричарда продолжились и в Принстоне, но он повернул их в сторону осознания времени. Он услышал о передовой психологической теории, согласно которой химические процессы в мозгу, включая метаболизм железа, управляют тем, как мы воспринимаем время.