Первые несколько десятилетий XX века физики разбирались со следствиями квантовой гипотезы Планка. Одно из них – знаменитый принцип неопределенности, согласно которому в природе есть некие пары количественных характеристик, чьи значения нельзя определить одновременно. К примеру, если определить положение тела с большой точностью, не удастся узнать его точную скорость. Опять же, для большинства предметов, с которыми мы сталкиваемся в повседневности, эти ограничения незаметны, однако для составляющих атома возникающая разница громадна.
Другое следствие квантовой теории физики называют корпускулярно-волновым дуализмом; это означает, что при определенных обстоятельствах частицы вроде электронов демонстрируют волновые свойства – и наоборот. Если, допустим, выстрелить очередью электронов по узенькой щели в стене, они, проходя через нее, оставят на стене картинку из расходящихся кругов, как водная волна, проходящая через небольшое отверстие. А если проделать в стене две щели, можно будет увидеть интерференционные круги – в точности такие же, какие видно при пересечении двух водных волн. Электрон как волна – это частица, размазанная в пространстве, электрон, который ведет себя как колыхание некой вездесущей субстанции, а не как конечный объект. С другой стороны, корпускулярно-волновой дуализм говорит нам, что в некоторых обстоятельствах волны энергии ведут себя как частицы. Пример – свет. Столетиями он был нам известен как волна – вспомним, как он изгибается, проходя сквозь линзу, или как расслаивается в призме. Но он же может вести себя как частица, то есть конечный, локализованный в пространстве объект, который мы называем фотоном. Это представление о свете оказалось ключевым для понимания фотоэлектрического эффекта: некоторые металлы при бомбардировке фотонами испускают электроны. Эйнштейн первым признал квантовую гипотезу фундаментальным физическим законом и объяснил в этих понятиях некоторые таинственные свойства фотоэлектрического эффекта в своей знаменитой статье 1905 года. (Именно за эту статью, а не за противоречивые теории относительности Эйнштейн получил в 1921 году Нобелевскую премию.)
Ныне мы располагаем квантовой версией старых классических теорий: есть квантовая электродинамика, а еще и новые квантовые теории, описывающие силы, не известные в планковские времена, – квантовая хромодинамика, к примеру. Но имеется все-таки одно исключение из этой «квантизации»: гравитационная теория. Никто пока не понял, как встроить квантовую гипотезу в Эйнштейнову теорию гравитации, именуемую общей теорией относительности.
Квантовая механика – мир, поражающий воображение. Я, естественно, ею интересовался, однако всегда считал описания из учебника сухими и техническими. Фейнман сделал их удивительными и волшебными. Я был потрясен. И хотел добавки.
В той же библиотеке нашлось еще три книги Фейнмана – трехтомник «Фейнмановских лекций по физике», обзорный курс для колледжей, который он читал в Калтехе. Был в книге и портрет автора – снимок в движении, а на нем – счастливый малый, играющий на бонгах. Те книги оказались не похожи ни на один учебник из всех, что мне попадались раньше: они были непринужденны и забавны, казалось, что Фейнман – тут, рядом и говорит именно с тобой. Рассуждения о механике включали Ньютона – а также Оболтуса Денниса[1]. Раздел по кинетической теории газов включал вопросы фасона «Зачем мы вообще с этим возимся?». В главах о свете автор рассуждал о «кое-каких очень интересных вещах, касающихся зрения пчелы». Но Фейнман не просто делал физику чарующей. В его устах – без единого слова об этом – физика звучала важной. Так, будто физик, вооруженный идеей, мог единолично изменить мир и воззрения людей на него. Я поймал себя на размышлениях о задачах и идеях из книг Фейнмана, ведя трактор, груженный куриными яйцами, выпасая скот или чистя картошку в общинной кухне.
Приземлившись в Чикаго тем летом, я решил, что желаю изучать физику.
Признав за книгой столь значимое влияние на меня, киббуц разрешил мне забрать «Характер физических законов» с собой – в обмен на старые джинсы. Ближе к концу книги Фейнмана я подчеркнул абзац: «Нам очень повезло жить в эпоху, когда все еще можно делать открытия. Это как с открытием Америки – получится лишь раз. Время, в которое мы живем, – время открытия фундаментальных законов природы, и больше оно не повторится». Я пообещал себе, что когда-нибудь тоже сделаю открытие. И что когда-нибудь познакомлюсь с профессором Фейнманом.
