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

Эксперимент включал запись того, как распадаются нейтральные каоны (к-мезоны). В большинстве ситуаций такие частицы распадаются на три пиона, но иногда они делятся только на два. Это происходит в одном случае из тысячи, но тем не менее показывает, что нечто, считавшееся невозможным, на самом деле вполне вероятно.

Подобное отклонение было бы невозможным, если бы инвариантность заряд-пространство соблюдалась всегда, поскольку парные процессы оставались бы теми же самыми при обмене зарядов, но не при зеркальном отражении. Инвариантность заряд-пространство означает, что если одна из симметрий нарушается, то должна быть нарушена и вторая, чтобы сохранить их комбинацию.

С другой стороны, любое нарушение симметрии заряд-пространство, неважно, насколько слабое, означает, что временная симметрия тоже более не является абсолютной.

Однако нарушенная симметрия может объяснить иные нарушения баланса. Например, в наши дни существует куда больше материи, чем антиматерии, все звезды и галактики состоят целиком из материи. Антиматерию мы встречаем крайне редко, в виде крошечного компонента космических лучей, падающих на нашу планету. Чем можно объяснить такое расхождение?

Многие ученые считают, что нарушение симметрии заряд-пространство на ранней стадии существования вселенной повинно в том, что большая часть антиматерии исчезла.

В бешеном котле Большого взрыва материя и антиматерия должны были возникнуть в равных количествах. Поскольку вселенная была очень горячей и плотной, частицы и античастицы постоянно аннигилировали друг друга, формируя фотоны и другие лишенные массы частицы обмена, ну а те, в свою очередь, трансформировались в пары «частица-античастица», образуя компоненты великого галактического цикла.

Но вселенная понемногу остывала, и электрослабое взаимодействие подверглось нарушению симметрии, в котором частицы обмена, связанные со слабым взаимодействием (именуемые W -, W +и Z 0), получили массу, в то время как фотоны, переносящие электромагнетизм, остались без массы. «Тяжесть» частиц обмена слабого взаимодействия определила то, что эта сила стала действовать на очень короткой дистанции.

Ну а кроме того, поскольку не всегда сохранялась симметрия заряд-пространство, природа стала немного несбалансированной. На протяжении эонов времени это привело к все более увеличивающемуся приоритету материи над антиматерией, и кончилось тем несоответствием, которое мы наблюдаем сегодня.

Важные экспериментальные находки, такие как обнаружение Пензиасом и Уилсоном реликтового излучения, или открытие Кронином и Фитчем нарушения симметрии заряд-пространство при распаде нейтральных каонов, часто привлекают внимание Нобелевского комитета в Стокгольме. Новые теоретические методы и озарения не выглядят столь очевидными, на них смотрят реже.

В случае с квантовой электродинамикой в 1955 году Уиллис Лэмб и Поликарп Куш разделили Нобелевскую премию за экспериментальное открытие, которое породило целую область физики, а конкретно за Лэмбовский сдвиг и аномальный магнитный момент электрона.

Десятилетием позже стало ясно, насколько ценны диаграммы Фейнмана, его же интеграл по траекториям и другие техники, которые он внес в изучение частиц, насколько важными были методы перенормировки Джулиана Швингера и Синъитиро Томонаги, и какой большой вклад внесла работа Фримена Дайсона в то, чтобы собрать все три подхода под одним зонтом. Каждый год Нобелевский комитет имеет право вручить награду лишь трем индивидуумам или организациям, и, к несчастью, это привело к тому, что Дайсона не включили в список.

В 1965 году премия по физике была поделена между Швингером, Томонагой и Фейнманом за «их фундаментальную работу в квантовой электродинамике с глубокими последствиями для физики элементарных частиц» 116.

У Ричарда было смутное подозрение, что он может наконец получить премию. Однако когда посреди ночи на него обрушились телефонные звонки с поздравлениями от разных репортеров, он пришел в возбуждение и раздражение, ведь он делал эту работу ради развлечения, а не ради славы.

К этому времени Фейнман вел счастливую, размеренную жизнь, наслаждался своими хобби вроде игры на барабанах или рисования. В последнем его все так же наставлял Зортян, и им требовались модели для набросков, в основном молодые женщины.

Жена доверяла Ричарду и никогда его не ревновала.

Одной из моделей Фейнмана стала молодая студентка магистратуры по направлению «астрофизика», Вирджиния Тримбл, фото которой попало в выпуск журнала «Лайф» от октября 1962 года как символ того, что красота может сочетаться с умом. Вирджиния оказалась одной из первых женщин, поступивших в Калтех, она занялась свойствами звезд и туманностей под руководством Гвидо Мюнха.

Фейнман встретил ее и предложил позировать за плату.

Как вспоминает сама Тримбл: «Фейнман заметил меня однажды, когда я шагала через кампус, двигаясь на встречу с Мюнхом (это произошло около старого здания астрономического факультета), и сказал что-то вроде: «Я охочусь. Может быть, ты знаешь жертву?» И таким образом, обычно по вторникам я приходила к нему в дом на пару часов, получала $5,50 за час (немало в те дни!) и всю физику, которую могла переварить. Гвинет приносила нам апельсиновый сок и печенье посредине сессии» 117.

Тримбл в конечном итоге стала профессором астрофизики в университете Калифорнии (Ирвин) и вышла замуж за профессора из университета Мэриленда (и бывшего студента Уилера) Джо Вебера. Много лет спустя они вместе посетили устроенную в Калтехе выставку работ Фейнмана и наткнулись на набросок Вирджинии.

«Джо бросил критический взгляд на изображение моей обнаженной спины, – вспоминала она, – после чего заявил, что где-то я видел эту задницу».

Тримбл не забыла, как последствия объявления лауреатов очередной Нобелевской премии разрушили планы Фейнмана рисовать ее тем вечером: «Фейнман пришел ко мне в офис около восьми утра в тот день, чтобы отменить назначенную на вечер сессию. Откровенно говоря, я уже знала, что ничего не получится, поскольку моя мать слушала радио и позвонила мне в шесть. Мы всегда были ранними пташками, а Фейнман – нет. Только тем утром он влез в пиджак и даже повязал галстук. А когда магистранты попросили его выступить с докладом специально для них, он выбрал тему теорию поглощения излучения, часть его диссертации под руководством Уилера» 118.

Фейнмана ошеломило, насколько детальное планирование предшествовало церемонии. Он получил приглашение из Швеции с подробными инструкциями по всем пунктам программы. С лекцией он бы справился, но поздравления и встреча с королем представлялись ему слишком помпезными. Ричард начал беспокоиться, что все испортит, тем более что у него были проблемы с протоколом еще со времен чая в Принстоне.