Ричард Фейнман - КЭД – странная теория света и вещества

Я думаю, что мнение Вайнберга, пусть несколько циничное, в целом верное. Вот, например, феноменальный успех «Краткой истории времени» Хокинга (которой я не читал в соответствии со своими принципами, описанными выше). Один мой бывший коллега по Калифорнийскому университету, весьма известный профессор, теперь занимающий кафедру в Оксфорде, показал мне однажды фразу из этой книги. Мы вдвоем пытались понять ее смысл и не смогли. И, наоборот, я хочу уверить всех озадаченных читателей, что каждое предложение в этой книге, сколь бы странным оно ни казалась, имеет смысл. Но вы должны внимательно обдумывать каждое предложение и изо всех сил стараться понять, что же хотел сказать Фейнман, прежде чем продвигаться дальше. В противном случае я гарантирую, что вы безнадежно запутаетесь. И дело в странности физики, а не в изложении. В конце концов, заглавие обещает «странную теорию».

Поскольку Фейнман есть Фейнман, он выбрал путь, полностью противоположный совету Вайнберга (совету, которому я тоже не следовал полностью; см. ниже мое замечание про теорию групп). В предисловии от автора Фейнман критикует популярные книги по физике за то, что «кажущаяся простота достигается за счет описания чего-то совсем другого, за счет существенного искажения того, что берутся описывать». Напротив, он принял вызов описать КЭД для обычного читателя без «искажения истины». Так что не считайте эту книгу типичной популярной книгой по физике. Но это и не учебник. Это редкий пример гибрида.

Чтобы пояснить, какого рода эта книга, я воспользуюсь собственной аналогией Фейнмана, слегка ее модифицировав. Согласно Фейнману, у вас есть два пути, чтобы изучить КЭД: либо пройти полный курс семилетнего образования по физике, либо прочесть эту книгу. (Его цифра несколько завышена; в наши дни способный выпускник средней школы с надлежащим руководством смог бы, вероятно, преодолеть этот путь быстрее чем за семь лет.) Итак, у вас нет выбора, не правда ли? Конечно, вам надо прочесть эту книгу! Даже если вы будете обдумывать, как я вам советую, каждую фразу, это не займет и семи недель, не говоря уж о семи годах.

В чем же разница между двумя способами? Я предлагаю такую аналогию: верховный жрец майя объявляет, что за определенную плату он готов научить вас, обычного Джо или Джейн, среднего жителя-майя, умножать два числа, скажем, 564 на 253. Он попросит вас сначала выучить таблицу умножения до 9 9, затем скажет вам взять последние цифры справа в числах, которые надо перемножить, именно 4 и 3, и назвать число на пересечении 4-го ряда и 3-й колонки таблицы умножения. Вы назовете 12. Затем вы узнаете, что нужно записать 2 и «держать в уме» 1, что бы это ни значило. Затем вы должны будете назвать число на пересечении 6-го ряда с 3-й колонкой, то есть 18, к которому вы должны будете добавить число, которое «у вас в уме». Разумеется, еще год вам придется изучать, как «складывать». Ну ладно, вы уже поняли мою мысль. Это то, что вы получите, заплатив за образование в престижном университете.

Вместо этого мудрец по имени Фейнман обращается к вам со словами: «Шшш, если вы умеете считать, вам совсем не нужно учиться этим премудростям насчет держания в уме и складывания. Все, что вам нужно – это разжиться 564 банками. Затем вам надо положить в каждую банку по 253 камешка. Затем вам надо высыпать все камешки в одну большую кучу и пересчитать. И вы получите ответ!»

Так что Фейнман не только научит вас умножать, он даст вам глубокое понимание того, чем же занимаются верховные жрецы и их студенты, то есть те, кто скоро получат PhD степени в престижных университетах! С другой стороны, если вы научитесь умножать способом Фейнмана, вам не получить должности даже бухгалтера. Если ваш босс попросит вас перемножать весь день большие числа, вы скоро выдохнетесь, а бывшие студенты университета верховного жреца оставят вас глотать пыль далеко позади.

Написав и учебник («Quantum Field Theory in a Nutshell» [36], в дальнейшем «В двух словах»), и две популярные книги по физике (в том числе «Fearful Symmetry», в дальнейшем «Страшная»), я чувствую себя достаточно компетентным, чтобы советовать вам, что читать. (Между прочим, и «В двух словах» и «Страшная» были опубликованы тем же издательством «Принстон юниверсити пресс», что и данная книга.)

Давайте разделим читателей этого предисловия на три типа: 1) студентов, которых эта книга может сподвигнуть на изучение КЭД, 2) любознательных непрофессионалов, интересующихся КЭД, и 3) физиков-профессионалов, как я сам.

Если вы принадлежите к 1-му типу, вы настолько загоритесь, прочитав эту книгу, что вам захочется немедленно взяться за изучение учебника по квантовой теории поля (и это может быть «В двух словах»!). Добавлю, что в наши дни КЭД считается относительно простым примером квантовой теории поля. Написав «В двух словах», я уверен, что по-настоящему яркий студент будет иметь хорошие шансы разобраться в квантовой теории поля, и Фейнман наверняка бы со мной согласился.

Однако, как и в приведенной выше аналогии, чтение этой книги ни в коем случае не превратит вас в профессионала. Вы должны будете изучить то, что Фейнман называет «эффективными приемами» перемножения чисел. Несмотря на заявленное Фейнманом желание объяснить все с нуля, он явно теряет обороты по мере продвижения вперед. Например, на стр. 102 и на рис. 55 он лишь описывает зависимость P(A – B) от «интервала I», и вам ничего не остается, кроме как принять его слова на веру. В книге «В двух словах» это все выведено. То же самое относится и к E(A – B), описанной в сноске на стр. 105.

Если вы принадлежите ко 2-му типу, проявите настойчивость, и вы будете вознаграждены, поверьте мне. Не торопитесь. Даже если вы осилите только первые две главы, вы познаете многое. Почему эту книгу так трудно читать? Вернемся к аналогии про майя: это как если бы вы пытались научить кого-то умножению посредством банок и камешков, а тот не знает даже, что такое банка или камень. Фейнман пытается выкрутиться, объясняя вам, что каждый фотон переносит маленькую стрелку и как перемножать и складывать эти стрелки, растягивая их и поворачивая. Все это очень сбивает с толку; вы должны следить чрезвычайно внимательно, не пропуская ни малейшей детали. Между прочим, маленькие стрелочки – это просто комплексные числа, и если вы уже знаете про комплексные числа (и банки, и камешки), обсуждение могло бы стать не таким запутанным. Или, допустим, вы один из тех типичных непрофессионалов, описанных Вайнбергом, которому достаточно «иллюзии понимания чего-то». В таком случае вам больше подошла бы «нормальная» популярная книга по физике. Опять аналогия с майя: нормальная популярная книга по физике не затруднит вас ни изучением таблицы умножения и «держанием в уме», ни банками и камешками. Там, возможно, будет просто сказано, что если есть два числа, верховные жрецы знают, как из них сделать третье число. На самом деле издатели популярных книг по физике обычно настаивают на такого рода объяснениях, чтобы только не распугать покупателей (см. продолжение ниже).