Жизнь в невозможном мире: Краткий курс физики для лириков - Алексей Цвелик

В конце февраля 1992 года мы перебрались в Бостон. Мне предстояло проработать полгода в Гарварде. Там я пытался применить свои знания по теории поля к задачам о биологических мембранах. Я продолжал эти попытки и впоследствии, но, к сожалению, никакого результата они не принесли.

Читателя может несколько удивить тот факт, что я, занимаясь проблемами, связанными с квантовой механикой, такими как теория магнетизма, вдруг бросился в теорию мембран, которая является, в сущности, классической физикой. Дело здесь, однако, в том, что математически совершенно разные отрасли физики могут быть удивительно похожи, о чем я уже писал в пятой главе. Чтобы это не звучало абстрактно, приведу несколько примеров. Каждый согласится, что свет, тепловое излучение, радиоволны, рентгеновские лучи воспринимаются нами очень по-разному. Однако математическое описание этих столь различных, по-видимому, явлений практически не отличается друг от друга. В рамках этого описания указанные явления — это колебания электрического и магнитного полей (электромагнитные волны), чья динамика описывается уравнениями Максвелла. Разница между видимым светом, для восприятия которого у нас есть специальный орган — глаз, и рентгеновскими лучами, о существовании которых мы можем судить только по последствиям их воздействия на наш организм, с точки зрения этих уравнений состоит только в разной частоте колебаний. Можно расширить эту аналогию до аналогии между светом и звуком. Уравнения для электромагнитных волн и звука неидентичны, хотя и похожи. В рамках этой аналогии электромагнитные волны разной частоты — как звук разного тона. Аналогия продолжается и далее — на все вообще периодические и квазипериодические движения, хотя и становится более расплывчатой. Как я говорил, с таких аналогий наука и начиналась: Пифагор (или кто-то близкий к нему) усмотрел сходство между колебаниями струн лиры и движением светил. Отсюда и знаменитое выражение «музыка сфер». Это умная музыка, то есть такая, которую слышит не ухо, а ум человека, понимающего гармонию, заложенную в законах природы.

Я никогда не переставал и не перестаю удивляться этому сходству различных предметов, открытому теоретической физике, что и делает ее для меня столь привлекательной и служит неистощимым источником для вдохновения и размышлений.

Глава 10

Оксфорд

Контракт на постоянную работу в Оксфорде был заключен в марте 1992 года, а в конце августа наша семья перебралась из Соединенных Штатов в их бывшую метрополию. Девять лет, проведенных нами в Оксфорде, были для меня годами творческого расцвета, наполненными незабываемыми впечатлениями и встречами с замечательными людьми. Этими впечатлениями мне и хотелось бы поделиться с читателями, но для начала необходимо небольшое вступление, так как многое из того, что я написал, может остаться непонятным, если не знать, как устроен Оксфорд.

Оксфордский и Кембриджский университеты представляют собой конгломерат факультетов (de-partments) и колледжей. Последние являются полуавтономными образованиями, управляемыми собраниями полноправных членов (fellows). Студент, поступающий в Оксфорд или Кембридж, подает документы не в университет вообще, а в какой-то определенный колледж. В колледжах студенты живут и посещают семинарские занятия (tutorials), проводимые членами колледжа; лекции же по избранному ими предмету проводятся централизованно. Например, студент, поступивший «читать» (так и говорят, не «изучать», а «читать») физику в какой-то колледж, ходит на лекции на физический факультет вместе со студентами всех других колледжей. Экзамены тоже проводятся централизованно, и происходит это в потрясающей красоты здании под названием Schools (Школы).

Социальная жизнь как студентов, так и профессуры вращается вокруг колледжей. Fellows получают часть своей зарплаты в виде ланчей и обедов в своем колледже. За вино приходится платить, хотя и намного меньше, чем в магазине, так как колледжи имеют прекрасные погреба, и, как правило, fellows могут приобрести вино за ту цену, за которую оно было куплено колледжем (может быть, десять или пятнадцать лет назад). Обеды происходят в общем зале (холле), преподаватели сидят за высоким столом (high table), студенты за низким (low table, разница в высоте — 5 сантиметров). На все обеды, экзамены и собрания колледжа необходимо надевать академическую мантию. Во время десерта (если таковой следует за обедом) она снимается. На торжественные обеды (например, рождественский) необходимо надевать смокинг и бабочку, они так и называются black tie, хотя бабочка и не обязана быть черной. «Все люди как следует едят и обедают», — говорила моя жена. В высказывании этом заключена глубокая правда, так как обед в колледже не сводится (далеко не сводится!) к вкушению пищи. Пища (не вино) может даже отступить на второй план, если ваши соседи за столом — интересные люди.

Оксфорд и Кембридж — очень старые университеты; первые колледжи возникли в Оксфорде в XIII веке. То были просто большие дома, где совместно жили образованные монахи, учившие приходящих студентов за плату. Постепенно возникла единая структура — университет. В лексиконе Оксфорда остались забавные выражения, напоминающие о его прошлом. Вот например, когда студента изгоняют, в официальной формулировке это звучит как to send down to rusticate, то есть студента посылают «омужичиваться», сидеть в деревне вдали от культуры и просвещения. Или когда аспирант успешно выдерживает кандидатский экзамен, ему дается (даруется) a leave to supplicate, то есть «разрешение умолять» о присуждении ему искомой степени доктора философии.

Кое-что из давней истории Оксфорда. Его почетным доктором стал русский император Александр I (за победу над Наполеоном), а также прусский фельдмаршал Блюхер. Последний при этом пошутил: «Они меня сделали доктором, а Гнейзенау (его начальник штаба) надо было сделать хотя бы аптекарем». В церкви колледжа Мертон до сих пор стоит большая ваза серого уральского камня, подаренная колледжу российским императором, а портрет его висит в одном из залов здания, где проводятся экзамены.

Рудольф Пайерлс(1907–1995)

Мне выпала редкая удача встретить человека, чьи действия и мысли имели колоссальное влияние на судьбы миллионов людей. Этот человек — сэр Рудольф Пайерлс, с которым я и моя жена имели честь познакомиться в 1992 году. Пайерлс — немецкий еврей, был женат на российской гражданке Евгении Каннегисер, чей брат Леонид застрелил в 1918 году начальника петербургской ЧК Урицкого (он был романтиком-революционером, членом партии эсеров). В 1929 году они встретились в Одессе на конференции по физике, вскоре поженились, и Пайерлс увез ее в Германию, а потом в Англию. В 1937 году, работая в Бирмингамском университете, Пайерлс теоретически оценил критическую массу урана-235, необходимую для взрыва атомной бомбы. Результат отличался от реального в два раза (кажется, Пайерлс получил 8 кг, а на самом деле это 16 кг).

Вот этот результат, да еще и ошибка коллеги Пайерлса, великого германского физика Вернера Гейзенберга, оставшегося в Германии и возглавившего германский атомный проект, и определили судьбы мира на ближайшие десятилетия. У Гейзенберга получилась другая цифра — 500 кг. 8 кг означали, что бомбу, хотя и ценой неимоверных усилий, можно было сделать, 500 кг означали, что сделать ее в условиях того времени было нельзя (странно, кстати, что никто из коллег Гейзенберга не проверил его вычислений, так как ошибка была довольно элементарной). Поэтому Германия, собственно говоря, и не предпринимала в течение войны никаких серьезных усилий в этом направлении. Конечно, никто в Англии и Америке о таком положении дел не знал, и ученые-эмигранты из Европы страшно боялись, что Гитлер доберется до бомбы. Великобритания начала свой атомный проект первой, в 1939 году. В США в то время ничего не знали об этом, так как военный союз между двумя странами еще не был заключен. Летом 1939 года венгерские физики Эдвард Теллер и Лео Сциллард отыскали на Лонг-Айленде отдыхавшего там на своей даче Эйнштейна и побудили его написать письмо президенту Рузвельту, чтобы известить его о серьезной потенциальной угрозе со стороны Германии, вооруженной атомной бомбой. Рузвельт прочел письмо и назначил комиссию для консультаций по этому вопросу, но комиссия положила письмо Эйнштейна под сукно. Таким образом, Манхэттенский проект начался с опозданием, лишь в 1942 году, когда американцы, ставшие уже военными союзниками англичан, получили информацию о том, что Великобритания тратит большое количество своих скудных средств на разработку какого-то странного супероружия. Произошло то, что я наблюдаю в Америке уже двадцать лет: первыми тратить не будем, но раз те, другие, тратят, мы потратим в двадцать раз больше. Благо, мозги мы тоже можем купить. Так тупость и невежество американского истеблишмента помогли Европе избежать страшной участи стать первым испытательным полигоном атомного оружия. Но вместо Берлина и Гамбурга Сталину продемонстрировали действие бомбы на Хиросиме и Нагасаки.