Я поступил в Физтех в 1971 году. На самый престижный факультет (общей и прикладной физики или, сокращенно, ФОПФ) пойти не решился, все-таки я был провинциальный мальчик. Поступил на «кванты» (ФФКЭ, факультет физической и квантовой электроники). Конкурс был восемнадцать человек на место, четыре экзамена (письменные и устные математика и физика), сочинение и собеседование. Я набрал восемнадцать баллов из двадцати. Официальный антисемитизм еще не оформился в такую жесткую структуру, каким он стал семь лет спустя, когда в Физтех пытался поступить мой брат. В 1971 году факультетскому начальству, по-видимому, было достаточно знания, что я не еврей (а они там все были украинцы и, наверное, понимали, что к чему). В 1978-м уже нужно было отчитываться куда-то наверх, где на слово не верили. Тогда за подозрительную фамилию срезали на устных по два балла, а за отчество один. Мне повезло, и я прошел.

Не знаю, как сейчас, а тогда Физтех был потрясающим местом. Скажу без преувеличения, более серьезной подготовки я нигде не видел, хотя судьба заносила меня и в Принстон, и в Гарвард, и в Оксфорд, где я преподавал физику девять лет. Целых пять лет учебы, включая практику в базовых институтах, плюс год на диплом. Всестороннее изучение физики и математики. У нас было много свободы, посещение лекций не было обязательным, на экзаменах можно было пользоваться любой литературой (и правильно, так как задачки давали такие, что надо было думать — переписать ответ из учебника было невозможно). В общем-то, все в конечном итоге было рассчитано на творческого человека, на увлеченного студента. Увлечение рождало самодисциплину. Тех, у кого она не наблюдалась, выгоняли. Но таких, в общем, было не много — сказывался первоначальный суровый отбор.

Дозволив свободу, начальство, как это всегда случается, старалось, где возможно, ее отобрать. Ненаучные интересы не поощрялись. Поощрялось стукачество. Помню такой случай: сидим мы четверо или пятеро в нашей комнатушке в общежитии, громко и увлеченно о чем-то кричим, вдруг — под дверью две тени. Один из нас резко вскакивает, распахивает дверь — на пороге, с разинутым ртом, какой-то тип. Бедняга опешил от неожиданности, наконец нашелся: «Ребята, вы слишком громко кричите». Так его с тех пор и прозвали: Две Ноги. Особенно следили за вольнодумной литературой. Я помню, моего друга Мишу Фейгельмана стукач застал за чтением «Гадких лебедей» Стругацких и у Миши были неприятности. Помните у Галича?

Проректором Физтеха по науке (!) был в мое время некто Кузмичев, толстопузый дядя с физиономией и ухватками хама. (Говорили, что во время войны он служил в заградотряде.) В деканатах, особенно на уровне замдеканов, преобладали держиморды и лакеи.

Стукачи обыкновенно таились, но случалось, хоть и очень редко, что кто-то из них зарывался. Помню, один стал открыто шантажировать студентов, воровал письма и т. п. Молодым людям удалось собрать на него досье и поставить вопрос об исключении его из комсомола, что влекло за собой автоматическое исключение из института. Помню замечательную по выразительности фразу из обвинительного заключения: «использовал чайники для нужд, исключающих дальнейшее употребление». Шантажиста таки выгнали, но инициаторам гонений деканат за павшего стукача отомстил: все они получили плохое распределение (если кто не знает, в СССР после окончания вуз устраивал, вернее, «распределял» студентов на работу).

Помню еще одно комсомольское дело — «дело о отравлении естественных надобностей на памятник Юрию Долгорукому».

Какой-то тщедушный студентик отобедал на сэкономленные деньги в ресторане «Арагви» и, забыв первую заповедь туриста о том, что мимо туалета проходить нельзя, вышел на прилегающую к ресторану площадь. Тут его настигла нужда, а дальше, по его словам, было так: «Вижу — памятник, я за него зашел…» (напомню читателю, что памятник основателю Москвы стоит посреди площади). На собрании декан наш орал (это уже было, когда я перебрался на ФОПФ): «Напился, для меня он — не физик!» Другой представитель деканата, добрейший старичок, недоуменно вопрошая: «Как же ты мог, там же иностранцы ходят?» Парня исключили.

Первые три года в Физтехе, пока я учился на «квантах», ничего хорошего, кроме учебы, я не видел. С тамошними ребятами у меня как-то не образовалось общих интересов. Исключение составлял блистательный Алеша Бударин по кличке Бу. Он был выпускником самой лучшей тогда 2-й московской школы («второй синагоги»). Ее, кажется, где-то году в 1970-м разогнали, вернее, «реформировали», выгнав наиболее либеральных учителей. Бу представлял собой любопытную смесь: отец его был донской казак, а мать еврейка. И выглядел он соответственно: волосы как проволока, цвета воронова крыла, чуб, падающий на глаза, глаза ярко-стального цвета, нос с горбинкой, прямо Гришка Мелехов из «Тихого Дона», да только вот статью не вышел — худой, грудь узкая и страшно нервный. Бу начал просвещать меня насчет сущности советской власти. А дальше по Юлию Киму:

Я многим обязан Алеше в своем становлении: он поделился со мной всем тем, что мне как провинциалу было недоступно; и ум у него был живой, и даром слова он был наделен. В начале 1980-х наши пути разошлись, и с тех пор я его не встречал.

К середине третьего курса мы с Бу поняли, что на «квантах» нам больше невмоготу. Особенно ясно это стало после того, как мы побывали в одном из исследовательских институтов, где нам надлежало проходить практику (такие институты назывались «базами» и их существование было уникальной чертой Физтеха). Это был, кажется, НИИ прикладной физики и занимались там главным образом разработкой военных лазеров. Располагался он в конце шоссе Энтузиастов и состоял из трех колоссального размера корпусов. Один был старой сталинской постройки, этажей в шесть, другой — относительно новый небоскреб, а третий я помню плохо. От посещения «базы» нам более всего запали в душу две картины. Вот одна: огромный зал, в нем рядами стоят стулья, на них сидят женщины и сосредоточенно вяжут. Другая — крохотная комнатка, заставленная аппаратурой, в ней два человека с блестящими от энтузиазма глазами рассказывают нам о том, какими интересными вещами они здесь занимаются. Больше блестящих глаз во всех огромных корпусах мы не видели. Нам вспомнились тогда слова нашего замдекана: «Нам Эйнштейны не нужны, нам нужны советские инженеры».

Я уже тогда знал, что существует и другое. Каждый год в Физтехе проходил набор в теоргруппу — специальную группу студентов, склонных и способных заниматься теоретической физикой. Таким способом Институт теоретической физики (ИТФ) имени Ландау готовил себе молодые кадры. Про ИТФ я еще буду писать. Сейчас скажу только, что, раз побывав на подготовительных занятиях в теоргруппу, я понял, что это место для меня. Однако, как оказалось, путь мой в институт Ландау будет не прям.

Хорошо помню первый день занятий. Их вели молоденькие тогда аспиранты — Костя Ефетов и Гриша Воловик, оба теперь ученые с мировой славой. Задавали нам задачи, настоящие, пальчики оближешь. Вот, например, одна. Используя теорию возмущений, рассчитать энергетические уровни квантовой частицы в бесконечно глубокой потенциальной яме слегка эллиптической формы. Как же здесь использовать теорию возмущений, если разница между сферической и эллиптической ямами бесконечна, так как и та и другая бесконечно глубоки? Скажу сразу: решение простое и в простоте своей бесконечно красивое — нужно сделать преобразование координат и тогда возмущением окажется разность в кинетических энергиях. Я снова остро почувствовал красоту физики.

 

Медитация

. О красоте

Существует известное деление людей на «физиков» и «лириков», а также на право- и левополушарных. Считается, что у одних доминирует рациональное мышление, а другие больше «мыслят» эмоциями. Естественные науки, представителем которых я являюсь, принято относить к разряду рациональных и тем самым отделять их от искусства. Мне, как и многим моим коллегам, это разделение кажется весьма надуманным. В науке, как и в искусстве, ничего стоящего невозможно сделать без вдохновения, от прихода которого ученый зависит не меньше художника, а критерием истинности результата не в последнюю очередь является красота. Вот именно о красоте как универсальном принципе мне и хотелось бы поговорить.

Когда-то казалось, что критерии красоты довольно прочны и нужно лишь получить хорошее воспитание, чтобы научиться отличать красоту от уродства. Потом возникли другие теории, и теперь огромное множество людей придерживается мнения, что красота относительна.

В античной мифологии есть история о том, как покровитель искусств бог Аполлон был вызван на музыкальное состязание сатиром Марсием. Сатир проиграл, и Аполлон содрал с побежденного кожу. Так дурной вкус был весьма сурово наказан. Сейчас в искусстве больше бьют, так сказать, рублем. Купил, скажем, какой-нибудь меценат акулу в формальдегиде, с него за это кожу не сдерут (хотя с нас он, вполне возможно, уже и содрал). То есть наказание, может, и случается, но медленное, в виде одичания общества, порчи нравов и т. п. В силу медленности процесса многие люди просто не замечают или предпочитают не замечать перемен к худшему. Однако наука есть область человеческой деятельности, где отступление от эстетических критериев имеет наглядный, быстрый и пагубный эффект. Тут все просто: не чувствуешь красоты — будешь посредственным ученым и тайны природы тебе не откроются.

Благодаря столь очевидному и непосредственному действию понятие красоты в науке утрачивает свою кажущуюся расплывчатость. Иначе как можно было бы руководствоваться этим в естественных науках, таких как физика и математика? Ну, допустим, в математике «некрасивыми» теориями можно просто не заниматься, но ведь физика призвана изучать окружающий нас мир, от которого никуда не денешься — что дано, то и изучай. Между тем критерии красоты играют в естественных науках немаловажную, а порой и первостепенную роль. То и дело слышишь: «Какая красивая теория! Какое элегантное доказательство! Ну, это не может быть правильно, так как совершенно некрасиво» и т. п. Казалось бы, что из того, что ученым одни теории нравятся, другие — нет? какое отношение это может иметь к правильности этих теорий? Тем не менее имеет отношение.

Красоту в науке, так же как красоту в искусстве и природе, трудно рационально описать. То есть трудно набрать какое-то конечное число определений, которым должна была бы удовлетворять теория, чтобы быть красивой. Полезность в их число явно не входит, не ради пользы люди наукой занимаются. Тот, кто стремится к конкретному результату, как правило, не добивается ничего. Нужен интерес, а им, опять-таки, движет эстетическое чувство. Именно эстетическое, то есть то же самое, какое возникает при взгляде на прекрасную женщину, на прекрасную картину, на прекрасный пейзаж, наконец. И недаром такие ученые, как Эрвин Шредингер, один из творцов квантовой механики, и Ричард Фейнман, внесший в ее развитие огромный вклад, писали свои формулы в присутствии обнаженной натуры. И сам я не раз переживал подобное: эстетическое впечатление от красивой женской груди или прекрасной бабочки превращалось в решение математической задачи.

Впрочем, предоставлю лучше слово великим людям. Вот что говорит предсказавший существование антиматерии Поль Дирак:

«Красоту в математике так же трудно формально определить, как и красоту в искусстве, но люди, изучающие математику, обычно не имеют затруднений с ее распознанием».

А вот отрывок из разговора Эйнштейна с Гейзенбергом, записанный последним:

«Если природа ведет нас к поразительно простым и красивым математическим формам — под формами я имею в виду согласованные системы гипотез, аксиом и т. д., — к формам, не встречавшимся доселе, мы не можем думать о них иначе, как об „истинных“, т. е. открывающих чистые черты природы… Вы, наверное, ощущали то же самое: почти устрашающую простоту и целостность соотношений, которые природа внезапно разворачивает перед нами и к которым мы ни в коей степени не подготовлены».

Известны примеры, когда теория, выдвинутая ученым, наделенным особо острым эстетическим чутьем, и поначалу отвергнутая научным сообществом как противоречащая эксперименту, в конце концов либо признавалась верной, либо находила применение где-то в другом месте. Можно сказать, что красивые идеи не пропадают. В первом случае оказывалось: эксперименты, противоречившие теории, были выполнены неряшливо, а более аккуратные данные ее подтверждали.

Вот что писал открывший законы движения небесных тел математик и астроном Иоганн Кеплер за триста лет до Эйнштейна:

«Спросим теперь, как эта способность души, которая не будучи вовлечена непосредственно в концептуальное мышление и потому не имеет прошлого знания гармонических соотношений, тем не менее может распознавать то, что происходит во внешнем мире… На это я отвечаю, что все чистые Идеи, или архетипические образы гармонии… внутренне присутствуют в тех, кто их способен восприять. Однако они не являются сознанию посредством концептуального процесса, будучи скорее продуктом чего-то, напоминающего инстинктивную интуицию, присущую данным индивидуумам».

Вспомним и великого швейцарского физика, друга Карла Густава Юнга, Вольфганга Паули:

«Мост, соединяющий изначально неупорядоченный мир опыта с Идеями, состоит из определенных доисторических образов, существующих в душе, — архетипов Кеплера. Эти доисторические образы не должно помещать в сознание или соотносить с конкретными рационально формулируемыми идеями. Скорее, они имеют отношение к формам, обитающим в бессознательной области человеческой души, образам с мощным эмоциональным содержанием, являющимся не мыслями, а воспринимаемыми как образы, картинно. Наслаждение, которое испытывает получающий новое знание, возникает, когда доисторические образы совпадают с поведением внешних объектов…» И далее: «Не следует провозглашать, что тезисы, выводимые из рациональных соображений, есть единственные основания человеческого разума».

Однако довольно общих рассуждений. Чтобы не быть голословным, я рассмотрю два примера красивых теорий.

Начну с того, что в физике называется принципом наименьшего действия. Звучит он так. Допустим, у нас есть какое-то небольшое тело (например, биллиардный шар) и нас интересует, по какому пути оно будет двигаться из точки А в точку Б. Согласно принципу наименьшего действия шар «выберет» такой путь, на котором величина, называемая «действием», минимальна. Все мы учили в школе законы механики, знаменитые законы Ньютона. Один из них (второй) связывает ускорение, с которым движется массивное тело, с действующей на него силой. Понимая этот закон как уравнение и решив последнее, можно описать траекторию движения тела и предсказать, где оно будет находиться в заданный момент времени. Закон этот был выведен из обобщения большого количества экспериментов (не без помощи творческого воображения, конечно, — без гения в науке ничего не обходится). Однако откуда телу знать про закон Ньютона? Этим дурацким вопросом задался в XVIII веке аббат Мопертюи. Он-то и показал, что закон Ньютона можно переформулировать так, как будто тело, которому предстоит двигаться из точки А в точку Б, сравнивает разные пути и выбирает тот, на котором величина, называемая действием, минимальна. Мопертюи дал определение действия; для данной траектории оно оказалось равным интегралу по траектории от разности кинетической и потенциальной энергий тела (более подробное объяснение дано в Приложении). На первый взгляд определение неуклюжее и принцип какой-то, так сказать, лишний. Никакой дополнительной информации по отношению к закону Ньютона, которому он был математически эквивалентен, он вроде бы не содержал, а содержал какие-то странные намеки… Ну разве в механике тела могут выбирать, куда им двигаться?

Прошло много лет, на дворе начинался XX век, и молодой чиновник швейцарской патентной конторы Альберт Эйнштейн размышлял над тем, как должна выглядеть механика для тел, двигающихся со скоростями, близкими к скорости света. Глядя на уравнения Максвелла для электромагнитного поля, Эйнштейн понял, что скорость света, в отличие от скоростей тел, не меняется при переходе из одной системы отсчета в другую (то есть, например, если мы сидим в поезде, стоящем на платформе, и смотрим на станционный фонарь, скорость испускаемых фонарем фотонов по отношению к нам останется такой же и после того, как поезд двинется). Из одного этого следовало, что время и пространство не могут быть независимыми друг от друга, как это полагали ранее, и должны быть объединены в единый континуум (пространство-время, см. Приложение). Точки этого четырехмерного пространства соотвествуют событиям, и два события отделены друг от друга «интервалом», являющимся четырехмерным аналогом расстояния между точками знакомого нам пространства трех измерений.

Поясню понятие «интервала» на примере. Возьмем два события. Скажем, сегодня в Москве в 6 утра просыпается дядя Федя и выпивает с похмелья рюмку водки, а в 15 часов дня по московскому времени в Нью-Йорке просыпается брокер Джон и, в предвкушении долгого рабочего дня, заглатывает прозак. Интервал между этими событиями определен как квадратный корень из РАЗНОСТИ [c(t 2 —t 1 ] 2 — d 2 , где d есть расстояние между Москвой и Нью-Йорком, с — скорость света, t 2 — t 1 = 9 часов, есть разность времен между этими двумя событиями. (Для зануд: из того, что время и пространство входят в формулу для интервала с разным знаком, следует, что между ними таки есть разница, хоть они и объединены, но не до полной неразличимости.) Так вот: так же, как расстояние между двумя точками не меняется, с какой бы стороны мы на эти точки ни смотрели (то есть какую бы систему координат ни выбрали, если выражаться научным языком), так и интервал между двумя событиями не меняется, какую бы систему отсчета мы ни выбирали, то есть судим ли мы об этих событиях, глядя из иллюминатора пролетающего за облаками самолета, или стоя на земле, или глядя с Юпитера. Сие есть частный случай того, что законы природы не меняются при перемене системы отсчета наблюдателя. Последнее и есть основное утверждение теории относительности.

Вернемся к Эйнштейну. Перед ним стояла задача переформулировать механику так, чтобы она учла новые интуиции теории относительности. Старая механика Ньютона новым критериям не удовлетворяла, но и отбросить полностью ее было нельзя, так как на скоростях много меньших скорости света она отлично работала. Нужно было что-то из старого сохранить, и Эйнштейн выбрал принцип наименьшего действия, который в новой формулировке засиял всеми своими гранями, как только что ограненный бриллиант. Эйнштейн предположил, что действие для частицы массы М, начавшей движение в момент времени t 1 , в точке А и закончившей его в момент t 2 в точке Б, равно произведению ее массы на интервал (см. определение интервала выше) между этими событиями. Так как интервал не меняется при смене системы отсчета, этот выбор автоматически удовлетворял принципу инвариантности законов природы, объясненному выше. Постулированные таким образом релятивистские законы механики представляются чрезвычайно красивыми большинству физиков. Физика свелась к геометрии («Физика есть геометрия» — утверждал ученик Эйнштейна Джон Уилер). Законы, угаданные Эйнштейном, оказались верными, выдержав проверку миллионами экспериментов на ускорителях элементарных частиц (см. Приложение).

Другой пример тоже касается понятия «действие». С продвижением в микромир возникла необходимость обобщить законы механики на крохотные («микроскопические») частицы (электроны, протоны и т. д.). Они, как известно, по определенным траекториям не движутся, вернее, движутся сразу по всем траекториям, хотя и с разной «амплитудой». Осмысленным в таком случае является вопрос о вычислении вероятности перехода частицы из точки А в точку Б за данное время t. Задачу эту блестящее решил Ричард Фейнман. Оказалось, что волновую функцию частицы можно представить как сумму по всем возможным траекториям, соединяющим А и Б. А суммировать надо экспоненты от iS/h, где i — мнимая единица, S — действие на данной траектории, a h — постоянная Планка. Мнимая экспонента — сильно осциллирующая функция, и для быстрых (или тяжелых) частиц в сумме доминируют те траектории, которые лежат ближе к классической. Получается, что квантовая частица как бы размазана вокруг классической траектории в трубке некоего радиуса (см. Приложение).

Таким образом, идея аббата Мопертюи с ее «ненужной» красотой оказалась тем «гадким утенком», из которого выросли «лебеди» теории относительности и квантовой механики.

Так что прав был старик Платон: красота — объективное понятие.

Итак, я ощутил себя теоретиком. Загвоздка, однако, состояла в том, что в теоргруппу принимали практически только с одного факультета — ФОПФа, а пробиться туда с «квантов» шансов было мало. Но мне повезло: на ФОПФе организовали еще одну группу, куда срочно требовался народ. Базой этой группы был Институт физики высоких давлений АН СССР («Давильня»), куда я после окончания Физтеха и попал. Но я забегаю вперед. «Давильне» были нужны экспериментаторы, и я прикинулся энтузиастом эксперимента, понадеявшись, что потом все как-нибудь образуется. И оказался прав. Началась совсем другая жизнь.

Первым впечатлением от ФОПФа была… картошка, которая в то время была обязательной составляющей каждого советского вуза. Каждую осень студенты «помогали труженикам полей», то есть за бесплатно ишачили на уборке свеклы, картошки, капусты и т. п. В одних вузах это занимало месяц, в других больше, у нас в МФТИ — две недели. Плоды наших трудов сваливались в овощехранилища (скорее, овощегноилища), откуда их отправляли на прилавки магазинов страны развитого социализма. И вот, перейдя на ФОПФ в сентябре 1974 года, я почти сразу поехал с моими новыми сокурсниками «на картошку», и в компании таких замечательных ребят, каких я там встретил, даже приокские картофельные поля показались мне Елисейскими. С одним из них, Володей Лебедевым, мы остались друзьями на всю жизнь, от других я со временем отдалился, но это не сделало память дружбы тех лет менее драгоценной.

Стояли золотые дни бабьего лета, было довольно тепло, комсомольские надсмотрщики нас особенно не гоняли (помню одного из них — аспиранта Кукареку), и мы упивались беседой, рассказывая друг другу разные истории. Помню, Володя пересказал мне «Собачье сердце» Булгакова, которое он знал чуть ли не наизусть, а еще, кажется, «Скотский хутор» Оруэлла. Все эти книги были тогда запрещены, и за чтение их можно было пострадать. На «квантах», с их несколько иной культурной атмосферой, я ни о чем подобном не слышал даже от Бу (он, наверное, побаивался со мной об этом говорить). Передо мной открывался новый мир.

Другой человек, с которым меня на долгие годы сблизила эта поездка, был Миша Фейгельман (Фига). Миша был среди моих однокурсников легендарной личностью. Он первый, кто начал самостоятельно учить квантовую механику и сдавать теор-минимум в институте Ландау (о том, что это такое, я еще буду рассказывать подробно). Помню, как на втором курсе Бу на какой-то лекции указал мне на огненно-рыжего то ли пирата, то ли анахорета с ввалившимися щеками и огромными глазами, грозно горевшими из-под кустистых бровей: «Это Фига, он только что сдал теорминимум по квантам». И вот, аз недостойный, лежу с этим самым легендарным Фигой под березкой и пью водку. С Мишей мы тогда крепко сошлись. Он еще студентом женился, у него быстро родилась дочь Марина, и мне пришлось ее даже поняньчить.

Студенческая жизнь была очень бедной, и мы пытались изобрести какие-то средства для увеличения нашего бюджета. И вот однажды Фига задумчиво сказал: «Знаешь, я слышал, что можно пойти в Пироговскую больницу и продать там в анатомичку свой скелет. Тебе дают двести рублей и ставят штамп в паспорт, что ты, мол, завещал скелет науке». Я страшно обрадовался и стал убеждать Фигу скорее идти в Пироговку. Он, однако, колебался, то ли жалея свой скелет, то ли не доверяя собственным словам. Короче, я пошел туда один. Помню бесконечное изумление на лице маленькой женщины-врача в приемном покое больницы, когда я спросил, можно ли мне продать им свой скелет…

Подружившись с Володей Лебедевым, я стал бывать у него дома, где познакомился с его родителями и сестрой Катей.

Огромное впечатление произвел на меня отец Володи Сергей Владимирович Лебедев.

 

Гражданин Атлантиды

Сергей Владимирович был одним из тех людей, которых я, вслед за Эдуардом Радзинским, называю гражданами Атлантиды, то есть осколками великой затонувшей цивилизации старой Европы. Начиная с 1914 года эта цивилизация медленно погружалась на дно под ударами мировых войн и революций, разлагаясь изнутри под воздействием ядовитых идеологий. Мне посчастливилось встретить несколько последних и ярких ее представителей. Одним из них был Сергей Владимирович, еще о троих — сэре Рудольфе Пайерлсе, сэре Исайе Берлине и профессоре Николасе Кюрти речь пойдет в главах, посвященных Оксфорду.

Сергей Владимирович был настоящий русский интеллигент и по происхождению, и, что самое главное, по своей сути. Для меня он был просто зримым воплощением этого понятия. Если бы меня попросили дать определение того, что такое интеллигент, я бы просто указал на Сергея Владимировича и этого было бы довольно. В его облике не было ни капли заносчивости, он был вежлив со всеми без подобострастия. Он не был ни тихим, ни застенчивым, ценил шутку и сам умел пошутить. Не было в нем также ничего болезненного, никаких неврозов и комплексов. Он никогда не ругался матом, в его русском языке не было ни малейшей примеси вульгарности. Невозможно было представить Сергея Владимировича заискивающим перед начальством или орущим на подчиненных. Думаю, что руководил людьми он главным образом примером, при нем как-то стыдно было делать что-то не так, как нужно. Сергей Владимирович был крупным физиком-экспериментатором. Двадцать лет он работал в Физическом институте имени Лебедева АН СССР (ФИАН); в 1968 году перешел в Институт высоких температур АН СССР (ИВТАН), где и проработал до самой своей кончины.

Отец Сергея Владимировича был генетиком, работал с Н. К. Кольцовым, а также с такими титанами отечественной биологии, как Б. Л. Астауров, С. С. Четвериков, Д. П. Филатов, и молодым Н. В. Тимофеевым-Ресовским. Он был учеником, а затем и заместителем Кольцова в Институте экспериментальной биологии, на создание которого он потратил много сил. Владимир Николаевич Лебедев известен как один из создателей научной кинематографии в России и в СССР. В 1912 году он снял первый в России научный фильм «Инфузория-туфелька», описывающий жизнь простейших организмов, который, кстати, в годы моей учебы часто показывали в школах.

В 1941–1943 годах Сергей Владимирович был на фронте, а до этого участвовал в качестве призывника в польской кампании (оккупации восточной Польши Советским Союзом согласно секретным протоколам пакта Молотова-Риббентропа). После 1943 года его перевели в советский атомный проект. В ходе этой работы он несколько раз (кажется, три) облучался и лежал в больнице. В общей сложности он получил около трехсот рентген, доза совсем не маленькая.

Я запомнил несколько его историй об этом проекте. Вот одна из них.

Некоторое время весь запас советского радия — страшно радиоактивного и вместе с тем редкого элемента, от имени которого и происходит сам термин «радиоактивность», хранился в сейфе в ФИАНе. Радия в природе очень мало, что знал и Маяковский: «Поэзия — та же добыча радия, в грамм добыча, в год — труды…». Так что весь советский запас состоял из крохотного кусочка. Кусочек был хотя и крохотный, но излучал довольно сильно. Однако начальство ФИАНа в своей неизреченной мудрости (а начальство, как правило, является мудрым даже и за пределами Советского Союза) поместило этот сейф в одной из комнат института, да еще около стены, за которой был коридор. В коридоре, как раз напротив сейфа, висело зеркало, перед которым часто останавливались сотрудницы института, чтобы накрасить губы или подвести глаза. В комнате, непосредственно примыкающей к комнате с сейфом, работал слесарь. В один прекрасный день он упал в обморок, потом обморок повторился. Он тогда получил порядка ста рентген. Сергей Владимирович (его комната была чуть дальше) выкарабкался, слесарь же умер. Неизвестно, насколько пострадали задерживавшиеся у зеркала дамы, но вот одна дама, вернее, молодая девушка из-за радия погибла. Ее посылал к сейфу ее научный руководитель (я не называю его имени, так как дочь его жива и я не хочу, чтобы эта история бросила на нее тень) для того, чтобы она облучала образцы полупроводников. Ученого интересовало, как полупроводниковые устройства будут вести себя в условиях атомной войны. Аспирантку он, очевидно, в детали не посвящал, что и стоило ей жизни. Как тут не вспомнить пушкинский «Анчар»: «Но человека человек послал к анчару властным взглядом…»

После серии этих несчастий сотрудники стали добиваться того, чтобы радий убрали в более безопасное место. Сделано это было далеко не сразу, но в конце концов сейф закопали под порогом здания.

Еще один характерный случай. 1948-й или 1949 год, полным ходом идет подготовка к испытанию первой советской атомной бомбы. Боеголовка ее была сделана из плутония, искусственного радиоактивного элемента. Элемент этот распадается за несколько тысяч лет, и поэтому в природе его нет, производят же его искусственно в атомных реакторах. При распаде плутоний испускает тяжелые альфа-частицы (ядра гелия), которые задерживаются человеческой кожей и потому безопасны (потребление плутония внутрь, однако, категорически не рекомендуется, так как внутри у нас кожи нет). Сделанную из плутония атомную боеголовку ученые держали в руках — из-за ни на миг не прекращающегося распада на ощупь она была теплой. Начальство проекта (самым главным был Берия, за ним — Ванников, оба в физике не понимали буквально ничего) все время подозревало обман. Приходят: «Покажите плутоний». «Вот, пожалуйста». — «А откуда мы знаем, что это он, а не что-нибудь еще?» — «Да он же теплый». — «Ну, это вы его сами могли нагреть». И все в том же роде.

До войны Сергея Владимировича неоднократно призывали в армию на сборы. Он был артиллеристом. Он говорил нам, что до 1937 года в армии было все очень четко организовано: приходил человек на сборы и ему тут же указывали его место, так что за короткое время часть формировалась и была в боевой готовности. Но после того как Сталин «очистил» армию, начался настоящий кабак. Никто не знал, куда идти, что делать, — полная дезорганизация. Думаю, что именно это, а не техническое неравенство (вымышленное советскими властями) привело к страшным поражениям и непропорционально большим потерям в войне с Германией. И еще, конечно, абсолютно беспощадное отношение советских начальников к своему народу.

Помимо естественных наук, в Физтехе, как и в каждом советском вузе, преподавались науки «общественные», то есть история коммунистической партии (разумеется, в ее сталинском варианте), политическая экономия, марксистско-ленинская философия и «научный» коммунизм. Первые два предмета вместе с их преподаванием не заслуживают и плевка, а вот на последних двух стоит остановиться.

Кафедра философии в Физтехе отличалась вольнодумством, и семинарские занятия проходили, как правило, очень интересно. Помню, на одном из таких занятий наш «философ» растолковывал нам «Андрея Рублева» и «Зеркало» Андрея Тарковского. Фильмы эти сложны и полны иносказаний, символов и даже недомолвок, что для советского зрителя, воспитанного на прямом, как телеграфный столб, соцреализме, было тогда совершенно непривычно. Нам нужно было сначала объяснить, что такое искусство бывает; что не обязательно говорить все прямо; что художник имеет право быть сложным и непонятным; что нужно думать над тем, что говорится и показывается, и что так даже лучше, ибо то, что воспринимается с усилием, остается надолго. Все это сумел за один короткий семинар донести до нас наш «философ». Был он, кстати, с виду довольно невзрачный. Но «и в рубище почтенна добродетель…» Хорошо помню то, что он говорил об «Андрее Рублеве»: вот, вокруг страшная жизнь, набеги татар, предательство, жестокость, грязь, пьянство. Откуда же красота, откуда Троица? Ясно, что из такой жизни красота прийти не может, и значит, она приходит в мир извне. Это прочно врезалось в память.

Запомнилась и импозантная фигура преподавателя по кличке Градиент — совершенная копия Дон Кихота: высокий, сутуловатый, острая бородка клинышком, прямые усы торчат в стороны.

Интеллектуальная атмосфера подготовила во мне глубокий духовный переворот. Во-первых, я начал читать книги — не только по физике и не только фантастику. Литературу в школе преподавали плохо, это была какая-то казенная скука. Не помню как, но в Физтехе я вдруг увлекся классикой. Вполне может статься, что побудил меня к этому Фига. Во всяком случае, самый яркий момент, который мне вспоминается как своего рода пробуждение ото сна, связан с нашим обсуждением «Братьев Карамазовых». Нас обоих потрясла «Легенда о Великом Инквизиторе». Ну конечно, параллель между идеалами Инквизитора и советской реальностью была очевидна до ужаса. Оба мы уже тогда хорошо понимали, что советская система в своей основе преступна, но ее организационный принцип, ее, так сказать, идея не была ясна нам до конца. Инквизитор все поставил на свои места. Коммунизм, не только в его реальном воплощении, но и в самом своем корне, был обрисован гениальным писателем как антипод идеям свободы и человеческого достоинства. Конечно, теперь мы понимаем, что Инквизитор — это не только коммунизм, это куда шире, что зло может шагать не только под красным флагом. Но тогда реальность перед нашими глазами была именно советская.

Еще запомнился ответ старца Зосимы на вопрос о том, можно ли доказать существование Бога: «Доказать здесь ничего нельзя, а убедиться, убедиться возможно. Опытом деятельной любви».

Замечу вскользь, что ни я, ни Миша не впитали с детства никаких религиозных идей. Родители наши были советскими интеллигентами, от религии держались в стороне, да и опасно это было, а отец мой и вообще относился к ней довольно враждебно. В церкви ни я, ни тем более Миша, наверное, до этого не были вообще никогда.

Мое понимание коммунистической идеологии как инквизиторского учения подкреплялось внимательным чтением классиков марксизма-ленинизма. В то время как большинство моих сверстников, видимо, тяготились изучением «научного» коммунизма, считая его за казенную тягомотину, которую лучше, наспех вызубрив и сдав, позабыть, мне так не казалось. Я читал эти книги, и там, где другие видели только глупость и безумие, я видел систему. Система эта довольно последовательно и логично вырастала из нескольких ошибочных предпосылок.

Мне не хочется здесь особенно растекаться мыслью по древу. Многие теперь считают, что коммунизм есть проблема вчерашнего дня и нечего пинать лишний раз мертвую лошадь. Думаю, что это не совсем так; в мире идей ничто не умирает насовсем, и идея, раз появившись, уже не может исчезнуть. В любой момент времени в общественном сознании присутствует самый широкий спектр идей, включая те, что, казалось бы, совершенно дискредитированы ходом истории. Однако и они живут, хотя, может быть, и малозаметной жизнью, как живут в организме различные микробы, включая болезнетворные. Пока организм силен, он противостоит им и держит численность популяции на минимальном уровне. Но стоит организму (обществу) ослабнуть, и болезни набрасываются на него со всех сторон. Так и идеи, на время ставшие непопулярными, ждут своего часа. Что касается марксизма, то он продолжает присутствовать в разных формах в западном академическом мышлении, в частности в так называемом «левом дискурсе». Различные новомодные течения, такие как «гендерные исследования», есть в своей основе перелицованный марксизм, где понятие «класс» заменено понятием «гендер» так, что разделительная линия в обществе проведена не между бедными и богатыми, а между полами. В итоге вся марксисткая логика сохраняется с той только разницей, что история осмысливается не как борьба классов, а как борьба полов.

Говорят еще, что не обязательно принимать какое-то учение целиком, будь то марксизм или что-то иное. Мол, надо брать хорошее, а плохое отметать. Однако депо в том, что идейные течения, как и живые организмы, обладают некоторой внутренней цельностью. Когда мы пытаемся эту цельность нарушить, могут произойти две вещи. Получившийся гибрид может оказаться неспособным к самовоспроизводству, как, к примеру, гибрид осла и лошади — мул. Очень полезное животное, но не дает потомства. Или же отрезанный кусок идеи (то плохое, что мы хотели отбросить) регенерирует, вырастает вновь, как хвост у ящерицы. Таким образом, «хорошие» элементы учения, воспринятого нами, в силу внутренней логики последнего тянут за собой и «плохие».

Я не собираюсь давать здесь развернутую оценку марксистских идей. Остановлюсь лишь на одном уроке общего характера. Мой опыт общения с западными людьми показывает, что они совершенно не понимают того, что такое идеология. Всей своей жизнью они приучены к тому, что речи политиков — пустой звук, «риторика», что за этими речами не только не стоит никаких убеждений, но что они, по сути, мало к чему этих политиков обязывают. Ну конечно, политик может быть наказан за нарушение предвыборных обещаний, но для этого необходимо, чтобы это нарушение было очень серьезным, типа повышения налогов. Это понимание, отражающее положение дел в западных демократиях, к сожалению, переносится на весь мир. Поэтому западный человек сплошь и рядом не воспринимает серьезно то, что говорят тоталитарные вожди и диктаторы. Читая ныне исторические исследования о Второй мировой войне, поражаешься, например, тому, насколько такой умный человек, как Рузвельт, не понимал Сталина. Дело доходило до того, что он даже надеялся своим обаянием Сталина очаровать! Или британские аристократы, которые перед мировой войной симпатизировали Гитлеру. Не читали «Майн Кампф»? Конечно нет, — зачем? Мало ли что кто пишет: одно дело книжки, другое жизнь. Это хроническое непонимание того, что слова могут сделать политического деятеля своим заложником, трагично. Однако примеров этому в истории тоталитарных диктатур тьма. Гитлер, будучи заложником своей идеологии, фактически совершил самоубийство, не поддержав антикоммунистических настроений на оккупированных Германией советских территориях. Вместо того чтобы создавать русскую освободительную армию, он занялся порабощением местного населения, взяв в качестве примера для подражания не Александра Македонского, а Тамерлана.

Вот, на мой взгляд, любопытный пример того, как, казалось бы, абстрактные соображения имели весьма конкретные последствия для целой социальной группы советского общества. Марксистское учение — представляет собой попытку перенести материалистические представления о природе таких ученых XVIII века, как Лаплас, на общество. Если природа следует детерминистским законам механики, то естественно предположить, что человек как часть природы, а следовательно, и сообщество людей тоже развивается по детерминистским законам, и законы эти можно и нужно открыть, как открыты были законы механики. Самым важным, по Марксу, родом человеческой деятельности является деятельность хозяйственная (экономика), в ходе которой человек создает ценности. В хозяйственной деятельности принимают участие разные субъекты: рабочие, продавцы, банки, дающие ссуды, и т. д. Маркс говорит, что не все они принимают участие в создании ценностей; ценность продукта, по Марксу, определяется только количеством вложенного в него труда, более того, только труда физического. Почему так? А потому, что Маркс материалист и ни во что, кроме материи, не верит. Раз ценности создает физический труд, значит, их создают рабочие, а все остальные, кто претендует на какую либо роль в экономике, просто присосались и эксплуатируют их труд. Но как же, спросите вы: а инженеры, конструкторы, наконец, ученые, которые придумали, сконструировали, разработали то, что рабочий производит? Они ведь тоже вроде бы трудятся? Трудятся, но не физически. У-упс-с! — провал. Разобрал Маркс мир на кусочки, а как стал собирать, осталась лишняя деталь. И оказалось, что в советском обществе, даже после уничтожения буржуев как класса, осталась целая неучтенная социальная группа, которую неизвестно куда отнести, то ли к трудящимся, то ли к эксплуататорам. И как же ее звать? Нашлись как — «прослойка». Прослойка советской интеллигенции. Временно нужная, пока рай на земле не наступил. А наступит — и не станет ее. Как не станет? Интересный вопрос…

Читателю может показаться, что это какая-то схоластика. Да, разумеется, но она-то и определяла жизнь нашего народа на протяжении многих десятков лет. И подозрительное отношение к интеллигенции, даже к своей, доморощенной, советской, которую, по совести, и интеллигенцией-то назвать было нельзя (Солженицын дал хороший термин «образованщина»), не в последнюю очередь определялось тем, что «прослойка» выпадала из картины мира, нарисованной Марксом.

Но хватит теоретических отступлений, вернемся к жизни. Среди подвижных манекенов, наполнявших кафедру научного коммунизма, был один живой человек. И какой! Имени его я не помню, помню лишь то, что он носил чин полковника КГБ, о чем, конечно, вслух говорить не полагалось. Это был весьма обаятельный плотный господин лет пятидесяти пяти, невысокого роста, с приятными манерами. С нашими немногочисленными девушками он держался безукоризненно, всегда ставил им пятерки. И вообще, кажется, к студентам относился очень либерально. Подход его был стратегический, на всякие мелочи он себя не тратил. Он понимал, что имеет дело с творческими и пытливыми умами, что на обычной казенной мякине нас не проведешь и настаивать на том, что марксисткое учение не изменится ни на йоту или что все, что предсказали классики, обязательно сбудется, не имело смысла. Сердца надо было привлекать, прежде всего дав нам понять, что само наше положение как студентов элитного вуза делает нас вхожими в некие, ну не то чтобы кулуары власти, а в такую своего рода прихожую, из которой уже можно расслышать голоса из тех палат, где решаются судьбы мира. И если кто из нас решится сделать еще шаг и постучать вон в те громадные массивные двери, то, может быть, его и впустят, а там… То есть надо пробудить в нас чувство причастности, а для этого поделиться информацией, для простого советского человека недоступной. И полковник делился. Рассказывал истории о своих поездках за границу, о том, как он уламывал чехословацких товарищей быть посговорчивее перед вторжением в их страну советских войск, о том, как трудно было объяснить итальянской аудитории, за что изгнали из страны Солженицына (спасла положение итальянская студентка в свитерке, прервав затянувшиеся объяснения криком: «Да что понимают в жизни эти нобелевские лауреаты!»).

Более всего мне запомнилась лекция, посвященная международным отношениям и особенностям советской дипломатии. Полковник совершенно определенно заявил: советская дипломатия исторически уникальна потому, что ни одна страна никогда не имела за своими пределами такого огромного числа сторонников, готовых поддержать ее инициативы. Не просто аморфную массу симпатизирующих СССР людей, а силу, организованную в виде политических партий.

Сейчас в определенных кругах модно утверждать, что, мол, Сталин возрождал Российскую империю, что происходил постепенный отход от коммунистической идеологии и поворот к традиционным имперским ценностям. Я, разумеется, не жил при Сталине, но думаю, что за пределы внешних форм, типа офицерских погон, все это никогда бы не пошло. Если Сталин был действительно таким прагматиком, каким его изображают те, кто пытается отмыть добела этого черного кобеля, то он не мог не понимать, что было бы в высшей степени невыгодно отказываться от многомиллионной пятой колонны зарубежных компартий.

А Российская империя за границей никому не нужна, и никакие партии ее поддерживать не стали бы, как не поддерживают сейчас.

Людям, не жившим в то время, трудно вообразить, насколько мы были в культурном отношении стеснены. Магазины ломились от книг, но все это была советская макулатура, читать которую не мог никто. Я помню, как за подпиской на Полное собрание сочинений Пушкина я стоял всю ночь в очереди на морозе. И получил ее только благодаря тому, что стоял не сам по себе, а как член некой организации, возглавляемой моим другом Андреем Варламовым, которая такими вещами занималась. То же было с билетами в театры. Хуже всего дело обстояло с русской живописью. Впечатление было такое, что ее история оборвалась на «передвижниках». Ну, пару картин Врубеля еще можно было в Третьяковке найти, но про «Мир искусства», «Бубновый валет», Марка Шагала, Кандинского говорилось только в казенных монографиях, где их по-всякому ругали. Все это начало потихонечку меняться со второй половины 1970-х годов.

Помню первую выставку, на которой независимым художникам позволили показать свои картины. Это было на ВДНХ, в павильоне «Пчеловодство», в конце сентября 1975 года. Там выставили более пятисот картин и перед нами открылся целый мир — мы вдруг узнали, что у нас есть живопись, что есть талантливые люди, которые мыслят и чувствуют не так, как велит партия, и что таких людей много.

Вскоре после этого независимым художникам выделили постоянное место для проведения выставок — большое подвальное помещение на Малой Грузинской, 28. И поставили какого-то комсомольца присматривать за ними. Так сбылась «мечта» М. Е. Салтыкова-Щедрина: «И под присмотром квартальных надзирателей появятся науки и процветут искусства». Наука у нас уже процветала, дошла очередь и до искусства.

Именно в те годы я познакомился с замечательной женщиной, профессором факультета журналистики МГУ Галиной Андреевной Белой. Ее дочь-красавица училась в Физтехе, ее окружал хоровод поклонников, к этому кругу принадлежал и кое-кто из моих друзей, через них я попал к Марине в дом, а там познакомился и с ее матерью. Мы очень подружились. Галина Андреевна любила молодежь, отношения со студентами и аспирантами и вообще с теми, чьи интересы становились ей близки, были очень теплыми. У нее в доме я свел знакомство с Олегом Клин-гом (посмотрев в Гугле, обнаружил, что он — профессор филологии в МГУ и, судя по тексту на его сайте, занимается очень интересными вещами), Мариной Князевой (узнал опять-таки из Гугла, что и она процветает), Евгенией Альбац, которая, наверное, известна абсолютно всем. К сожалению, в 1980-х годах наши пути разошлись.

Я прослушал несколько лекций Галины Андреевны на журфаке; она читала курс по истории советской литературы. Из него я узнал, например, о Бабеле, о Заболоцком, о Платонове. Тогда начинали публиковать писателей, чей взгляд на жизнь отличался от официально установленного, таких как, например, Василий Шукшин и Юрий Трифонов. Галина Андреевна воспринимала все это с большим энтузиазмом, который я, как ни старался, не мог разделить. Все-таки присутствие самоцензуры в этой новой литературе было слишком очевидно и по-настоящему острых проблем она не дерзала касаться. Этих проблем касались самиздат и «тамиздат». Последним Галина Андреевна, которая начала тогда ездить за границу и могла что-то с собой привезти, щедро делилась с друзьями. Так я прочитал «Зияющие высоты» Зиновьева, а главное, познакомился с запрещенными тогда Мандельштамом, Гумилевым и практически недоступными широкому читателю Ахматовой и Пастернаком. Огромное впечатление произвели книги Андрея Платонова «Котлован» и «Чевенгур», которые тогда, разумеется, тоже были запрещены. Думаю, никто лучше Платонова, который симпатизиривал коммунизму, не вскрыл его сущность. Это намного лучше того, что писали о коммунизме его откровенные враги, например, Бунин или Солженицын, так как это взгляд изнутри, взгляд человека, проникнутого этими идеями, но при этом предельно честного, раскрывающего перед читателем абсолютно все без утайки.

Читать Платонова трудно, даже больно, настолько он выворачивает себя наизнанку. Его предельная честность ранит.

Большим открытием для меня были Николай Бердяев, Семен Франк и другие философы русского религиозного возрождения. Сама Галина Андреевна была нерелигиозна, но мыслители эти ее интересовали. У Бердяева мне более всего запомнились «Самопознание», «Миросозерцание Достоевского», «Истоки и смысл русского коммунизма» и «Философия неравенства».

Русское возрождение, которое также принято называть «серебряным веком» русской культуры, стряхнуло с себя путы примитивного материализма и позитивизма, господствовавшие в умах русской интеллигенции второй половины XIX века. Властителями дум были Писарев и Чернышевский, а также немецкие «философы» Бюхнер и Молешотт, утверждавшие, что «мозг выделяет мысль подобно тому, как печень выделяет желчь». Русская мысль впервые, не на уровне отдельных представителей, а, так сказать, в массе, встала на мировой уровень и даже, мне кажется, в некоторых отношениях вырвалась вперед. Этот великий подъем был подготовлен Достоевским и Владимиром Соловьевым. Вот что мне наиболее дорого в культуре советского периода: Михаил Булгаков, Борис Пастернак, Анна Ахматова, Осип Мандельштам, даже Арсений Тарковский, как отчасти и его сын Андрей, — все это выросло из культуры Серебряного века.

Это — из «Дома поэта» М. Волошина. Я нередко ощущаю нечто подобное, хотя и мучает мысль: а захотели бы беседовать со мной эти титаны прошлого? Мысль о моем «варварстве» преследует меня. Тут я расхожусь с нашим веком, который провозгласил, что всяк человек хорош такой, какой он есть, и нечего зря мучиться, пытаясь стать на вершок выше ростом. Have fun! Твой единственный долг перед обществом — потратить свои деньги и тем стимулировать экономику. The rest is up to you, just do not be judgemental. Порой у меня возникает ощущение, что времена Бюхнера и Молешотта вернулись.

Примерно в то же время (это был пятый курс) мы стали ездить на «базу», где нам раз в неделю читали лекции и готовили нас к дипломной работе. Как я уже говорил, базой у нас был Институт физики высоких давлений АН СССР («Давильня»), Там я познакомился со своим будущим научным руководителем Александром Федоровичем Барабановым, который сыграл в моей жизни немалую роль.

От решения задачек, ответы на которые были уже известны, я готовился перейти к решению задач, ответы на которые не знал никто. Я готовился вступить в настоящую науку. Область, привлекавшая меня в физике более всего, была связана с глубинными свойствами вещества, с тем, как вещество организовано. Вопросы эти издавна принято связывать с атомистической теорией.

 

Три медитации

 

Слово «атом» и его судьба (подтвердила ли физика учение Демокрита?)

Есть несколько совершенно общих вопросов, на которые стремится ответить физика и которые могут заинтересовать думающего человека, не обладающего в этой области специальными познаниями. Вопросы эти старые и в классической форме восходят к древним грекам, которые оставили нам свои варианты ответов.

Вопрос 1. Есть ли что-то постоянное в окружающем нас сложном и изменчивом мире?

Вопрос 2. Можно ли свести сложное к простому?

Из множества ответов на эти вопросы наиболее известен в современном мире ответ, данный древними материалистами Демокритом и Левкиппом: «Есть только атомы и пустота».

 

Медитация

1. Атомы

В более пространном изложении утверждение Демокрита и Левкиппа можно переформулировать таким образом: все сложные предметы складываются из более простых так, что цепочка упрощений обрывается на неких далее неделимых объектах («атом» по-гречески означает «неделимый»). Число видов таких неделимых предметов конечно. Атомы неразрушимы, существовали всегда и будут продолжать существовать. Они и есть то постоянное и вечное, о котором говорится в первом вопросе. Можно ли свести сложное к простому? Да, можно, атомы и есть то простое, к которому все сводится.

На протяжении почти двух с половиной тысяч лет эта теория, продолжая привлекать ученых своей простотой, не получала никакого экспериментального подтверждения, но вот наконец на рубеже XIX-го и XX веков такие подтверждения, казалось бы, начали поступать. Правда, то, что ныне называют атомами, было принято за неразрушимое по ошибке — роль атомов, как их понимали древние греки ныне играют объекты, называемые «элементарными частицами», но смысл, казалось бы, остался прежним. Если уж совсем придираться, то до самых элементарных из элементарных частиц мы еще не добрались — но вот построим новый ускоритель и, может быть, доберемся… Думаю, что так интерпретируют происходящее в физике многие неспециалисты и так бы интерпретировал это, наверное, и я, если бы не занимался этими вещами вплотную.

Дерзну утверждать, что при неком сходстве терминологии (тут и там употребляется термин «атомы») картина мира, представленная древними материалистами, и картина мира, даваемая современной физикой, радикально расходятся. И дело здесь совсем не в деталях, правильного воспроизведения которых, безусловно, нельзя было ожидать от Левкиппа, Демокрита и Эпикура, а в самом духе.

Чтобы понять, в чем тут дело, обратимся к какому-нибудь популярному применению атомистической теории. Давайте сыграем в игру и опишем в атомистических терминах, например, воду. Описание выйдет такое. Для невооруженного глаза вода выглядит как нечто непрерывное и сплошное, но с помощью разных приборов можно установить, что эта видимость обманчива и при более пристальном рассмотрении непрерывность переходит в дискретность. Примерно так, как однородные с виду фотографии в газетах для внимательного глаза оказываются состоящими из множества точек. В случае воды эти точки есть молекулы Н 2 0, которые, однако, также оказываются сложными образованиями. А именно: в каждой молекуле два атома водорода (химический символ Н) связаны с одним атомом кислорода О. Атомы тоже не просты; каждый из них состоит из отрицательно заряженного электронного «облака» и ядра. Ядро, в свою очередь, состоит из положительно заряженных протонов и незаряженных нейтронов. Протоны и нейтроны состоят из кварков и т. д. Мы верим, что этому делению есть предел, хотя мы его еще не обнаружили.

Так или почти так объясняется строение вещества в популярных книжках и школьных учебниках. Эпикур, попадись ему в руки такой учебник, наверное, подумал бы, что не зря прожил жизнь. Однако на поверку оказывается: приведенное выше описание содержит в себе настолько радикальные упрощения, что на каком-то уровне оно совершенно прекращает работать.

Чтобы понять, в чем дело, давайте зададим себе вопрос: откуда мы знаем, что из чего состоит? Вот мы говорим: вода состоит из молекул, молекулы из атомов, атомы из электронов и ядер и т. д. А откуда мы это знаем? Ну, грубо говоря, чтобы узнать, из чего состоит предмет, мы бьем молоточком и смотрим на осколки. В качестве «молоточка» можно использовать подогрев, или электрический разряд, или еще что-то, не суть важно. Нагреем воду как следует — и молекулы распадутся на атомы (кислорода и водорода). Нагреем еще сильнее (энергия ионизации атома водорода 13,6 электрон-вольт, что соответствует 154 000 °C, но по причинам, которые здесь нет нужды излагать, практически полная ионизация происходит при значительно меньших температурах) — и электроны оторвутся от ядра. А дальше? Ударим по ядру другим ядром (для этого нужен ускоритель элементарных частиц), и если оно делимо, то осколки дадут нам что-то новое, то, из чего это самое ядро состоит. Вот такая логика. Действительность, однако, следует этой логике лишь до определенного предела, после которого начинает происходить нечто странное.

Это странное проявляет себя в полной мере тогда, когда скорости сталкивающихся частиц начинают приближаться к скорости света. Тогда оказывается, что чем больше энергия сталкивающихся частиц, тем больше получается осколков и тем больше их общая масса. При этом зачастую помимо новых частиц вылетает множество частиц старого типа. Вот, например, стукнешь по протону другим протоном, и, в зависимости от энергии удара, могут появиться целые пучки («струи») протонов и антипротонов, и чем больше энергия, тем больше частиц в этих пучках. Это как если бы, открывая матрешку, мы находили бы внутри не меньших, а больших куколок. Можно ли сказать, что протон состоит из нескольких, а может быть, и бесконечного числа протонов и антипротонов? Тогда из чего состоит каждый из этих новых?

Часть ответа на этот парадокс состоит в том, что новые частицы нарождаются в процессе удара. Энергия удара Е превращается в массу т согласно знаменитой формуле Е = тс 2 . Великая эта формула стала частью нашей популярной культуры, навязнув у всех в зубах до такой степени, что понимать ее уже нет никакой необходимости. А между тем смысл ее волшебен. Что есть энергия? В конечном итоге это наше действие, деяние. И вот оказывается, что наше деяние, наша воля, наши деньги, наконец, могут породить массу, то есть вещество. Или по-другому: свет, чистая энергия, оказывается, тоже может порождать вещество и, наоборот, вещество может превращаться в энергию, то есть в конечном итоге в свет (радиоволны, тепловое излучение, рентгеновские лучи — это все различные формы света). Если так обстоят дела, то, конечно, нельзя говорить о вечности неделимых «кирпичиков» материи. Нельзя говорить и о материи как составленной из «кирпичиков», так как оказывается, что никакой «кирпичик», никакую частицу нельзя рассматривать отдельно от мира, ее окружающего. Она, если угодно, в одиночку не существует. И я бы сказал, что подходящей метафорой здесь является не кирпичик, а воротца. Каждая частица подобна воротцам, и вот в каком смысле.

Столкнем мысленно два протона. В зависимости от энергии удара получится разное количество частиц всяких сортов, скажем, две штуки сорта А (я не буду здесь утомлять читателя точными названиями, не в них дело), две штуки сорта Б и т. д. Однако если сталкивать не протоны, а что-нибудь еще, например нейтроны, то будут получаться другие наборы частиц. Следовательно, актом столкновения двух частиц можно в принципе породить целый зоопарк частиц (хватило бы только энергии удара!), но при этом у разных партнеров и зоопарки будут получаться разные. Поэтому частицу можно характеризовать тем зоопарком, который она может породить, то есть теми возможностями, которые она открывает. Поэтому она и есть как бы ворота из мира возможного в мир реальный; раскроешь их чуть-чуть — получится один результат, затратишь побольше энергии и раскроешь пошире — вылетит наружу больше всякого разного и т. д. Разница между разными видами частиц-ворот в том, что из разных ворот разное может вылететь.

Получается, что мир, который мы называем реальным, так сказать, «мир, данный нам в ощущениях», есть лишь рябь на поверхности мира возможного.

Сказанное выше не означает, что атомистической картиной мира совсем нельзя пользоваться. Во многих случаях она вполне годится как приближенная модель. Например, если человек занимается химией стабильных (не радиоактивных) веществ, то ему практически наверняка вся изложенная выше премудрость не понадобится. В своей практике такой химик имеет дело с процессами, где передача энергии мала по сравнению с массами участвующих в этих процессах частиц и потому соответствующие эффекты малы. Можно сказать, что природа благосклонна к нам и для того, чтобы узнать что-то, не обязательно знать все. Изучаешь, например, водород. В известных пределах его можно описать как систему двух тел, электрона и протона, притягивающихся друг к другу по закону Кулона. Математически такую задачу об описании атома водорода можно решить, что и сделал Эрвин Шредингер в 1920-х годах. В результате получилось отличное описание спектральных линий водорода. Если уж ты человек совсем дотошный, то спросишь: а как же протон с нейтроном чувствуют друг друга на расстоянии, как же это электрическое взаимодействие от одного к другому передается? Тут и начнется морока, так как передается оно посредством электромагнитного поля, а это поле тоже в каком-то смысле состоит из частиц (фотонов). Значит, это задача не двух тел, а бесконечного их количества (если включить в игру все фотоны) — и пошла писать губерния… К счастью, если копать не так глубоко, а в химии зачастую этого не надо, то можно на все эти трудности закрыть глаза.

При описании внутриядерных взаимодействий, однако, закрыть глаза не удается. Никакой процесс там невозможно адекватно описать как процесс с конечным числом участников. Любая задача там реально есть задача бесконечного количества взаимодействующих тел. Математическая, вернее, физико-математическая дисциплина, изучающая такие задачи, называется квантовой теорией поля.

«Поле» — это то, что разлито везде, в каждой точке пространства. А частица — это локализованный объект. Как же из одного можно получить другое? Связующим образом здесь является то, что японцы назвали «цунами». Цунами есть пример того, что в физике называется «солитон», то есть это одиночная волна, которая движется практически как твердое тело, не меняя своей формы. Вот так, из текучей среды (воды) возникла устойчивая форма. Причем когда солитон движется, содержимое его все время меняется, а форма остается практически постоянной. И никакой квантовой механики здесь нет. Так и физики пытаются описать частицы как «солитоны» текучих и бесконечно изменчивых полей.

Так от картины распавшегося на бесконечное количество частиц мира мы пришли к картине нерасторжимого единства. Атом («неделимый») оказался неотделимым. Неотделимым от Вселенной.

Другой идеей, испытавшей в ходе столетий приключения и трансформации, оказалась идея «эфира». В школьных учебниках написано, что идея эта, столь популярная в XIX веке, была окончательно изгнана из физики. Мне такой взгляд представляется упрощением. То, что сейчас называют «вакуумом», во многих отношениях похоже на эфир. Поскольку понятие вакуума является чрезвычайно важным в современной физике, стоит над этим поразмышлять.

 

Медитация

2. Пусто ли пустое пространство?

Слово «эфир» прочно вошло в наш язык («в эфире „Эхо Москвы“», «встретимся в прямом эфире» и т. д.). Но все же читатель, наверное, слышал, что эфир есть устаревшая научная концепция и его бытовое употребление является своеобразным пережитком прошлых времен. На самом деле мне кажется, что «эфир» вернулся-таки в науку, хотя и изменившись, но не до неузнаваемости.

Как следует из приведенных примеров, в повседневном употреблении слово «эфир» связано главным образом с радио. Исторически это вполне оправданно. Радиоволны являются частным проявлением электромагнетизма, теория которого была построена в середине XIX века великим британским физиком Джеймсом Клерком Максвеллом. Максвеллу удалось обобщить все предыдущие открытия в области электричества и магнетизма и написать систему уравнений, описывающих электрические и магнитные поля как часть более общего явления. Из этих уравнений, в частности, следовало, что меняющееся во времени электрическое поле может порождать переменное магнитное, а то, в свою очередь, порождает электрическое, и т. д. В результате такого «тяни-толкая» получается распространяющаяся волна, которая и описывает все, что мы теперь называем электромагнитным излучением, то есть радиоволны, тепловую радиацию, свет, ультрафиолетовые лучи, рентген и т. д.

Волны разного рода в природе — постоянное явление, но все, с чем люди были знакомы до Максвелла, были волны, распространяющиеся в какой-то среде, как то: волны на поверхности воды, звуковые волны и т. д. Естественно, возник вопрос: колебаниями какой среды является, скажем, свет. Аналогия еще более подхлестывалась тем, что уравнения электромагнитных волн выглядели очень похоже на уравнения, описывающие распространение звука в некой среде. Гипотетическая среда эта и получила название эфира. Свойства ее получались довольно странными: она должна была быть весьма плотной и упругой (скорость света превышает скорость звука даже в таких средах, как сталь, в миллионы раз), абсолютно несжимаемой и допускать деформации только на сдвиг. Такой вот сверхтвердый кристалл. Получалось, что то, что люди полагали пустым пространством, на самом деле совсем не пусто, а занято вот этим самым странным веществом, мировым эфиром.

Нет нужды рассказывать о том, как идея такого эфира вступила в противоречие с данными наблюдений и была, казалось бы, навеки похоронена теорией относительности. Об этом написано в учебниках. Однако кое-что от этой старой идеи вернулось в физику в виде отрицания существования «пустого» пространства, то есть пространства, лишенного свойств. Правда, вместо слова «эфир» теперь пользуются словом «вакуум» (то есть «пустота»), понимая его совсем не как пустоту, что несколько сбивает с толку.

Поясню терминологию на примере. Возьмем какую-нибудь частицу (ну хоть электрон) и поместим ее в ящик размерами L х L х L. Согласно квантовой механике электрон не может пребывать там в состоянии покоя, он будет метаться из конца в конец ящика, как арестованный, только что брошенный в одиночную камеру. Согласно принципу неопределенности Гейзенберга типичная скорость этого движения ( v ) обратно пропорциональна размеру ящика v ~1/L и, следовательно, энергия движения ~ 1/L 2 . То же самое произойдет с какими угодно частицами, помещенными в ограниченный объем пространства. А именно: у них будет некая конечная энергия, меньше которой быть уже не может. То есть нельзя их остановить совсем. В физике этот неотъемлемый минимум называется энергией основного состояния. Энергия эта, как следует из вышеприведенного объяснения, зависит от объема (и даже формы) ящика, в котором частицы содержатся. Пока объем ящика не меняется, основное это состояние воспринимается нами как «пустое» пространство. Однако как только мы попробуем изменить объем, то сразу поймем, что в нем что-то есть, так как, меняя объем ящика, мы изменим минимальную энергию находящихся в нем частиц, для чего нам самим нужно будет затратить некое усилие.

А теперь представим, что ящик — это Вселенная. Заполнена она всякого рода частицами и полями (свет, нейтрино, все, что угодно). Раз так, то у «пустого» пространства есть некая энергия, изменение которой будет ощущаться, когда пространство меняет объем, то есть, например, расширяется, как это происходит с нашей Вселенной. Это и есть та самая «темная» энергия, о которой в последнее время заговорили физики. На ее долю, по современным оценкам, приходится довольно значительный процент общей энергии Вселенной. Загадка, однако, состоит в том, что все существующие теории предсказывают, что доля эта должна быть просто неизмеримо, невообразимо больше, чем это наблюдается. В настоящее время противоречие это остается неразрешенным, указывая, быть может, на грядущую революцию в физике.

«Есть только атомы и пустота», — сказал Демокрит. В предыдущей медитации мы размышляли о том, что атомы оказались не тем, что о них когда-то думали. Оказывается, что и пустота тоже не то, что о ней думали, так как она не так уж и пуста.

FB2Library.Elements.Poem.PoemItem

 

Медитация

3. Есть?

Итак, взяв за основу утверждение Демокрита и Левкиппа «есть только атомы и пустота», мы поразмышляли над атомами и пустотой. Остались, однако, еще слово «только» и глагол «есть». Хорошо, скажет читатель, материя есть не то, что мы думали, пустота тоже не пуста, но они же все-таки есть? Ведь скрывается же за изменчивой поверхностью нашего мира какой-то неколебимый субстрат, хотя бы в этом-то правы древние атомисты? Об этом субстрате нам многое ныне известно, присмотримся к нему поближе.

Формальное математическое описание того, о чем я собираюсь здесь говорить, дано (в краткой форме) в Приложении к этой книге, а также может быть найдено в любом учебнике по квантовой механике, которых ныне существует огромное количество.

Удаляясь в погоне за «реальностью» от мира привычных нам «больших» вещей в глубь микромира, мы не находим того, что искали. Реальность микромира оказывается зыбкой: вместо мира определенностей, каким является привычный нам мир «больших» предметов, «данный нам в ощущениях», мы находим мир возможностей и неопределенностей. Приписывая обитателям этого мира тот же статус вещей, что и окружающим нас предметам, нам приходится отказаться оттого, что Аристотель называл законом исключенного третьего. Макроскопический предмет, например, кошелек или автомобиль, не может быть в двух местах одновременно. А квантовая частица, если ее рассматривать как физический объект, может. Электрон, будучи практически точечной частицей, может пройти одновременно в два или несколько удаленных друг от друга отверстий, в молекулах и кристаллах он может одновременно находиться около разных ядер (на этом эффекте и основана химическая ковалентная связь). Для того чтобы получить согласованное описание экспериментов с квантовыми объектами, приходится признать, что быть и не быть они могут до определенной степени вернее, с той или иной амплитудой (см. Приложение). Читатель, наверное, слышал о том, что квантовые частицы являются в то же время и волнами. Так вот, то, что там волнуется и колеблется, есть их бытие, степень их реальности, измеряемая количественно волновой функцией. В упомянутом выше эксперименте, где электрон попадет на фотопластинку через экран с несколькими отверстиями, он делает это, проходя одновременно через каждое из них с определенной амплитудой. Амплитуды от разных отверстий складываются, и происходит интерференция, как у всяких волн. И, как у всяких волн, картинка радикально меняется, когда одно из отверстий закрывают.

Грань между квантовым миром и миром классическим, где гамлетовский вопрос имеет однозначный ответ, пролегает приблизительно там, где отказывают наши органы чувств, даже усиленные приборами, которые, думаю, можно считать их продолжением. Странные состояния, когда электрон в молекуле водорода находится одновременно около обоих ядер, называются в квантовой механике запутанными, а состояния, близкие к классическим (в данном случае такое состояние будет описывать электрон, находящийся у какого-то конкретного ядра) — чистыми. Микроскопические системы, будучи приведены в контакт с «большими» предметами, теряют свои странные свойства. Если бы кто-то взялся измерять положение электрона каким-нибудь прибором (а все наши приборы соразмерны нашим телам, то есть в этом смысле они «большие»), то перевел бы его из запутанного состояния в одно из чистых. Вся фишка квантовой механики состоит в том, что результат этого опыта невозможно предсказать с определенностью. Нельзя заранее сказать, около какого ядра мы обнаружим электрон. Если молекула симметрична, то в половине опытов он окажется у одного ядра, а в половине — у другого. Поэтому квантовая механика, в отличие от классической, не претендует на однозначное предсказание будущего, более того, она даже настаивает, что такое предсказание невозможно. В отношении к биологии этот аспект квантовой механики имеет прямое касательство к важной в философском отношении проблеме свободы воли.

Переход запутанного состояния в чистое называется потерей когерентности. Потеря эта происходит не мгновенно, она занимает некоторое время, и, в зависимости от деталей эксперимента, это время может оказаться значительным. Вопрос о потере когерентности долго оставался неясным, но после работ А. Калдейры и А. Легетта в 1980-е годы стало понятно, что никакого внезапного коллапса волновой функции в ходе измерения не происходит.

Предрассудок, распространенный за пределами физики, где многие тоже слышали о «принципе неопределенности», состоит в том, что неопределенности квантовой механики есть недостатки нашего знания. Ну вот, мол, пытаемся измерить скорость и координату электрона, однако самим актом измерения меняем либо то, либо другое. Отсюда и неопределенность. Похоже на то, как предсказания о динамике рынка акций влияют на эту самую динамику. Иначе говоря, есть какое-то «в самом деле», какая-то определенность, которой следуют частицы, если их оставить в покое, и которую мы, будучи такими большими медведями, возмущаем, стараясь ее познать. Иммануил Кант называл эту определенность «вещами в себе». Однако оказывается, что такое понимание неверно. Если бы дела обстояли так, как описано выше, то были бы определенные косвенные последствия, сформулированные так называемой теоремой Белла об отсутствии скрытых параметров. Таких последствий на экспериментах не наблюдается. И вместе с тем, все самые экзотические предсказания квантовой теории получили экспериментальное подтверждение. Поэтому среди ученых считается признанным, что неопределенность есть не недостаток нашего знания, а фундаментальное (онтологическое) свойство микромира.

Одним из строжайших правил квантовой физики, нарушающие которое производят, по выражению Ландау, «патологические» работы, является то, что она согласна обсуждать только те результаты, которые являются наблюдаемыми. Описание же того, что наблюдать невозможно, оказывается до определенной степени произвольным. Модели, фундаментально отличные друг от друга во всех отношениях, кроме того, что они одинаково описывают одни и те же «наблюдаемые», признаются эквивалентными (кстати, ваш покорный слуга и сделал карьеру в физике, занимаясь поисками таких эквивалентных описаний). На первый взгляд может показаться, что здесь проявляется сугубый материализм науки. На самом же деле, настаивая на наблюдаемости, мы подрываем веру в реальность мира микроскопических частиц как мира вещей, того самого «есть», о котором говорили древние атомисты. За пределами мира материального, поставленными нам нашими органами чувств, начинается мир чисел и математических моделей, о котором речь пойдет ниже в медитации «О числах». Хотя этот мир нельзя ни увидеть, ни ощутить в принципе, и в этом смысле он не материален, он не есть наша выдумка, и, будучи не подвластен нашему произволу, он объективен. Недаром Владимир Ильич всполошился, услыхав о робких еще тогда шагах новой физики: «Материя исчезла, остались одни уравнения!» («Материализм и эмпириокритицизм»).

И вот итог: гипотеза Демокрита и Левкиппа оказалась ложной. Нет ни атомов, ни пустоты, и даже глагол «есть» приходится понимать в такой форме, в которой никто ранее не мог себе представить. В современной физике материализм потерпел абсолютный крах — оказалось, что мир невозможно разъять на части. И недаром многие современные наследники «Дидерота-философа», возлагавшего такие надежды на просвещение, являются врагами и науки, и образования.

Физтех подошел к концу. Я закончил его в 1977 году с красным дипломом. Мне повезло, я устроился в «Давильню» стажером и летом того же года переехал из московского общежития Физтеха в подмосковный городок Троицк, на сороковом километре Калужского шоссе, где «Давильня» находится до сих пор. На пятом курсе института мне удалось сменить профиль работы, и теперь я числился теоретиком.