Ричард Филлипс Фейнман «Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман!»

Схема кошки?

В обеденной комнате выпускного колледжа в Принстоне все обычно сидели обособленными группками. Я сидел с физиками, но через какое то время подумал: «Было бы неплохо посмотреть, чем занимается весь остальной мир, поэтому посижу ка неделю или две в каждой из других групп».

Когда я сидел за столом с философами, я слушал, как они очень серьезно обсуждают книгу Уайтхеда «Процесс и реальность». Они употребляли слова весьма забавным образом, и я не особенно понимал, о чем они говорят. Я не хотел прерывать их беседу и постоянно просить разъяснить мне что нибудь, но иногда я все же делал это, и они пытались объяснить мне, но я все равно ничего не понимал. Наконец, они пригласили меня на свой семинар.

Семинар у них походил на урок. Они встречались раз в неделю, чтобы обсудить новую главу из книги «Процесс и реальность»: кто нибудь делал по этой главе доклад, а затем следовало обсуждение. Я отправился на семинар, пообещав себе не открывать рта, напоминая себе, что я в этом предмете – полный профан и иду туда просто посмотреть.

То, что произошло на семинаре, было типичным – настолько типичным, что в это даже трудно поверить, но, тем не менее, это правда. Сначала я сидел и молчал, во что практически невозможно поверить, но это тоже правда. Один из студентов делал доклад по главе, которую они должны были изучить на той неделе. В этой главе Уайтхед постоянно использовал словосочетание «существенный объект» в каком то конкретном сугубо техническом смысле, который он, по видимому, определил ранее, но я этого не понял.

После некоторого обсуждения смысла выражения «существенный объект» профессор, который вел семинар, сказал что то, намереваясь разъяснить суть предмета, и нарисовал на доске что то, похожее на молнии. «Мистер Фейнман, – сказал он, – как Вы считаете, электрон – это „существенный объект“?»

Вот теперь я попал в переплет. Я признался, что не читал книгу и потому не имею никакого понятия о том, что Уайтхед подразумевает под этим выражением; я пришел только посмотреть. «Но, – сказал я, – я попытаюсь ответить на вопрос профессора, если вы сначала ответите на мой вопрос, чтобы я немножко лучше представил смысл выражения „существенный объект“. Кирпич – это существенный объект?»

Что я намеревался сделать, так это выяснить, считают ли они теоретические конструкции существенными объектами. Электрон – это теория, которую мы используем; он настолько полезен для понимания того, как работает природа, что мы почти можем назвать его реальным. Я хотел с помощью аналогии прояснить идею насчет теории. В случае с кирпичом дальше я бы спросил: «А как насчет того, что внутри кирпича?», потом бы я сказал, что никто и никогда не видел, что находится внутри кирпича. Всякий раз, когда ломаешь кирпич, видишь только его поверхность. А то, что у кирпича есть что то внутри, – всего лишь теория, которая помогает нам лучше понять природу вещей. То же самое и с теорией электронов. Итак, я начал с вопроса: «Кирпич – это существенный объект?»

Мне начали отвечать. Один парень встал и сказал: «Кирпич – это отдельный, специфический объект. Именно это Уайтхед подразумевает под существенным объектом».

Другой парень сказал: «Нет, существенным объектом является не отдельный кирпич; существенным объектом является их общий характер – их „кирпичность“».

Третий парень встал и сказал: «Нет, сами кирпичи не могут быть существенным объектом. „Существенный объект“ означает идею в разуме, которая у вас появляется, когда вы думаете о кирпичах».

Потом встал еще один парень, потом еще один, и, скажу вам, я еще никогда не слышал столько разных оригинальных мнений о кирпиче. И, как это должно быть во всех историях о философах, все закончилось полным хаосом. Во всех своих предыдущих обсуждениях они даже не задумывались о том, является ли «существенным объектом» такой простой объект, как кирпич, не говоря уже об электроне.

После этого я отправился к биологическому столу. У меня всегда был интерес к биологии, а эти парни говорили об очень интересных вещах. Некоторые из них приглашали меня слушать курс физиологии клетки, который у них должен был быть. Я знал кое что по биологии, но это был курс для выпускников. «Как вы думаете, смогу ли я его осилить? Разрешит ли профессор?» – спросил я.

Они спросили у инструктора, Ньютона Харви, выполнившего множество исследований по бактериям, испускающим свет. Харви сказал, что я могу присоединиться к специальному продвинутому курсу при одном условии – я должен делать всю работу и сообщения по статьям, как и любой другой.

Перед первым занятием парни, которые пригласили меня прослушать курс, захотели показать мне некоторые вещи под микроскопом. Они вложили туда клетки некоторых растений, и были видны маленькие зеленые пятна, называемые хлоропластами (они производят сахар, когда на них светит солнце), двигавшиеся по кругу, Я посмотрел на них, а потом перевел взгляд вверх: «Почему они кружатся? Что толкает их по кругу?»

Никто не знал. Оказалось, что в то время этого не понимали. Таким образом, прямо с ходу я узнал кое что о биологии: там очень легко найти вопрос, который был бы очень интересным и на который никто не знал бы ответа. В физике приходится идти несколько глубже, прежде чем вы сможете найти интересный вопрос, о котором люди не знают.

Свой курс Харви начал с того, что нарисовал замечательную большую картинку клетки на доске и пометил все части, из которых она состоит. Затем он рассказал о них, и я понял большую часть из того, что он рассказывал.

После лекции парень, который пригласил меня, спросил: «Ну как, тебе понравилось?»

Я ответил: «Очень. Единственная часть, которую я не понял – это часть о лецитине. Что такое лецитин?»

Парень начинает объяснять монотонным голосом: «Все живые существа, как растения, так и животные, сделаны из маленьких объектов, похожих на кирпичики, называемых „клетками“…»

– Послушай, – сказал я нетерпеливо, – все это я знаю, иначе я не слушал бы этот курс. Но что такое лецитин?

– Я не знаю.

Я должен был делать сообщения по статьям наряду со всеми остальными, и первая, которую за мной записали, была по эффекту, который производил давление на клетки – Харви выбрал для меня эту тему потому, что она имела что то общее с физикой. Хотя я понимал, что делал, я неправильно все произносил, когда читал статью, и аудитория всегда истерически хохотала, когда я говорил о «бластосферах» вместо «бластомерах» или о других таких вещах.

Следующая статья, выбранная для меня, была работой Адриана и Бронка. Они продемонстрировали, что нервные импульсы – это однопульсовые явления с резкими краями. Были поставлены эксперименты с кошками, в которых они измерили электрическое напряжение на нервах.

Я начал читать статью. Там все время речь шла об экстензорах и флексорах, мускулах gastrocnemius и т.д. Назывался тот или иной мускул, а у меня не было даже туманнейшей идеи, где они размещаются по отношению к нервам или к кошке. Поэтому я подошел к библиотекарю в биологическом отделе и спросил ее, не может ли она разыскать для меня схему кошки.

– Схему кошки, сэр? – спросила она в ужасе. – Вы имеете в виду зоологический атлас! – С тех пор пошли слухи о тупом дипломнике биологе, разыскивавшем схему кошки.

Когда пришло время делать доклад по этому предмету, я для начала изобразил очертание кошки и принялся называть различные мускулы.

Другие студенты в аудитории перебили меня: «Мы знаем все это!»

– О, вы знаете? Тогда не удивительно, что я могу догнать вас так быстро после четырех лет занятий биологией. – Они тратили все свое время на запоминание ерунды вроде этой, когда это можно было бы посмотреть за 15 минут.
После войны я каждое лето путешествовал на машине где нибудь по Соединенным Штатам. В один год, после того как я побывал в Калтехе⁴, я подумал: «Вместо того чтобы отправиться в другое место, я отправлюсь в другую область».

Это было сразу после открытия Уотсоном и Криком спирали ДНК.

В Калтехе было несколько очень хороших биологов, потому что у Дельбрюка там была лаборатория, и Уотсон приезжал в Калтех, чтобы прочесть несколько лекций о кодирующей системе ДНК. Я ходил на его лекции и семинары на кафедре биологии и проникся энтузиазмом. Это было очень волнующее время в биологии, и Калтех оказался замечательным местом.

Я не думал, что я уже достиг такого уровня, когда могу проводить настоящие исследования по биологии, так что для своего летнего визита в область биологии я наметил просто слоняться по биологической лаборатории и «мыть тарелки», а в это время наблюдать за тем, что делают другие. Я пошел в биолабораторию сказать им о моем желании, и Боб Эдгар, молодой кандидат, который был кем то вроде ответственного, сказал, что не позволит мне это сделать. Он сказал: «Вы должны действительно провести какое нибудь исследование, как студент дипломник, а мы дадим вам задачу, над которой можно поработать». Это отлично мне подходило.

Я прослушал лекции по фагам, которые сообщали нам, как заниматься исследованиями бактериофагов (фаг – это вирус, содержащий ДНК и атакующий бактерию). Прямо с ходу я обнаружил, что могу избежать многих затруднений, потому что знаю физику и математику. Я знал, как атомы работают в жидкостях, так что ничего таинственного в работе центрифуги для меня не было. Я в достаточной степени знал статистику, чтобы понять статистические ошибки в подсчете маленьких пятен в кювете. Итак, пока все эти биологические ребята старались освоить эти «новые» вещи, я мог тратить время на изучение биологической части.

Из этого курса я узнал одну очень полезную биологическую технику, которую я использую и сейчас. Нас научили, как держать пробирку и вынуть из нее пробку одной рукой (используйте средний и указательный пальцы), в то время как другая рука остается свободной и может делать что нибудь другое (например, держать пипетку, в которую вы всасываете цианид). Теперь я могу держать зубную щетку в одной руке, тюбик с пастой в другой, отвинтить колпачок, а затем поставить тюбик на место.

Было открыто, что у фагов могут быть мутации, которые воздействовали бы на их способность атаковать бактерии, и предполагалось, что мы станем изучать эти мутации. При этом у некоторых фагов могла произойти вторая мутация, которая восстановила бы их способность атаковать бактерии. Некоторые фаги, мутировавшие обратно, были точно такими же, как до мутаций. Другие – нет: эффект, который они производили на бактерии, был несколько другим, фаги действовали быстрее или медленнее, чем нормальные, а бактерии при этом росли медленнее или быстрее нормальных. Другими словами, существовали «обратные мутации», но они не были всегда совершенными; иногда фаги восстанавливали только часть своих утерянных возможностей.

Боб Эдгар предложил, чтобы я поставил опыт, в котором постарался бы выяснить, происходят ли обратные мутации в том же месте спирали ДНК. С превеликой осторожностью проделав большую и утомительную работу, я смог отыскать три примера обратных мутаций, произошедших почти вместе – ближе друг к другу, чем все, что когда либо видели до сих пор, – которые частично восстановили способности фага функционировать. Работа продвигалась медленно. Все зависело от случайности: приходилось ждать, когда получится двойная мутация – очень редкое событие.

Я продолжал думать о способах заставить фаги мутировать чаще, о более быстрых способах детектирования мутаций, но прежде чем у меня что либо вышло, лето кончилось, а я не был склонен больше этим заниматься.

Однако приближался мой субботний год⁵, поэтому я решил поработать в той же самой биолаборатории, но над другим предметом. Некоторое время я работал с Мэттом Мезельсоном, а затем с хорошим парнем из Англии по имени Дж.Д. Смит. Проблема касалась рибосом, клеточной «машинерии», которая делает белки из того, что мы теперь называем «мессенджер» (РНК посланник). Используя радиоактивные вещества, мы демонстрировали, что РНК может выйти из рибосом и может быть вставлена обратно.

Я очень тщательно выполнял работу, измеряя и стараясь все проконтролировать, но мне понадобилось восемь месяцев, чтобы осознать, что один из шагов был небрежным. В те дни для получения рибосом из бактерий их растирали с окисью алюминия в ступке. Все остальное было химическим и все под контролем, однако как толочь пестиком при растирании бактерии? Повторить эту процедуру было невозможно. Поэтому из эксперимента ничего и не вышло.

Теперь, я полагаю, нужно рассказать о времени, которое я провел с Хильдегардой Ламфром, стараясь выяснить, могут ли в горошинах использоваться те же рибосомы, что и в бактериях. Вопрос состоял в том, могут ли рибосомы бактерий вырабатывать белки людей или других организмов. Она (Хильдегарда) разработала схему для получения рибосом из горошин и передачи им РНК посланника так, чтобы они производили белки гороха. Мы поняли, что весьма драматический и важный вопрос заключается в следующем: будут ли рибосомы от бактерий после получения РНК посланника, взятого из горошин, производить белки гороха или бактерий? Это должен был быть очень значительный, фундаментальный эксперимент.

Хильдегарда сказала: «Мне понадобится много рибосом из бактерий».

Мезельсон и я еще раньше извлекли огромное количество рибосом из E coli для другого опыта. Я сказал: «Черт возьми, я просто отдам тебе те рибосомы, что у нас уже есть. У нас большой запас в моем холодильнике в лаборатории».

Мы могли бы сделать фантастическое, жизненно важное открытие, если бы я был хорошим биологом. Но я не был хорошим биологом. У нас была хорошая идея, хороший эксперимент, подходящее оборудование, но я запорол все дело – я дал ей инфицированные рибосомы, грубейшая возможная ошибка в экспериментах подобного рода. Мои рибосомы пролежали в холодильнике почти месяц и загрязнились другими живыми созданиями. Если бы я приготовил эти рибосомы быстро и тщательно снова и дал бы их Хильдегарде, держа все под контролем, эксперимент обязательно удался бы, и мы были бы первыми людьми, продемонстрировавшими однородность жизни – машинерия продуцирования белков, рибосомы, одни и те же в каждом живом существе. Мы были в правильном месте, делали правильные вещи, но я делал их как любитель – тупо, небрежно.

Знаете, кого мне это напомнило? Мужа мадам Бовари из книги Флобера, скучного сельского доктора, который имел некоторые представления о том, как исправлять косолапость, но все, что он делал, – портил людей. Я был похож на этого неопытного хирурга.

Другую работу о фагах я так никогда и не написал. Эдгар все время просил меня ее написать, но я так и не собрался. Работа не в своей области не воспринимается серьезно, вот в чем неприятность.

Я написал кое что неофициально по этому поводу и послал Эдгару, который здорово посмеялся, читая материал. Он не был изложен в стандартной форме, используемой биологами – сначала процедура и т.д. Прорва времени была потрачена на объяснение вещей, которые знали все биологи. Эдгар сделал сокращенный вариант, но я не смог его понять. Я не думаю, что они его опубликовали. Сам я этого не делал.

Уотсон подумал, что все мои упражнения с фагами имеют определенный интерес, поэтому он пригласил меня приехать в Гарвард. Я сделал доклад в биологическом отделе о двойных мутациях, происходящих почти вместе, и рассказал о своей догадке, сводившейся к следующему. Одна мутация производила изменение в белке, такое как изменение pH аминокислоты, в то время как другая мутация производила другое изменение в другой аминокислоте в том же белке, так что первая мутация частично компенсировалась. Компенсация не была абсолютной, но достаточной для того, чтобы фаг «ожил». Я думал, что эти два изменения происходили в одном и том же белке и химически компенсировали друг друга.

Оказалось, что это не так. Люди, которые несомненно развили более быструю технику для генерации и детектирования мутаций, несколько лет спустя выяснили, что на самом деле происходило следующее. В результате первой мутации недоставало целого основания ДНК. Теперь код был смещен и не мог более быть считан. Вторая мутация либо приводила к вставлению лишнего основания, либо исчезали еще два. Тогда код можно было прочесть опять. Чем ближе к первой мутации происходила вторая, тем меньше информации изменялось при двойной мутации, и тем полнее фаг восстанавливал свои потерянные возможности. Таким образом был продемонстрирован факт существования трех «букв» для кодирования каждой аминокислоты.

Пока я неделю был в Гарварде, Уотсон кое что предложил, и в течение нескольких дней мы вместе поставили опыт. Это был незавершенный эксперимент, но я выучился новой технике от одного из лучших людей в этой области.

Это был мой величайший момент: я давал семинар по биологии в Гарварде! Я всегда так поступаю, влезаю во что нибудь и смотрю, как далеко там можно продвинуться.

Я много чему выучился в биологии и получил большой опыт. Усовершенствовался в произношении слов, в обнаружении слабых мест экспериментальной техники, узнал, чего не надо включать в статью или семинар. Но моей любовью была физика, и я хотел вернуться к ней.

Чудовищные умы

Будучи выпускником в Принстоне, я работал ассистентом исследователем под руководством Джона Уилера. Он давал мне задачи, я работал, становилось жарко, но дело не двигалось. Поэтому я вернулся к идее, которая у меня была раньше, в МТИ. Идея состояла в том, что электрон не действует сам на себя, а действует на другие электроны.

Проблема была в следующем: когда встряхиваешь электрон, он излучает энергию, т.е. теряет некоторую часть. Значит, на него должна действовать сила. И эта сила различна в двух случаях – когда он заряжен и когда не заряжен (если бы силы были одинаковы, в одном случае он бы терял энергию, а в другом – нет. Но ведь не может быть двух разных ответов в одной и той же задаче).

По стандартной теории сила создавалась электроном, действующим на самого себя (она называлась силой реакции излучения). У меня же электроны воздействовали только на другие электроны. К этому времени стало ясно, что имеются трудности. (В МТИ возникла лишь идея, а проблем я не заметил, но ко времени переезда в Принстон, я уже знал, в чем проблема.)

Я подумал: встряхну данный электрон; это заставит встряхнуться соседний электрон, а обратная реакция соседнего электрона на первый и будет той причиной, которая вызывает силу реакции излучения. Итак, я сделал некоторые вычисления и показал их Уилеру.

Уилер прямо сразу сказал: «Ну, это неправильно, потому что эффект изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния до другого электрона, а нужно, чтобы вообще не было зависимости ни от какой из этих переменных. Эффект также будет обратно пропорционален массе другого электрона и пропорционален его заряду».

Я заволновался и подумал, что он, должно быть, уже делал это вычисление. Лишь позднее я понял, что человек вроде Уилера немедленно видит все эти вещи, как только даешь ему задачу. Я должен был вычислять, а он мог видеть.

Затем он сказал: «Кроме того, будет задержка во времени – волна возвращается с опозданием – поэтому все, что Вы описали, – просто отраженный свет».

– О, конечно, – сказал я.

– Но подождите, – сказал он, – давайте предположим, что воздействие возвращается опережающей волной – действует вспять по времени – и поспевает как раз к нужному моменту. Мы видели, что эффект меняется обратно пропорционально квадрату расстояния, но предположим, что есть много электронов, они во всем пространстве, их число пропорционально квадрату расстояния. Тогда, может быть, нам и удастся все скомпенсировать.

Выяснилось, что все это действительно можно сделать. Все вышло очень хорошо и очень хорошо сходилось. Эта была классическая теория, которая могла бы быть правильной, даже хотя она и отличалась от максвелловской или лоренцевской стандартной теории. В ней не было никаких проблем с бесконечным самодействием, и она была хитроумной. В ней были взаимодействия и задержки, опережения и запаздывания по времени – мы назвали это полуопережающими полузапаздывающими потенциалами.

Уилер и я, мы подумали, что следующая задача – переход к квантовой теории, в которой были трудности (как я думал) с самодействием электрона. Мы рассчитывали, что избавившись от трудности сначала в классической физике и сделав затем из этого квантовую теорию, мы могли бы и ее привести в порядок.

Теперь, когда мы получили правильную классическую теорию, Уилер сказал: «Фейнман, ты – молодой парень, ты должен выступить на семинаре. Тебе нужен опыт в выступлении с докладами. Тем временем я разработаю квантовую часть и дам семинар на эту тему позже».

Итак, это должен был быть мой первый технический доклад, и Уилер договорился с Эугеном Вигнером, чтобы доклад вставили в план регулярных семинаров.

За день или два до доклада я увидел Вигнера в холле. «Фейнман, – сказал он, – я думаю, что работа, которую Вы делаете с Уилером, очень интересна, поэтому я пригласил на семинар Рассела». Генри Норрис Рассел, великий астроном тех дней, должен был прийти на доклад!

Вигнер продолжал: «Я думаю, профессор фон Нейман также заинтересуется». Джонни фон Нейман был величайшим в мире математиком.

«И профессор Паули приезжает из Швейцарии, так уж получилось, и я пригласил и его прийти». Паули был очень знаменитым физиком, и к этому моменту я становлюсь желтым. Наконец, Вигнер сказал: «Профессор Эйнштейн лишь изредка посещает наши еженедельные семинары, но Ваша работа так интересна, что я пригласил его специально, так что он тоже будет».

Здесь я, должно быть, позеленел, потому что Вигнер сказал: «Нет, нет, не беспокойтесь! Впрочем, нужно предупредить Вас, что если профессор Рассел заснет – а он несомненно заснет – это не означает, что семинар плох. Он засыпает на всех семинарах. С другой стороны, если профессор Паули кивает головой все время и кажется, что он со всем согласен, не обращайте внимания. Просто у профессора Паули нервный тик».

Я вернулся к Уилеру и назвал ему всех больших, знаменитых людей, собирающихся прийти на доклад, который он заставил меня сделать, и сказал ему, что очень волнуюсь.

«Все в порядке, – ответил он. – Не беспокойтесь. Я буду отвечать на все вопросы».

Итак, я подготовил доклад, и когда пришел назначенный день, вошел и сделал нечто такое, что часто делают молодые люди, не имеющие опыта выступлений, – я испещрил доску слишком большим количеством формул. Видите ли, молодой человек не знает, что можно просто сказать: «Конечно, это изменяется обратно пропорционально, а это происходит так…» – ведь каждый слушающий уже это знает, они могут видеть это. Но он то не знает. И может получить ответ только после того, как на самом деле проведет всю алгебру. Отсюда – кипа формул.

Когда я перед началом семинара писал эти формулы повсюду на доске, вошел Эйнштейн и любезно сказал: «Привет, я приду на ваш семинар. Но сначала, где же чай?»

Я сказал ему и продолжал писать формулы.

Затем пришло время выступать с докладом, и вот все эти чудовищные умы передо мною, в ожидании! Мой первый технический доклад и в такой аудитории! Да они просто выжмут меня как мокрую тряпку! Я очень четко помню, как дрожали руки, когда я вынимал свои записи из коричневого конверта.

Но потом произошло чудо, как это случалось снова и снова в моей жизни, и это большая удача для меня. В тот момент, когда я начинаю думать о физике и нужно сконцентрироваться на том, что я объясняю, ничто другое больше не занимает мою голову – полный иммунитет к нервному состоянию. Так что после того как я начал, я уже не помнил, кто был в комнате. Я лишь объяснял идею, и это все.

Затем семинар кончился, началось время, отведенное для вопросов. Прежде всего Паули, сидевший рядом с Эйнштейном, встает и заявляет: «Я не думай, что этот теорий может быть правильное, потому что то то, то то, то то», – и он поворачивается к Эйнштейну и говорит: «Вы согласны, не так ли, профессор Эйнштейн?»

Эйнштейн говорит: «Не е е е т», – такое милое, звучащее по немецки «нет» – очень вежливо. «Я нахожу только, что будет очень трудно создать соответствующую теорию для гравитационного взаимодействия». Он имел в виду общую теорию относительности, которая была его детищем. Он продолжал: «Поскольку на этот раз у нас не так уж много экспериментальных данных, я не абсолютно уверен в правильности гравитационной теории». Эйнштейн понимал, что ситуация могла бы отличаться от того, что утверждала его теория; он был очень терпим к другим идеям.

Как бы я хотел, чтобы то, что сказал Паули, запомнилось – годы спустя обнаружилось, что теория неудовлетворительна при переходе к квантовому варианту. Возможно, этот великий человек заметил трудное немедленно и объяснил ее мне в своем вопросе, а я был настолько размягчен возможностью не отвечать на вопросы, что фактически и не слушал их внимательно. Я отчетливо помню, как мы с Паули поднимались по лестнице Палмеровской библиотеки и он спросил у меня: «А что Уилер собирается сказать о квантовой теории, когда он будет делать доклад?» Я сказал: «Не знаю. Он не поделился со мной. Он работает над этим сам».

«О? – сказал он. – Человек работает и не рассказывает своему ассистенту, что он делает по квантовой теории?» Он подошел ближе ко мне и сказал тихим голосом заговорщика: «Уилер никогда не выступит с этим семинаром».

И это правда. Уилер не сделал доклада. Он думал, что будет легко разработать квантовую часть теории, полагая, что она почти уже у него «в кармане». Но это было не так. И ко времени предполагаемого семинара он осознал, что не знает, как это сделать, и, следовательно, ему нечего сказать.

И я так и не решил эту задачу – квантовую теорию полуопережающих, полузапаздывающих потенциалов – хотя я работал над ней многие годы.

Смешивание красок

Причину того, почему я считаю себя «некультурным» или «неинтеллигентным», возможно, следует искать в том времени, когда я был старшеклассником. Я постоянно переживал из за того, что могу показаться неженкой; я не хотел быть чересчур утонченным. Мне казалось, что ни одного настоящего мужчину не интересует поэзия и тому подобное. Но мне никогда не приходило в голову, как же тогда вообще были написаны стихи! Поэтому я развил в себе негативное отношение к парням, изучающим французскую литературу или слишком много занимающимся музыкой или поэзией – всем, что «имеет отношение» к искусству. Мне гораздо больше нравились сталевары, сварщики или рабочие машинного цеха. Я всегда считал, что если парень работает в машинном цехе, значит он – настоящий мужик! Таково было мое отношение. Быть человеком труда мне казалось достойным, чего никак не скажешь о том, чтобы быть «культурным» или «интеллигентным». Первое, несомненно, было правильно, но что касается второго, – это был полный бред.

Это чувство не оставило меня и тогда, когда я делал диплом в Принстоне, и вы в этом убедитесь. Я частенько бывал в симпатичном маленьком ресторанчике, который назывался «Папино место». Однажды, когда я там обедал, недалеко от меня сел маляр в рабочем комбинезоне. Он спустился со второго этажа, где красил комнату. Каким то образом между нами завязалась беседа, и он начал говорить о том, как много нужно знать для того, чтобы заниматься малярным делом. «Например, – сказал он, – если бы вам пришлось красить стены в этом ресторане, какой цвет Вы бы выбрали?»

Я ответил, что не знаю, на что он сказал: «Стены нужно покрасить в темный цвет до такой то высоты, потому что, видите ли, люди, сидящие за столами, трутся локтями о стены, так что белая стена здесь не подойдет. Она слишком быстро становится грязной. Но над темной краской должна быть белая, чтобы создать в ресторане ощущение чистоты».

Видимо, парень действительно разбирался в том, о чем говорил, так что я сидел, развесив уши, когда он сказал: «Кроме того, нужно разбираться в цветах: знать, как при смешивании красок можно получить различные цвета. Например, какие цвета Вы смешали бы, чтобы получить желтый?»

Я понятия не имел, как можно получить желтый цвет, смешивая краски. Если речь идет о свете, то нужно смешать зеленый и красный, но я знал, что он говорит о красках. Поэтому я сказал:

«Я не знаю, как получить желтый цвет без желтой краски».

– Ну что же, – сказал он, – если смешать красную и белую краски, то получится желтая.

– Вы уверены, что получится не розовая?

– Конечно, – сказал он, – получится желтая.

Я поверил, что он получит желтый цвет, потому что он был профессиональным маляром, а я всегда восхищался людьми подобных профессий. Но мне все равно было интересно, как он это делает.

Тут меня осенило. «Должно быть, происходит какое то изменение в химическом составе. Может быть, Вы используете какой то особый вид пигментов, которые изменяют химический состав краски?»

– Да нет, – сказал он, – подойдут любые старые пигменты. Сходите в хозяйственный магазин, купите краску – обычную банку красной краски и обычную банку белой краски, – я их смешаю и покажу Вам, как получается желтый цвет.

В этот момент я подумал: «Что то здесь не так. Я достаточно знаю о красках, чтобы знать, что в таком случае желтый цвет получить невозможно, но он, должно быть, знает, что желтый цвет получается, а значит, происходит что то интересное. Я должен это увидеть!»

Поэтому я сказал: «Хорошо, я принесу краску».

Маляр поднялся наверх, чтобы закончить работу, а ко мне подошел хозяин ресторана и сказал: «В чем смысл вашего спора? Он маляр и всю свою жизнь был маляром, и он утверждает, что желтый получается именно так. Так зачем же с ним спорить?»

Я смутился. Я не знал, что сказать. Наконец, я ответил: «Всю свою жизнь я изучаю свет. И я считаю, что, смешивая красный и белый цвет, желтый получить невозможно – можно получить лишь розовый».

Итак, я отправился в хозяйственный магазин, купил краску и принес ее обратно в ресторан. Маляр спустился со второго этажа, и хозяин ресторана тоже пришел посмотреть. Я поставил банки с краской на старый стул, и маляр начал смешивать краски. Он взял красную краску, добавил белой – мне по прежнему казалось, что получается розовый цвет, – он смешал еще немного краски. После этого он пробормотал что то вроде: «Я обычно использовал небольшой тюбик желтой краски, чтобы усилить эффект – вот тогда получится желтый цвет».

– А! – сказал я. – Конечно! Если добавить желтый, то получится желтый, но без него ничего не выйдет.

Маляр ушел обратно красить комнату.

Хозяин ресторана сказал: «У этого парня хватило наглости спорить с человеком, который всю свою жизнь изучает свет!»

Однако это служит примером того, насколько я доверял этим «настоящим мужикам». Маляр рассказал мне столько разумного, что я совершенно определенно был готов поверить в возможность существования странного явления, о котором я не знаю. Я ждал появления розового цвета, но мыслил следующим образом: «Единственный способ получить желтый цвет должен быть новым и очень интересным, поэтому я должен его увидеть».

Занимаясь физикой, я нередко ошибаюсь, думая, что моя теория не так хороша, как она есть на самом деле, что в ней много сложностей, которые могут ее испортить. Мне свойственно такое отношение, что произойти может все, что угодно, а не то, что, как вы уверены, должно произойти.

Другой набор инструментов

В Принстонском выпускном колледже у физического и математического отделений была общая комната отдыха, где каждый день в четыре часа мы пили чай. Кроме того, что это была имитация жизни в английском колледже, это был своеобразный способ расслабиться днем. Ребята рассаживались по комнате, играли в го или обсуждали теоремы. В те дни великой вещью была топология.

Я все еще помню такую сцену: один парень сидит на диване, усиленно думает о чем то, а второй стоит перед ним и говорит: «А следовательно это и это истинно».

– Но почему? – спрашивает парень, сидящий на диване.

– Но это же тривиально! Это тривиально! – говорит стоящий парень и быстро, без остановки, выкладывает ряд логических шагов. – Сначала принимаем, что это равно тому, затем получаем вот это и это Керчоффа; затем применяем теорему Уэйффенстоффера, подставляем это и строим это. Затем ставим вектор, который поворачивается здесь, а потом так и так…

Парень, который сидит на диване, изо всех сил старается понять все это объяснение, которое произносится очень быстро в течение пятнадцати минут!

Наконец, стоящий парень подходит к ответу с другой стороны, и парень, который сидит, говорит: «Да, да. Это тривиально».

Мы, физики, смеялись над ними, пытаясь понять, о чем же они говорят. Мы решили, что «тривиальный» значит «доказанный». Поэтому мы подшучивали над математиками: «У нас есть новая теорема: математики могут доказать только тривиальные теоремы, потому что каждая теорема, которая доказана, тривиальна».

Математикам наша теорема не нравилась, и я все время поддразнивал их. Я говорил, что у них не случается ничего удивительного – математики способны доказать только очевидное.

Топология же для математиков была далеко не очевидной. Она содержала всяческие виды странных возможностей, которые «противоречили интуиции». Тогда меня осенило. Я бросил им вызов: «Клянусь, что вы не сможете назвать мне ни одной теоремы – каковы допущения и как звучит теорема я могу понять, – чтобы я не смог моментально сказать, является ли она истинной или ложной».

Зачастую это происходило так. Они объясняли мне: «У тебя есть апельсин, так? Теперь ты разрезаешь этот апельсин на конечное количество кусочков, складываешь их обратно в апельсин, и он становится таким же большим как солнце. Истина или ложь?»

– Между кусочками нет пространства?

– Нет.

– Невозможно! Такого просто не может быть.

И когда им кажется, что они поймали меня, я напоминаю им: «Но вы сказали апельсин! А апельсиновую кожуру невозможно разрезать на кусочки тоньше атомов».

– Но у нас есть условие непрерывности. Мы можем резать бесконечно!

– Нет, вы сказали апельсин, поэтому я принял, что вы имеете в виду настоящий апельсин.

Так что я всегда выигрывал. Если я угадывал – здорово. Если не угадывал, то всегда мог найти в их упрощении что то, что они упускали из виду.

На самом деле я не всегда тыкал пальцем в небо: обычно под моими догадками была определенная основа. Я придумал схему, которой пользуюсь и по сей день, когда кто то объясняет мне что то, а я пытаюсь это понять: я придумываю примеры. Скажем, в комнату входят математики в чрезвычайно возбужденном состоянии с потрясающей теоремой. Пока они рассказывают мне условия этой теоремы, я в уме строю нечто, что подходит ко всем ее условиям. Это легко: у вас есть множество (один мяч), два непересекающихся множества (два мяча). Затем, по мере роста количества условий, мои мячики приобретают цвет, у них отрастают волосы или что нибудь еще. Наконец, математики выдают какую то дурацкую теорему о мяче, которая совсем не подходит к моему волосатому зеленому мячику. Тогда я говорю: «Ложь!»

Если я угадал, то они возбуждаются еще сильнее, я еще немного слушаю их, а потом привожу свой контрпример.

– Ой! Мы же забыли тебе сказать, что это второй класс Хаусдорфова гомоморфизма.

– Ну что же, – говорю я. – Это тривиально! Это тривиально!

К тому времени я уже понимаю, куда ветер дует, хотя и не знаю, что такое Хаусдорфов гомоморфизм.

Я обычно давал правильный ответ, потому что, хотя математики и считают, что их топологические теоремы противоречат интуиции, на самом деле они не так сложны, как кажется. Можно привыкнуть к забавным свойствам этого процесса нарезания на ультрамелкие дольки и научиться довольно точно угадывать, что же получится в итоге.

Несмотря на то, что я причинял математикам немало хлопот, они всегда хорошо ко мне относились. Математики составляли веселую мальчишечью компанию, которая все время что нибудь придумывала и жутко радовалась своим достижениям. Они постоянно обсуждали свои «тривиальные» теоремы и всегда старались объяснить тебе что нибудь, если ты задавал простой вопрос.

У нас с Полом Оламом была общая ванная комната. Мы подружились, и он попытался научить меня математике. Мы дошли до гомотопических групп, где я и сдался. Однако все, что было до этого, я понял довольно прилично.

Но одну вещь я так никогда и не выучил – интегрирование по контуру. Я научился брать интегралы с помощью различных методов, описанных в книге, которую мне дал мой школьный учитель физики, мистер Бадер.

Однажды он велел мне остаться после уроков. «Фейнман, – сказал он, – Вы слишком много болтаете и шумите. Я знаю, почему. Вам скучно. Поэтому я дам вам книгу. Вы сядете на заднюю парту, в углу, и будете изучать эту книгу. Когда Вы будете знать все, что в ней написано, Вы можете снова разговаривать».

Итак, на каждом уроке физики я не обращал ни малейшего внимания на то, что происходит с законом Паскаля и чем вообще занимается класс. Я садился на заднюю парту с книгой Вудса «Дифференциальное и интегральное исчисление». Бадер знал, что я уже изучил, хотя и не полностью, «Математический анализ для практиков», поэтому он дал мне настоящий труд, который предназначался для студентов первого или второго курса колледжа. В нем описывались ряды Фурье, функции Бесселя, определители, эллиптические функции – все те замечательные понятия, о которых я не имел ни малейшего представления.

В этой книге было также написано, как дифференцировать параметры под знаком интеграла – это определенная операция. Оказалось, что ей не особо учат в университетах; там ей не уделяют должного внимания. Но я научился использовать этот метод и снова и снова применял этот чертов инструмент. Так что, будучи самоучкой и учившись по этой книге, я знал особые методы интегрирования.

В результате, когда ребята в МТИ или в Принстоне мучались с каким нибудь интегралом, это происходило потому, что они не могли взять его с помощью стандартных методов, которые узнали в школе. Они могли лишь взять интеграл по контуру или найти разложение в простой ряд. Потом приходил я и пытался продифференцировать это выражение под знаком интеграла; часто мне это удавалось. Вот так я завоевал репутацию человека, умеющего брать сложные интегралы, только потому, что мой набор инструментов отличался от всех других, а все другие приглашали меня, только перепробовав все свои инструменты.

Телепаты

Мой отец всегда интересовался магией и разными цирковыми трюками: ему всегда хотелось узнать, как они получаются. Одним из трюков, которые он знал, было чтение мыслей. Когда он был еще мальчиком и жил в маленьком городке, который назывался Патчог и находился в центре Лонг Айленда, на многочисленных афишах, расклеенных по всему городу, было написано, что в среду приезжает человек, который может читать мысли. В афишах также было написано, что несколько достопочтенных жителей города – мэр, судья и банкир – возьмут пятидолларовую купюру и где нибудь спрячут ее, а телепат найдет ее, когда приедет в город.

Когда он наконец приехал, люди собрались, чтобы посмотреть, как он будет это делать. Он берет за руки банкира и судью, которые спрятали пятидолларовую купюру, и идет по улице. Он доходит до перекрестка, поворачивает за угол, идет по другой улице, потом по другой, к нужному дому. Он идет с ними, держа их за руки, заходит в дом, поднимается на второй этаж, проходит в нужную комнату, подходит к письменному столу, отпускает их руки, открывает нужный ящик, и там лежит пятидолларовая купюра. Очень впечатляюще!

В то время получить хорошее образование было нелегко, поэтому телепата наняли обучать моего отца. Ну, мой отец, естественно, после одного из уроков спросил своего учителя, как он смог найти деньги, хотя никто не говорил ему, где они лежат.

Тот объяснил, что людей нужно взять за руки, но не сжимать их. Потом, когда идешь, нужно немного покачиваться. Подходишь к перекрестку, где можно пойти прямо, налево или направо. Наклоняешься немножко в левую сторону и, если это неправильное направление, чувствуешь некоторое сопротивление, потому что те, кто идет с тобой, ожидают, что ты не пойдешь в том направлении. А когда идешь в правильном направлении, они более свободно позволяют тебе делать это и не сопротивляются, потому что считают, что ты на это способен. Так что всегда нужно немного покачиваться из стороны в сторону, чтобы определить, куда нужно идти.

Мой отец рассказал мне эту историю и добавил, что, на его взгляд, для этого все равно нужно немало тренироваться. Сам он никогда не пробовал сделать это.

Позднее, когда я делал диплом в Принстоне, я решил попробовать этот метод на одном парне, которого звали Билл Вудвард. Я как то заявил, что умею читать мысли и могу узнать, о чем он думает. Я сказал ему, чтобы он пошел в «лабораторию» – большую комнату с рядами столов, заставленных различным оборудованием, электрическими цепями, инструментами и всяким мусором, который валялся повсюду, – выбрал какой то предмет и вышел обратно. Я пояснил: «Теперь я прочитаю твои мысли и приведу тебя прямо к этому предмету».

Он пошел в лабораторию, выбрал какой то предмет и вышел. Я взял его за руку и начал покачиваться. Мы прошли по одному проходу между столами, потом по другому, прямо к нужному предмету. Мы пробовали три раза. Один раз я пришел прямо к нужному предмету, а он лежал в груде всякой всячины. В другой раз я подошел к нужному месту, но на несколько дюймов ошибся в предмете – выбрал другой. В третий раз не получилось вообще. Но метод работал лучше, чем я предполагал. Угадать было совсем несложно.

Какое то время спустя, когда мне было лет двадцать шесть или около того, мы с отцом поехали в Атлантик Сити, где проходила большая ярмарка с аттракционами. Отец ушел по какому то делу, а я пошел посмотреть на телепата. Он сидел на сцене, спиной к публике. На нем была мантия и огромный тюрбан. У него был ассистент, маленький мальчик, который бегал по всей аудитории и говорил что то вроде: «О, Великий Магистр, какого цвета эта записная книжка?»

– Синего! – отвечает магистр.

– О, Прославленный Господин, как зовут эту женщину?

– Мария!

Встает какой то парень: «Как меня зовут?»

– Генри.

Встаю я и говорю: «А как зовут меня?»

Он не отвечает. Тот, другой парень, явно его сообщник, но мне не ясно, как он проделывает остальные трюки, например, определяет цвет записной книжки. У него что, наушники под тюрбаном?

Когда я снова встретился с отцом, я рассказал ему об этом. Он сказал: «У них есть код, но я не знаю, какой. Давай вернемся и выясним».

Мы вернулись туда, и отец сказал мне: «Вот пятьдесят центов. Иди в тот балаган и узнай там свою судьбу, а через полчаса встретимся».

Я знал, зачем он это делает. Он собирался рассказать этому человеку какую то историю и знал, что у него получится лучше, если рядом с ним не будет сына, который все время охает да ахает. Ему пришлось убрать меня с дороги.

Вернувшись, он рассказал мне весь код: «Синий – это „О, Великий Магистр“, зеленый – „О, Всезнающий“» и так далее. Потом отец объяснил: «Я подошел к нему после представления и сказал, что когда то выступал в Патчоге, и у нас был код, но в нем было мало чисел и не так много цветов. Я спросил его: „Как Вы запоминаете такой объем информации?“».

Телепат был так горд за свой код, что тут же уселся и объяснил моему отцу весь процесс. Мой отец был торговцем. Он мог устроить такую ситуацию. Я на это не способен.

Ученый любитель

Когда я был маленьким, у меня была «лаборатория». Лаборатория не в том смысле, что там я что то измерял или проводил важные эксперименты. Я там играл: делал двигатель, делал приспособление, которое выстреливало, когда что то проходило через фотоэлемент. Я игрался с селеном и постоянно баловался. Иногда я занимался расчетами для лампового блока, серии выключателей и лампочек, которые я использовал в качестве резисторов для контроля напряжения. Но все это было так, для развлечения. Я никогда не проводил никаких лабораторных опытов.

Кроме того, у меня был микроскоп, и я обожал под ним рассматривать всевозможные штуковины. Для этого требовалось терпение: я устанавливал что нибудь под микроскоп и мог бесконечно на это смотреть. Я видел огромное множество интересных вещей, которые видит любой: кремниевую водоросль, медленно ползущую по предметному стеклу, и т.п.

Однажды я наблюдал за парамецием и увидел что то, что не было описано в книгах, по которым мы учились в школе, более того, в учебниках для колледжа этого тоже не было. Все эти книги всегда упрощают все, чтобы мир был более похож на то, как описывают его они. Говоря о поведении животных, они всегда начинают так: «Парамеций чрезвычайно прост; он ведет себя простейшим образом. Во время движения его туфлеобразной формы в воде он поворачивается, пока не ударится обо что то, тогда он отскакивает, поворачивается на какой то угол и снова начинает двигаться».

На самом деле все это совсем не так. Во первых, как всем известно, парамеции, время от времени, спариваются друг с другом: они встречаются и обмениваются ядрами. Как они определяют, когда настало время это сделать? (Забудьте; это не мое наблюдение).

Я наблюдал, как эти парамеции ударяются о что нибудь, отскакивают, поворачиваются на какой то угол и снова начинают движение. В учебниках это поведение описано как чисто механическое, подобное компьютерной программе – но выглядит оно совсем не так. Они движутся на различные расстояния, отскакивают на различные расстояния, поворачиваются на разные углы, не всегда поворачиваются направо – они ведут себя очень нестандартно. Их движение кажется весьма беспорядочным, так как неизвестно, обо что они ударяются; неизвестно, запах каких химических веществ они чувствуют, и все такое.

Мне очень хотелось понаблюдать, что происходит с парамецием, когда вода, в которой он находится, высыхает. В учебнике было написано, что парамеций высыхает и превращается в нечто вроде маленького твердого зернышка. Я поместил на предметное стекло микроскопа каплю воды, в которой был парамеций и несколько «травинок» – в масштабе парамеция эти травинки напоминали сеть из соломы. По мере того, как вода испарялась, в течение пятнадцати или двадцати минут, парамеций оказывался во все более затруднительном положении, он все больше и больше двигался вперед назад, пока это не стало совсем трудно. Он оставался между этих «соломинок», он почти застрял там.

А потом я увидел нечто, чего никогда не видел и о чем никогда не слышал: парамеций утратил свою форму. Он мог изгибаться как амеба. Он начал давить на одну из палок и раздваиваться до тех пор, пока раздвоение не дошло до середины его тела, потом он решил, что это не слишком удачная мысль, и вернулся в исходное состояние.

Так что, наблюдая за этими животными, я получил впечатление, что в учебниках их поведение представляют слишком упрощенно. Оно далеко не так механистично или одномерно, как там написано. Поведение этих простых животных следовало бы описывать правильно. Пока мы не увидим истинный масштаб поведения одноклеточного животного, мы не сможем до конца понять поведение более сложных животных.

Также мне нравилось наблюдать за жучками. Когда мне было лет тринадцать, у меня была книжка про насекомых. Там было написано, что стрекозы не опасны; они не жалят. Однако в нашем районе все хорошо знали, что «швейные иглы», как мы их называли, очень опасны, потому что больно жалят. Так что, если мы где то играли в бейсбол или во что то еще и мимо пролетала стрекоза, все бежали в укрытие, махая руками и вопя: «Швейная игла! Швейная игла!»

Однажды я был на пляже, и я совсем недавно прочитал эту книгу, в которой было написано, что стрекозы не жалят. Тут появилась «швейная игла», все завопили, начали носиться по пляжу, а я просто сидел на месте. «Не беспокойтесь! – сказал я. – „Швейные иглы“ не жалят!»

Эта штука села на мою ногу. Все орали, суетились, потому что у меня на ноге сидела «швейная игла». А я, эдакое научное чудо, сидел и утверждал, что она меня не ужалит.

Вы уверены, что сейчас я расскажу о том, что она все таки меня ужалила, но этого не произошло. Книга была права. Но я немножко вспотел.

Кроме того, у меня был маленький ручной микроскоп. Это был игрушечный микроскоп, из которого я вытащил увеличительную часть и держал ее в руке как лупу, хотя этот микроскоп мог увеличивать в сорок или пятьдесят раз. Если очень постараться, то фокус можно было удержать. Так что я мог гулять на улице и рассматривать разные штуки прямо на месте.

Когда я учился в Принстонском выпускном колледже, однажды я достал свою лупу из кармана, чтобы рассмотреть муравьев, которые ползали по плющу. Я так удивился, что даже вскрикнул. Я увидел муравья и тлю, о которой заботятся муравьи: они переносят ее с растения на растение, если растение, на котором они находятся, умирает. Взамен муравьи получают частично переваренный сок тли, который называется «медвяной росой». Я об этом знал, потому что мне рассказывал отец, но сам я никогда раньше это не видел.

Итак, на листе сидела тля, мимо пробегал муравей, он подбежал к ней и начал пошлепывать ее лапками – всю тлю, шлеп, шлеп, шлеп, шлеп. Зрелище было потрясающее! Потом на спинке тли начал выделяться сок. И поскольку я смотрел через лупу, я видел огромный, красивый, блестящий мяч, который из за поверхностного натяжения походил на воздушный шар. Так как микроскоп был не слишком хорошим, капля была слегка окрашена из за хроматической аберрации в линзе – великолепное зрелище!

Муравей взял этот мяч передними лапками, поднял его с тли и держал его. Мир становится совсем другим, когда на него смотришь в таком масштабе, где можно поднять каплю воды и удержать ее! Возможно, на лапках муравьев есть какая то смазка, которая не разрушает поверхностное натяжение воды, когда они поднимают каплю. Потом муравей надкусил поверхность капли, и под давлением поверхностного натяжения капля попала прямо в его живот. Было безумно интересно наблюдать, как это происходит.

В моей комнате в Принстоне был эркер с U образным подоконником. Однажды на подоконнике появились муравьи. Мне стало любопытно узнать, как они находят разные вещи. Мне было интересно, откуда они узнают, куда нужно идти? Могут ли они сказать друг другу, где находится пища, как это делают пчелы? Обладают ли они чувством геометрии?

Все это я проделывал как любитель; ответ известен всем, но мне он был неизвестен, поэтому прежде всего я натянул какую то веревочку через U образный подоконник эркера и подвесил на нее кусочек согнутого картона, на котором был сахар. Идея заключалась в том, чтобы изолировать сахар от муравьев с тем, чтобы они не нашли его случайно. Я хотел все взять под контроль.

Затем я нарезал несколько маленьких полосок бумаги и согнул их так, чтобы можно было подбирать муравьев и переправлять их с места на место. Я поместил сложенные полоски бумаги в двух местах: некоторые рядом с сахаром (я подвесил их на веревочку), а другие неподалеку от муравьев, в определенном месте. Я весь день просидел там, читая книгу и наблюдая за муравьями, пока один муравей не забрел случайно на одну из моих бумажек. Тогда я перенес его к сахару. После того, как я перенес к сахару нескольких муравьев, один из них случайно попал на одну из соседних бумажных полосок, и я перенес его обратно.

Мне хотелось посмотреть, сколько времени понадобится остальным муравьям, чтобы получить сообщение о том, что нужно идти на «место положения этих бумажных полосок». Началось это медленно, но потом так быстро ускорилось, что я носился как сумасшедший, переправляя муравьев туда сюда.

Но внезапно, когда все происходило на самом пике, я начал переправлять муравьев от сахара в другое место. Вопрос был следующий: научится ли муравей возвращаться туда, откуда он только что пришел, или он пойдет туда, куда он шел до этого?

Через некоторое время почти никто из муравьев не шел на первое место (которое привело бы их к сахару), тогда как на втором месте было множество муравьев, которые кружили поблизости, пытаясь найти сахар. Отсюда я сделал вывод, что они идут туда, откуда только что пришли.

В другом эксперименте я разложил на подоконнике множество предметных стекол от микроскопов, чтобы муравьи по ним шли к сахару, который тоже лежал на подоконнике. Затем, заменяя какое нибудь старое стекло новым или просто переставляя стекла, я мог продемонстрировать, что у муравьев чувство геометрии отсутствует: они не могут определить, где что либо находится. Если они шли к сахару одним путем, а обратно они могли прийти более коротким путем, они не могли вычислить этот более короткий путь.

Из переставления стеклышек также было ясно, что муравьи оставляют своего рода следы. Затем последовал ряд простых экспериментов, чтобы определить, насколько быстро высыхает след, легко ли он стирается и т.п. Также я узнал, что у следа нет направления. Если я поднимал муравья на кусочке бумаги, поворачивал его несколько раз, а затем отпускал обратно на след, он не знал, что идет в обратном направлении, пока не натыкался на другого муравья. (Позднее, в Бразилии, я увидел муравьев листоедов и испробовал тот же эксперимент на них. Они после нескольких шагов могли определить, движутся ли к пище или от нее. Видимо, они определяли направление по следу, который мог представлять собой некоторую последовательность запахов по принципу: A, B, промежуток, A, B, промежуток и т.д.)

Однажды я попытался заставить муравьев ходить по кругу, но у меня на это не хватило терпения. Другой причины, почему это нельзя сделать, кроме нехватки терпения, я не вижу.

Эксперименты осложняла одна вещь: когда муравьи чувствуют дыхание, они начинают суетиться. Возможно, они делают это под влиянием инстинкта, боясь какого нибудь животного, которое беспокоит их или может съесть. Я не знаю, что их волновало: тепло, влага или запах моего дыхания, но мне всегда приходилось сдерживать дыхание и отводить глаза в сторону, когда я переправлял муравьев с места на место.

Меня очень интересовал один вопрос: почему следы муравьев ложатся очень хорошо и прямо. Казалось, что муравьи знают, что они делают и обладают отличным чувством геометрии. Однако мои эксперименты показали, что это не так.

Много лет спустя, когда я работал в Калтехе и жил в небольшом домике на Аламеда Стрит, у меня однажды появились и стали ползать по ванне несколько муравьев. Я подумал: «Это же потрясающая возможность». Я положил сахар на противоположный конец ванны и просидел там весь день, пока один муравей, наконец, не нашел этот сахар. Все это лишь вопрос терпения.

Как только муравей нашел сахар, я взял заранее приготовленный цветной карандаш (я уже провел несколько экспериментов, которые показали, что муравьи не обращают никакого внимания на карандашные отметки – они ходят прямо по ним, – поэтому я знал, что ничего не испорчу) и провел линию вслед за муравьем, обозначая его след. Возвращаясь к отверстию, муравей шел немного не так, как обычно, поэтому линия вихляла и была не похожа на обычный муравьиный след.

Когда следующий муравей, который нашел сахар, стал возвращаться, я отметил его путь другим цветом. (Кстати, он скорее шел по тому следу, который оставил другой муравей, возвращаясь назад, чем по своему собственному, который он оставил, когда шел сюда. Я считаю, что, найдя какую то пищу, муравей оставляет более сильный след, чем когда он просто бродит вокруг.)

Этот второй муравей очень торопился и довольно точно следовал первому следу. Но из за своей спешки он часто срезал путь, словно скатывался с горки, когда путь вихлял. Часто, «скатившись», муравей снова находил проложенный путь. Обратный путь второго муравья был явно немного более ровным, чем первого. Следующие муравьи «выправили» этот след, поспешно и неаккуратно «следуя» ему.

Я с помощью карандаша проследил след восьми или десяти муравьев, пока он не превратился в аккуратную линию вдоль ванны. Это похоже на набросок: сначала рисуешь неаккуратную линию, потом несколько раз проходишься по ней, и через некоторое время она становится красивой.

Помню, когда я был ребенком, отец рассказывал мне о том, насколько замечательные существа – муравьи и как они сотрудничают. Я очень внимательно наблюдал, как три или четыре муравья несут в муравейник небольшой кусочек шоколада. На первый взгляд, этот процесс выглядит как эффективное, великолепное и блестящее сотрудничество. Но если присмотреться повнимательнее, то увидишь, что ничего этого на самом деле нет: они все ведут себя так, словно шоколад поддерживает кто то другой. Они тянут его то в одну сторону, то в другую. Один из муравьев может залезть на этот шоколад, пока его несут другие. Он покачивается, виляет, все направления перепутаны. Так что шоколад попадает в муравейник далеко не по прямой, хорошо отлаженной траектории.

Бразильские муравьи листоеды, столь замечательные во всех остальных отношениях, выказывают весьма любопытную тупость, которая, к моему удивлению, не отмерла в процессе эволюции. Муравью нужно немало потрудиться, чтобы прогрызть в листе круговую дугу с целью отделить часть листа. Когда этот процесс заканчивается, существует пятидесятипроцентная вероятность того, что муравей схватит не ту часть листа, которую он отгрыз, а противоположную, тогда как нужная упадет на землю. Какое то время муравей будет дергать и тянуть, дергать и тянуть не ту часть листа, которую он отгрыз, а потом сдастся и начнет отъедать другой кусок листа. Он не делает никакой попытки подобрать ту часть листа, которую отгрыз он или другой муравей. Так что если смотреть внимательно, то видишь, что с делом отгрызания листьев и аккуратного их унесения муравьи справляются далеко не блестяще: они подходят к листу, прогрызают дугу, и долго долго тянут противоположную сторону листа, а отгрызенная часть падает на землю.

В Принстоне муравьи обнаружили мою кладовку, где я хранил варенье, хлеб и т.п. и которая располагалась на приличном расстоянии от окна. Длинная колонна муравьев маршировала по полу через всю комнату. Это произошло как раз тогда, когда я проводил над муравьями свои эксперименты, и я подумал: «Что можно сделать, чтобы не допустить их в свою кладовку, не убивая их? Никакого яда; к муравьям нужно относиться гуманно!»

Я сделал следующее. Вначале я положил кусочек сахара в шести или восьми дюймах от их входа в комнату, о котором они не знали. Затем я снова изготовил переносные полоски бумаги, и всякий раз, когда муравей, возвращаясь с пищей, забредал на эту полоску, я брал ее и переправлял муравья на сахар. Туда же я переправлял каждого муравья, который направлялся к кладовке и попадал на такую полоску. В конце концов, муравьи нашли дорогу от сахара к тому отверстию, через которое они попадали в комнату, так что новый след все усиливался и усиливался, в то время как старый использовался все реже и реже. Я знал, что примерно через полчаса старый след высохнет, и через час в моей кладовке не было ни одного муравья. Я не мыл пол; я не делал ничего, я просто переправлял муравьев.

жүктеу/скачать 1.69 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: