К 100-летию со дня рождения Ричарда Фейнмана

В связи со 100-летием со дня рождения Фейнмана меня попросили поделиться воспоминаниями о Фейнмане и о его творчестве. Мне посчастливилось послушать Фейнмана и даже в какой-то степени пообщаться с ним в 1962 году во время проведения 3-й Международной гравитационной конференции в Варшаве, точнее в Яблонах, пригороде Варшавы. Это была самая представительная гравитационная конференция, в работе которой участвовали Р. Фейнман, П. Дирак, Л. Инфельд, Дж. Уилер, Дж. Вебер и ряд других физиков с мировым именем. На меня особое впечатление произвел Ричард Фейнман. Это была очень яркая личность. Его доклад о квантовании гравитационного поля с иллюстрациями процессов в виде диаграмм фейнмановского типа был сделан артистично, хорошо поставленным голосом и с эффектной жестикуляцией. Недаром незадолго перед этим он был признан «первым интеллектом Америки».

Помню, как профессор Д.Д. Иваненко в кулуарах конференции остановил Фейнмана и стал ему рассказывать о своей «суперобъединительной программе» и попытался ему вручить сборник со своей вступительной статьей. Фейнман, взглянув, замахал руками и заявил, что он не знает русский язык. На это Иваненко тут же выхватил из портфеля самоучитель русского языка и протянул ему. Все вокруг, в том числе и Фейнман, громко рассмеялись.

У меня к Фейнману в тот момент был особый интерес, поскольку тогда я активно занимался проблемой квантования гравитации, чему был посвящен и его пленарный доклад. Но прежде чем изложить взгляды Фейнмана не только на эту проблему, но и на основания всей физики, следует упомянуть о том, что в ХХ веке развитие фундаментальной физики осуществлялось в рамках трех принципиально разных направлений (парадигм): доминирующего и ныне теоретико-полевого подхода, основанного на принципах классической и квантовой теории поля, геометрического подхода, основу которого составляет общая теория относительности и менее распространенного реляционного подхода, развивающего идеи Г. Лейбница, Э. Маха и ряда других мыслителей.

Значительная часть творчества Фейнмана была в русле именно реляционного подхода. В связи с этим отметим, что этот подход имеет три составляющие: 1) Реляционный взгляд на природу пространства-времени (его понимание не как самостоятельной физической категории, как это часто принято считать, а как абстракцию от отношений между телами и событиями). 2) Описание физических взаимодействий в рамках концепции дальнодействия, а не на основе господствующей ныне концепции близкодействия. 3) Принцип Маха, понимаемый как обусловленность локальных свойств систем (масс, свойств взаимодействий, метрики и т. д.) от глобальных свойств всего окружающего мира.

Следует особо подчеркнуть, что мировоззрение Фейнмана складывалось, исходя из реляционной парадигмы. Об этом свидетельствуют его ранние публикации 40-х годов по теории прямого межчастичного электромагнитного взаимодействия, которые были написаны совместно с Дж. Уилером. В этих работах отсутствие опережающих взаимодействий объяснялось в духе принципа Маха, т. е. посредством учета «отклика» на взаимодействующие заряды со стороны всех окружающих частиц Вселенной.

Отметим также, что к своим результатам в квантовой электродинамике — к квантованию на основе континуального интегрирования, — за которые ему была присуждена Нобелевская премия (1965), он пришел, исходя из концепции дальнодействия. Это он подчеркивал неоднократно, в частности об этом говорил в своей Нобелевской лекции: «Для себя я решил, что электрон не может взаимодействовать с самим собой, а может взаимодействовать только с другими электронами.

Фейнман во время своего пленарного доклада

Но это значит, что никакого поля нет». Или другие его высказывания: «Именно попытка проквантовать эту теорию, не обращаясь к представлению о поле, и привела к изложенной здесь формулировке квантовой механики. (…) Ведь поля нет совсем или, если вы непременно хотите пользоваться понятием поля, оно теперь всегда полностью определяется взаимодействием частиц, его создающих».

Однако, когда результаты были уже получены, Фейнман обнаружил, что концепция дальнодействия была не обязательной. «Ведь самое удивительное, что почти все идеи, возникшие в процессе исследования (идеи дальнодействия — Ю. В.), в конце концов оказались ненужными для конечного результата». [Р. Фейнман.Резработка квантовой электродинамики в пространственно-временном аспекте. (Нобелевская лекция. Р. Фейнман. Характер физических законов. М.: Мир, 1968, с. 228.]. Завершая свою Нобелевскую речь, Фейнман по этому поводу образно сказал: «А что же стало со старой теорией, в которую я влюбился еще юношей? Она теперь стала почтенной дамой, почти совсем потерявшей былую привлекательность. Сердце юноши уж не забьется учащенно при виде ее. Но о ней можно сказать самое лучшее, что можно сказать о пожилой женщине: что она очень хорошая мать и у нее очень хорошие дети. И я благодарен Шведской Академии наук за высокую оценку одного из них» [Там же, с. 231.].

В развитии научных взглядов Фейнмана можно усмотреть аналогию с эволюцией взглядов А. Эйнштейна. Известно, что Эйнштейн, создавая общую теорию относительности, опирался на идеи Э. Маха в рамках реляционной парадигмы. Однако, когда теория была построена, он отказался от них, полностью встав на путь развития геометрической парадигмы.

Затем похожая история случилась со взглядами уже советского физика члена-корреспондента АН СССР Я.И. Френкеля, который в начале 30-х годов яростно отстаивал концепцию дальнодействия на диспутах в Ленинградском политехническом институте, организованных его директором Иоффе. А затем, уже в 40-х годах стал сдавать свои позиции. Кстати, в своей Нобелевской лекции Фейнман ссылался на работы Френкеля.

Отличие в эволюции взглядов Эйнштейна и Фейнмана состояло в том, что один от реляционной парадигмы перешел к геометрической, а другой — от той же исходной парадигмы — к теоретико-полевой (однако, не так категорично).

У Фейнмана сложилось резко отрицательное отношение к работе Варшавской гравитационной конференции. Видимо, это объясняется, по большому счету, несоответствием его реляционных взглядов с идеями геометрической парадигмы. Уже позже стало известно, что в письме к своей жене он писал: «Я ничего не получил на этой конференции. Я не узнал ничего нового. Поскольку в этой области нет экспериментов, эта область науки находится в неактивном состоянии, так что только очень немногие из лучших людей работают в ней. Результат состоит в том, что здесь имеется огромное количество дурмана, и это сказывается неблагоприятным образом на моем артериальном давлении: такие бессмысленные вещи говорятся и серьезным образом обсуждаются, что я спорю с участниками вне формальных сессий (скажем, на ланче) всякий раз, когда кто-либо задает мне вопрос или начинает рассказывать о своей “работе”» [Цитируется по предисловию Дж. Прескилла и К. Торна к книге Р. Ф. Фейнмана, Ф. Б. Мориниго и У. Г. Вагнера «Фейнмановскиелекции по гравитации». — М.: Изд-во «Янус-К», 2000, с. 37.]. Далее он перечисляет 6 претензий к работам в этой области и заканчивает письмо словами: «В эти дни проводится огромная “деятельность в этой области”, но эта деятельность главным образом состоит в демонстрации того, что предыдущая “деятельность” кого-то еще приводит к ошибке или не приводит ни к чему полезному или приводит к чему-то, что подает надежды. Это выглядит как множество червяков, пытающихся вылезти из бутылки, переползающих один через другого. Это не потому, что задача трудна, это потому, что лучшие люди занимаются другими вещами. Напомни мне о том, чтобы не ездить больше ни на какие конференции по гравитации!»

Отмечу, что, действительно, на последующих международных гравитационных конференциях мы больше Фейнмана не видели. В предисловии к лекциям Фейнмана по гравитации приводится комментарий Б. ДеВитта к этому письму: «Я могу определенным

образом симпатизировать реакции Фейнмана на конференцию в Варшаве, потому что у меня были подобные ощущения. (У меня жив в памяти выход там его эмоций, которые выплеснулись в сторону Иваненко через самую изощренную брань, какую я только слышал). Но те, кто опубликовал его частное письмо без описания полной картины, наносят ущерб исторической правде...» [Там же, с. 37-38.]. У советских участников конференции столь отрицательных мнений об услышанных докладах не сложилось.

	Следует отметить, что сразу же после Варшавской гравитационной конференции Фейнман предпринял попытку «навести порядок в теории гравитации» и даже окончательно решить проблему квантования гравитации, о которой он говорил в своем докладе на конференции. С этой целью он в течение 1962-63 академического года прочитал курс гравитации в Калифорнийском технологическом институте в городе Пасадина (США).
Игра «в камешки» в кулуарах конференции

Сохранились записи этих лекций, однако последние 11 лекций из 27, прочитанных Фейнманом, как раз посвященных квантованию гравитации, он не разрешил публиковать по причине своего разочарования в их обоснованности.

Судя по опубликованным 16 лекциям, Фейнман попытался развить теорию гравитации, исходя из квантовой теории гравитационного поля как безмассового поля спина 2 в плоском пространстве-времени. В первой же лекции он сказал: «Наш педагогический подход является наиболее близким для теоретиков, специалистов в физике элементарных частиц, которые довольно часто используют различные поля, так что для них довольно просто понять, что вселенная образована двадцатью девятью или тридцатью одним полями, объединенными в одном уравнении; феномен гравитации добавляет еще одно поле в общий “котел”, это такое же поле, которое было пропущено при предыдущих рассмотрениях;гравитационное поле является только одним из тридцати других, поэтому объяснение гравитации состоит в объяснении трех процентов всех известных полей» [Р.Ф. Фейнман, Ф.Б. Мориниго, У.Г. Вагнер. Фейнмановские лекции по гравитации. — М.: «Изд-во Янус и К», 2000, с. 57.].

Главным результатом этой деятельности явилось то, что при учете ряда естественных для теории поля условий и предположений Фейнман пришел к нелинейным уравнениям тензорного поля спина 2, формально совпадающими с уравнениями Эйнштейна. Как он говорил, «истина состоит в том, что поле спина 2 имеет геометрическую интерпретацию; это не является чем-то легко объяснимым, это удивительный факт. Геометрическая интерпретация не является действительно необходимой или существенной для физики» [Там же, с. 177.]. Там же можно найти такие слова: «Одна из особенностей теории гравитации состоит в том, что она имеет и полевую интерпретацию, и геометрическую интерпретацию», т. е. эти интерпретации «являются двумя аспектами одной и той же теории».

Здесь следует отметить, что в этом открытии Фейнман был далеко не первым и не последним. Ранее к подобным результатам пришел С. Гупта, а еще раньше, в 1949-1950 годах, к подобному выводу пришел Крайчман из Института перспективных исследований в Принстроне (США). Как писали Дж. Прескилл и К. Торн, Эйнштейн, узнав об этом «пришел в ужас от такого подхода к гравитации, отвергавшего его собственное геометрическое понимание, полученное им в результате огромной проделанной работы» [Там же, с. 20.].

	Позднее, уже в 80-х годах, близкую позицию занял А.А. Логунов, развивая релятивистскую теорию гравитации. Однако и Р. Фейнман, и А. Эйнштейн напрасно поспешили отказаться от реляционной парадигмы. В 60-х годах в работах Я.И. Грановского и А.А. Пантюшина было показано, как строится теория прямого межчастичного гравитационного взаимодействия, совпадающая с эйнштейновской ОТО в линейном приближении.
Фейнман во время дискуссии

А в начале 80-х годов в наших работах с А.Ю. Турыгиным была построена в виде бесконечного ряда разложения по гравитационной константе теория прямого межчастичного гравитационного взаимодействия [Ю.С. Владимиров, А.Ю. Турыгин. Теория прямого межчастичного взаимодействия. — М.: Энергоатомиздат, 1986.], в любом приближении совпадающая с общей теорией относительности.

Таким образом, на теорию гравитационных взаимодействий можно взглянуть с позиций не двух, а трех различных дуалистических парадигм: геометрической, теоретико-полевой и реляционной.

С позиций сегодняшнего дня уже можно понять причины сомнений и разочарований как Р. Фейнмана, так и Я. И. Френкеля. Дело в том, что, как уже отмечалось, реляционная парадигма опирается на три фактора, а в работах этих авторов использовались лишь два последних (концепция дальнодействия и принцип Маха), тогда как первый из них — реляционный взгляд на природу классического пространства-времени — игнорировался. Они развивали теорию прямого межчастичного взаимодействия на фоне априорно заданного классического пространства-времени. А без первого фактора концепция дальнодействия выглядит недостаточно обоснованной. Ситуация коренным образом меняется, если считать классическое пространство-время не самостоятельной физической категорией, а абстракцией от системы отношений между материальными объектами и событиями. Напомним, что в качестве отношений в геометрии выступают расстояния, а в теории относительности — интервалы между событиями. Если встать на точку зрения отсутствия пространства-времени как самостоятельной категории, то теряет смысл само понятие поля — ему не по чему распространяться, — и концепция дальнодействия становится неизбежной. Напомним, что реляционный взгляд на пространство и время отстаивали Г. Лейбниц, представители немецкой физической школы середины XIX века, затем Э. Мах и другие мыслители.

Однако, для развития теории в рамках реляционного подхода к природе пространства-времени необходим был адекватный этому подходу математический аппарат, которого долгое время не было. Его основы были заложены лишь в конце 60-х годов в работах Ю. И. Кулакова и его группы в Новосибирском университете. Этот аппарат был развит в рамках так называемой теории физических структур, в свое время одобренной академиком И.Е. Таммом. Оказалось, что Р. Фейнман мог бы ознакомиться с идеями данного математического аппарата. Дело в том, что Фейнман в последние годы интересовался музыкальным творчеством различных народов мира и хотел ознакомиться с искусством горлового пения в Туве, для чего собирался посетить Советский Союз. Узнав об этом, Ю.И. Кулаков выехал в Кызыл и в течение месяца там поджидал Фейнмана, чтобы его ознакомить со своими работами. Однако, Фейнман не приехал. Как мне рассказывали, наши власти заподозрили интерес физика Фейнмана к урановым рудникам, и все было сделано для того, чтобы он не смог туда приехать. А если бы он пообщался тогда с Кулаковым, ситуация в области реляционного подхода к физике могла бы измениться.

В заключение отметим, что в настоящее время в фундаментальной физике поставлена проблема вывода классических пространственно-временных представлений из неких более первичных понятий и закономерностей физики микромира вместо того, чтобы продолжать подкладывать готовое пространство-время под все наши физические теории. Как нам представляется, данная фундаментальная проблема может быть решена лишь на базе реляционного подхода, поскольку как доминирующий ныне теоретико-полевой подход, так и геометрический, нуждаются в априорном задании пространственно-временного фона.

Решение этой проблемы позволит реализовать первоначальные замыслы Ричарда Фейнмана — одного из великих физиков ХХ века.

Профессор кафедры теоретической физики Ю. С. Владимиров

16 июля с. г. профессору кафедры теоретической физики Юрию Сергеевичу Владимирову исполнилось 80 лет.

Редакция газеты «Советский физик» от всей души поздравляет Юрия Сергеевича с юбилеем, желает здоровья, дальнейших успехов в научно-педагогической деятельности!