Итак, я увидел тлю и, разумеется, к ней подошел муравей и принялся обхлопывать ее лапками со всех сторон - шлеп, шлеп, шлеп, шлеп, шлеп. Страшно интересно! А потом на спинке тли выступила капля жидкости. В увеличенном виде она выглядела как большой, красивый, поблескивающий шарик, из-за поверхностного натяжения жидкости походивший на надувной. Микроскоп был не из лучших, так что хроматическая аберрация его линз слегка окрашивала каплю - зрелище потрясающее!
Муравей взял шарик в передние лапки, снял с тли и держал его. В таком масштабе мир оказывается настолько другим, что вы можете взять шарик воды и держать его! Скорее всего, лапки муравьев покрыты каким-то жировым или сальным веществом и потому они пленку поверхностного натяжения воды не прорывают. Следом муравей поднес каплю ко рту и отправил ее прямиком в живот. Очень интересно было наблюдать за тем, как это происходит!
В моей принстонской комнате было эркерное окно с U-образным подоконником. Однажды на нем появились муравьи. И мне вдруг стало любопытно - как они отыскивают то, что им требуется? Как узнают, в какую сторону двигаться? Могут ли, подобно пчелам, сообщать друг другу, где находится еда? Обладают ли каким-либо ощущением геометрии пространства?
Все это было любительщиной, ответы давно известны, но я-то их не знал, поэтому первым делом закрепил над подоконником веревочку и подвесил на ней сложенный вдвое кусок картона с сахаром внутри. Идея состояла в том, чтобы изолировать сахар от муравьев, не дать им возможности найти его случайно. Я намеревался держать все под контролем.
Затем я нарезал полоски бумаги, сложил их посередке вдоль, чтобы переносить с их помощью муравьев с одного места на другое. Полоски эти я уложил в двух разных местах: одни рядом с сахаром (висящим на веревке), другие поближе к муравьям. Я просидел у подоконника всю вторую половину дня, читая и посматривая на муравьев, пока один из них не забрел на мою полоску. Тут-то я и перенес его к сахару. Так я поступил еще с несколькими. Потом один из них зашел на полоску, лежавшую рядом с сахаром, и я перенес его назад.
Мне хотелось понять, сколько пройдет времени до того, как другие муравьи получат сообщение о моем "перевозочном средстве". Начиналось все очень неспешно, но затем ускорилось, и я, как безумный, переносил муравьев туда и обратно.
А потом, когда процесс этот наладился и утвердился, я вдруг начал переносить муравьев от сахара в другое место. Вопрос стоял так: додумается ли муравей до того, чтобы вернуться туда, откуда его только что утащили, или пойдет на старое место?
Спустя некоторое время, муравьев, направлявшихся в первое место (из которого их переносили к сахару), почти не осталось, зато их было много во втором, они рыскали там в поисках сахара. Из этого я заключил, что покамест они пытаются попасть туда, откуда их только что перенесли.
В другом опыте я разложил по подоконнику предметные стеклышки микроскопа и добился того, что муравьи переходили по ним к сахару, который я разместил на подоконнике и обратно. А затем, заменяя старое стеклышко новым или переставляя их, я сумел доказать, что геометрическое восприятие пространства у муравьев отсутствует: они не могли сообразить, где теперь что находится. Если они ходили к сахару одной дорогой, а между тем существовала другая, более короткая, муравьи ее никогда не обнаруживали.
После перестановки стеклышек стало также совершенно ясно, что муравьи движутся по некоему следу. Я поставил множество довольно простых опытов, которые позволили выяснить, за какое время этот след выветривается, легко ли его стереть и так далее. Я обнаружил также, что след этот не содержит указаний направления. Если я снимал муравья со следа кусочком бумаги, несколько раз поворачивал этот кусочек по кругу и возвращал муравья на след, он мог пойти в неверном направлении и узнать об этом, только когда ему попадется навстречу другой муравей. (Позже, в Бразилии, я увидел муравьев-листорезов и повторил этот опыт с ними. Вот эти муравьи могли, сделав несколько шагов, определить, направляются ли они к пище или от нее - предположительно их след содержал определенный рисунок запахов: А, Б, пропуск, А, Б, пропуск и так далее.)
В какой-то момент я попытался заставить муравьев ходить по кругу, однако мне не хватило терпения, чтобы добиться своего. Думаю, нет никаких причин, мешающих этому - было бы терпение.
Одно из затруднений при постановке моих опытов заключалось в том, что, стоит на муравья дохнуть, как он тут же ударяется в бегство. Возможно, это инстинктивная реакция, защищающая муравьев от определенных животных, которые поедают их или чем-то тревожат. Не знаю, что их беспокоило - тепло, влажность или запах моего дыхания, - однако, перемещая во время опытов муравья, я всегда затаивал дыхание и даже смотреть старался в сторону.
Мне не давал покоя вопрос о том, почему пролагаемый муравьями след всегда оказывается таким прямым и опрятным. Казалось, муравьи понимали, что они делают, казалось, им было присуще геометрическое чутье. Но ведь опыты, в которых я пытался это чутье продемонстрировать, окончились неудачей.
Многие годы спустя, когда я работал в Калтехе и жил в небольшом домике на Аламеда-стрит, в моей ванной комнате завелись муравьи. Я подумал: "Вот отличная возможность". Я положил на дальнем от них конце ванны сахар и просидел там все послеполуденные часы, пока, наконец, один из муравьев этот сахар не обнаружил. Да, все дело в терпении.
Как только муравей нашел сахар, я взял заготовленный заранее цветной карандаш (я уже ставил прежде опыты, показавшие, что на карандашные метки муравьям наплевать, муравьи просто переступают через них, - и потому знал, что ничем им не помешаю) и провел вслед за муравьем линию, указывавшую его путь. Возвращаясь к дырке к стене, из которой он вылез, муравей несколько уклонялся то в одну, то в другую сторону, так что линия получилась извилистой, в отличие от типичного муравьиного следа.
Когда стал возвращаться назад следующий из обнаруживших сахар муравьев, я пометил его след другим цветом. (Кстати сказать, он шел по возвратному следу первого муравья, а не по тому, которым пришел к сахару сам. У меня возникла теория, что, когда муравей находит какую-то пищу, он оставляет след куда более резкий, чем при обычных блужданиях туда-сюда.)
Этот второй муравей очень торопился и шел, в общем и целом, по оригинальному следу. Но, поскольку он так спешил, то там, где след начинал вилять, срезал путь по прямой, словно двигаясь по инерции. И зачастую снова нападал на след. Простым глазом было видно, что его след немого прямее. Получалось, что последующие муравьи вносят в след "усовершенствования", в спешке и без особого усердия "повторяя" его.
Я проследил с карандашами за восемью или десятью муравьями - след обратился в аккуратную, шедшую вдоль ванны прямую. Это как при черчении: сначала у вас выходит линия так себе, потом вы ее несколько раз переделываете и получаете вполне приличную.
Помню, отец еще в детстве рассказывал мне, какие муравьи замечательные существа, как они объединяют свои усилия. Я внимательно проследил за тремя-четырьмя муравьями, тащившими в свое гнездо кусочек шоколада. На первый взгляд их действия выглядели примером эффективного, изумительного, блестящего сотрудничества. Однако приглядевшись, вы понимали - да ничего подобного, каждый из них вел себя так, точно шоколад что-то удерживает на месте. Они тянули его то в одну, то в другую сторону. Причем один из них мог залезть на шоколад, который тянули другие. Кусочек шоколада болтался из стороны в сторону, вилял, - о том, чтобы выдерживать направление, тут и речи не шло. Путь шоколада к гнезду был далеко не прост.
Бразильские муравьи-листорезы, существа во всех иных отношениях изумительные, проявляют очень любопытную тупость, которую эволюция, к удивлению моему, так и не устранила. Такой муравей проделывает большую работу, прорезая в листе круговую дугу, чтобы оторвать от него кусочек. А когда резка завершается, муравей - шансы тут пятьдесят на пятьдесят - может подпихнуть отрезанный кусочек не в ту сторону, позволив ему просто упасть на землю. В половине же случаев, он тянет и дергает, тянет и дергает вообще не ту часть листа, пока, наконец, не сдастся и не начнет резку заново. И никто из них не пытается потом забрать кусок листа, уже отрезанный им самим или каким-то другим муравьем. Так что при внимательном наблюдении становится совершенно очевидно, что никакой блестящей организацией резки и транспортировки листьев тут и не пахнет; в половине, повторяю, случаев муравей подходит к листу, прорезает дугу, а затем принимается дергать лист не за отрезанную им часть, а за другую.
В Принстоне муравьи отыскали мой стоявший довольно далеко от окна продуктовый шкаф, в котором я хранил конфитюр, хлеб и прочее. И через пол гостиной к этому шкафу потянулась длинная вереница муравьев. Я как раз в то время ставил уже описанные мной опыты и потому задумался: "Как бы помешать им лазить в мой шкаф, не убив при этом ни одного муравья? Не травить же их ядом - с муравьями должно вести себя по-человечески".
И я сделал вот что: сначала положил дюймах в шести-восьми от лаза, через который они проникали в комнату, кусок сахара. А затем повторил мою давнюю процедуру "переброски" муравьев - всякий раз, как муравей, возвращавшийся из шкафа с едой, заходил на одну из разложенных мной полосок бумаги, я переносил его на сахар. А если на нее заходил муравей, направлявшийся к продуктовому шкафу, я и его отправлял туда же. Со временем, муравьи отыскали дорогу от своего лаза к сахару и проложили к нему новый след, а старым стали пользоваться все реже и реже. Я знал, что примерно за полчаса старый попросту выдохнется, а через час они о продуктовом шкафе и думать забудут. Я даже пол мыть не стал, просто переносил муравьев к сахару.
Часть 3
Фейнман, бомба и армия
Взрыватель класса "пшик"
В Европе началась война и, хотя Соединенные Штаты в нее пока не вступили, разговоров о том, что к ней необходимо готовиться и вообще быть патриотом, ходило множество. Газеты публиковали пространные статьи о бизнесменах, которые по собственной воле отправлялись в Платтсберг, штат Нью-Йорк, чтобы пройти военную подготовку - ну и так далее.
Я тоже начал подумывать о том, чтобы внести свой вклад в общее дело. После окончания учебы в МТИ мой товарищ по тамошнему братству, Морис Мейер, поступивший служить в войска связи, свел меня в Нью-Йорке с полковником этих войск.
- Я хотел бы помочь моей стране, сэр, а, поскольку я разбираюсь в технике и интересуюсь ею, возможно, я мог бы заняться чем-то по вашей части.
- Ну что же, отправляйтесь в платтсбергский учебный лагерь, пройдите там основную подготовку. После этого мы сможем вас использовать, - сказал полковник.
- А разве без этого вы мои дарования использовать не можете?
- Нет, так уж устроена армия. Все должно происходить заведенным порядком.
Я вышел из его офиса, посидел в парке, подумал. Думал я так: Может, оно и правильно, может, так все делаться и должно. Однако, по счастью, я подумал-подумал да и сказал сам себе: "А пошли бы они к черту! Подожду немного. Вдруг подвернется что-то еще, вдруг они придумают, как использовать меня с куда большим толком".
Я возвратился в принстонскую аспирантуру, а весной снова съездил в Нью-Йорк, чтобы попробовать получить на лето работу в лабораториях компании "Белл". Мне там нравилось. Билл Шокли, человек, который изобрел транзисторы, водил меня по лабораториям. Помню, в одной из тамошних комнат имелось окно с особой разметкой: в то время как раз строился мост Джорджа Вашингтона и работавшие в лаборатории люди наблюдали за этим делом. Когда протянули главный несущий трос, они провели по стеклу отвечающую ему кривую, а после, по мере того, как к тросу подвешивали части моста, отмечали изменения кривой, пока она не обратилась в параболу. Мне нравилось думать о том, что я и сам мог бы заниматься чем-то похожим. Людей этих я просто обожал и надеялся, что когда-нибудь смогу поработать с ними.
Ребята из лаборатории, а им очень нравились устрицы, повели меня на ленч в ресторанчик, в котором кормили морепродуктами. Сам-то я вырос на берегу океана и даже на рыбу смотреть не мог, а уж на устриц тем более.
Я подумал: "Ладно, наберись храбрости. Устрицы так устрицы".
Попробовал я устрицу - жуть полная. Но я сказал себе: "Постой, это еще не доказывает, что ты действительно мужчина. Ты же не знал, какая это дрянь. А неизвестность облегчает любое дело".
Ребята уплетают устриц и только нахваливают. Я, собравшись с силами, проглотил вторую, - она оказалась еще гаже первой.
В тот раз - это был мой четвертый или пятый визит в лаборатории "Белл" - меня туда приняли. Я был просто счастлив. В те дни найти место, где ты мог работать бок о бок с другими учеными, было не просто.
Правда, вскоре в Принстоне поднялся большой шум. Туда приехал генерал Тришель, сказавший: "Нам нужны физики! Это очень важно для армии! Нам требуется целых три физика!".
Тут надо помнить о следующем: в те дни мало кто вообще понимал, что это за птица такая - физик. Эйнштейна, к примеру, считали математиком, а спрос на физиков был попросту редкостью. Я подумал: "Вот она, моя возможность внести вклад в общее дело" - и вызвался работать на армию.
Я поинтересовался в лабораториях компании "Белл", найдется ли у них на это лето работа, которая позволит мне принести пользу армии, и мне сказали, что, вообще-то армейский заказ у них имеется - поработайте над ним, если вам так хочется. Но мной уже овладела патриотическая лихорадка, и я от этой превосходной возможности отказался. Конечно, будь я поумнее, я бы взялся за работу в лабораториях "Белл". Однако в такие времена человек немного глупеет.
И я отправился в Филадельфию, во Франкфортский арсенал, и занялся там разработкой этакого динозавра - механического компьютера, который должен был управлять артиллерийскими стрельбами. Выглядело все так: летит самолет, зенитчики наблюдают за ним в оптический прицел, а нашему механическому компьютеру с его шестернями, эксцентриками и прочими штуками полагается предсказать, где именно он в скором времени окажется. Машина у нас получалась замечательная, и по конструкции, и по исполнению, одной из самых важных идей, лежавших в ее основе, были неэксцентричные шестерни - не то чтобы круглые, но все равно сцеплявшиеся. Радиусы у них были разные и потому скорость вращения одного из кулачковых валиков определялась скоростью вращения другого. Такое вот последнее слово техники. Впрочем, очень скоро появились компьютеры уже электронные.
Насчет того, как нужны армии физики, наговорено было немало, однако первое, чем мне пришлось там заниматься, была проверка шестерен, вернее, их чертежей: требовалось выяснить, насколько верны проводимые с их помощью вычисления. Дело это оказалось затяжным. Однако понемногу начальник нашего отдела начал понимать, что я и в других вещах кое-что смыслю, и потому немалую часть того лета мы с ним провели, обсуждая разные разности.
Один из тамошних инженеров-механиков постоянно пытался изобрести нечто новое, но все у него получалось как-то наперекосяк. Однажды он принес начальнику проект коробки передач, одна из ее шестерен была большой, дюймов восьми в поперечнике, и с шестью зубцами. Он очень волновался и все спрашивал:
- Ну, как, босс? Как она вам?
- Отлично, - отвечает босс. - Осталось только соорудить на каждом зубце пропускник для вала, иначе ваша шестерня вращаться не сможет.
У этого деятеля главная ось вращения проходила в аккурат между зубцами!
А потом босс сказал нам, что такая штука, как пропускник для оси, действительно существует (я решил было, что он шутит). Немцы изобрели ее во время Первой мировой войны, чтобы не позволить английским минным тральщикам зацеплять тросы, на которых держались подводные мины. Тросы с пропускниками проходили через английские тралы, как сквозь вращающуюся дверь. То есть, вообще-то, спроектировать это дело для каждого зубца шестерни было можно, однако босс решил, что тому инженеру с такой задачей лучше не связываться, и велел ему перепроектировать редуктор так, чтобы главная ось вращения проходила где-то в другом месте.
Время от времени армейское начальство присылало к нам лейтенанта, дабы он выяснил, чем мы тут занимаемся. Босс сказал нам, что, поскольку все мы люди штатские, лейтенант по чину старше любого из нас.
- Не рассказывайте ему ровно ничего, - велел босс. - Если он решит, что разбирается в нашей работе, то начнет распоряжаться, приказы отдавать, и вся работа попросту встанет.
Я в то время кое-что проектировал, однако, когда приехал лейтенант, сделал вид, будто вообще ничего ни в чем не смыслю, а всего лишь исполняю приказы.
- Чем вы здесь занимаетесь, мистер Фейнман?
- Вычерчиваю последовательность линий с разными углами наклона, а когда закончу, я должен буду отложить, пользуясь вот этой таблицей, соответствующие расстояния от центра и вычертить огибающую…
- А что это, вообще говоря, такое?
- Да, по-моему, эксцентрик.
Собственно, его-то я и проектировал, однако притворился, будто просто делаю, что мне приказано.
В общем, никаких толковых сведений лейтенанту так ни от кого добиться и не удалось, и мы продолжали спокойно и без помех заниматься своим делом - разработкой механического компьютера.
Как-то раз лейтенант пришел к нам и задал простой вопрос:
- Допустим, наблюдатель находится в одном месте, а стрелок в другом, - как вы решите эту проблему?
Нас его вопрос попросту потряс. Мы проектировали машину, использовавшую полярные координаты, углы, радиальные расстояния. Если бы речь шла о координатах обычных, Х да Y, ввести корректировку на смещение ничего бы не стоило. Там прибавили, тут вычли, только и всего. А вот с полярными координатами, получалась та еще морока!
Короче говоря, лейтенант, которому мы старались не позволить распоряжаться нами, неся всякую чушь, высказал мысль по-настоящему важную, которая нам просто-напросто в голову не пришла: о том, что наблюдатель и стрелок могут находиться в разных местах! И нам пришлось-таки поднатужиться, реализуя ее.
Уже под конец лета я получил первое настоящее конструкторское задание: мне нужно было придумать машину, которая строила бы непрерывную кривую по набору точек - точки поступали по одной, каждые пятнадцать секунд, от только что изобретенного в Англии устройства слежения за самолетами, которое называлось "радаром". До того времени мне никаких механизмов проектировать не приходилось, так что я немного испугался.
Я пошел к одному из наших ребят и сказал:
- Вот вы инженер-механик. Я этим делом никогда не занимался, однако мне только что дали задание…