John Archibald Wheeler
``Ten mládenec z MITu. Podívejte se na jeho výsledky v testu z matematiky a fyziky. Fantastické! Nikdo z těch, kdož se sem do Princetonu hlásí, nedosáhl takovéto výsledky blízko absolutního maxima.'' Někdo druhý v přijímací komisi na postgraduální studium poznamenal: ``Je to nebroušený diamant. Nikdy jsme nepřijali někoho, kdo by měl tak málo bodů v historii a v angličtině. Ale podívejte se na jeho praktickou zkušenost v chemii a v eliminaci tření.''
Není to doslovný záznam, a vystižení podstaty toho, jak probíhalo přijímací řízení na jaře 1939, které nám přineslo 21-letého Richarda Phillipse Feynmana jako postgraduálního studenta. Nikdy jsem se nedozvěděl, jakým řízením osudu byl přidělen k tomuto 28-letému asistentovi coby cvičící v kursu mechaniky pro třetí ročník, ale navždycky jsem byl vděčný té náhodě, která nás dala dohromady. Jak mi přinášel opravené a nápomocnými komentáři doplněné úlohy studentů, naskytla se často příležitost, abych se zmínil o práci, kterou dělám, a záhadách, se kterými se setkávám. Diskuse přecházely v smích, smích v narážky a vtipy a zase zpět ve smích a nové nápady.
Rozbitá láhev Jednou se naše hovory stočily k Machově principu. Znali jsme, jakou inspiraci nalézal Einstein, když přemýšlel o setrvačnosti proti zrychlování ne vůči Newtonově absolutnímu prostoru, a vůči Machovým vzdáleným hvězdám. Snad to byla úloha z kursu mechaniky, která nás přivedla k úvahám o zahradním rozprašovači. Rozprašovači ve tvaru hákového kříže, ze kterého stříkají čtyři proudy vody. Zpětná reakce otáčí rozprašovačem dokola, ve kterém místě však působí? Nepůsobí v bodě, kde se proud vody stáčí do pravého úhlu? Předpokládejme však, že nyní vodu nasáváme, místo co bychom ji rozstřikovali. Říkali jsme si, že máme co do činění s toutéž změnou směru a tedy i s toutéž reakcí. A tak se rozprašovač bude určitě otáčet dokola, když vodu budeme nasávat místo toho, že bychom ji vytlačovali. Ale ne, nebude. Ale ano, bude. Obě strany otázky jsme diskutovali s našimi kolegy a s přibývajícím časem jich více a více zaujímalo vyhraněné pozice. Debaty se stávaly vášnivějšími. Žádný teoretický argument nebyl dostatečně přesvědčivý a situace volala po experimentu.
Feynman vyrobil ze skleněných trubic miniaturní šestipalcový rozprašovač. Zjistil, že jako rozprašovač pracuje tak, jak má. Poté protáhl ten vaklavý aparát hrdlem velké obedněné láhve naplněné vodou a celé to umístil na podlahu cyklotronové laboratoře, kde byl k dispozici vhodný přívod stlačeného vzduchu. Ten vháněl dovnitř druhou dírkou v zátce láhve. Ha! Malý záchvěv v okamžiku, kdy začal být vháněn vzduch a voda začala proudit rozprašovačem. Ale jak proudila dál, nic se nedělo. Zvýšil tlak vzduchu, čímž se voda více rozproudila, a znovu pozoroval chvilkový zákmit na začátku manévru, avšak žádný kontinuální pohyb. OK, ještě větší tlak. A ještě! Prásk! Skleněná láhev explodovala. Voda a střepy z láhve se rozletěly po celé místnosti. Od té doby platil pro Feynmana zákaz vstupu do laboratoře.
Všechno jako rozptyl Feynmanovu pomoc jsem využil k jednomu přetrvávajícímu problému, který
jsem si do Chapel Hill a poté do Princetonu přinesl z dob krátce po
doktorátu. Na velké londýnsko-cambridgeské konferenci konané v říjnu 1934
a věnované Rutherfordovi byly představeny čtyři úlohy.
Z nich mne později nejvíce zaujala úloha minispršky, jak jsem ji nazýval
-- úloha tzv. ``anomálního'' zpětného rozptylu 
-paprsků na
olovu. K vysvětlení experimentálních výsledků Louise Graye a
Geralda Tarranta, Chung-Yao Chaoa, Lise Meitnerové a H. H. Hupfelda a
Jacoba Jacobsena z let 1930 - 35 bylo potřeba současně uvážit téměř
všechny elementární procesy fyziky fotonů: produkci comptonovských
elektronů, fotoelektronů a elektronových párů dopadajícími 2,6 MeV
-paprsky a elektronový -- a fotonový -- rozptyl, a to jak
jednoduchý, tak vícenásobný. Pro každý z elementárních procesů jsem
měl symbolický diagram a křivku účinného průřezu v závislosti na
energii. Ale k tomu, aby člověk dal dohromady všechny tyto procesy
s cílem spočítat spektrum záření rozptýleného dozadu, bylo třeba spousty
numerické dřiny.
Když jsme to s Feynmanem probrali, shodli jsme se, že na to nemáme náturu. Do dneška problém nikdo nedokončil. Místo toho jsme se zaměřili na dvě témata, která stála v původním problému na periferii. Jak vypadá pohled na Comptonův rozptyl z hlediska Fermi-Diracovy statistiky? A jak lze pouze rozptylem vysvětlit šíření fotonu prostředím s nehomogenním indexem lomu či průchod elektronu nehomogenním potenciálem atomu? Kolik zajímavých aspektů fyziky je soustředěno v těchto otázkách, zvláště v té druhé: Huygensův princip jakožto představa o šíření světla (a dnes i hmoty); index lomu jako kumulativní důsledek mnoha individuálních aktů rozptylu; spirály -- Cornuova a jiné -- jako prostředek ke sčítání rozptýlených vln; a jako inspirující motto fráze ``všechno jako rozptyl.'' Kolik zábavy jsme s tím měli, kolik legrace jen tak mimochodem, jaká pozoruhodná směsice diagramů a rovnic, známých i nových! Práci jsme nikdy nepublikovali, ale oba jsme získaný vhled do věcí zúročili v letech po válce.
Točící se konzerva Někdy jsme společně pracovali v mé kanceláři ve Fine Hall, tři bloky východně od Feynmanovy koleje -- hodinu za hodinou jsme popisovali skládané balíky počítačového papíru, které byly stejně velké tehdy jako nyní. Ale při delších sezeních jsme častěji pracovali u mne doma, dva bloky západně od koleje. Když jsme sešli se schodů poobědvat, pětiletá Letitia a tříletá Jamie se k nám připojily v naději, že Feynman vytáhne z rukávu nějaký ze svých triků. Jak na něj svými očičky stále hleděly, neodolal: ``Konzervu.'' Vešel do kuchyně, kde žena vařila oběd a z police vzal neotevřenou konzervu. ``Řeknu vám, jestli to uvnitř je tekuté nebo tuhé bez toho, že bych konzervu otevřel nebo se kouknul na obal. Víte jak?''
``Jak?,'' přišla odpověď.
``Podle toho, jak se bude otáčet, když ji vyhodím do vzduchu.'' A vyhodil ji, aby zpozoroval prudkou precesi. ``Tekuté,'' konstatoval. Když jsme konzervu otevřeli, mohli jsme se všichni přesvědčit, že měl pravdu.
Hypnotizován? ``Můžu Tě příští středu večer pozvat na večeři k nám na kolej?,'' zeptal se jednou Feynman. ``Bude tam přednáška o hypnóze s demonstrací.'' Když při demonstraci byla poptávka po dobrovolnících, přihlásil se právě Feynman a šel dopředu před celý sál. Hypnotizér vykonával své pohyby a vyřkával zaříkadla. Hrobovým hlasem přednášel povely: ``Jdi do rohu místnosti. Otoč se. Vezmi knihu, která před tebou leží. Dej si ji na hlavu. Přines mi ji.'' Feynman, který vypadal jako náměsíčník, prováděl, co mu bylo poručeno. Pak plnil další příkazy až nakonec seance skončila.
S tím, jak jsem znal Feynmana a jak jsem sledoval jeho vystoupení, jsem došel ke všední, věcné teorii ``hypnózy'' -- je to divadlo. Shakespearův herec je puzen k tomu, aby hrál žádanou roli, prostřednictvím jemného tlaku publika. Stejně tak v hypnóze! Neznám nikoho, kdo by kdy zahrál neznámou roli tak rozkošně, nápaditě a zábavně jako tehdy Richard Feynman.
Kdyby tomu dovolovalo místo, bylo by lákavé po historkách o točící se konzervě a hypnotické seanci pokračovat s dalšími příběhy Feynmanova života v Princetonu: elektrické obvody coby černé skříňky, třesoucí se medúza, magnetické paměti. Poslední dva patřily k prvním projevům jeho celoživotního zájmu o fungování mozku. Zájmu, který se nejjasněji projevil v seminářích, jež na Caltechu vedl v posledních letech života. Nejprve společně s Johnem J. Hopfieldem a Carverem Meadem, poté samostatně.
Prolog k dizertaci Richard Feynman byl jedním z báječných doktorandů, od kterých jsem se toho tolik naučil. Vyjadřuji-li mu vděčnost za řadu náhledů na věci, musím přiznat svůj nesmírný vděk všem studentům, jenž mne o mnohé obohatili.
V roce 1939 Feynman ještě nebyl rozhodnut, jaké bude téma jeho dizertace a kdo jeho školitelem. Jako postgraduálnímu studentu bez specializace či školitele, bez povinností navštěvovat jakékoli přednášky (jako všichni princetonští studenti tehdy i teď), se před ním otvíralo bohatství matematiky a fyziky na univerzitě a v Ústavu pro pokročilá studia. Věděl, že já jsem na druhé straně rozpolcený člověk, jehož to táhlo ke všem tématům, která se objevila jako důsledek různorodé práce a neuhasitelné zvědavosti ohledně základů fyziky. Z některých mých přednášek znal mou víru v to, že vše důležité je ve svém základu velice jednoduché. Nebyly však moje představy z let 1934 - 35 bláznivé? Přediracovat Diraca a uvažovat elektrony jako základ všeho, všech částic, tzv. ``silných interakcí'' v jádře či dokonce elektromagnetického pole? Nicméně Feynmana tyto představy zaujaly dokonce tak, že mne zaměstnával coby jeho školitele.
Interakce s absorbérem Podněcován představou ``všechno jako elektrony'' jsem si mezi bezprostřednějšími zájmy vyšetřil nějaký čas a jen tak bokem zjistil, že umím kvantitativně spočíst zářivý odpor pomocí konceptu síly od částic vzdáleného absorbéru. Ukázalo se, že hustota a vzdálenost těchto částic z výsledku vypadnou za předpokladu, že v okolí je dostatek částic na to, aby totálně pohltily vycházející záření. Závadou však bylo, že spočtená síla zářivého odporu se lišila faktorem 2 od známé a mnohokrát ověřené hodnoty.
Když se dalšího rána objevil Feynman s opravenými studentskými úlohami, pověděl jsem mu o svém výpočtu a o těžkostech s faktorem 2. S obvyklou vervou se zapojil doprostřed této nové hry a brzy zmerčil zdroj obtíží -- dostatečně jsem nezapočetl efektivní sílu, kterou zářící bod působí na absorbér. Při správném uvážení této síly již všechno bylo v pořádku.
Nedlouho poté jsme o našem výsledku referovali na semináři. Za pár dní se mi na odpoledním čaji Pauli svěřil s pochybnostmi, zda náš výsledek zda nevznikl z nějaké matematické tautologie. Nicméně jsme s Feynmanem navštívili Einsteina v jeho domě na Mercer Street č. 112, abychom s ním naši práci prodiskutovali. Einstein se o věc zajímal a byl nápomocným. Pověděl nám o článku, který napsali s Walterem Ritzem, aby zaznamenali svá opačná stanoviska ohledně původu zářivého odporu -- nám se to jevilo jako hezký příklad opravdové kolegiality a zodpovědnosti v království vědy. V tomto krátkém článku Ritz tvrdil, že nevratný charakter reakce záření je následkem nějaké nevratnosti v elektrodynamice samotné. Einstein zástával opačné stanovisko. Podle jeho názoru byly všechny základní rovnice dynamiky částic a polí samy o sobě invariantní vůči inverzi času. Tlumení mělo podle Einsteina původ v nějaké asymetrii počátečních podmínek. Einstein projevil o naši práci silný zájem, poněvadž jsme konečně podali konkrétní vizi o tom, jaké ty počáteční podmínky jsou a jak to na nich závisí.
Příležitost prezentovat ([1]) náš nový pohled jsme měli až po válce, při ukradených hodinách na konferencích v Los Alamos a jinde.
Nová metoda pro problém nového druhu Jak naši koncepci sil působících na dálku mezi nabitými částicemi bez prostřednictví jakéhokoliv pole převést z klasické do kvantové teorie? Jak k tomuto účelu zúročit princip účinku Adriaana Fokkera? Feynman se se svým úžasným elánem úkolu ujal. Poznámku z jedné Diracovy práce brzy mocně rozvinul v kompletní předpis pro kvantování ([2]), v jeho slavnou metodu ``součtů přes světočáry'' či ``dráhového integrálu'' -- také v úplnosti publikovanou až po válce ([3]).
Fáze jak vstupuje do problémů rozptylu, kterým jsme se věnovali, fáze
jak se objevuje v časové Schrodingerově rovnici, fáze jak vstupuje do
Feynmanovy nové metody součtů přes světočáry! Aby uviděl ústřední místo
fáze vlny ve schematu věcí, musel novým způsobem pohlédnout na
ústřední místo principu minimální akce v klasické mechanice.
V diskusích s Feynmanem jsem se dovídal, že integrál akce klasické
mechaniky je, ve významu mnohem přesnějším než panovala představa a až
na univerzální faktor 
jenom jiným jménem pro fázi amplitudy
pravděpodobnosti asociované s klasickou světočárou.
Když jsem jednoho dne navštívil Einsteina, musel jsem mu povědět
o Feynmanově novém pohledu na kvantovou teorii. ``Feynman nalezl
krásný způsob, jak porozumět amplitudě pravděpodobnosti, když
dynamický systém přechází ze zadané konfigurace v jednom okamžiku do
jiné konfigurace v okamžiku pozdějším. Vychází z naprosté
rovnocennosti všech myslitelných světočar, které soustavu převedou
z počátečního do konečného stavu, ať by byl pohyb jakýkoli. Příspěvky
těchto světočar se neliší v amplitudě, ale ve fázi. A fáze není ničím
jiným než klasickým integrálem akce, nehledě na Diracův faktor
. Z jeho předpisu lze získat veškerou standardní kvantovou
teorii. Není možno najít jednoduššího způsobu, jak pohlížet na
kvantovou teorii! Nezamýšlíte, pane profesore, na základě tohoto
úžasného objevu přijmout kvantovou teorii?'' Einstein odpověděl vážným
hlasem: ``Stále nevěřím, že by Bůh hrál v kostky. Ale je možné,''
pousmál se, ``že jsem si vydobil právo dělat své chyby.''
Nezastrašen jsem trval (a stále trvám) na tom, že Feynmanova doktorská práce byla momentem, kdy se kvantová teorie poprve stala jednodušší než teorie klasická. Svou nadcházející postgraduální přednášku z klasické mechaniky jsem začal Feynmanovou myšlenkou, že mikroskopická bodová částice neproběhne svoji cestu z A do B jedinou světočárou, a sleduje všechny myslitelné světočáry s demokraticky stejnou amplitudou pravděpodobnosti. Jen z Huygensova principu, jen z představy konstruktivní a destruktivní interference mezi jednotlivými příspěvky -- a to jen v aproximaci -- je možno pochopit existenci klasické světočáry. Feynman na přednáškách býval a činil zápisky, jejichž kopii stále uchovávám. Mnoho nejasných bodů pomohl osvětlit jak diskusí v posluchárně, tak mimo ni.
Má ten kluk z Far Rockaway nějakou perspektivu? V době, kdy Richard pracoval na své dizertaci, mi jednoho dne zavolal
jeho otec, Melville Arthur Feynman, obchodní ředitel jedné středně
velké společnosti. Jak důležitou roli zastával v jeho výchově, viděla
řada z nás ve Feynmanově televizním programu [4] a většina z nás četla
v jeho dvou autobiografických bestselerech [5]. Ptal se mne, jestli má
jeho syn před sebou nějakou perspektivu. ``Úžasnou,'' ujistil jsem
ho. ``Ale nebude handicapován svým jednoduchým založením či dokonce
určitým druhem protižidovských předsudků?'' ``Ne,'' odpověděl jsem mu
a popsal jsem mu životní dráhu některých blízkých kolegů. Neřekl jsem
mu, že za studentských let v Baltimoru jsem byl jedním ze zakladatelů
a prvním prezidentem Federace náboženské mládeže!
Od studenta a učitele k zákazníku a dodavateli Starost ohledně blízkosti války vedla některé z našich princetonských kolegů do Laboratoře záření na MITu. Současně se v Princetonu rozvíjel uranový projekt: Heinz H. Barschall, Morton Kanner a Rudolf Ladenburg prováděli experimenty s řízeným neutronovým štěpením, Edward Creutz, Lewis A. Delsasso a Robert Wilson pracovali s cyklotronem, Henry De W. Smyth, Louis A. Turner, Eugene Wigner a já jsme prováděli teoretickou analýzu. Do této práce jsme zatáhli i Feynmana. Několik měsíců po Pearl Harboru se někteří z nás včetně jeho přesunuli do Los Alamos, kde Turnerův plutoniový koncept došel ještě většího uznání. Před odjezdem složil Feynman ústní část rigorózní zkoušky. Byl jsem zklamaný, že jsem u toho nemohl být. V té době jsem již v Chicagu pracoval na uranovém projektu. Na podzim byl West Stands -- první jaderný reaktor -- před dokončením a Arthur Compton mne požádal, abych přenesl chicagské znalosti do Du Pontu, producenta plutonia pro našeho zákazníka, Feynmanova Los Alamos. Nejednou jsme se spolu setkali v Los Alamos, abychom formulovali přepečlivá bezpečnostní opatření pro chemickou separaci plutonia v Hanfordu.
Jednoho večera jsme s Richardem, Joe Fowlerem a jeho týmem stoupali na kopec, abychom zhlédli vysoce explozivní test výbušnin. Vysvětloval mi, jak zjistil, že teplo nelze spoutat. Na jednom z nejlepších štítkových počitadel IBM znovu a znovu počítal tutéž úlohu -- hydrodynamické řešení exploze. Ve výsledných rychlostech a tlacích se tu a tam objevovaly nepravidelnosti. Tyto nepravidelnosti se však běh od běhu odlišovaly. Co se to dělo s počítačem? Když najednou zachytil jeho poselství. Program nezahrnoval tepelný člen. Stroj pracoval lépe. Když hloupé rovnice teplo nezapočetly, musel počítač vytvořit vlastní způsob, jak reprezentovat teplo -- pohyb měnící se chaoticky od místa k místu a z okamžiku na okamžik. S jakou radostí to Richard vysvětloval a jaké potěšení měl během nočních ohňostrojů! Ale věděl jsem, že celou tu dobu nese ve svém srdci břemeno.
Jeho žena Arlene pomalu umírala v nemocnici v Albuquerque.
Arlene Na jedné z cest z Hanfordu (stát Washington) do Los Alamos (Nové Mexiko) jsem Arlene navštívil v nemocnici. Se ženou jsme poprve poznali Arlene Greenbaumovou, když ji Richard zvával ze svého města Far Rockaway (New York) do Princetonu na příležitostné sobotní taneční večírky ve své koleji. Se svými kaštanovými vlasy nebyla Arlene atraktivní; byla velice atraktivní. Z těch víkendů nám zůstaly dva akvarely, které malovala.
Tyto princetonské večírky byly přestávkami v jejím přetíženém životě. Ve dne byla řádnou studentkou umění v New Yorku. V noci učila hru na piáno, aby si vydělala na studia. Napětí tohoto dvojího života v jednom čase bylo, myslím, přílišné. Dostala infekci. Běžely měsíce a lékaři střídali diagnózy. Když nakonec vykašlávala krev a diagnostikovali tuberkulózu, bylo příliš pozdě. Feynmanova poslední kniha, jejíhož vydání se nedožil, vypráví láskyplný příběh dvou mladých lidí, kteří se navzdory radám rodiny a přátel a navzdory jistotě blízké smrti vzali a sdíleli hlubokou vzájemnou starost a oddaně zůstávali spolu až do konce. Týden poté, co jsem se s Arlene v nemocnici rozloučil, zemřela.
Arlene byla silnou osobností. Byla jednou z mála lidí, které jsem znal, jež se dokázali postavit po Richardově boku. Ona a jeho rodiče byli lidmi, ve které věřil. To ona mu dala radu, jež stojí v titulu jeho poslední knihy: ``Co je Ti po tom, co si druzí lidé pomyslí?''
Reference