Вероятностный мир - Даниил Данин

Шредингер, как легко понять, атаковал образ волн–частиц и представление о квантовых скачках. Его доводы звучали логически вполне последовательно: образ волн–частиц внутренне противоречив и потому несостоятелен, а квантовые скачки — абсурд, так как всякое движение непрерывно.

Сколько раз уже слышал Бор эти соображения… Сколько раз произносил их самому себе… У безупречной логики была одна слабость: она опиралась только на классический опыт веков. И, по свидетельству Гейзенберга, Бор отвечал так:

— То, что вы говорите, абсолютно верно. Но это вовсе не доказывает, что квантовых скачков нет. Это доказывает только, что мы не можем их вообразить, что предметно–изобразительные представления… повседневной жизни и эксперименты классической физики становятся непригодными, когда мы приходим к описанию квантовой прерывности. И нам не следовало бы удивляться этому, раз уж мы сознаем, что замешанные тут процессы не входят непосредственно в опыт нашего бытия.

Шредингер, кроме всего прочего, неосмотрительно возразил, что формирование наших представлений о природе его не интересует: «Я предпочитаю оставить это философам». А Бор и был физиком–философом.

Годы не притушили его юношеское стремление «вгрызаться в суть вещей». Это–то свойство его ума и воли сделало копенгагенца лидером квантовой революции. Это когда–то сразу оценил в нем Резерфорд. Любивший поиронизировать над чистыми теоретиками, сэр Эрнест говорил о тихом датчанине: «Бор — это другое…» Он был в его глазах исследователем, озабоченным не математическими уловками, а устройством природы и устройством нашего познания природы.

Бор не мог оставить философам то, что готов был оставить им Шредингер. И в споре у постели больного гостя он превратился, к удивлению Гейзенберга, в «почти лишенного милосердия фанатика». Он рано будил дурно спавшего Шредингера и, перестав быть тихим, принимался вновь и вновь за осаду этой «волновой крепости». В конце концов, исчерпав все защитительные аргументы, Шредингер и взорвался памятной нам фразой:

— Если эти проклятые квантовые скачки действительно сохранятся в физике, я простить себе не смогу, что вообще когда–то связался с квантовой теорией!

Что же ответил Бор:

— Но зато все мы чрезвычайно благодарны вам за то, что вы это сделали! Ваша волновая механика принесла с собою такую математическую ясность и простоту, что явилась гигантским шагом вперед…

Свидетель Гейзенберг увидел, как разом исчезло все немилосердие фанатика и вновь заговорило обычное добросердечие Бора. Отчего? Да оттого, что спор окончился. Не разрешился, но окончился: с последней фразой Шредингера ушла из полемики наука, а вошла в полемику драма характера — драма человека, не умеющего расставаться со своими предубеждениями… Нельзя же было пытаться оспаривать проклятья и заклинания!

7

Случившееся виделось Гейзенбергу поражением волновой ереси. Хотя Шредингер не сдался, важнее было, что защититься он не смог. Разве это не означало, что вся физическая правда оказалась на стороне матричной механики?

Так он думал, не подозревая, что теперь настанет для него пора испытаний — и не многодневных, а многомесячных. И что они тоже приведут к взрыву страстей, а окончатся лишь в марте будущего 1927 года. И окончатся по–другому — взлетом к вершинной точке всех исканий эпохи бури и натиска.

Схватки с Бором ему было не миновать.

Позднее, уже «переваливший за шестьдесят», он словоохотливо признавался историкам:

—…Электрон всегда рисовался моему воображению в виде маленькой сферы. Я, бывало, говаривал только одно: — Иногда, конечно, можно с пользой называть его волной, но это не более чем способ разговора, а физическая реальность тут ни при чем…

Его в те молодые годы тоже не очень беспокоило формирование наших представлений о природе. И он, по крайней мере тогда, тоже готов был «оставить это философам». А меж тем он отлично знал позицию Бора и сам прекрасно изложил ее в книге воспоминаний:

«А Бор пытался во всем учитывать одновременное существование и корпускулярной, и волновой картин. Он держался убеждения, что лишь обе картины могут совместно обеспечить полное описание атомных процессов».

Он добавил, что «испытывал неприязнь к такому взгляду на вещи». И не собирался отказываться от своей корпускулярной ереси, совершенно так же, как Шредингер — от волновой. Ясно, что мир в Копенгагенском институте не мог наступить и после отъезда цюрихского профессора.

Гейзенберг жил в мансарде института, Бор — во флигеле. Часто их дискуссии переносились из аудитории с грифельной доской в домашнюю обстановку. Спорили далеко за полночь в холостяцкой квартирке младшего и нередко в дело шел бодрящий портвейн. Оба на здоровье не жаловались и обладали спортивной выносливостью, но даже им такие бдения не давались легко.

Нескончаемые дискуссии шли с единственной целью: понять, откуда берется истинность у квантовой механики с ее логическими странностями, каких не ведала классика?

Они уже понимали смысл неперестановочности умножения и вероятностный смысл пси–волн, но Бора это не удовлетворяло. Он настаивал, что чего–то фундаментально главного они не открыли и что–то всеобъемлющее в своем значении от них ускользает. И критика неприязни младшего к равноправию образов частиц и волн отражала этот далеко идущий поиск, какой вела боровская мысль.

В тех спорах масштаб их размышлений был различен. И тревоги не одинаковы.

С улыбкой самоосуждения, запоздавшей, однако, на тридцать семь лет, Гейзенберг говорил историку Куну в 63–м году, что ему в той полемике хотелось прежде всего утвердить единовластие своего детища — матричной механики. И все надежды он связывал с изворотливостью ее формул: «Математика достаточно умна и сделает все сама — без умствований физиков».

А Бор мучительно стремился объяснить, какой способ нашла природа для примирения образов волн и частиц, несмотря на полную их несовместимость. (В этом духе сам Гейзенберг излагал историку томившую Бора проблему.)

…Белые ниточки тумана в камере Вильсона чаще других экспериментальных наблюдений привлекали к себе их внимание. Подобно Максу Борну в лабораториях института Франка, копенгагенцы могли каждодневно лицезреть эти следы заряженных микрочастиц на своих лабораторных установках.

Резерфордов друг, шотландец Чарльз Вильсон сконструировал свою камеру после долгого изучения туманов у подножья шотландских гор. Еще в юности пленившийся красотой и загадочностью этого обыкновеннейшего явления природы, он понял, как возникает туманная пелена в воздухе, пересыщенном водяными парами. Такие пары всегда готовы осесть мельчайшими капельками влаги — было бы на что оседать. Заряженные частицы как нельзя лучше служат центрами конденсации — микроцентрами туманообразования.

В 1912 году молчаливый исследователь–однолюб, одержимый тихой страстью к туманам, сконструировал свою камеру: тонкое устройство для создания и фотографирования белого нитяного следа вдоль пути пролета заряженной частицы — электрона или ионизированного атома… Эти нити того же происхождения, что и белые шлейфы неразличимо далеких самолетов высоко в небесах. Это популярнейшее сравнение пришло в литературу гораздо позже, чем задумал свою камеру Вильсон.

На вильсоновских фотографиях все выглядело так удобопонятно, а было на самом деле так обескураживающе непостижимо! Бор и Гейзенберг не напрасно глотали ночами бодрящий портвейн.

Получалось, что белые нити тумана позволяли точно проследить движение электрона во времени и пространстве, не так ли? И даже сделать зримым его путь, не правда ли? А когда в 1924 году Петр Леонидович Капица сделал еще один шаг вперед — поместил камеру Вильсона в магнитное поле, стало видно, как пути тяжелых альфа–частиц отчетливо искривляются подобно параболам падающего камня. А треки легких электронов магнитное поле и вовсе превращало в окружности, вызывая мысль об атомных орбитах в модели Резерфорда — Бора. Все это было видно невооруженным глазом.

Но ведь матричная механика началась с утверждения, что орбиты и любые траектории электронов ненаблюдаемы. И волновая механика этого не оспаривала. Что же было делать с таким демонстративным противоречием между прекрасной теорией и прекрасным экспериментом?

Два ведущих мастера теоретического анализа задавали друг другу простенькие вопросы и не находили ответов. Младший не до конца понимал старшего — его интуитивной догадки, что тут работает какой–то еще неизвестный им глубокий принцип или закон. Погружаясь в непонятное, они ныряли на разную глубину. И это несомненно обостряло их взаимную неудовлетворенность, тем более драматичную, что тогда их связывала высокая взаимная человеческая приязнь. Недовольство затянувшимся — бесплодным — поиском взвинчивало обоих.