Вероятностный мир - Даниил Данин

Глядя из сегодняшней дали в 20–е годы нашего века, потому и хочется изменить окончание вавиловской фразы об ускользающей почве: «…почва тверда под ногами физика, потому что эта почва — надежные теории». Но это если глядеть назад из сегодняшней дали… А ощущалось ли и тогда право на такую замену?

Психологически правота все–таки была на стороне Вавилова: великолепные теории, едва–едва родившиеся, еще не воспринимались как безусловно надежные. И даже напротив того: своими отказами от вековечных истин они–то, эти теории, создававшие твердую почву, вызывали головокружение. Они оставляли место для иллюзии, будто факты сами по себе только и способны крепить фундамент знания. Возможно, тогдашние самоощущения физиков походили на переживания не только астрономов–староверов времен Коперника, но и моряков всех времен после долгого плаванья по штормовому океану: достигнут, наконец, берег, а земля еще ходит и ходит под ногами, точно норовит ускользнуть из–под ног. …Не одна, а целые две механики микромира возникли одновременно в середине 20–х годов.

3

Дабы уж покончить с околичностями и соблазном на каждом шагу удивляться нашей хорошей истории, хочется уступить еще одному искушению.

Селия: О, удивительно, удивительно, удивительнейшим образом удивительно! Как это удивительно! Нет сил выразить, до чего удивительно!

В этой удивительной реплике из шекспировской комедии «Как вам это понравится» не заключалось никакой издевки. Просто Селии нужно было оттянуть момент разгадки происходившего и возбудить до предела догадливое любопытство Розалинды. Что и было достигнуто.

Розалинда: …Каждая минута промедления для меня — целый Южный океан открытий. Умоляю тебя, скажи скорей мне, кто это! Да говори живее. Я бы хотела, чтобы ты была заикой; тогда это имя выскочило бы из твоих уст, как вино из фляги с узеньким горлышком: или все зараз, или ни капли. Умоляю тебя, раскупори свой рот, чтобы я могла упиться твоими новостями!

Кстати, те, кто склонны утверждать, что на свете никогда не бывало ничего нового, могут радостно усмотреть в словах Розалинды намек на квантовый принцип излучения: «или все зараз, или ни капли»! Излучающие атомы так и ведут себя, как заики, по Шекспиру, или как фляги с узеньким горлышком. А Шекспир, стало быть, нечаянно обронил идею квантов ровно на триста лет раньше Планка, ибо его комедия появилась на свет в 1600 году, а Планк сообщил о своем озарении, как мы помним, в 1900–м…

Да, кроме сути дела, было удивительнейшим образом удивительно, что сорокалетний Нильс Бор, признанный глава теоретиков–квантовиков, возвещая летом 1925 года близость «решительной ломки» прежних понятий, не знал, что она уже шла полным ходом. И к тому же с двух противоположных направлений одновременно. И в двух разных уголках Центральной Европы. И вели ее независимо друг от друга два физика, еще не имевших случай даже просто познакомиться на каком–нибудь конгрессе или семинаре.

Тогдашняя неосведомленность Бора проистекала из врожденного свойства любых духовных революций: поначалу они бесшумны и не осознают себя как революции. Поначалу они сами нуждаются в тишине.

Сверх того, неосведомленность Бора объяснялась тем, что в тот момент его одобрения не искали и не жаждали оба «решительных ломателя». Тому была простая причина: он, Бор, предрек близкий переворот в привычных понятиях, едва только уверился в реальности микрокентавров, а те двое — Эрвин Шредингер и Вернер Гейзенберг — ни в какую корпускулярно–волновую двойственность электронов, протонов, квантов ни в малейшей степени не верили.

Логически получается, что признание такой двойственности вроде бы вообще было необязательно для успешного конструирования искомой механики микромира? Во всяком случае так казалось обоим. И это было еще одной удивительной чертой в происходящем. Обоим создателям микромеханики рисовались противоположные образы, когда они думали о микрообъектиках, чье поведение старались описать своими формулами.

Один полагал, что физически реальны лишь частицы, а их волнообразность — математическая иллюзия. (Полезная, но иллюзия.) Другой утверждал, что физическая реальность — это лишь волны, а их корпускулярность — математическая ширма. (Удобная, но ширма.) Потому–то они и повели «решительную ломку» с противоположных концов.

Могли ли сойтись их результаты? Ответ пришел в 1926 году.

А начали оба в 1925–м. Кто был первым?

Определить это с криминалистической точностью вряд ли возможно… Да и что принимать за старт научного поиска? Есть верные свидетельства, что Шредингер приступил к делу весной того памятного для физики года. Но не менее надежно известно, что и Гейзенберг начал весной. Правда, есть указание, что Шредингер уже в феврале испытал побудительный толчок к началу своих исканий. Однако и в жизни Гейзенберга тоже был побудительный толчок, относящийся даже к более раннему времени — к 1924 году, когда в Копенгагене шли с неумолчным участием Бора бессонные дискуссии о повадках микромира. Вместе с тем, если уж доискиваться первых прикосновений к эпохальной проблеме, то и про Шредингера следует сказать, что он тоже…

В общем, история — это разъемная матрешка. Но когда она завлекает в свою сердцевину, все неопределенней становятся очертания «начал». А потому не будем до них добираться. И начнем со Шредингера просто из почтительной вежливости: он был на четырнадцать лет старше Гейзенберга и уже профессорствовал, когда тот еще ходил в ассистентах.

4

Шредингер профессорствовал в Цюрихе, где в 1900 году окончил Политехникум юный Альберт Эйнштейн. Там уже гордились «мальчиком из Ульма» — своим бывшим выпускником, которого некогда сами же завалили на вступительных экзаменах. Там теперь, как и всюду, следили за каждой его публикацией. А из–под пера Эйнштейна вышла в начале 25–го года статья с высокой оценкой волновых идей де Бройля.

Незадолго до того Эйнштейн говорил Максу Борну о диссертации француза:

«Прочтите ее. Хотя она может показаться безумной, все в ней солидно обосновано».

А теперь он во всеуслышание объявил, что это работа, «заслуживающая всяческого внимания». И в Цюрихе его голос услышали сразу два видных теоретика: Петер Дебай из Политехникума и Эрвин Шредингер из университета. Оба прочли де Бройля и признались друг другу, что идеи его не поняли. Дебай предложил провести совместный семинар с докладом Шредингера.

Вот так, по–видимому, началась шредингеровская половина эпопеи. Вскоре его осенило нечто большее, чем понимание идеи де Бройля: истинно творческое прозрение.

По одной версии это случилось с ним в горах. В том году, задолго до весны, врачи посоветовали ему покинуть город и на несколько месяцев переселиться в альпийскую Арозу: он страдал болезнью легких. Фрау Шредингер рассказывала потом историкам: «Мы ее любили, эту маленькую спокойную Арозу, и там к нему пришли первые мысли о волновой механике…»

По другой версии не горный покой, а волны цюрихского озера настроили воображение Шредингера на нужный лад. Историку Максу Джеммеру внушали в Цюрихе, что, подобно Архимеду, выскочившему из ванны с криком «Эврика!», Шредингер мог с таким же ликующим восклицанием выскочить из штрандбадской купальни. Там его часто видели летом и осенью 25–го года, и молва уверяла, что там родились идеи волновой механики микромира.

Какая версия правдивей?

Первую Джеммер не упоминает, а вторая кажется ему сомнительной. Она и впрямь слишком уж нарочита, так что отдает сочинительством. Но в ней есть то же достоинство, что в легенде о ньютоновском яблоке: она содержит образ научной проблемы. Падение яблока наглядно выдавало действие непонятной силы. Колебания озерной глади намекали на волновое начало в поведении материи мира.

Бесспорно верно одно (и об этом говорил историкам Петер Дебай): стоило Шредингеру принять за реальность дебройлевские «волны материи», как у него естественнейшим образом возникла мысль: а не должна ли механика микромира быть подобием механики волн? В горной ли тишине Арозы или в шуме цюрихской купальни, но именно эта мысль повела Шредингера к успеху. А к слову сказать, возможно, обе версии верны — горная, как и озерная: дело в том, что трудный путь к успеху Эрвин Шредингер прошел в два приема.

Получилось так, что он дважды (!) дошел до цели. Однако в первый раз решил, что заблудился… Через много лет, в 1961 году, в некрологе, ему посвященном, рассказал об этом другой великий ветеран квантовой революции— Поль Дирак., Он ссылался на собственный рассказ Шредингера. Но приключившееся не оценить, если не вспомнить сначала о цепочке других событий 25–го года. Они происходили не в Цюрихе, и Шредингер о них ничего не знал.

Суть их можно кратчайше выразить так: в то время рождалось в физике микромира новое квантовое число.