Пионеры атомного века (Великие исследователи от Максвелла до Гейзенберга) - Фридрих Гернек

Но не только некоторые философы-материалисты неправильно поняли копенгагенское толкование теории атома и многие годы выступали против него. Физики, которые не были сторонниками диалектического материализма, такие, как Альберт Эйнштейн, Макс фон Лауэ или Эрвин Шрёдингер, не соглашались с основными теоретико-познавательными положениями Бора; более того, они принадлежали к самым первым противникам копенгагенской школы.

На Сольвеевских конгрессах в Брюсселе в 1927 и в 1930 годах дело даже дошло до драматически проходивших споров между Эйнштейном и Бором. Эти споры были продолжены в Принстоне в конце 30-х годов, а десять лет спустя возобновились в одном швейцарском журнале.

Эйнштейн упорно и настойчиво пытался три помощи остроумно задуманных мысленных экспериментов объективно опровергнуть вероятностно-теоретическое понимание квантовых явлений. Он снова и снова придумывал такую последовательность измерений, которая, противореча содержанию соотношения неопределенностей, позволила бы одновременно с одинаковой точностью определить место и величину движения микрочастицы. Но Бору удалось опровергнуть остроумнейшие возражения Эйнштейна против соотношения неопределенностей. В этом ему энергично помогли Гейзенберг, Паули, Дирак и другие молодые физики.

Однако Эйнштейн не признал себя побежденным, хотя в конце концов и согласился с тем, что статистическая квантовая теория копенгагенской школы является грандиозным и внутренне непротиворечивым мыслительным построением. Так же как Лауэ, Шрёдингер и Планк, он считал ее лишь вспомогательным средством; она не казалась ему исчерпывающим описанием событий в микрокосме.

Эйнштейн неоднократно проявлял свое недовольство взглядами копенгагенской школы, которые к тому же не удовлетворяли его в эстетическом плане. Так в 1938 году в письме к Соло-вину он порицал "чрезмерный субъективизм" копенгагенской школы. Год спустя после этого в послании Шрёдингеру он даже назвал Бора "мистиком". В 1950 году в письме к Лауэ он высмеивал "осторожничанье с реальностью", "философствующих физиков", имея в виду прежде всего сторонников Бора.

Особенно не по душе было Эйнштейну вероятностное понимание квантовых процессов потому, что он - не имея, впрочем, к этому никаких оснований опасался, что таким образом будет опровергнут принцип причинности и место строгой естественной закономерности займет "играющий в кости бог". Так, после прочтения одной из ранних работ Бора он сказал физику-атомщику Хевеши: "Такую работу я и сам, пожалуй, мог бы написать, но если она правильна, то это конец физики как науки".

Сколько драматизма в том, что именно Эйнштейн, который благодаря своему квантовому учению стал одним из основателей квантовой теории и непосредственно на работу которого Бор опирался при создании своей модели атома, отказался от последовательного развития им самим избранного хода мысли. Причину подобного поведения следует в конечном счете искать б том, что Эйнштейн - великий диалектик в вопросах электродинамики, теории гравитации и космологии - в вопросах, касающихся внутриатомных явлений, оставался в плену старых механических представлений. И это при том, что в 1917 году он, введя понятие "переходная вероятность" - вероятность для перехода атомной системы из одного состояния в другое, - сам положил начало дальнейшему изучению диалектической природы атома.

В статье для эйнштейновского юбилейного сборника в 1949 году Бор, с глубокой печалью воспринимавший отрицательное отношение Эйнштейна к копенгагенской школе квантовой физики, дал захватывающее изложение многолетних научных дискуссий с коллегой физиком, перед которым он так преклонялся. Впрочем, и Эйнштейн, несмотря на различие их мнений по теоретико-познавательным вопросам, очень высоко ценил личность Бора и его научные труды. Он говорил Джеймсу Франку: "Я полагаю, что без Бора мы и сегодня знали бы слишком мало о теории атома".

Спор между Эйнштейном и Бором, затянувшийся более чем на четверть века, относится к крупнейшим идейным спорам в новейшей истории науки в немалой степени потому, что его участниками были два исследователя первой величины, два ученых, каждый из которых выдвинул бессмертные идеи в своей области физики атомного века.

Избранные места из своих основных сочинений по теории познания Бор издал в двух небольших, но необычайно глубоких по содержанию томах. Первый томик вышел в 1929 году как ежегодник Копенгагенского университета, в немецком издании он опубликован в 1931 году под характерным названием "Теория атома и описание природы", второй - "Атомная физика и человеческое познание" - появился в 1958 году.

При чтении этих работ даже в переводе обращает на себя внимание постоянное стремление их автора к тому, чтобы как можно точнее выразить свою мысль. По манере своей работы - за письменным столом - Бор был типичным "классиком", если применять оствальдовскую классификацию великих исследователей. Он оформлял и шлифовал языковую сторону своих научных сочинений, подобно поэту. Не случайно Бор говорил, что рукопись - это "нечто такое, во что вносятся исправления". Даже письма, которые не были предназначены для публикации, он нередко многократно переписывал, прежде чем отослать. В работах Бора нет ничего лишнего. Его концентрированный, сгущенный стиль во многом напоминает гениально лаконичную манеру письма Карла Маркса.

Первое обращение Бора к теоретико-познавательным вопросам было следствием скорее его языково-философских и критико-языковых соображений, нежели следствием его физических исследований. И позднее он снова и снова занимался проблемой неточности нашего разговорного языка, который должен служить средством понимания в науке. Во многих своих сочинениях Бор признавал трудности, проистекающие из такого положения, и указывал на опасность, которую несет с собой многозначность большого количества слов.

В книге "Теория атома и описание природы" Бор неоднократно обсуждает "неоднозначность нашего словоупотребления". Он полагал, что мы, по сути дела, вынуждены объясняться при помощи словесной картины, употребляя слова без предварительного их анализа. Здесь проявляется определенная связь его с "Венским кружком". Необходимость критики языка науки в то время (около 1930 года) сильнее всего подчеркивалась Рудольфом Карнапом. Не случаен и тот факт, что во время конференции по философии науки, проходившей в 1936 году в Копенгагене, представители этой философской школы пользовались гостеприимством Нильса Бора и он сам наряду с Филиппом Франком выступил с докладом на заседании.

Первая фаза развития квантового учения, которая характеризовалась главным образом трудами Планка, Эйнштейна, Бора и Зоммерфельда, завершилась в 1925 году и увенчалась принципом, открытым молодым австрийским физиком Вольфгангом Паули. Согласно этому принципу, в соответствии с естественной закономерностью исключается вероятность того, что внутри одного атома одинаковые орбиты могут быть заняты несколькими одинаковыми электронами. Иными словами, в одном атоме не может быть двух и более электронов, которые одинаковы по всем четырем квантовым параметрам, то есть находятся в одинаковом состоянии.

Этот фундаментальный принцип, который приобрел известность как принцип исключения Паули, или, короче, запрет Паули, оказался надежным указателем к новым важным открытиям, к пониманию теплопроводности и электропроводности металлов и полупроводников. Только теперь с учетом строения оболочки атома могла быть во всей ее глубине понята периодическая система элементов, эмпирически составленная в 1869 году Менделеевым. Это было большим достижением физических исследований.

В возрасте 37 лет (в 1922 году) Нильс Бор получил Нобелевскую премию по физике. В своем нобелевском докладе о строении атома он дал отчет о прежней своей работе и обзор состояния исследований атома. Он полагал, что квантовая теория находится еще у своих истоков и предстоит искать ответ на многие вопросы.

Присуждение Нобелевской премии принесло исследователю всемирную славу и множество дополнительных научных обязанностей, которые он исполнял в высшей степени добросовестно. Как и Эрстед столетие назад, Бор был ведущим физиком своей страны и центральной фигурой общественной жизни датской столицы национальным героем, или, как иногда говорили, "национальной святыней".

Дом Нильса Бора, похожая на дворец вилла с колонным залом, расположенный в центре великолепного парка, был передан ему в 1932 году Датской Академией наук в знак признания его заслуг. Он стал центром научной жизни. Коллеги из разных концов мира находили здесь хлебосольный прием. Во время институтских празднеств здесь принимали нередко больше ста гостей. Здесь бывали художники и политические деятели.

В противоположность Эйнштейну, который, по его собственному признанию, всегда "ходил в одиночной упряжке", не чувствовал сильной привязанности к своим близким и вообще испытывал мало нужды в людях и в человеческом обществе, Бор был главой счастливой и дружной семьи. Это давало ему утешение и силы в трудные минуты. Старший из его шести сыновей трагически погиб во время катания на лодках по морю. Иоффе вспоминал об отчаянном письме, которое он получил тогда от Бора.