Даниил Данин - Вероятностный мир

• Название: Вероятностный мир
• Автор: Даниил Данин
• Издательство: Знание
• Жанр: Альтернативная история
• Год: 1981

14 декабря 1900 года впервые прозвучало слово «квант». Макс Планк, произнесший его, проявил осторожность: это только рабочая гипотеза. Однако прошло не так много времени, и Эйнштейн с завидной смелостью заявил: квант — это реальность! Но становление квантовой механики не было спокойно триумфальным. Здесь как никогда прежде драма идей тесно сплеталась с драмой людей, создававших новую физику. Об этом и рассказывается в научно–художественной книге, написанной автором таких известных произведений о науке, как «Неизбежность странного мира», «Резерфорд», «Нильс Бор». Собирая материал для своих книг, автор дважды работал в архиве Института теоретической физики в Копенгагене.

Книга научно–художественная. Для широкого круга читателей.

---

Он, создатель классической теории электронов, видимо, сознавал неотвратимость нового физического миропонимания. Иначе он в ту пору не сказал бы академику Иоффе то, что сказал:

«Я потерял уверенность, что моя научная работа вела к объективной истине, и я не знаю, зачем жил; жалею только, что не умер пять лет назад, когда мне еще все представлялось ясным».

Мало кто отважился бы на такое признание. Великий физик был еще и великим характером. Он доказал, что драма идей — это драма людей.

А первым заговорил о драме идей Эйнштейн. Не тогда, а позднее. И не только по поводу квантовой физики. Но 5–й конгресс Сольвея не мог не храниться в его памяти как живое воплощение этой драмы, разыгранной в лицах. Он был там главным действующим лицом. Потому главным, что в отличие от Лоренца он попытался не просто отвергнуть, но опровергнуть неизбежность вероятностной картины микромира.

2

Конгресс заседал с 24 по 29 октября в Брюсселе.

Прошел уже почти год с тех пор, как в декабре 26–го Эйнштейн написал свою ироническую, а вместе с тем и глубоко серьезную фразу о Старике, который «не бросает кости». Известную прежде одному только Максу Борну, он теперь привез ее в Брюссель и довел до общего сведения. Она была его девизом — кратчайшим выражением нерушимой веры в господство классической причинности. Старой, доброй причинности — хорошей, однозначной, не оставляющей места вероятностному выбору возможностей: бросанию костей…

Твердость его позиции поняли все. Не только сторонники, но и противники. Гейзенберг потом вспоминал:

«Бог не играет в кости» — то был его непоколебимый принцип, один из тех, какие он никому не позволил бы подвергать сомнению».

Но, может быть, Эйнштейн, работавший в одиночестве, попросту не знал, что за минувшие месяцы открылось в делах природы соотношение неопределенностей? Ведь он написал свою фразу, когда этот закон еще не был найден и не был строго доказан. А если бы знал он о нем, то, вздохнув с сожалением, покорно признал бы свою неправоту (он умел это делать!).

Но нет, он отлично знал о появлении в квантовой механике этого фундаментального закона. Нильс Бор еще в апреле 27–го — за полгода до Брюсселя — послал ему корректуру исторической работы Гейзенберга и свои сверходобрительные комментарии к соотношению неопределенностей. Эйнштейн тогда ничего не ответил Бору, а теперь…

А теперь день за днем шли дискуссии. В маленьком зале конгресса, в ресторане старого отеля, в Королевском парке, на улицах бельгийской столицы. Об этих дискуссиях не писали газеты и не кричало радио. Фоторепортеры не щелкали своими камерами и журналисты не вели репортажей с поля боя. Меж тем шел бой. И может быть, с неисчислимыми последствиями, потому что то была решительная, если не решающая, схватка идей на необозримом поле, где предстояло расти и взрослеть атомному веку.

Какой случай упустили газетные публицисты всего мира! Впрочем, тут не было их вины: они не могли бы ни прислушаться к спорящим голосам, ни оценить значение спора. На Филиппинских островах, где разобщенные островитяне создали 80 разных языков и не создали единого для всех, есть язык, на котором разговаривают всего 26 человек… Вот примерно таким был еще в 27–м году язык квантовой физики.

А сегодня видно: та многодневная схватка в Брюсселе была беспримерным единоборством двух сил. Происходившее давно уже сравнил с поединком чемпионов на ринге историк и теоретик Леон Розенфельд — бельгиец, ставший позднее ассистентом Бора. Но, пожалуй, больше подошло бы сравнение с шахматным Матчем Века между двумя гроссмейстерами экстракласса: каждый день — новая партия, и каждая партия — с откладыванием позиции для домашнего анализа, и каждый раз — этюдное решение, потому что иначе выигрыш не достигался. Белыми все время играл Эйнштейн: он делал первый ход и отыскивал стратегию нападения. Черными все время играл Бор: он выбирал дебют и находил стратегию защиты.

Когда Эйнштейн заговорил вслух о Старике, не играющем в кости, глаза его победительно сияли. Это отметили мемуаристы. Гейзенбергу запомнилась ответная реплика Бора:

— Но, право же, не наша печаль — предписывать господу богу, как ему следовало бы управлять этим миром!

А сам Бор через двадцать два года, в статье к 70–летию Эйнштейна, изложил эту реплику, хоть и скучнее, но тоньше:

«…Я отвечал, что уже мыслители древности указывали на необходимость величайшей осторожности в присвоении Провидению атрибутов, выраженных на языке повседневного опыта».

Это имело тот смысл, что физики, разговаривая об устройстве микромира, должны с величайшей осмотрительностью пользоваться классическим языком нашего макроопыта.

Так началась их дискуссия — с обмена афоризмами. Это была коротенькая разведывательная партия — единственная, сыгранная вничью. В ней еще не было физики. А потом пришел черед физических доводов. И у Эйнштейна было то преимущество, что иные из них он заготовил впрок.

Его руководящую идею легко понять.

Он знал: вывод соотношения неопределенностей не опровержим. Оно получено из основ квантовой механики и безошибочно подкреплено мысленным экспериментом со сверхчувствительным микроскопом. Но если оно справедливо, то надо смириться: классическая однозначная определенность событий исчезает из физической картины природы навсегда. А так как этого нельзя допустить — да–да, так как его философия природы громко против этого протестует, — то должна найтись система опровергающих аргументов, И конечно, физических, а не каких–нибудь других. «Какие–нибудь другие» — философические, религиозные, психологические — знания законов природы не заменяют. Где же нужные аргументы найти?

А вот где — в самой квантовой механике. Формула для неопределенностей прекрасно выведена из ее основ, но разве доказано, что эти основы прекрасны, то есть обладают исчерпывающей полнотой? Он сказал себе: нет, они явно неполны, им чего–то крайне существенного недостает. Чем и как дополнить эти основы, он не знал. Он надеялся на будущее.

Так глубока была его надежда на достижение в будущем такой желанной полноты, что он счел себя вправе сразу же приняться за опровержение соотношения неопределенностей. Другими словами, он заранее отказал этому закону в статусе истинного физического закона. И решил продемонстрировать, что он может запросто не выполняться.

Все тут верно, кроме словечка «запросто». Запросто не получалось. И Эйнштейн стал придумывать тонкие, хитроумные, парадоксальные построения — мысленные эксперименты, — в которых неопределенности неизбежно сводились к нулю. Они исчезали, точно кванта действия h и не существовало! Торжествовал принцип определенности… Так казалось Эйнштейну. В неотразимости своих доводов он не сомневался. Потому и сияли победительно его глаза.

Но к вечеру первого же дня это сияние погасло. Предложенный утром мысленный эксперимент Эйнштейна Бор в течение дня разобрал, как часовщик неизвестный прежде механизм, и вечером показывал, что вот здесь сцепление деталей нарушается и часы работать не будут… Теперь сияли глаза Бора.

Однако недолго… Впрочем, лучше всего предоставить слово самому заинтересованному свидетелю — Вернеру Гейзенбергу:

«Дискуссии обычно начинались уже ранним утром с того, что Эйнштейн за завтраком предлагал нам новый мысленный эксперимент… Естественно, мы тотчас принимались за анализ… И, как правило, вечером во время совместного ужина Нильс Бор уже с успехом доказывал Эйнштейну, что даже и это новейшее его построение не может поколебать соотношение неопределенностей. Беспокойство охватывало Эйнштейна, но на следующее утро у него бывал готов к началу завтрака еще один мысленный эксперимент — более сложный, чем предыдущий, и уж на сей–то раз, как полагал он, неопровержимо демонстрирующий всю несостоятельность принципа неопределенности. Однако к вечеру и эта попытка оказывалась не более успешной, чем прежние…»

Так после бдительного анализа Бор выигрывал партию за партией: всякий раз ему удавалось обнаружить неприметную ошибку в очередном парадоксе — всякий раз открывалось, что неопределенности устранить нельзя. Матч Века с самым мощным из возможных противников квантовая механика завершала с сухим счетом, если не считать ничейной половинки в исходном обмене репликами о Старике и Провидении.

Иначе и быть не могло: на стороне Бора — на стороне квантовой физики — была природа.

Замечательно, что близкий друг Эйнштейна Павел Сегизмундович Эренфест однажды сказал ему во время той дискуссии:

— Мне стыдно за тебя, Эйнштейн: ты оспариваешь новую квантовую теорию совершенно так же, как это делали с теорией относительности твои враги!

Еще раз — на великом примере — подтвердилась пра вота Бернарда Шоу, который уверял, что единственный урок истории состоит в забвении ее уроков. Даже Эйнштейну не удалось явить собою исключения из этого вечного правила.