Довид Ласерна - На волне Вселенной. Шрёдингер. Квантовые парадоксы

• Название: На волне Вселенной. Шрёдингер. Квантовые парадоксы
• Автор: Довид Ласерна
• Издательство: Де Агостини
• Жанр: Научпоп
• Год: 2012
• ISBN: 2409-0069

Эрвин Шрёдингер сформулировал знаменитый мысленный эксперимент, чтобы продемонстрировать абсурдность физической интерпретации квантовой теории, за которую выступали такие его современники, как Нильс Бор и Вернер Гейзенберг. Кот Шрёдингера, находящийся между жизнью и смертью, ждет наблюдателя, который решит его судьбу. Этот яркий образ сразу стал символом квантовой механики, которая противоречит интуиции точно так же, как не поддается осмыслению и ситуация с котом, одновременно живым и мертвым. Шрёдингер проиграл эту битву, но его имя навсегда внесено золотыми буквами в историю науки благодаря волновому уравнению — главному инструменту для описания физического мира в атомном масштабе.

Прим. OCR: Врезки текста выделены жирным шрифтом. Символ "корень квадратный" заменен в тексте SQRT().

---

Едва он закончил учебу, как в отделе теоретической физики освободилось место ассистента. Наличие академических заслуг и великолепного досье позволило Шрёдингеру рассчитывать на эту должность, но на его пути возникли два препятствия: военная служба и несчастный случай с его университетским товарищем Гансом Тиррингом, который произошел во время катания на лыжах в окрестностях Мариацелля, живописного местечка в Штирийских Альпах. Неудачно упав, Тирринг сломал ногу и, таким образом, был освобожден от службы в армии. Он и занял вакансию ассистента, пока Шрёдингер носил военную шинель.

Вернувшись к гражданской жизни через несколько лет, Шрёдингер должен был согласиться на должность, менее соответствующую его научным интересам. Он стал ассистентом в Институте экспериментальной физики под руководством Экснера. Вот как Шрёдингер описал свой опыт работы в лаборатории: 

«За эти годы я усвоил две вещи: во-первых, я не наделен талантом к экспериментальной работе; во-вторых, моя родина и мои соотечественники не талантливее меня в том, что касается реализации первоочередных экспериментальных проектов». 

Без сомнений, исследователь узнал и многие другие вещи. Экспериментируя с оптическими инструментами, он заметил аномалию в своем восприятии цвета, которая уменьшала его чувствительность к зеленому и увеличивала диапазон различаемых оттенков красного. Экспериментальный багаж Шрёдингера позволил ему также отнести себя «к тому роду теоретиков, которые понимают, что значит проводить измерения путем прямого наблюдения».

В 1913 году, на следующий день после Рождества, ученый преодолел еще один этап в своей академической карьере и удостоился звания venia legendi (хабилитированный доктор), благодаря чему мог начать преподавать в качестве приват-доцента, взимая скромную плату с учеников, которых ему удавалось привлечь на свои занятия.

В своих первых статьях Шрёдингер продемонстрировал исключительную математическую виртуозность, основанную на интуиции физика — хотя еще и не отточенной. Вена после смерти Больцмана лежала в стороне от передовых научных течений, что препятствовало созреванию Шрёдингера, поскольку ему так и не приходилось сталкиваться с проблемами, которые стали бы настоящим вызовом его способностям.

Помимо этого, внимание Шрёдингера отвлекала проблема иного рода, которая ставила под угрозу его зарождающуюся карьеру. Проблему звали Фелиси. Можно смело утверждать, что занятия наукой и интеллект были не слишком престижны для буржуазного брака. Мать Фелиси, баронесса Краусе, была уверена, что Эрвин — совсем не та кандидатура, которая могла бы составить счастье ее дочери. Приват-доцент с почти нулевым доходом не был способен поддерживать требуемый образ жизни. Отчаявшись, Шрёдингер умолял отца принять его в свой бизнес. Рудольф возражал ему с тем же упорством, которое выказывала баронесса по отношению к браку. Жизнь оказалась сильнее любви, и все обещания, которыми втайне обменялись влюбленные, были забыты. Шрёдингер был готов пожертвовать ради Фелиси всем. Но что у него было? Вероятно, эта романтическая неудача остудила пыл Шрёдингера в отношении традиционного брака, что и объясняет его дальнейшую бурную личную жизнь.

Визитной карточкой венских физиков — такой же, как торт «Захер»,— были исследования атмосферного электричества и радиоактивности. Летом 1913 года университет нанял Шрёдингера для сбора данных на станции в Зеехаме, неподалеку от Зальцбурга. Регистрация следов радона в воздухе была скукой смертной. Впрочем, деревушка Зеехаме на берегу озера Матзее во время летних каникул оживлялась, и Шрёдингер нашел лекарство от скуки — после того как директор проекта представил ему няню своих детей, Аннемари Бертель. Эта девушка, дочь судебного фотографа, нашла молодого профессора «весьма очаровательным», и после этого радон был окончательно отодвинут на второй план. Разница в возрасте несколько смущала Шрёдингера, поэтому он предпочел выждать несколько лет, прежде чем сделать официальное предложение.

Если так будет продолжаться и дальше, я закончу тем, что стану физической и духовной развалиной. Я отвык от работы и не могу сконцентрироваться даже на полчаса.

Шрёдингер, в годы пребывания на фронте

Писательница Эдит Уортон вспоминала, как одним прекрасным вечером в июне 1914 года она подошла к небольшой группе людей, толпившихся перед кафе «Отея»: «Ты не в курсе?

Эрцгерцог Франц Фердинанд был убит... в Сараево... Где находится Сараево? Его жена была рядом. Как ее звали? Они оба мертвы». Уортон признавала, что большинству из них имя эрцгерцога совершенно ничего не говорило, и разговоры быстро вернулись к недавно опубликованной книге, новому приобретению Лувра, последней выставке... Венское общество не слишком взволновала новость о том, что молодой сербский националист застрелил эрцгерцога Австрии. Казалось даже, что старый император, недовольный преемником, которого ему предписывала линия наследования, был больше рад новому дофину. В других странах Европы также никто не замечал признаков надвигающейся бури. Трещина, расколовшая хрустальный купол бального зала, ширилась, как смертоносная паучья сеть, оставаясь совершенно невидимой.

В последний день июля 1914 года Рудольф Шрёдингер зашел в кабинет своего сына в Институте физики, чтобы передать ему только что пришедшую повестку. Они вместе отправились приобрести два пистолета, из которых Эрвин не сделает ни одного выстрела.

В последующие годы он служил в звании офицера артиллерии во главе нескольких батарей в разных местах Италии. Сперва Шрёдингер высадился на перевале Предиль, где первый и последний раз мог любоваться огнями святого Эльма, — это было одним из его самых ярких военных воспоминаний. В конце 1915 года Шрёдингер отличился храбростью во время третьей большой битвы при Изонцо, в которой пали 80 тысяч австро-венгерских и 125 тысяч итальянских солдат. Основной обязанностью ученого было применение ньютоновской физики: он отвечал за вычисление траектории снарядов и наведение орудий, и этот долг он исполнял безупречно даже под самыми свирепыми обстрелами.

По мере возможности он пытался извлечь выгоду из своего положения физика-теоретика, учитывая, что в конце концов единственной его лабораторией была его собственная голова. Именно во время войны произошло знакомство Шрёдингера с общей теорией относительности: «В Просекко состоялось мое первое знакомство с теорией Эйнштейна 1916 года. Хотя у меня было полно времени, ее понимание давалось мне с трудом». Следует отдать должное скромности ученого: он настолько овладел сложным формализмом теории, что опубликовал две статьи, которые привлекли внимание самого Эйнштейна, — успех, мало кому доступный в то время. Одна из статей Шрёдингера затрагивала наиболее сложный аспект теории — неоднозначность, возникающую в определении гравитационной энергии.

Эрвин Шрёдингер с родителями и тетей Минни (справа) в Инсбруке в 1892 году.

Австрийский физик в возрасте семи лет.

В 1898 году Шрёдингер поступает в Академическую гимназию в Вене, где будет учиться в течение восьми лет. Эта фотография датируется примерно 1905 годом.

Австрийский солдат Эрвин Шрёдингер в 1915 году.

Год спустя в Просекко он познакомится с теорией относительности Эйнштейна.

В те моменты, когда у Шрёдингера не было доступа к научной литературе, реальность войны представала перед ним во всем своем ужасе. Кроме того, ему постоянно снилась Лотта, его первая школьная подружка: «Это сравнимо с тем, как если бы я все еще был под впечатлением того вечера, когда впервые взял ее за руку».

Во время штурма Плаута в провинции Тренто, 7 октября 1915 года, от взрыва гранаты погиб учитель Шрёдингера, Фридрих Хазенёрль. Весной 1916 года Шрёдингер был повышен до обер-лейтенанта, на следующий год — переведен в Вену. Новое назначение предполагало меньше риска. Он отвечал за преподавание метеорологии первокурсникам в офицерской школе на юге от Вены, в городе Винер-Нойштадте. Там ученый и оставался до перемирия в 1918 году.

Чтобы преодолеть отчаяние и голод послевоенного времени, он всецело окунулся в философию, как делал это в самые трудные часы на фронте. Шрёдингер прочитал полное собрание сочинений Шопенгауэра, который приобщил его к пессимизму, мизантропии и восточной философии. Находясь в мистическом трансе, он покрывал страницы блокнотов мыслями, вдохновленными чтением Упанишад. Страсть к священным индийским текстам пожирала его так же сильно, как и несколькими годами ранее — любовь к Фелиси. Когда ученому предложили должность профессора теоретической физики в Черновцах, он согласился — с тайным намерением ограничить занятия наукой аудиторными часами, а все свободное время посвящать всестороннему изучению веданты. Однако падение Австро-Венгерской империи прервало это погружение в восточный мистицизм: