Даниил Данин - Нильс Бор

• Название: Нильс Бор
• Автор: Даниил Данин
• Издательство: Молодая гвардия
• Жанр: Биографии и Мемуары
• Год: 1978

Эта книга — краткий очерк жизни и творчества Нильса Бора — великого датского физика-мыслителя, создателя квантовой теории атома и одного из основоположников механики микромира. Современная научная мысль обязана ему глубокими руководящими идеями и новым стилем научного мышления. Он явился вдохновителем и главой интернациональной школы физиков-теоретиков. Замечательной была общественная деятельность ученого-гуманиста — первого поборника международного контроля над использованием ядерной энергии, борца против политики «атомного шантажа»

Книга основана на опубликованных ранее материалах, обнаруженных автором в Архиве Н. Бора и в Архиве источников и истории квантовой физики в Копенгагене.

---

Бор и Паули, ведя свою устную летопись осенью 27-го года, о будущем Европы не гадали. Их мысли были тогда далеки от трагизма социальной истории века. Для них, еще безучастных к политике, драмы людей шли пока лишь на подмостках драмы физических идей.

Она продолжалась.

…Теперь они прослеживали, как все обострилось с появлением в начале 26-го той фундаментальной работы трех геттингенцев. Туже всего завязался узел в одном пункте. Там лежало все то же физически таинственное свойство умножения: А • В не равняется В • А.

От этой смущающей формулы уже нельзя было укрыться за первоначальной надеждой Гейзенберга на Гельголанде: «К счастью, это не очень важно!» ЭТО оказалось сверхважным. Оттого-то всего поразительней бывал редчайший случай, когда оно кого-нибудь не поражало. Судя по всему, так случилось с Бором.

Неужели он сразу прочитал этот ребус?

Сразу он увидел очевидное: А и В не могут быть числами: обычные числа всегда давали бы одно и то же произведение. Суть в том, что квантовая механика имеет дело не с самими наблюдаемыми величинами, но с операциями над ними. А тут уж возможны непредвиденности: почему бы результату двух операций — А и В — не зависеть от последовательности их проведения? Самые естественные операции над наблюдаемыми величинами — их наблюдение. Иначе — измерения.

Так не в том ли и вся проблема, что измерения в микромире есть нечто особое по сравнению с миром классической физики?

Ничего нельзя измерить в глубинах материи, не получив оттуда сигнала в ответ на свой вопрос. А сигнал требует энергии и времени. И ответное действие электрона или атома может стоить им дорого. Дорого в их масштабах, где даже самый минимальный сигнал из возможных — квант действия — ощутимая величина. И если при двух операциях — А и В — эксперимент по-разному вторгается в микросистему, мудрено ли, что небезразличен их порядок? Это так несомненно, что просто должно было найти для себя выражение в истинной механике микромира. Вот и нашло:

А • В не равняется В • А!

Но когда результат зависит от порядка двух операций (то есть важно, какая сначала и какая потом), они не могут быть проведены одновременно. Иначе ведь порядок был бы тут ни при чем.

Так забрезжил физический смысл неперестановочности умножения: в микромире есть пары наблюдаемых величин, почему-то не поддающихся ОДНОВРЕМЕННОМУ измерению! Очевидно, есть в таких парах несовместимость.

Странная формула А • В <> В • А нежданно-негаданно вводила в круг тех же размышлений, что и двойственная — корпускулярно-волновая — природа вещества и света.

Старая, как сама физика, проблема возможностей измерения всегда представлялась лишь технической, но никак не философической. А теперь оказалось, что это вовсе не лабораторная проблема. Микромир, как андерсеновская принцесса, чувствует горошину сквозь толщу десяти перин. И это меняет само устройство нашего знания! И формула неперестановочности умножения превращалась из поражающей нелепости в непредвиденное ручательство за плодотворность найденного пути.

…Как двигалась мысль Бора в действительности — не узнать. И без должной строгости языка не восстановить. Доверимся этой схеме — психологически она приводит к верному итогу: первое же публичное признание успеха новых построений Бор закончил так:

«Можно выразить надежду, что открылась новая эра взаимного стимулирования математики и механики. Наверное, физики, сначала будут [говорить] — нам не миновать ограничения обычных способов описания природы. Но хочется думать, что это сожаление сменится чувством благодарности к математике, дающей нам и в этой области инструмент для продвижения вперед».

Написанные в декабре 25-го года, эти слова появились на страницах английского журнала даже раньше, чем на страницах немецкого фундаментальная работа трех геттингенцев.

Голос Паули:

— Ты хотел всех утешить и обнадежить?

Голос Бора: — И себя тоже.

Отдаются легким эхом сквозь годы его шаги по половицам виллы Маунт Пенсада… Вот он остановился у настежь распахнутого окна, привлеченный голосами озерных птиц. А вспоминать продолжал слова. Он мысли вспоминал, как события. Он говорил о приступах уныния и даже отчаяния среди физиков, недовольства и даже гнева среди философов, когда вынужденная ломка старых понятий стала совершившимся фактом. Новая механика принципиально отказывалась описывать перемещенье атомных частиц и квантов во времени и пространстве, признав такое намерение заведомо безнадежным. Так чем же она собиралась заниматься, называя себя на прежний лад механикой?

Темная суть этого отказа освещалась изнутри все той же необычностью умножения операций.

Было ясно: раз уж А и В не числа, значит, они, эти символы, ведут о микрособытиях особый рассказ. И вправду: числа появляются в теоретических расчетах не раньше, чем измерение проделано и наблюдаемая величина не превратилась в наблюденную. На языке диалектической логики — не раньше, чем возможное стало действительным. А до этого ничего определенного сказать нельзя.

И не стоит восклицать: да, но ведь они, эти измеренные значения, реально существуют и до измерения! Такое простодушное восклицание не имеет никакого смысла в физике наблюдаемых величин. Она скромно спросит: «А откуда вам это известно?» И у протестующего не найдется ответа.

Она, конечно, согласится, что электрон существует до и независимо от нашего измерения — иначе незачем было бы измерение затевать. Но без наблюдения она откажется судить, скажем, о точном месте его пребывания. И негодующе оспаривать ее позицию будет безрадостным занятием. Да ведь и в самом деле: электрон — это частица-волна — как же ответить с точностью, где он сейчас находится? Как частица — здесь. Как волна — везде. И надо провести опыт, чтобы он проявил бы себя как частица, дабы узнать его местоположение в этот момент.

Ничего подобного в классике не бывало!

…Так, надо сыграть матч, иначе в турнирной таблице не появится определенный счет. Имеет ли смысл утверждать, что он существовал еще до игры? Заранее можно говорить лишь о бесчисленных вариантах возможного счета. До игры реальны, хоть и не равны, вероятности любых исходов…

Не так ли и в новой механике?

На квадратных полях ее матриц — ее турнирных таблиц — записываются рассказы о вероятностях возможных в микромире событий. И только о вероятностях. Квантовая механика — это механика ВОЗМОЖНОГО, а не однозначно данного. Микромир предстает в ней как вероятностный мир!

Толпились еще и другие размышления — не строгие, но неизбежные. Мысль, как на привязи, ходила вокруг да около неправдоподобной и неисчерпаемой формулы АВ <> ВА. Точно стала она пропускным шлагбаумом из прежней механики в новую. И за шлагбаумом Бору все было по душе. Там все было своим — выстраданным его мыслью…

— Еще в 13-м году, вводя идею квантовых скачков, разве он не отказался описывать их во времени и пространстве?

— Еще в 18-м году, определив вероятности квантовых переходов как внутренне присущие им, разве он не заговорил о господстве случая в атомных событиях?

Все это теперь объединялось в единую систему представлений. Но когда он думал о новой механике, чувство говорило ему, что чего-то главного — всеохватывающего или, если угодно, всеоправдывающего! — квантовой механике все-таки пока недостает.

Может быть, только он один это и чувствовал.

И вот, отослав в декабре 25-го года в лондонскую Nature исправленную корректуру своего августовского доклада на конгрессе скандинавских математиков и высказав в последних строках напутствие-надежду, что будущее утешит всех сожалеющих о разрыве с традициями, Бор надолго покинул страницы научных журналов. Надолго — вплоть до этой длящейся на берегу Комо осени 27-го года.

4

Дальние могли подумать: не вышел ли он на перевал? Высшая точка пройдена, впереди — спокойное плато или медленный спуск с горы. Да и почему бы нет? Ему за сорок. Чаще частого это начало поры учительства без творчества. Начало пожизненной ренты опыта и авторитета. Копья скрещивают другие…

Но близкие-то знали, что все было не так.

Они знали, что на Блегдамсвей и в Тисвиле то была пора мучительных монологов с присказкой (в сторону ассистента): «Не надо записывать…» И столь же часто — пора дуэльных диалогов такой непримиримости, что в них чудом выживали дружеские привязанности, а нервные клетки не выживали. Пора без утешений.

Голос Паули:

— Ты бывал просто неузнаваем. Гейзенберг описывал мне твою прошлогоднюю встречу со Шредингером — ты вел себя предосудительней, чем я…

Голос Бора:

— Разве это возможно? Нет, я не говорил, как ты, «остеррайхише шлямперай»,10 я только отстаивал достигнутое понимание.