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.

---

— Ах, жаль, меня тогда не было в Копенгагене!

— Ах, нет, не жаль! — слышится, как впервые не согласился Бор. — Для Шредингера это было бы слишком…

Знакомое прежде немногим физикам имя цюрихского профессора Эрвина Шредингера стало к середине 26-го года широкоизвестным ученому миру благодаря его четырем публикациям в немецких Annalen der Physik. Над первой из них он работал уже на исходе 25-го года — в те дни, Когда Бор писал о неминуемом ограничении старых способов описания природы. Но история любит пошучивать: открытие цюрихского теоретика шло словно бы вразрез с этим прогнозом.

И в скольких душах поднялось ликование!

Зачем печали отхода от обычных способов описания? Вся прелесть работы Шредингера в том и состояла, что для механики микромира нашелся давно испытанный математический аппарат. В третьей публикации появился привлекательный термин — ВОЛНОВАЯ МЕХАНИКА. Это было гораздо милее, чем МАТРИЧНАЯ. Вызывала энтузиазм обжитая математика волновых явлений: что-то непрерывно менялось от точки к точке и от мгновенья к мгновенью, как то бывало всегда в классической картине природы. Это «что-то», названное Шредингером греческой буквой «пси», описывало состояние и поведение микросистем. Оно еще нуждалось в физическом истолковании, это шредингеровское «что-то», но уже само рождение такой механики было логично, раз де Бройль доказательно ввел идею неких волн материи. Их длина для тел большого мира сводилась к нулю. Зато в микромире волны материи по длине становились сопоставимы с размерами атомов и электронов.

Тридцать с лишним лет спустя в Цюрихе рассказывали, как Шредингер пришел к замыслу своей механики: летом и осенью 25-го года его часто видели в местных купальнях — вдохновение он черпал в спокойных водах Цюрихского озера…

Эта простенькая легенда была бы ничем не плоше других научных легенд, когда бы чуть раньше, весною того же года, морские волны не качали у скал Гельголанда другого теоретика, навевая ему совсем другие мысли. Бросая его вверх и вниз, эти морские гребни и провалы вдохновляли Гейзенберга на поиски иной механики микромира, где господствовали скачки. (Очевидно, в одном и том же каждый находит лишь те стимулы, которых жаждет. Их источник не только вне, а и внутри нас.)

Гейзенберг думал об электроне-частице и квантовых прерывностях. Шредингер думал об электроне-волне и непрерывности колебаний. Оба думали о равно реальных ипостасях микромира и потому создавали РАВНОПРАВНЫЕ механики.

Но каждый отдавал предпочтение только своему физическому видению. И ничто не могло заставить их отказаться от таких притязаний, хотя тогда же было доказано главное: обе механики на несхожих математических языках рассказывали о микромире одно и то же! Однако их создателям хотелось слышать больше, чем говорили математика и эксперимент. И для обоих столкновение с Бором было неизбежным.

Первым пришел черед Эрвина Шредингера. И не случайно.

Построив свою волновую механику на полгода позже, он зато раньше приписал ей непомерные возможности. Уж не Цюрихское ли озеро шепнуло ему однажды:

«…движущаяся частица не что иное, как пена на волновой радиации, образующей мир»?!

У этой метафоры было физическое оправдание. Недостаточное, но было. Когда на колеблемой глади озера нет-нет да и вздыбливался пенный гребешок, это свидетельствовало, что там удачливо наложились друг на друга волны разной длины и разной высоты: в окрестностях гребня они погасились взаимно, а в том месте, где он поднялся, взаимно усилились. Сформировался движущийся «волновой пакет». Так отчего бы не предположить, что микрочастицы — это пакеты волновой радиации, образующей мир? Тогда никакой двойственности волн-частиц. Есть только волны. И можно надеяться на исчезновение противоестественных квантовых скачков. Если электрон — волновой пакет, то, быть может, в момент излучения кванта волны материи просто собираются в такой же точно пакет на другой орбите. Или что-нибудь в этом роде. Поживем — увидим. Как-нибудь все это обязательно устроится…

Меж тем волны Цюрихского озера вели себя не совсем послушно — не так, как хотелось бы Шредингеру: ценные гребешки неизбежно сникали. Формирующие их волны, двигаясь каждая на свой лад, скоро расползалась. Математически — и физически! — волновые пакеты оказывались нестойкими образованиями. Из них нельзя было бы построить долговечное вещество мира — разве что пену… Прекрасный физик, Шредингер сам это сознавал. Но охота пуще неволи (философия — охота, физика — неволя). «Со временем как-нибудь все устроится…» — повторял он про себя и даже вслух.

С этим-то убеждением, что в принципе уже покончено со всеми покушениями на классическую непрерывность, ранней осенью 26-го года приехал Эрвин Шредингер в Копенгаген… Голос Бора:

— А ты знаешь, что я пригласил его тогда, в сущности, ради Гейзенберга?

Голос Паули:

— Оставь! Ты пригласил его ради истины. Просто повод и причина в тот раз совпали.

Гейзенберг снова жил тогда в Копенгагене.

Весной 26-го года он покинул Геттинген и Макса Борна по первому зову Бора. А Бор позвал его потому, что с весны освобождалось место Крамерса.

…Тридцатидвухлетний голландец уезжал навсегда, получив на родине самостоятельную профессуру, достойную его таланта и опыта. А в облегченье утраты Бору оставалось вот это — позвать на его место хоть и совсем еще неопытного, но сверхталантливого Вернера Гейзенберга…

Создатель матричной механики узнал о возникновении механики волновой уже в Копенгагене. Сидя у себя в мансарде под скатами институтской крыши, он вчитывался в письмо Паули с изложением идей Шредингера и никак не мог освоиться со случившимся. Он говорил историку, что сперва ему явилась пугающая мысль: «Мы оба безнадежно заблудились…» Он сравнил себя и Шредингера с двумя альпинистами, искавшими в тумане путь к вершине горы. Когда туман стал редеть, они увидели с двух разных направлений заветную скалу. Но столь несхожи между собою были открывшиеся им картины — отвесные кручи с одной стороны (квантовые скачки) и холмистые склоны — с другой (плавные волны), — что неоткуда было взяться уверенности, будто перед ними единая гора.

Потом он бросился читать статьи самого Шредингера. Математика волновой механики восхитила его своей доступностью. А физика разочаровала. «…Тут я не верил ни единому слову». Ложной и сулящей физике микромира одни только беды стала казаться ему даже дебройлевская идея волн материи.

Потом были летние каникулы 26-го года. Их последние дни он решил провести в Мюнхене. И там вдруг узнал, что на зоммерфельдовском семинаре будет выступать автор волновой механики!..

…Хотя Шредингеру оставался еще год до сорока, что-то заметно старило его, словно бы приобщая к поколению шестидесятилетних. Старомодные очки в непритязательной оправе? (А в ходу были оправы броские — совиные.) Старомодная речь с чуть возвышенным словарем? (А в ходу был словарь иронический — вольный.) Или, может быть, это сама старомодность философии природы, которую он исповедовал, прибавляла ему годы?

Семинар был многолюдней, чем обычно. И пестрее по возрасту. Присутствовал даже директор Мюнхенского института экспериментальной физики стареющий Вилли Вин, давний противник квантовых нововведений. Но волновое новшество — это было совсем другое дело!

Всем своим видом он выражал одобрение, когда Шредингер говорил, что пси-волны обещают вернуть микромиру классическую непрерывность. Ему, Вилли Вину, как нарочно, еще и реакционеру в политике, этого было довольно для торжества, как если бы после недавней революции вновь возвращалась в Германию династия Гогенцоллернов. С досадой слушал он подстрекательские возражения хорошо ему известного недоучки Гейзенберга. Он еще помнил, как три года назад этот выпускник университета не смог ответить на экзамене, что такое разрешающая сила микроскопа (!). Он до сих пор негодовал, что заступничество Зоммерфельда все-таки обеспечило невежественному юнцу степень доктора философии. И еще больше негодовал, что этот юнец, придумавший дурацкую матричную механику, позволял себе критиковать создателя механики истинной за излишнее доверие к волновым пакетам и вообще за генерализацию волн. Потеряв наконец самообладание, Вин вскочил (забыв о своем возрасте) и прокричал (вспомнив о своем чине):

«Молодой человек, вам еще надлежит учиться физике, и было бы лучше, если б вы изволили сесть на место!»

Голос Паули:

— Старый болван едва его не вышвырнул вон…

Голос Бора:

— Ну зачем же болван. Для понимания происшедшего достаточно слова «старый»…

Вилли Вин заявил, что ему, конечно, понятны чувства Гейзенберга, поскольку теперь-то уж поставлен крест над всяческим вздором вроде квантовых скачков, но указывать на возникающие трудности бестактно и глупо: «У нас нет сомнений, что господин Шредингер преодолеет их в самом близком будущем!»