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.

---

Спонтанные вероятности Бора и призрачные волны Бора — Крамерса — Слэтера тотчас вспомнились копенгагенцам. Еще до рождения квантовой механики они прониклись боровским убеждением, что глубины материи — это ВЕРОЯТНОСТНЫЙ МИР. И потому идейная суть построения Макса Борна выглядела для них как бы само собой разумеющейся.

…Таким — вполне очевидным — казалось статистическое истолкование даже восемнадцатилетнему Льву Ландау, студенту Ленинградского университета, который вдали от Копенгагена делал тогда, в 1926 году, свою первую научную работу по волновой механике .

Гейзенберг не был исключением среди копенгагенцев. И, разумеется, результатов Борна он не оспаривал. Негодование вызвало в нем то, что его геттингенский патрон и соавтор в дело пустил волновую механику!

Макс Борн исследовал процесс столкновения частиц. И показал: пси-волны Шредингера совсем не загадочны, если отбросить мысль, будто природа лепит из них частицы. Эти волны рассказывают не о материальном естестве электронов, атомов, квантов, а об их поведении.

…У брошенного камня линия поведения — парабола. А у микрочастицы, с ее дебройлевской волнообразностью, линии поведения нет — есть «волна поведения». И траектории у нее не существует: падающий электрон может быть застигнут опытом и тут и там. Но для «тут» и для «там» вероятности различны. Они-то и подчиняются волновому распределению в пространстве и времени. Где и когда у такой волны горбы, там и тогда вероятность найти частицу наибольшая…

( Так говорил он, вспоминая минувшие времена, автору этой книги. Точно то же самое не раз повторял он своим коллегам и ученикам, прибавляя, что «так думали все».)

В этаком духе пси-волны могли предуказывать вероятность разнообразных итогов измерений. И микрособытий вообще. Эти волны переводили на свой язык записи в турнирных таблицах матричной механики. И негодовать следовало бы Шредингеру: наносился неотразимый удар по его излюбленной конструкции природы. А Гейзенбергу негодовать, напротив, совершенно не следовало: ведь это он не далее как в 24-м году находил необыкновенно привлекательной картину «реальности особого рода» — картину боровских ВОЛН ВЕРОЯТНОСТИ в глубинах материи. Теперь эта картина воплотилась в строгие формулы и становилась еще привлекательней. Зачем же вдруг: «Это измена…»?! А затем, что сказалось это вовсе не вдруг.

Гейзенберг (историкам): Электрон всегда рисовался моему воображению в виде маленького шарика — сферы.

Я, бывало, говаривал только одно: «Иногда, конечно, можно с пользой называть его волной, но это не более чем способ разговора, а физическая реальность тут ни при чем».

Так вместе с волновым заблуждением Шредингера завелось в теории микромира корпускулярное заблуждение Гейзенберга. И второй с такой же отчаянной досадой хулил волны плюс непрерывность, с какою первый проклинал частицы плюс скачки.

А Бор?

Гейзенберг (в воспоминаниях): А Бор пытался во всем учитывать одновременное существование и корпускулярной и волновой картин. Он держался убеждения, что лишь обе эти картины могут совместно обеспечить полное описание атомных процессов.

«Я испытывал неприязнь к такому взгляду на вещи», — добавил Гейзенберг. Откуда же и после отъезда Шредингера мог взяться на Блегдамсвей покой согласия?

…Когда мальчикам, несмотря на их протесты, все-таки приходилось отправляться спать, а Маргарет уже успевала разведать, отчего ее Нильс выглядит сегодня таким усталым, а во тьме заоконного пространства затихали ближние шумы города и повисали только бессонные голоса далеких причалов; в общем, когда вечер уже переходил в ночь, Бор внезапно произносил:

— Ты знаешь, я хочу подняться к Вернеру…

— Всякий раз это звучало как только что принятое решение. Толчок изнутри поднимал его на ноги. Нередко он возвращался с полдороги и озабоченно спрашивал, есть ли еще в доме портвейн. И, держа бутылку в согнутой руке как лечебную микстуру, поспешно уходил, точно наверстывая потерянную на возвращенье минуту.

А Гейзенберг у себя на мансарде уже слушал, как знакомые шаги, становясь все явственней, берут пролет за пролетом по ночной институтской лестнице. И он спешил к двери, чтобы отворить ее раньше, чем Бор постучит. Но порою ничего, кроме неумолимости, не слышалось ему в этих приближающихся шагах. Неумолимая неутомимость двигалась на него по темной лестнице. И он припоминал испытания недавно уехавшего Шредингера. И отступал к ночному окну в покатой стене мансарды, ощущая себя загнанным под крышу беглецом. И не торопился отворить дверь до стука.

Раздавался негромкий стук. Вслед за тем бутылка портвейна в сильной руке пересекала плоскость дверного проема, и это служило знаком непримиримости, как древнее «иду на вы». Значит, спор сегодня будет идти на износ — старое вино и впрямь понадобится обоим как тонизирующая микстура. Снова будет схватка во имя единственной цели: понять, ПОНИМАЮТ ЛИ они квантовую механику с ее парадоксами. И снова будет критика его, гейзенберговской, неприязни к равноправию частиц и волн.

Он недоумевал: что приоткрылось интуиции Бора да все никак не могло открыться до конца и заставляло его самого казниться этими полуночными дискуссиями? Как решался Бор утверждать, будто чего-то фундаментально главного они еще не понимают и что-то всеобъемлющее должны еще отыскать?

…Сызнова — в несчетный раз — придирчиво расследовали они один мысленный эксперимент за другим. И Гейзенберг не знал, как избежать рассуждений о волнообразности электрона-частицы. А Бор не знал, как ОБЪЯСНИТЬ, что при полной несовместимости образов волн и частиц ПРИРОДА умудряется их примирить. (В этом духе сам Гейзенберг сформулировал мучившую Бора проблему.)

Их смущало не одно и то же. Масштаб их размышлений был различен. И тревоги исканий не одинаковы.

Одно экспериментальное явление, и не воображаемое, а тысячекратно наблюдавшееся в любой лаборатории, чаще других непонятностей погружало их в те ночные споры. И заставляло перед рассветом глотать бодрящее вино. А были это всего лишь треки заряженных частиц в туманной камере Вильсона.

Белые ниточки тумана. Каждая — след одной пролетевшей частицы. Белый шлейф невидимого самолетика высоко в небесах. Это не образ, а точное отражение происходящего: частица в камере, как самолет в небе, летит сквозь пересыщенные пары и вызывает по дороге выпадение капелек влаги. Они и прочерчивают белым пунктиром путь частицы.

— Эти белые нити прямо показывали, что движение электрона все-таки можно проследить во времени и пространстве, не так ли? И даже сделать зримым, не правда ли? Когда камеру Вильсона помещали в сильное магнитное поле, как это впервые осуществил в Кавендише около двух лет назад, в 24-м году, Петр Капица, траектории тяжелых альфа-частиц отчетливо искривлялись, подобно параболам падающего камня. А треки легких электронов и вовсе превращались в окружности, напоминая атомные орбиты. На фотоснимках их можно было видеть невооруженным глазом.

Орбиты электронов? Да ведь матричная механика началась с утверждения, что они ненаблюдаемы. Что же было делать с таким противоречием между теорией и опытом? Бор и Гейзенберг задавали друг другу простейшие вопросы и не находили, ответов… Сегодня в это почти невозможно поверить, а меж тем так оно я было. Так и было…

Гейзенберг (в воспоминаниях): Ни один из нас не умел растолковать, каким образом следовало достигнуть примирения математического языка квантовой механики со столь элементарным явлением, как траектория электрона в туманной камере… Оттого, что споры наши часто продолжались далеко за полночь и, несмотря на усилия нескольких месяцев, к удовлетворительному результату не приводили, мы оба начали приходить в состояние полного изнурения, и наши нервы были напряжены до предела…

И снова: задавая друг другу одни и те же вопросы, они все-таки ныряли на разную глубину. Бор и тут доискивался чего-то фундаментально главного в УСТРОЙСТВЕ НАШЕГО ЗНАНИЯ и настаивал, что оно, это главное, пока от них ускользает. А Гейзенберг?

С улыбкой самоосуждения, запоздавшей на тридцать семь лет, он говорил в феврале 63-го года историку, что прежде всего хотел утвердить единовластие механики частиц и скачков. И потому все надежды возлагал на изворотливость ее формул:

«Математика достаточно умна и сделает все сама — без умствований физиков».

И, прибавив к своему изначальному заблуждению еще и это, упорствовал в обоих. Когда Бор, одолеваемый наконец усталостью, оставлял его одного, Гейзенберг чувствовал, что нервы скоро сдадут. И не только у него: в медленных шагах спускавшегося по лестнице Бора ему все чаще слышалась тяжесть, копившаяся день ото дня.

Голос Паули:

— Разумеется, это не могло не кончиться взрывом.