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.

---

Нелегко было бы поверить в это бесплодие, если бы Гейзенберг не оставил четкого свидетельства:

«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 заполночь и, несмотря на усилия нескольких месяцев, к удовлетворительному результату не приводили, мы оба… (дальше идут уже встречавшиеся нам слова)… мы оба начали приходить в состояние полного изнурения, и наши нервы были напряжены до предела».

Тем временем, год 26–й, полный решающих событий в физике микромира, сменился годом 27–м, которому суждено было стать вершинным в нашей хорошей истории.

Взлет к вершине начался в феврале, когда безысходность блужданий в темноте привела Бора и Гейзенберга к размолвке. У них условлена была совместная поездка в Норвегию, дабы вдвоем походить на лыжах и выходить в норвежских снегах примиряющее понимание непонятного. Но настал вечер, когда Бор прервал полемику на полуслове. Следующим утром он уехал на север один, бросив ассистента в Копенгагене. Гейзенберг говорил историку:

— Ему захотелось побыть и подумать в одиночестве. И я полагаю, он был прав…

8

Можно мысленно или вслух отправить ко всем чертям опостылевшего оппонента, но как отделаться от проблемы? Это все равно, что уйти от самого себя: дело заведомо безнадежное.

Главное в науке отыскивается теми, кто на самоотчуждение не способен. Правда, верно и обратное: для успеха ищущему надо уметь отстраниться от своего «я». Только совершив этот подвиг самоотчуждения, он целиком растворится в исканиях. Но это–то растворение и возвращает его к самому себе: ведь он растворяется в том, что составляет суть его внутренней жизни. Значит, в конце концов вся сила его в том, что самоотчуждения не получается. В этом двойственный смысл мастерства сосредоточенности: оно в уменьи полностью от себя уйти и, одновременно, в уменьи полностью уйти в себя.

Тут бы начать новую главу и назвать ее — глава о главном, но не хочется отделять предстоящее от уже рассказанного.

…Бор в Норвегии виделся со стороны, наверное, так: довольно высокий человек средних лет, чуть за сорок, умело прокладывает свою лыжню, не ищет компании, хочет отдохнуть в тишине — пастор что ли из дальнего прихода или учитель из ближнего городка? Исполать ему… Развлекается как может.

И Гейзенберг на дорожках копенгагенского Фелледпарка в тылах института тоже, наверное, выглядел вполне обыкновенно: худенький клерк — лет двадцать пять — избирает места побезлюдней: устал от работы или переживает несчастливый роман? Исполать ему… Все образуется.

А они, разделенные в том феврале морским проливом и снегопадами, просто–напросто думали. И оба двигались на поводке у проблем, которые их разлучили, будто осуществлялась в те дни телепатическая связь между Норвегией и Данией.

В мемуарной книге Гейзенберга есть строки:

«…В общем, я обрадовался, что он бросил меня одного в Копенгагене, где я мог теперь поразмыслить об этих безнадежно сложных проблемах вполне спокойно. Я сосредоточил все свои усилия на математическом описании электронного пути в туманной камере, и когда довольно скоро убедился, что трудности, возникшие передо мною, совершенно непреодолимы, я начал думать, а не могло ли быть так, что мы все время задавались неверными вопросами. Но где мы сбились с правильной дороги?»

Он все заклинал себя, что имеют физический смысл лишь наблюдаемые величины, и внезапно ночью вспомнил, как годом раньше на коллоквиуме в Берлине Эйнштейн сказал ему уже не раз повторявшиеся здесь слова: «Да, но лишь теория решает, что мы ухитряемся наблюдать!» Только теперь он вдруг оценил их. И потом уверял, что это было, как мгновенное прозрение: вот где ключ к закрытым вратам! Он пустился бродить по ночному парку, чтобы внимательно все обдумать.

…А у Бора в снегах Норвегии не случилось минуты та кого явственного прозрения. Давней истории с формулой Бальмера, когда его внезапно осенило понимание скачкообразного рождения спектральных линий, тут не повторилось. И не могло повториться.

Открытие, к которому он шел, не походило на решение конкретной задачи, хотя он тоже думал о ниточках–траекториях в камере Вильсона. Но для него они были лишь узелком в запутанном клубке всех странностей познания микромира. Он вынашивал оправдание квантовой физики за все ее посягательства на классическое здравомыслие — оправдание полное, а не по частным претензиям привычной логики. Ход его мыслей походил на плавно изгибающуюся лыжную трассу, однако же — трассу слалома, когда на крутом повороте можно сломать шею, если не себе, то теории.

К сожалению, и о той поездке в Норвегию он не успел ничего рассказать историкам. Известно лишь со слов Гейзенберга, что он, Бор, оттуда привез. А действительное течение его тогдашних раздумий снова не восстановить. Каждый вправе вязать свою схему, лишь бы итог сходился.

Он мог начать издалека — с крылатого уверенья одного из создателей классической механики, прославленного французского математика Пьера Лапласа: дайте физику точные значения координат и скоростей всех тел и частиц Вселенной в данный момент, и он, физик, предскажет картину мира в любой другой момент, сколь угодно близкий или далекий!

То было выражением веры во всемогущество уравнений классической механики. По тем временам обоснованная вера: эти уравнения позволяли проследить от точки к точке и от мгновения к мгновению всю историю движения любой крупицы вещества известной массы. С одинаковым успехом — в будущее или в прошлое, стоило только в обозначении времени переменить знак «+» на знак «—».

Исходные величины, узнанные в какой–нибудь момент, — их называли начальными условиями, — определяли с этого момента единственным образом будущее всякой системы материальных точек. А все материально сущее дозволялось рассматривать, как такую систему или систему таких систем.

Эта механика была воплощением философии железной необходимости: полной предопределенности всего совершающегося в мире — однозначного детерминизма, без вариантов… Чья–то смерть сегодня и чье–то рождение завтра были заданы движением атомов еще в незнаемые времена первозданного хаоса… Законами Случая — игрой вероятностей — мы лишь скрашиваем свою практическую неосведомленность в деталях истории многих событий (почему сейчас в пасьянсе выпал туз и почему метеорит упал там, а не здесь?). Но в принципе любое событие могло бы быть расследовано до конца.

Для сомнений в этом классическая механика, как и философия фатализма, места не оставляла. Возможное и существующее для нее совпадали.

Но именно в этом давно уже усомнился Нильс Бор, как и все, кто принял идею квантовых скачков за отражение реальности. Теперь было новым не это сомнение, а то, что оно стало решающим для оправдания странностей квантовой механики.

В раздумьях Бора физика превращалась в философию природы. Отто Фриш вспоминает, как в Копенгагене Бор, бывало, прерывал формально математические выкладки оппонента:

— Нет, нет, вы не размышляете, а просто упражняетесь в логике!

Может быть, потому и уехал он тогда из Копенгагена один, бросив споры с чистым физиком–теоретиком, что пришел черед более глубоких споров: пора окончательного расставания с философией классического детерминизма — с однозначной причинностью. Как физик–философ — един в двух лицах — он отыскивал физическую причину неизбежности такого расставания: причину беспричинности.

Скольжение по незапятнанной белизне февральских снегов норвежской Даларны помогало думать, как он любил: освобождаясь от предвзятостей, всем нам внушаемых макроопытом жизни — нашим зрением, нашим слухом, нашим осязанием, наконец, языком нашего общения.

…А Гейзенберг на заснеженных дорожках копенгагенского парка обдумывал вопрос: что же в самом деле видит физик на вильсоновских фотографиях, вглядываясь в белые ниточки–пути заряженных частиц?

«Мы всегда так легко и бойко говаривали, что траектория электрона в туманной камере доступна наблюдению, но то, что мы в действительности наблюдаем, быть может, представляет собою нечто гораздо более скромное… Просто серии дробных и нечетко очерченных ячеек пространства, в которых побывал электрон… Цепочки отдельных капелек влаги, которые несравненно больше электрона…»

Он предметно осознал правоту Эйнштейна: разумеется, надо привлечь теорию, дабы рассудить, что же открывается нашим глазам. Тут работали вместе теория возникновения туманов и теория размеров электрона–частицы.

Пусть капелька — ячейка пространства — будет мельчайшей: диаметром в тысячную долю миллиметра (10–4см). Все–таки электрон (10–13см) окажется в миллиард раз меньше! Если электрон — сантиметровая муха, то капелька тумана — полая планета. Внутри капельки электрон, как муха внутри сферы величиною с Землю. Где он там находится и куда в данный момент летит? Неопределенность ответа так чудовищна, что задаваться вопросом о траектории электрона, глядя на туманный его след, то же самое, что спрашивать о траектории мухи, наблюдая движение Земли по ее орбите.