Манжит Кумар - Квант. Эйнштейн, Бор и великий спор о природе реальности

• Название: Квант. Эйнштейн, Бор и великий спор о природе реальности
• Автор: Манжит Кумар
• Жанр: Физика

     Однажды, когда Чарли Чаплина и Альберта Эйнштейна окружила восторженная толпа, Чаплин заметил: “Меня приветствуют потому, что меня понимают все, а вас — потому, что не понимает никто”. С тех пор наука стала еще менее доступной пониманию публики. Английский журналист рассказывает о проблемах, занимавших физиков первой половины XX века, искусно соединяя описание человеческих черт “небожителей” — авторов квантовой теории — с рассказом о трудной, но веселой науке, которую они творили. Что получилось? Биография идеи, которая читается как триллер. Путеводитель по парадоксальному миру. Научно-популярная книга, которая сбивает с толку и дает почувствовать себя почти гением.

---

Приемная дочь Эйнштейна Марго в то время лежала в этой же больнице. Она виделась с Эйнштейном дважды, и они проговорили несколько часов. Ганс Альберт (в 1937 году приехавший с семьей в Америку) поспешил из Беркли, штат Калифорния, к постели отца. В какой-то момент показалось, что Эйнштейну стало лучше. Он попросил принести его записи: до самого конца он не мог прекратить поиски единой теории поля. Первого апреля, вскоре после часа ночи произошел разрыв аневризмы. Произнеся несколько слов по-немецки (ночная сиделка не смогла их понять), Эйнштейн умер. В тот же день тело кремировали, но прежде патологоанатом удалил мозг. Прах Эйнштейна был развеян по ветру. “Если бы каждый прожил такую жизнь, как моя, отпала бы необходимость в романах”, — однажды написал Эйнштейн сестре. Шел 1899 год, и ему было всего двадцать91.

“Не стоит и говорить, что он был самым великим ученым со времен Ньютона, — заявил Банеш Хоффман, один из ассистентов Эйнштейна в Принстоне. — Можно с тем же основанием утверждать, что он был не столько ученым, сколько творцом науки”92. Слова, сказанные Бором, были искренними и прочувствованными. Он признал достижения Эйнштейна “одними из наиболее многообразных и плодотворных во всей истории нашей культуры... Человечество всегда будет в долгу перед Эйнштейном, устранившим преграды, не позволявшие нам избавиться от примитивного представления об абсолютном пространстве и времени. Он показал нам настолько цельную и гармоничную картину мира, что она превзошла наши самые смелые ожидания”93.

Со смертью Эйнштейна дебаты Эйнштейна и Бора не закончились. Бор продолжал спор так, как если бы его противник на квантовом поле битвы был еще жив: “У меня перед глазами по-прежнему улыбка Эйнштейна, одновременно понимающая, человеколюбивая и доброжелательная”94. Часто, когда он обдумывал какую-нибудь фундаментальную физическую проблему, ему прежде всего хотелось узнать, что об этом сказал бы Эйнштейн. В субботу, 17 ноября 1962, Бор дал последнее из пяти интервью, касавшееся его роли в развитии квантовой физики. После завтрака в воскресенье Бор, как всегда, пошел вздремнуть. Затем раздался крик. Маргрет, жена Бора, бросилась в спальню. Ученый был без сознания. У Бора, которому было семьдесят семь, случился инфаркт, погубивший его. Последний рисунок на доске в кабинете Бора появился в вечер перед смертью: это был ящик Эйнштейна со светом. Бор еще раз проверял свою аргументацию.

ЧАСТЬ IV. Играет ли Бог в кости?

Я хочу знать, как Бог создал этот мир. Меня не интересуют те или иные явления, спектр того или иного элемента. Я хочу знать Его мысли, остальное — детали.

Альберт Эйнштейн

Глава 14. По ком звонит теорема Белла

“Вы верите в Бога, который играет в кости, а я — в абсолютный закон и порядок в объективно существующем мире, который я чисто умозрительно стараюсь понять, — написал Эйнштейн Борну в 1944 году. — В это я твердо верю и надеюсь, что кому-нибудь удастся обнаружить более реалистический подход или, скорее, более материальную основу для такой уверенности, нежели мой жребий позволил сделать мне. Даже невероятный успех, с самого начала сопутствующий квантовой теории, не заставит меня поверить в основополагающую роль игры в кости, хотя я очень хорошо знаю, что наши молодые коллеги объясняют это старческим слабоумием. Нет сомнения, придет день, и мы увидим, чья интуитивная позиция оказалась правильной”1. Прошло двадцать лет, прежде чем было сделано открытие, приблизившее этот день.

В 1964 году радиоастрономы Арно Аллан Пензиас и Роберт Вудро услышали эхо Большого взрыва, биолог-эволюционист Уильям Гамильтон опубликовал свою теорию генетической эволюции социального поведения, физик-теоретик Мюррей Гелл-Манн предсказал существование нового семейства фундаментальных частиц, названных кварками. Эти три работы стали главными научными достижениями этого года. Однако, по мнению физика и историка науки Генри Стэппа, ни одно из них не может конкурировать с теоремой Белла, не вошедшей в этот список. Работу Белла — “одно из важнейших научных открытий”2 — никто не заметил.

Большинству физиков было не до того: они были слишком заняты квантовой механикой, на счету которой числилось все больше побед. Им было не до Эйнштейна и Бора, споривших о ее смысле. Неудивительно, что они не оценили работу тридцатичетырехлетнего ирландского физика Джона Стюарта Белла, которому удалось сделать то, что не удалось ни Эйнштейну, ни Бору: сформулировать математическую теорему, позволявшую сделать выбор между их противостоящими друг другу философскими мировоззрениями. Для Бора “квантового мира нет”, а есть только “его абстрактное квантово-механическое описание”3. Эйнштейн верил в реальность, не зависящую от восприятия. Спор затрагивал как вопрос о том, какого рода физику можно считать содержательной теоретической интерпретацией реальности, так и вопрос о природе реальности.

Эйнштейн был убежден: Бор и другие сторонники копенгагенской интерпретации играют с реальностью в “рискованную игру”4. Джону Беллу позиция Эйнштейна нравилась, но стимулом, заставившим задуматься над формулировкой теоремы, открывавшей новое направление исследований, стала работа, выполненная в начале 50-х годов. Ее автором был вынужденный отправиться в изгнание американский физик.

Давид Бом был аспирантом Роберта Оппенгеймера в Калифорнийском университете в Беркли. Он родился в декабре 1917 года в городке Уилкс-Барр (штат Пенсильвания). В 1943 году Оппенгеймер стал директором сверхсекретного института в Лос-Аламосе, штат Нью-Мексико, где шли работы по созданию атомной бомбы. Бом не был допущен к работе в этом институте, поскольку многие его родственники в Европе — девятнадцать — погибли в нацистских лагерях. На самом деле, когда Оппенгеймера проверяла американская военная разведка, он, желая сам занять пост научного руководителя Манхэттенского проекта, указал на Бома как на возможного члена американской компартии.

В 1947 году “разрушитель миров” Оппенгеймер встал во главе “сумасшедшего дома” — Института перспективных исследований в Принстоне5. Может, желая загладить свою вину, о которой Бом не подозревал, Оппенгеймер помог ему стать ассистентом профессора в Принстонском университете. В разгар антикоммунистической паранойи, захлестнувшей США после Второй мировой войны, Оппенгеймер и сам попал под подозрение. Он поплатился за левые взгляды, которых придерживался в юности. Сотрудники ФБР, внимательно наблюдавшие несколько лет за Оппенгеймером, составили пухлое досье на человека, знавшего все американские атомные секреты.

В попытке дискредитировать Оппенгеймера Комиссия конгресса по расследованию антиамериканской деятельности заинтересовалась некоторыми из его друзей и коллег, которые были вынуждены дать показания. В 1948 году Бом, ставший членом компартии в 1942 году, но покинувший ее уже через девять месяцев, воспользовался Пятой поправкой, позволявшей ему не давать показания против себя. В том же году ему была вручена повестка в суд, и он предстал перед большим жюри. Бом опять воспользовался Пятой поправкой. В ноябре 1949 года он был арестован, обвинен в неуважении к суду, на короткое время заключен под стражу, а потом отпущен под залог. Принстонский университет, боясь потерять богатых спонсоров, временно отстранил Бома от работы. Хотя на процессе в июне 1950 года его оправдали, контракт на работу в университете у него был только на год, и там приняли решение выплатить Бому жалование за оставшиеся месяцы, лишь бы он не появлялся в кампусе. Бом попал в черный список и не мог найти другую работу в Соединенных Штатах. Эйнштейн серьезно рассматривал возможность сделать его своим ассистентом. Оппенгеймер был против. Он посоветовал бывшему ученику покинуть страну. В октябре 1951 года Бом уехал в Бразилию, в университет города Сан-Паулу.

Бом пробыл в Бразилии всего несколько недель, когда американское посольство, боясь, что его конечным пунктом назначения станет Советский Союз, конфисковало его паспорт. Документ ему вернули, но годился он только для поездок в Соединенные Штаты. Опасаясь, что в “ссылке” он окажется оторванным от международного научного сообщества, Бом принял бразильское гражданство. Это позволяло обойти запрет американского правительства. Тем временем в Соединенных Штатах перед комиссией предстал Оппенгеймер. Давление на него возросло, когда выяснилось что физик Клаус Фукс, которого он пригласил для работы над атомной бомбой, — советский шпион. Эйнштейн посоветовал Оппенгеймеру явиться на заседание комиссии, сказать им, что все они дураки, а затем вернуться домой. Оппенгеймер ничего такого не сделал, но на следующих слушаниях весной 1954 года допуск к секретным работам у него отобрали.