Квантовая революция. Как самая совершенная научная теория управляет нашей жизнью - Адам Беккер

Посещение копенгагенского мудреца было интеллектуальным и эмоциональным потрясением, особенно для молодых ученых. «Бор часто приглашал многих из нас в Карлсберг, где после обеда мы рассаживались вокруг него с чашечками кофе – некоторые буквально у его ног, на ковре, – стараясь не пропустить ни одного его слова, – писал Отто Фриш, другой ученик Бора. – Казалось, я видел ожившего Сократа, в своей кроткой манере ставящего нас перед труднейшим интеллектуальным выбором. Он умел поднять любой спор на более высокий уровень и заставить нас почувствовать в себе самих мудрость, о которой мы и не подозревали (и которой на деле, конечно, не было). Мы обсуждали все: от религии до генетики, от политики до искусства. И когда я катил на велосипеде домой по копенгагенским улицам, пахнущим сиренью или мокрым от дождя, я чувствовал себя опьяненным крепким вином этих платоновских диалогов»[60].

Но Бор был необычным мудрецом – не только блестящим и проницательным, но одновременно медлительно кропотливым и малопонятным, что иногда злило тех, кто его окружал. «Описать Нильса Бора тому, кто с ним никогда не работал, практически невозможно, – говорил Джордж (Георгий) Гамов, русский физик и бывший ученик Бора (Гамов и сам был очень крупной и известной личностью). – Вероятно, самым характерным его свойством была медлительность мышления и восприятия». Гамов описывает затем, как раздражали его просмотры кинофильмов в обществе отца квантовой физики:

«Единственными любимыми фильмами Бора были “Перестрелка на ранчо” и “Одинокий ковбой и девушка из племени сиу”. Но ходить с Бором в кино было нелегко. Он никак не мог уследить за сюжетом и все время, к большому неудовольствию зрителей, приставал к нам с вопросами: “Это кто? Сестра того ковбоя, который застрелил индейца? А, это был тот самый индеец, что хотел угнать стадо у брата ее мужа?” Такая же замедленная реакция проявлялась у него и в научных обсуждениях. Не раз бывало, что молодой физик-стажер (а большинство физиков, приезжавших на стажировку в Копенгаген, были молоды) делал блестящий доклад о своих последних расчетах по какой-нибудь запутанной проблеме квантовой теории. Все присутствующие довольно ясно понимали его аргументацию – все, кроме Бора. Тут же все начинали объяснять ему какой-нибудь простой момент, который он упустил из виду, поднимался невероятный шум, и в результате никто уже ничего не понимал. Наконец после долгих объяснений и споров для Бора начинало что-то проясняться, и тут оказывалось, что он видит эту проблему совсем не так, как докладчик, причем прав оказывался именно он, а докладчик ошибался»[61].

Непоколебимая репутация Бора и мощь его личности, конечно, значили для его учеников и коллег гораздо больше, чем все помехи и сложности, возникавшие в процессе работы с ним. Курьезные особенности характера Бора, его странности и недостатки даже делали его еще притягательнее для учеников: они видели, что не только он нужен им, но и они ему нужны. Бор работал медленно и напряженно, и при этом ему органически были необходимы сотрудники. Свои идеи он постоянно формулировал и переформулировал, и эти формулировки ему нужно было на ком-то оттачивать. Писать он страшно не любил и написать что-либо без посторонней помощи практически не мог. В критический период рождения квантовой теории, с 1922 по 1930 год, Бор, по сути, не опубликовал ни одной работы без соавторов[62]. Насколько ясно и обманчиво просто было то, что писал Эйнштейн, настолько закрученными и непонятными выглядели писания Бора с их знаменитыми длинными и витиеватыми фразами. Вот, например, один из его сравнительно коротких и несложных пассажей, в котором он объясняет, что квантовые «скачки» составляют ключевое различие между квантовой и классической ньютоновской физикой:

«Невзирая на трудности, которые, таким образом, содержатся в формулировках квантовой теории, по всей вероятности, как мы сейчас увидим, ее сущность может быть выражена в так называемом квантовом постулате, который приписывает любому атомному процессу существенную скачкообразность, или, вернее, индивидуальность, совершенно чуждую классической теории и символизируемую планковским квантом действия»[63].

Говорил Бор не яснее, чем писал. «На одной конференции в 1932 году Бор представил фундаментальный доклад, посвященный текущим затруднениям теории атома, – вспоминал ученик Бора Карл фон Вейцзеккер. – Со страдальческим лицом, склонив голову набок, он еле продирался сквозь нагромождаемые им неоконченные фразы»[64]. Затруднения, которые Бор испытывал при выражении своих мыслей, не ограничивались публичными выступлениями. Рассказывая о частной беседе с Бором, Вейцзеккер писал, что «его спотыкающаяся речь <…> становилась тем менее и менее вразумительной, чем более важным был предмет разговора»[65]. (Как ни странно, при этом Бор якобы настойчиво рекомендовал студентам «никогда не выражаться проще, чем они способны думать».) Однако неясность мысли лишь усиливала закрепившуюся за Бором репутацию мудреца и пророка. Он мог обронить какое-то слово и оставить учеников разгадывать его смысл часы или даже дни напролет[66]. Но эта невнятность вовсе не уменьшала горячей привязанности студентов. Рудольф Пайерлс, один из учеников Бора (позже ставший научным руководителем молодого Джона Белла, когда тот писал докторскую диссертацию), говорил: «Хоть часто мы и не могли понять Бора, мы восхищались им почти безоговорочно и любили его беспредельно»[67].

* * *

Спустя три дня после встречи с Эйнштейном в Берлине Гейзенберг прибыл в Копенгаген. Со времени своей предыдущей стажировки в институте Бора он успешно защитил докторскую диссертацию, разработал матричную механику и получил предложение возглавить кафедру в профессорской должности. Но он вовсе не чувствовал себя победителем – наоборот, он был раздосадован. Триумф его революционной матричной механики был у него украден – через полгода после выхода его работы венский физик Эрвин Шрёдингер опубликовал статью, в которой изложил теорию волновой механики, конкурирующую с теорией Гейзенберга.

Шрёдингер разработал принципы волновой механики в декабре 1925 года на курорте в Швейцарских Альпах, где он жил со своей подругой. Его теория была изложена относительно простым математическом языком волновых уравнений: гладко изменяющиеся волновые функции подчинялись уравнению Шрёдингера (как мы видели в главе 1). Гейзенберга беспокоило, что достижение Шрёдингера может затмить его собственный результат, и основания для беспокойства у него были. Замысловатый математический аппарат гейзенберговой матричной механики большинству физиков того времени был незнаком, и его нельзя было сопоставить ни с какой вразумительной физической картиной мира. Напротив, в теории Шрёдингера использовалась знакомая всем математика и простые физические идеи. С ней было просто обращаться, ее было легко объяснить. Шрёдингер гордился тем, что его теория не заставляет физиков «подавлять свою интуицию и оперировать одними абстракциями – такими, как вероятности переходов, энергетические уровни и тому подобное»[68]. И большая часть физического сообщества соглашалась с этим – даже давние союзники Гейзенберга. Арнольд Зоммерфельд, с которым