Жозе Фаус - Наука. Величайшие теории: выпуск 3: Гейзенберг. Принцип неопределенности. Существует ли мир, если на него никто не смотрит?

В первые годы после свадьбы жена часто пела песни, а Гейзенберг аккомпанировал ей на пианино. Когда две старшие дочери выучились играть на музыкальных инструментах, они вместе с отцом исполняли трио для фортепиано, скрипки и виолончели. Музыка стала для семейства частью обычной жизни: они репетировали на разных инструментах, пели соло и в семейном хоре. Одна из дочерей вспоминала, что в детстве всегда засыпала под звуки гамм и упражнений, которые исполнял на пианино отец.

Музыка была для ученого способом прикоснуться к непознаваемому. Так, в 1924 году он писал родителям из Копенгагена:

«Жить без музыки решительно невозможно. Иногда, когда мы слышим ее, то приходим к абсурдной мысли о том, что жизнь может иметь смысл».

В конце своих мемуаров Гейзенберг вспоминает, как он как-то раз услышал струнное трио в исполнении своего друга и старших дочерей:

«Я вслушивался в музыку и все больше убеждался в том, что в обозримом времени жизнь, музыка и наука неизменно двигаются вперед, пусть даже мы внесем в это продвижение лишь малую лепту и будем, как говорил Нильс, зрителями и актерами в великой драме жизни».

В конце книги вернемся к двум вопросам, поставленным во введении: каково научное наследие Гейзенберга и как следует относиться к его участию в немецкой ядерной программе? Попробуем обобщить уже изложенное.

Начнем с ответа на второй вопрос. Социальные и политические взгляды Гейзенберга сформировались в детстве и юношестве. Идеи, витавшие в его семье, Первая мировая война и тяжелое послевоенное время, падение Баварской республики и движение скаутов сыграли огромную роль в формировании у ученого особого отношения к своей стране – он одновременно «чувствовал себя ее частью и ответственным за нее», как писала его супруга. Чувство долга по отношению к Германии и осознание своей важной роли как ученого высшего уровня заставили его остаться на родине и при нацистах. В это время Гейзенберг действовал примерно так же, как Планк после Первой мировой войны: он стремился поддерживать уровень немецкой науки, который был залогом успешного будущего страны. Ученый отстаивал роль теоретической физики как важнейшего элемента в обучении молодежи, без которого было бы невозможным все то, что мы сегодня вкладываем в слова «научно-исследовательские и конструкторские работы». Однако для достижения этой цели Гейзенбергу пришлось идти на уступки и компромиссы с режимом.

Эта неоднозначная ситуация еще более усложнилась в 1939 году, когда Гейзенберг был мобилизован для участия в ядерной программе. Встреча с Бором – всего лишь эпизод этой истории, и вряд ли мы когда-нибудь узнаем, о чем говорили два великих физика. Однако этот факт дает понять: Гейзенберг не осознавал, что в глазах коллег из Дании и других стран он был представителем оккупационного режима. Во множестве книг, посвященных Гейзенбергу, кто-то называет его героем Сопротивления, кто-то – подлым союзником нацистов, но в действительности все обстояло намного сложнее, и для изображения ситуации недостаточно черно-белой палитры. Нет никаких сомнений в том, что участники ядерной программы, осознавая все технические сложности, действительно хотели создать атомную бомбу. Им не удалось построить работающий ядерный реактор, а решение отказаться от создания бомбы принял министр вооружений с целью оптимизации ресурсов. Важным фактором, повлиявшим на принятие этого решения, была убежденность немецких ученых в своем превосходстве над союзниками и уверенность в том, что атомная бомба не будет создана до конца войны. А вот этические вопросы относительно участия в создании бомбы встали перед немецкими учеными лишь после ареста, в Фарм-холле. Когда Гейзенберг сказал, что внешние обстоятельства не дали ему возможности сделать нравственный выбор, он имел в виду решение правительства, и из его слов нельзя понять, что он сам думал об этой ситуации. По мнению автора этой книги, версия, предложенная учеными во время пребывания в Фарм-холле, заслуживает порицания. Время показало, что она состояла из недомолвок и благовидных интерпретаций прошлых событий.

Гейзенберг обучался в трех важнейших центрах теоретической атомной физики у трех мировых лидеров в этой области. Он всякий раз оказывался в нужное время и в нужном месте, чтобы погрузиться в решение фундаментальных физических задач, давших начало новой теории. Его важнейшим вкладом в физику была матричная формулировка квантовой механики.

Все началось с блестящей догадки, которая была подтверждена на простых примерах, а затем, совместно с Борном и Йорданом, Гейзенберг разработал четкую и подробную формулировку. Большинство его последующих открытий стали результатом применения квантовой механики при решении конкретных задач. Наиболее известное его достижение – знаменитые неравенства, которые определяют границы применимости классических понятий «частица» и «волна».

Гейзенберг решил головоломку о линиях спектра парагелия и ортогелия, предсказал существование аналогичных форм для молекулы водорода, что было позднее подтверждено экспериментально, разработал квантовую теорию магнетизма железа и похожих металлов, заложил основы для описания структуры атомных ядер, рассмотрев протоны и нейтроны как два квантовых состояния одной частицы – нуклона. Все эти результаты были получены с помощью обменного оператора, который возникает при описании взаимодействия частиц по законам квантовой физики, а в классической физике не используется. Гейзенберг также сделал огромный вклад в классическую физику, проведя исследования турбулентности. Хотя ему не удалось создать квантовую теорию поля, его первые работы в этом направлении помогли заложить основы будущей теории.

Ученый обладал особой интуицией, позволявшей проникать в суть проблем и смотреть на них под неожиданным углом. Почти все его гипотезы содержат важные идеи, которые дали начало новым исследованиям. Имя Гейзенберга упоминается в учебниках по квантовой механике, атомной физике, молекулярной физике, физике конденсированного состояния, ядерной физике, квантовой теории поля, физике элементарных частиц, гидродинамике и многим другим дисциплинам. Нет никаких сомнений в том, что за все эти открытия Вернера Гейзенберга можно назвать гениальным ученым.