Знание-сила, 2008 №1 (967)

Само по себе несогласие Бора не остановило молодого Льва (хотя он и записал себя в ученики датского теоретика). Он остался при своем мнении, статью отправил в печать и вернулся в Ленинград в приподнятом настроении. Это чувствуется по тону его отчета о командировке. В центре отчета — «узловая проблема современной теоретики», которая «привела к грандиозным затруднениям» и к статье: «в последнее время Peierls'y и мне удалось <> на основании анализа возможных экспериментов показать, что основные физические принципы [квантовой] механики <> не выполнены — при наличии предельной скорости распространения. Этим заранее обрекаются на неудачу все попытки непосредственного обобщения [квантово] механических методов на случай релятивистской теории квант, попытки, за последнее время ставшие весьма частыми в мировой литературе. С другой стороны, установленные нами неравенства, представляющие собой дальнейшее обобщение знаменитого принципа неопределенности Heisenberg'a, дают возможность понять основные положения и характер еще неизвестной нам полной теории вопроса. В частности, такой подход дает возможность объяснить существование при бета-распаде радиоактивных ядер непрерывного распределения скоростей вылетающих электронов, — явления, которое, в виду своего резкого противоречия закону сохранения энергии (N. Bohr), совершенно не могло быть истолковано с точки зрения современных теорий».

С таким пониманием ситуации был тогда согласен и Бронштейн, писавший:

«Анализ принципа неопределенности в квантовой механике, произведенный Л. Ландау и P Пайерлсом (Z. Physik. 69, 56, 1931), показывает, что в релятивистской теории квантов должны потерять смысл такие понятия, как импульс электрона, его координаты, энергия <> иными словами ни при каких условиях не может быть точно измерена, например, координата или же импульс электрона и т. д., а это означает, что сами понятия этих наблюдаемых величин теряют свой точный смысл. Как в шутку выразился Паули: 'Die Observable ist е^ Grosse, die man nicht messen kann'; принцип неопределенности обычной квантовой механики чересчур определен для релятивистской теории квантов. С точки зрения этих идей становится совершенно очевидной принципиальная обреченность на неудачу всяких попыток реформировать квантовую механику, не порывая с ее основными принципами».

Всерьез воспринимая попытку Бора и Ландау порвать с принципом сохранения энергии в микрофизике и астрофизике, Бронштейн попытался расширить эту подрывную гипотезу на космологию. Для этого он предположил, что космологический член в уравнениях гравитации зависит от времени. Так возникла первая физическая «константа», зависящая от времени и увязанная с расширением Вселенной.

Однако именно при обсуждении этой идеи Ландау обнаружил, что скрестить эйнштейновскую теорию гравитации с гипотезой Бора невозможно. В добавлении к статье Бронштейна «О расширяющейся вселенной» (датированном 13. 1.1933), читаем:

«Ландау привлек мое внимание к тому факту, что выполнение гравитационных уравнений эйнштейновской теории для пустого пространства, окружающего материальное тело, несовместимо с несохранением массы этого тела. Это обстоятельство строго проверяется в случае решения Шварцшильда (сферическая симметрия); физически это связано с тем фактом, что эйнштейновские гравитационные уравнения допускают только поперечные гравитационные волны, но не продольные...)

Гамов сообщил Бору неприятную для его гипотезы новость. Но у того было, чем утешиться, — к тому моменту устные доводы, по которым Бор в 1931 году не принял вывод Ландау-Пайерлса, воплотились в статью. Хотя статья Бора-Розенфельда устрашает своим объемом (более 60 страниц) и сложностью рассуждений, Бор был доволен и даже постарался смягчить свою новость.

Ландау, однако, в утешении не нуждался, поскольку все равно остался при своем мнении. Его расхождение с Бором, проявившееся в 1931 году (и оставшееся навсегда), касалось понятия «возможного эксперимента» и — вопреки своему экспериментально-физическому звучанию — имело философско-методологическую природу. Ландау рассматривал мысленные эксперименты, связанные с существенно квантовыми — «точечными», бесструктурными, элементарными — частицами. А Бор в понимании квантовой физики исходил из того, что макроскопический экспериментатор может иметь дело лишь с макроскопическими (классическими) приборами, измерять среднее поле в некоторой конечной области (размер которой можно и устремлять к нулю), и что мысленному экспериментатору разрешено все, не запрещенное теорией. Иными словами, Ландау рассматривал схему эксперимента, которую считал реализуемой, и не принимал во внимание, например, что могут быть открыты какие-то новые частицы, с иным соотношением заряда и массы (что в 1931 году выглядело, действительно, невероятным). А Бор относился к мысленному эксперименту, как инструменту внутритеоретического анализа, ограниченному лишь исходными постулатами самой теории.

Н. Бор и Л. Ландау на «Празднике Архимеда». 1961 г.

После работы Бора-Розенфельда к «узловой проблеме» прямо подключился Бронштейн. Он высоко ставил Ландау, но в данном случае принял не его сторону. И он не просто принял результат Бора-Розенфельда, а, можно сказать, понял его лучше самих авторов. Весной 1934 года он опубликовал заметку, в которой упростил логику рассуждений Бора-Розенфельда, изложив ее на трех страницах вместо шестидесяти и, главное, прояснив их физическую природу. Попросту говоря, у мысленного экспериментатора, действующего в квантовой теории электромагнетизма, есть две «ручки» управления экспериментом: одна ручка меняет заряд пробного тела, другая — массу. И поскольку в ch-теории (электромагнетизма) нет ограничений на соотношение массы и заряда, у экспериментатора много измерительной свободы.

В самой заметке Бронштейна 1934 года о гравитации нет ни слова, но в его работах она присутствовала «физически» с 1929 года (а методологически — с незримого его соавторства в cGh-статье трех мушкетеров 1928 года), и это, вероятно, помогло ему увидеть «принципиальное различие между квантовой электродинамикой и квантовой теорией гравитационного поля», как он написал в следующем, 1935 году в работе по квантовой гравитации, ставшей предметом его докторской диссертации.

Бронштейн обнаружил, что в отличие от ch-теории (электромагнетизма), cGh-теорию (гравитации) уже не спасают ни исходное рассуждение Бора-Розенфельда, ни усовершенствованный им вариант. В гравитации нет двух независимых ручек для массы и заряда, а только одна, поскольку гравитационный заряд и инертная масса — это, по существу, одно и то же, как первым показал еще Галилей.