Знание – сила, 2001 №8 (890)

Ох, ие зря в одной фразе сочетались «прискорбно» и «необходимо». Ведь тот же Фейнман десятилетием позже решительно утверждал, что к полувеку существования этой науки ее не понимает ни один человек в мире.

Непостижимым образом недоступная «ничьему» пониманию наука взобралась к нынешнему времени на такие вершины, что позволила нашему соотечественнику, самому «свежему» нобелевскому лауреату Жоресу Алферову назвать ушедший XX век «веком квантовой физики». Помимо ярких, более чем конкретных достижений – таких, как открытие деления ядра, изобретение транзистора, создание лазерно-мазерного принципа, – в заслугу квантовой теории он ставит формирование современного научного мировоззрения людей, занимающихся естественными науками. Вряд ли воздействие новых представлений можно ограничить даже таким широким кругом. Несмотря на парадоксальные заявления Фейнмана, квантовые идеи оказались востребованы не только точными, но и гуманитарными науками и искусством.

Рискнем предположить, что становлению квантовой механики в качестве несомненного достояния общечеловеческой культуры способствовала широкая ее пропаганда и популяризация. На верхних этажах научной мысли шли споры и дискуссии. Философы и физики ломали копья, обсуждая на конференциях проблему «наблюдаемых» и влияние экспериментатора на результаты физических опытов. Издавались лекции основоположников – Ферми и Дирака. Широко известный фейнмановский курс физики завершался двумя томами, посвященными квантовой механике. Академик А.Б. Мигдал не гнушался написанием «Квантовой механики для больших и маленьких», вышедшей массовым тиражом. Три десятилетия назад на родной нашей почве появился уникальный физико-математический журнал «Квант». Да и школьные учебники физики содержали хотя бы знакомство с квантовой механикой. Немудрено, что квантовые идеи словно бы просканировали общество сверху донизу, заставляя, как бы к ним ни относиться, включать их в свое миропонимание.

Возник любопытнейший феномен. При всех сложностях восприятия и интерпретаций, квантовая механика, как, впрочем, и теория относительности, не была герметичной дисциплиной. Напротив, она словно стучала во все двери, и каждый откликался в меру своего понимания и своей заинтересованности. Так или иначе ее идеи присваивались, становясь общекультурным достоянием. Это ли не благая почва для развития науки?

Что сейчас? Такое впечатление, что по сравнению с недавними в общем-то временами воцарилась тишина. Какая там квантовая механика в школе – дай Бог, при урезанной-то программе, азы классической механики усвоить. Даже в серьезных вузах не рискуют (и при нынешних возросших конкурсах) интересоваться глубиной познаний в современной физике. Тираж «Кванта» упал – как и всех научно-популярных изданий – до нескольких тысяч экземпляров. Найдитека изданную в последние годы доступную брошюру по квантовой механике. А где разыскать внятно изложенную информацию с научных конференций?

«В настоящее время нет ни одного экспериментального факта, который нельзя было бы объяснить на основе квантово-механических идей, и в этом смысле квантовая механика – вполне законченная наука», – писал в «Знание – сила» B.C. Барашенков более восемнадцати лет назад. Может быть, поистине больше и говорить сегодня не о чем – как это бывало в истории, одна из наук завершила свой цикл, канонизировалась, пришли новые «герои», и необходимость в сколько-нибудь широком распространении ее идей отмирает? Остаются технический инструментарий, рутинная работа и «блеск славного прошлого»?

Как бы не так! Скорее, сложилась ситуация, когда «знающие – молчат, говорят – незнающие». Мостики между реальным существованием науки и ее общественным образом были где сожжены, где сломаны, носители знания и его многочисленные потенциальные потребители оказались информационно разлучены. В то же время квантовая наука не перестает обновляться, накопив достаточно противоречий для саморазвития. Возможно, ей не хватает обсуждения таких глубоких концептуальных проблем, что поднимались Эйнштейном и Бором. Но, скажем, рассмотрение недостатков Стандартной модели, у которой довольно и сторонников, и противников, – это захватывающий сюжет на ближайшие годы.

Появились утверждения о том, что понимание квантовой механики может быть упрощено, что достигается новый уровень ее наглядности, недоступный в рамках прежних подходов. Открываются перспективы изучения ее влияния на самые глубинные характеристики строения материи. Однако, как справедливо сетуют авторы новых идей, общество сейчас крайне нуждается в «квантовой пропаганде», в донесении до тех# кто, подобно Эйнштейну, относился к квантовой механике как к «колдовскому исчислению», новых возможностей ее освоения.

Думаем, что авторами предлагаемых вашему вниманию статей также двигало стремление по-своему восполнить дефицит той самой «квантовой пропаганды». Переплетение истории идей с животрепещущими современными проблемами, сенсации и обретения квантовой теории – пульс не только нынешней «Темы номера». Обещаем к ней еще не раз вернуться.

Рафаил Нуделъман

Нет повести печальнее на свете, чем повесть о шредингеровской кошке (или коте, если угодно). Как вы сейчас поймете, повесть о Ромео и Джульетте в сравнении с этой кажется веселым рассказом.

Знаменитый физик Эрвин Шредингер придумал свою кошку спустя лет десять после того, как, отдыхая с очередной подругой в горах Швейцарии, придумал свое знаменитое уравнение. Для только что созданной квантовой механики, или науки о микрочастицах вещества это уравнение Шредингера было тем же, что для обычной механики, или науки о движении обычных частиц и тел уравнение Ньютона (гомните – ускорение тела прямо пропорционально приложенным к нему силам и обратно пропорционально его массе?). Уравнение Ньютона позволяло рассчитать движение тела, если были известны приложенные к этому телу силы. Точно так же уравнение Шредингера позволяло рассчитать движение микрочастицы, если были известны приложенные к ней силы. С одной разницей: уравнение Ньютона позволяло рассчитать траекторию тела под воздействием известных сил, а уравнение Шредингера позволяло рассчитать лишь вероятность движения микрочастицы по той или иной траектории под воздействием известных сил. И это не было упущением Шредингера. Просто микрочастицы, как упрямо показывали все опыты с ними, обладали принцип иально иными свойствами, нежели обычные, большие, макроскопические тела. Они не желали двигаться по какой-то определенной траектории. Они вообще не желали находиться в каком-либо определенном месте с определенной скоростью. Самое большее, они были согласны находиться там или сям с той или иной вероятностью. Уравнение Шредингера позволяло вычислить именно эту вероятность. Подставив в него формулу действующей на микрочастицу силы, исследователь с помощью определенной (зачастую довольно громоздкой) математической процедуры мог решить это уравнение, и тогда он получал «на выходе» формулу, по которой можно было вычислить, какова вероятность того, что микрочастица находится в той или иной точке пространства с той или иной скоростью.