Юрий Апенченко - Пути в незнаемое

Хорошо бы, конечно, суметь разговаривать о квантах, электронах и атомах на их собственном микроязыке: тогда наверняка — никаких противоречий! Не попытаться ли изучить этот язык в физической лабораторий? Там можно задавать природе вопросы, слушать ее ответы и переспрашивать сколько угодно раз. Беда лишь в том, что отвечать она будет все-таки на макроязыке, и никак иначе. Лабораторные установки — по необходимости! — принадлежат к зримому макромиру: в приборах движутся стрелки, писцы выписывают кривые, фотопленка запечатлевает треки… Короче: МИКРОсобытия должны породить в приборах МАКРОинформацию, чтобы стать доступными наблюдению физика — МАКРОСУЩЕСТВА. И уже по одному этому —

«…как бы далеко за пределами возможностей классического анализа ни лежали квантовые события, описывать экспериментальную установку и регистрировать результаты мы вынуждены на языке обычном…»

Эти четкие слова пришли к Бору позднее, но сама мысль выплыла из омута тогда. Очевидная, она-то и вела далеко.

Физике нечем заменить классические образы волны и частиц. А если и допустить, что вдруг открылся бы некий собственный язык микромира, то и тогда взывал бы к пониманию поражающий факт: странное поведение света все-таки поддается описанию с помощью двух классических образов, да только абсолютно несовместимых.

Сочетается несочетаемое. И потому, несмотря на обычность слов, описание перестает быть классическим. Сохраняется макрословарь, но микромир требует какой-то иной грамматики!

С самого начала — с июля 1925 года — Бора укрепляла в этой мысли недавняя диссертация молодого парижанина Луи де Бройля. В ней впервые появились «волны материи»: у электронов — заведомых частиц — обнаружились волновые свойства!.. Совершенно так же, как у световых волн — свойства частиц. Правда, догадка де Бройля в то время еще не была подтверждена экспериментально. И хотя она превращала реальность волн-частиц во всеобщую напасть в микромире, Бор увидел в ней добрую «перспективу», как выразился он в своем июльском «Послесловии». Новая грамматика, допускавшая сочетание несочетаемого, становилась уделом любого описания микродействительности.

Он знал по опыту, как трудно будет физикам принять эту новую грамматику. Сильные умы будут пытаться избавить квантовую картину либо от волн, либо от частиц. Одни постараются волны объявить математической иллюзией, а частицы — физической реальностью. Другие, напротив, реальностью объявят волны, а иллюзией — частицы. И первые и вторые потратят бездну изобретательности, чтобы развенчать логически недопустимую двойственность. «Квантовая физика вздохнет свободно, — будут думать они, — только избавившись от этого противоречия».

А он понял: тут не от чего избавляться!

Он подумал: тут нет конфликта с природой.

Ее не терзают безвыходные трудности. Они терзают только наше познание возможностей природы. Надо покорней прислушиваться к ее голосу. И пореже восклицать: «Этого не может быть!» Такое восклицание содержит ссылку на макроопыт веков — на нашу принадлежность к макромиру, где нет прерывистости в процессах, равно как и прочих неприятностей. Да и сама природа, разговаривая с физиками в лабораториях поневоле на обычном языке, несочетаемого не сочетает. Нет такого эксперимента, когда свет демонстрировал бы сразу — в одном проявлении! — обе свои классически несовместимые ипостаси. Он обнаруживает либо волнообразность (и тогда физик наблюдает взаимное наложение волн), либо корпускулярность (и тогда физик наблюдает выбивание электрона из атома световой частицей). И бессмысленно спрашивать — что реальней? Это как с биноклем: нельзя заглянуть в него сразу с обеих сторон. И в свойствах бинокля нет конфликта с природой.

Обе ипостаси света не противоборствуют одна с другой. Грамматика микромира заключается в том, что классически несовместимым образам разрешено ДОПОЛНЯТЬ друг друга.

Так устроено наше знание. Уже не классическое. Но уже и не беспомощное перед странностями глубин материи. Доведенное до крайности, зло противоречивости превращается в благо ДОПОЛНИТЕЛЬНОСТИ.

…Отчего должны были пройти два года со времени памятного «Послесловия», прежде чем Бор нашел и решился произнести это слово в наполненном ребячьими голосами Тисвиле?

Не сдерживало ли работу его мысли опасение быть понятым неверно? Его идею могли истолковать как нечто совсем бессодержательное: уж не вводит ли он глубокомысленный термин для разговора о простеньких парах противоположных свойств в одной и той же вещи? Левое и правое, верх и низ, внешнее и внутреннее…

Было бы смешно и печально, если бы его заподозрили в таком логическом ребячестве. В этих парах противоположности всегда совместимы. И легко меняются местами, как левое и правое при отражении в зеркале, как внешнее и внутреннее при выворачивании наизнанку. И дабы обнаружить их, совершенно достаточно одного опыта. Здесь торжествует обычное единство противоположностей. Дополнительность тут ни при чем. И странности микромира — тоже.

Но когда бы лишь с этим детским толкованием могла встретиться идея комплементарности! Нет, ее подстерегали более грозные опасности. И они-то смущали Бора…

Не стоит удивляться, что ему тогда не писалось. В размышлениях о взаимоисключающих экспериментах просвечивали каверзные вещи.

…На наш сегодняшний лад, ему думалось, возможно, так: когда астрономы будут изучать оборотную сторону Луны, это не помешает им одновременно исследовать и лицевую ее сторону, обращенную к Земле. Второй Луны для этого не потребуется: оттого, что экспериментатор ее созерцает, с нею ничего не происходит.

А в микромире любое измерение — это вторжение в бытие изучаемого. И если физик хочет исследовать «оборотную сторону» электрона (волнообразность) и его «лицевую сторону» (корпускулярность), ему всякий раз нужна «вторая Луна». Конечно, микрообъектиков сколько угодно, да не в том суть. Беспокоило другое: нет ли тут повода для сомнений в добропорядочности нашего знания? Что же физик измеряет, если он со своими приборами непоправимо вмешивается в измеряемое?

Как тут провести границу между прибором и микрореальностью? Физику следует быть лишь беспристрастным наблюдателем событий на атомной сцене. Он со своим инструментарием не вправе быть участником пьесы. А при изучении дополнительных сторон микрореальности физик поневоле становится еще и режиссером. «В этом опыте вы будете только частицами! — говорит он электронам или квантам света. — А в этом — только волнами!» И всякий раз, когда физик будет сталкиваться с новыми парами несовместимых образов, ему придется действовать и мыслить точно так же. Получается, что он как бы приготовляет в опыте микродействительность для самого себя.