Лев Кокин - Пути в незнаемое

Физику наших дней на каждом шагу приходится сталкиваться с необходимостью описания реального, но недоступного непосредственному восприятию мира. Связанное с этим возникновение многих абстрактных понятий, не имеющих классических аналогов, привело к величайшей революции в человеческом сознании. Проникновение в область совершенно невероятных с точки зрения «здравого смысла» явлений привело к построению существенно новой картины мира. Понадобился пересмотр привычных представлений о нем, глубокая реформа основных, казалось бы незыблемых, законов естествознания. Наиболее значительные события, которые привели к возникновению новой физики, разыгрались в течение трех первых десятилетий нашего века и были связаны с появлением теории относительности и квантовой механики — науки, рассматривающей явления микромира.

Я не случайно обращаю внимание читателя на специфические, никогда ранее не встречавшиеся трудности, которые возникают при попытке описания мира атомов. Эти вопросы имеют глубоко принципиальный характер и в значительной мере определяют место, которое мыслящий человек занимает во вселенной. Квантовая механика отчетливо обозначила границы, за которыми оказываются неприменимыми обычные представления о вещах и явлениях, где единственным орудием исследования становится математика, тот, по выражению Гиббса, «язык природы», который только и позволяет овладевать абстрактными понятиями, лежащими в основе новой науки.

Вернер Гейзенберг, один из творцов квантовой механики, установил фундаментальный принцип (так называемый «принцип неопределенности»), из которого следует, что в любом случае нам доступно только вероятностное описание явлений природы. Этот принцип заставляет изменить ряд основных представлений об окружающем нас мире, где само понятие о реальности происходящего мы инстинктивно связываем с точным знанием состояния исследуемого объекта — например, с одновременным заданием импульса и координат какой-либо элементарной частицы.

Однако на каком языке можем мы описать эксперимент над микрообъектом (впрочем, не только над микрообъектом) и изложить его результаты? Единственный доступный нам язык — это язык классической физики, язык, основанный на понятиях, связанных с укоренившимися представлениями о пространстве и времени. Отсюда возникает парадоксальное положение, состоящее в том, что все наши суждения о микромире по необходимости должны быть выражены в классических терминах. Но поскольку язык классической физики в принципе не приспособлен для этой цели, каждое такое суждение будет неточным. Следствием этого и является статистический, вероятностный характер закономерностей, устанавливаемых квантовой механикой для процессов, протекающих в том удивительном мире, объекты которого, отражаясь в зеркале наших обыденных представлений, обнаруживают совершенно противоположные, казалось бы несовместимые, черты: в некоторых явлениях они выступают перед нами в облике волн, непрерывно распределенных в пространстве, в то время как на основании других экспериментов их следует трактовать как частицы — то есть крупинки вещества, занимающие ничтожно малый объем. Частицы-волны — нечто совершенно невообразимое для нашего «классического» разума. Этот удивительный дуализм нашел свое отражение уже в основных соотношениях квантовой механики, связывающих энергию и импульс «частицы» с частотой и волновым числом соответствующей ей «волны».

Из сказанного возникает, казалось бы, совершенно естественный вопрос: а что же представляют они, эти частицы-волны, на самом деле? Ответ может быть только один: и то и другое — иного нам знать не дано. Именно такое утверждение следует из знаменитого «принципа дополнительности», введенного в науку Нильсом Бором. В разных экспериментах микрообъект появляется то в одной, то в другой маске, и только совокупность этих взаимоисключающих, если их рассматривать в отдельности, но в действительности взаимодополняющих друг друга аспектов позволяет нам в конечном счете интуитивно составить какие-то правильные представления о странной природе мира атомов.

Вероятно, не будет ошибочным утверждение, что интуиция, способность к подсознательному построению сложных логических конструкций, которые не всегда удается однозначно и ясно перевести на обыденный «классический» язык, никогда еще не играла такой решающей роли в науке, как в наше быстротекущее время. Блестящим подтверждением этого является история квантовой механики, возникшей из целого ряда гениальных догадок.

Но все постепенно меняется. И развитие новой науки явилось мощным толчком к дальнейшей «абстрактизации» человеческого разума: мы легко оперируем теперь такими отвлеченными понятиями, которые в недавнем прошлом казались ошеломляющими и непостижимыми. Это явление, по-видимому, совершенно закономерно, ибо новые концепции никогда не принимаются без сопротивления. Макс Планк, открывший квантовую природу излучения, на склоне лет произнес однажды бесконечно справедливые слова, полные горького юмора: «К счастью, люди умирают. Через некоторое время все, кто не смог осмыслить различные новые понятия, постепенно исчезают, и на смену им приходит новое поколение».

Френкель протирал очки, близоруко щурясь на темный поплавок, который, вздрагивая, то погружался в воду, то снова всплывал на поверхность.

— Да, я часто размышляю теперь о прошлом. Это — возрастное явление, так утверждают медики…

— Простите, Яков Ильич, но в моем представлении Френкель и старость — две вещи несовместные.

— У Шекспира есть чудесный сонет, в котором он говорит, что свои седины мы замечаем только в зеркале… Это очень верно: мы смотрим на мир как бы изнутри своего собственного «я», и он кажется нам вечно юным. И поэтому многие из нас, если их не гнетут болезни, не чувствуют своего возраста… Кажется, Бальзак сказал, что старость приходит неожиданно, как зима: проснешься однажды утром и видишь, что все кругом бело…

Я заметил, что размышления о прошлом говорят только о том, что у человека есть предмет для подобных размышлений, есть что вспомнить. А материал для воспоминаний может накопиться и в самой ранней молодости — это уже зависит от того, кому как повезет в жизни. Френкель, находившийся в задумчивом и несколько грустном настроении, покачал головой:

— Это, пожалуй, не совсем верно. Воспоминания воспоминаниям рознь. Выражаясь высоким штилем, одни и те же события окрашиваются в совершенно различные тона в зависимости от того, смотрите ли вы на них сквозь светлый воздух юности или сквозь дымку минувшего. Здесь также работают определенные психологические факторы, зависящие от возраста и от накопленного житейского опыта. И у меня сейчас появилась потребность рассказать о том, что я видел и пережил… Собственно, не столько рассказать, сколько пофилософствовать по этому поводу…