Даниил Данин - Неизбежность странного мира

Они не несут с собою никакой энергии-массы. С их помощью невозможно было бы передать никакой сигнал, в отличие от волн электромагнитных или звуковых. Пси-кванты были бы чистейшим вымыслом. В фантастическом романе с ними нечего было бы делать даже самому бесшабашному автору. Он превратился бы просто в мистика, если бы захотел из самых лучших побуждений заставить какого-нибудь сверхгениального старичка с иностранной фамилией или широкоплечего гуманиста с квадратным подбородком мучиться над проектом пси-станции, передающей эти волны, или над конструкцией пси-антенны, принимающей их из глубин космоса. Их никто не может посылать ни из каких глубин — недра ли это атома или недра вселенной. Вот точно так же никто не смог бы играть в серсо орбитами планет. В балансе материи мира нематериальное с очевидностью не участвует.

Как же нам вообразить и без того нечто трудновообразимое — элементарную частицу, еще и запеленатую в волновой пакет из таких призраков? Нелегкая задача. Как говорят испанцы: «Вдвоем привидения не увидишь». Однако это все шутки. А если всерьез, то ведь именно нематериальность шредингеровских пси-волн бесконечно облегчает наше положение.

Не протестуйте — облегчает!

Это ведь значит, что судьба волнового пакета из этаких волн никак не может отразиться на материальной плоти электрона. Его массу, его — заряд не нужно спасать от растворения в пространстве — такой удел им не грозит. Что с того, что волновая упаковка частицы переживает по законам математики свою судьбу: то, расползается крайне медленно или, напротив, быстро, то вновь собирается в четкий тесный пакет, то перекрывается волновым пакетом другой частицы — словом, ведет себя по-разному, в зависимости от обстоятельств движения в микромире? Что бы ни происходило с волновой упаковкой движущихся частиц, они сами от этого никакого материального урона претерпеть не могут. (Бабочка в сачке остается бабочкой, раздулся ли сачок по ветру или, сморщившись, сник.)

В общем, нематериальность шредингеровских волн сразу избавляет элементарные частицы от беды, в которую они, казалось бы, попали оттого, что какие-то там пси-волны так прекрасно описывают механику их поведения. Но эта же нематериальность волновой упаковки частиц внушает неискушенному сознанию ужасное подозрение: уж не мистикой ли занимается эта непонятная квантовая механика микромира? То-то о ней столько разговоров идет вот уже тридцать с лишним лет! Видно, неспроста. Не правда ли, хочется даже воскликнуть: «Философы, где ваша бдительность?!»

(В «бдительности» догматиков за эти три десятилетия недостатка не ощущалось. Один профессор философии называл создателей квантовой механики даже «агентами империализма», которые путем неправильного истолкования пси-волн откровенно намеревались увести пролетариат от классовой борьбы с капиталистами. Клянусь, тут нет преувеличения. Точную цитату искать скучно. А сколько вздора наговорили философы, журналисты, публицисты на Западе! Один из них, француз В — ь, окрестил квантовую механику «обскурантистским учением» — чем-то вроде богословской теории. Другой сказал о ней с восторгом: «Это — Пикассо-физика!» Третий назвал ее вместе с теорией относительности «абракадаброй XX века». А сколько сами физики на философском досуге высказали о ней уродливых мнений! Но, подождите, давайте уловим сначала самое главное и необычное, что открылось перед физиками в природе, когда признание нематериальность шредингеровских пси-волн спасло частицы от гибельного расползания.)

В этой нематериальность самой по себе еще не заключалось, конечно, ничего подозрительного. Разве смущает кого-нибудь, что нельзя потрогать рукой орбиты планет — те эллипсы, по которым катятся они вокруг Солнца? До открытия в 1930 году Плутона, когда самой отдаленной планетой считался Нептун, астрономы говорили, что орбита Нептуна претерпевает непонятные возмущения. По уравнениям небесной механики они нарисовали эту орбиту как обязательную линию поведения Нептуна и с удивлением обнаружили, что он не совсем исправно подчиняется их предписаниям. В этом удивлении астрономов лежало начало открытия Плутона: стало ясно, что «какое-то, еще неведомое, небесное тело своим влиянием искажает предвычисленный эллипс движения Нептуна. Так что же, Плутон искажал физическую реальность? Нет, он просто молча доказывал, что орбиты — математические призраки, тем точнее отражающие поведение небесных тел, чем больше знают ученые. И хотя ни один безумец не станет разглядывать в телескоп то место, из которого уже ушла планета, дабы «увидеть» саму ее орбиту, эта призрачная кривая полна ясного физического смысла. Ясного и глубокого: это классическая траектория небесного тела.

Волновая упаковка движущихся частиц призрачна не более, чем траектория. И полна еще более глубокого физического смысла. Но, к несчастью, не такого ясного, потому что в микромире траекторий нет. Однако, если сравнить на минуту классическое движение Нептуна с квантовомеханическим движением электрона, кое-что сразу станет понятным.

Электрон не переживает судьбы волнового пакета из шредингеровских волн — он не расползается и не сводится на нет. И Нептун не переживает судьбы своей кеплеровской орбиты, когда она искажается под влиянием Плутона. Нептун остается таким же небесным телом, каким был, он только начинает двигаться по-другому: искажение орбиты — это изменение линии его поведения. И ничего больше. Так не происходит ли нечто подобное и с электроном, когда изменяется форма его волнового пакета? Конечно. Иначе и быть не могло бы. Ведь уравнение Шредингера, при решении которого и получаются волновые пакеты, описывает поведение частиц в микромире. И совершенно понятно, что судьба волнового пакета электрона, не сказываясь на нем самом — на его материальной плоти, должна сказываться на его движении. (Так форма сачка влияет на возможности полета пойманной бабочки: в раздувшемся сачке ей просторней, чем в сникшем.)

Конечно, такому сравнению место лишь в скобках: очень уж грубо нагляден вещественный сачок и очень уж не похожа на частицу одушевленная бабочка. Но ведь и научный термин «волновой пакет» — только образ. И тоже довольно рискованный. Однако даже ученых это не пугает. Так не выпустить ли пойманную бабочку из скобок — пусть помогает нам.

Когда на реке нечаянно складывается из разномастных волн одинокий гребень, он в самом деле напоминает внешними очертаниями колеблемый ветром сачок. Забыв о строгостях математики, можно примерно так представлять себе и очертания волнового пакета из пси-волн. Он как бы накрывает частицу-бабочку.

Первый вопрос о поведении электрона — где он сейчас находится? Таинственная величина «пси» обязана — обязана по математическому происхождению своему — как-то помочь в поисках верного ответа. А что она может ответить? Только одно: «Ищите электрон там, где я не равна нулю». То есть под сачком волнового пакета. Иными словами, в той области пространства, где поднимается в данный момент движущийся гребень сложившихся вместе пси-волн — «волн поведения» электрона. Так на вопрос: «Где. сейчас пойманная бабочка?» — сачок ответил бы: «В моих пределах».