Даниил Данин - Неизбежность странного мира

Если бы перескок электрона хоть как-нибудь внутренне членился на маленькие шажки, между разрешенными уровнями энергии располагались бы новые уровни — тоже ведь разрешенные, раз электрон их проходит! И «в спектре атома возникли бы новые линии. А их нет.

Но не только в этом дело. Пусть будут такие шажки. Тогда каждый из них — снова — или скачок, или последовательность — новых, еще более мелких шажков. Если продолжать такое дробление скачков, получится непрерывный переход с орбиты на орбиту. Излучение окажется непрерывным.

Мы придем к тому, с чего начались все трудности. Круг замкнется, и у нас снова не останется никакого выхода, кроме одного: вернуться к скачкам, признать, что они не изобретение Планка, Эйнштейна или Бора, а установление самой природы.

У квантовых скачков нет собственной истории — нет смены подробностей, которую можно было бы проследить. Есть начало и конец, а между ними нет процесса! Классической физике, видевшей в природе только непрерывные изменения, нечем было утешить исследователей. Квантовые скачки нельзя было ни «представить себе», ни отвергнуть. И сознание физиков долго тяготилось ими и противилось их внезапному вторжению в физическую картину мира.

В 1913 году, когда молодой Бор впервые сформулировал свои идеи, стареющий исследователь почтеннейший лорд Релей сказал на торжественном собрании Британской Ассоциации в Бирмингаме: «Люди, которым за семьдесят, не должны спешить с выражением своего мнения по поводу новых теорий». Однако сам он не удержался и поспешил заметить, что не верит, будто «природа ведет себя таким — странным образом», и добавил, что ему трудно принять квантовые скачки «в качестве картины того, что действительно имеет место в природе».

Но смущены и встревожены были не только старые ученые — «люди, которым за семьдесят».

Помните, как Макс Планк, с которого все началось в 1900 году, уговаривал молодого Иоффе очень осторожно обращаться с квантами и «не идти дальше, чем это крайне необходимо». Прошло десять с лишним лет, прежде чем Нильс Бор «увидел», как рождаются кванты в недрах излучающих атомов. Потом прошло еще десятилетие, а Планк по-прежнему не решался поверить до конца в свое собственное детище. Он писал в 1923 году, что переход атома из одного устойчивого состояния в другое все-таки «ни в коем случае не может иметь скачкообразного характера…». Но даже в теории он, конечно, ничем не мог заменить скачки. Ну, а заменить их чем-нибудь в природе — это вообще не во власти физика.

А Эйнштейн? Вы думаете, его бесстрашная мысль совершала по развалинам классических теорий прогулки легкие и беззаботные?

«Я, должно быть, похож на страуса, который все время прячет голову в песок относительности, чтобы не смотреть в лицо гадким квантам», — так писал он гениальному французскому физику Луи де Бройлю, с чьим именем мы скоро встретимся вновь. И писал не в начальные времена создания теории световых частиц, не в пору ранних своих исканий, а в 1954 году, когда кванты-фотоны, им самим введенные в науку, имели уже позади полувековую историю — громкий список побед в объяснении физических фактов и ни одного поражения!

А Эрвин Шредингер? Один из создателей современной механики микромира, он-то уж, наверное, смотрел на квантовые переходы, как на азбуку природы?

«Если мы собираемся сохранить эти проклятые квантовые скачки, то я жалею, что вообще имел дело с квантовой теорией!» — так в отчаянии воскликнул Шредингер после многодневных бессонных споров с Нильсом Бором. А Бор ответил: «Зато остальные благодарны вам за это, ведь вы так много сделали для выяснения смысла квантовой теории…» Было это в сентябре 1926 года в Копенгагене, когда Бор миролюбиво пригласил так много сделавшего ученого прочитать там лекции по волновой механике. Эта волновая механика, только что разработанная Шредингером, была вариантом квантовой теории атомного мира. А рассказал об этом эпизоде Вернер Гейзенберг — создатель другого варианта той же микромеханики, и слова об отчаянии Шредингера принадлежат именно ему.

Да, кстати, а как же сам Гейзенберг — один из тех, кто открыл законы, которые ленивый господь бог отказался продиктовать физикам-атомникам? Может быть, ему, Гейзенбергу, чуждо было отчаяние Шредингера?

В октябре 1950 года он читал доклад в собрании немецких естествоиспытателей и врачей, посвященный знаменательной дате — пятидесятилетию квантовой гипотезы Планка. Доклад был торжественный, юбилейный, когда не вспоминают огорчений, причиненных юбиляром, а одни только радости, доставленные им. Может быть, оттого, что юбиляром был не человек, а теория, Гейзенберг не удержался: он вспомнил все тот же 26-й год — нескончаемые споры в маленькой комнате на чердаке Копенгагенского института. Споры начинались вечером и затягивались далеко за полночь. Спорщики переходили с чердака в квартиру Бора и принимались глотать портвейн, потому что… Потому что для спорящих сторон «дискуссии иногда заканчивались полным отчаянием из-за непонятности квантовой теории…»!

Значит, чувство отчаяния посещало и Гейзенберга и Нильса Бора? Да, даже Бора, который сам утешал Шредингера.

Так что, если и нас с тобою, терпеливый читатель, охватывает такое же чувство при столкновении с идеей квантовых скачков, то, право же, не стоит впадать в уныние и раздумывать о косном несовершенстве нашего слабого разума: видишь, плод познания был горек даже для великих! Но он все-таки слаще неведения.

Раз уж эта главка вся в свидетельских показаниях разрушителей классики, невозможно не привести в ней прекрасные слова, сказанные в 20-х годах одним из крупнейших наших ученых, имя которого уже не раз встречалось на этих страницах, — Сергеем Ивановичем Вавиловым:

«Современному физику порою кажется, что почва ускользает из-под ног и потеряна всякая опора. Головокружительное ощущение, испытываемое при этом, вероятно, схоже с тем, которое пришлось пережить астроному-староверу времен Коперника, пытавшемуся постичь неподвижность движущегося небесного свода и солнца. Но это неприятное ощущение — обманчиво, почва тверда под ногами физика, потому что эта почва — факты».

Удивительно только, что любому человеку для признания даже и бесспорных фактов нужно, чтобы они не покушались на его отстоявшиеся взгляды. Иначе и факты для нас не факты! Такова уж сила идей, в которых обобщен длительный опыт сознания.

— А разве идея непрерывности понятней идеи скачка? — сказал мне один физик, которому я надоедал разговорами о непонятности скачкообразных переходов. — Вот банка с детской мукой, на которой нарисована девочка с банкой в руках. На нарисованной банке —» снова девочка с банкой в руках, на которой нарисована девочка с банкой в руках. И так без конца… Это образ классической непрерывности. Так разве это понятней что нет последней девочки с банкой в руках, что эту волынку будто бы можно тянуть до бесконечности, уменьшая девочку до нулевых размеров?