Даниил Данин - Неизбежность странного мира

Квантовая механика, пробравшись в глубины атома, привела оттуда толпу новых физических загадок и непонятностей. Действительных и мнимых. Эйнштейн умер в 1955 году, оставив на полях трактатов по квантовой физике нестертые знаки вопросов, не доказав основательности многих одолевавших его сомнений и не опровергнув того, с чем не мог смириться. Помните его письмо де Бройлю о «гадких квантах»? Он написал его всего за два года до смерти.

Как раз в ту пору — в начале 50-х годов, кроме уже стареющего де Бройля, еще и молодые теоретики из разных стран выступили со своими попытками нового физического истолкования математических законов квантовой механики. Ими руководила та же надежда, что и де Бройлем, — надежда обрести в микромире утраченные траектории. И как некогда в 20-х годах, в эпоху рождения новой механики, академические аудитории и страницы научных изданий вновь стали в наши дни ареной споров «на старые темы».

Вообще-то говоря, эти споры никогда надолго не затихали на протяжении последних тридцати лет. Спорили физики и математики, философы и публицисты, люди дела и люди слова. Новизна открывшейся картины движения в Малой вселенной атома взбудоражила все умы. Но в этой непрерывной борьбе вокруг механики микромира, пожалуй, всего замечательней был именно духовный союз Эйнштейна и де Бройля, потому что никто из физиков не сделал больше, чем они, для самого зарождения новой механики с ее миром утраченных траекторий. Они дали ей первые идеи.

Так была ли неизбежность в появлении этого странного мира? Что лежало в начале начал?

Эйнштейн теоретически открыл, что у световых волн есть свойства частиц. Это произошло в 1905 году.

Де Бройль теоретически предсказал, что у частиц вещества есть свойства волн. Это произошло в 1923 году.

Косвенные, отдаленные, очень смутные и отнюдь не экспериментальные данные намекали учёным, что природа, быть может, снабдила материю во всех ее проявлениях симметрией этих противоположных свойств — волн и корпускул. В убеждении, что такая симметрия или равноправие существуют не «быть может», а на самом деле , и лежало начало начал.

«Для того чтобы рискнуть сделать этот вывод, требовалось так много мужества… что, по-видимому, только два физика — сам Эйнштейн и Луи де Бройль — решились на это». Так говорил известный теоретик Паскуаль Иордан — один из тех истолкователей микромеханики, которых де Бройль относит сейчас к разряду «авторов трактатов», забывающих своих идейных родителей. Тут, кстати, видно, что этот упрек не очень справедлив: столь смиренно и восхищенно не говорят о заслугах отцов неблагодарные дети.

«Эйнштейн долго вынашивал эту идею, не опубликовывая ее, — читаем мы дальше, — так как он не получил никаких результатов, которые дали бы возможность формулировать ее количественно». Де Бройль такие результаты получил. Он и вправду решился на шаг, редкий по мужеству даже в отчаянно-смелом естествознании нашего века.

…Обычно физические идеи возникают так: ученого загоняют в тупик необъяснимые факты — он предполагал, что кривая будет ползти вверх, а она опускается вниз; он не ожидал, что спектральная линия вдруг окажется почему-то раздвоенной; он заметил, что стрелки приборов систематически скачут без всяких видимых причин. Как понять непонятное? Может быть, выдвинуть предположение, что тут замешаны новые силы, или неизвестные частицы, или какие-то «дикие» законы природы? Но, наверное, эта догадка покажется коллегам нелепостью. А все же попробуем — посмотрим, не помогает ли она делу?.. Возникает рабочая гипотеза.

Ведь именно так, подчеркнуто-скромно, называл поначалу свою великую идею неделимых порций энергий Макс Планк. Он чувствовал робость перед ее революционностью — кванты посягали на слишком многое, а появились только для уяснения одной-единственной проблемы. Эта робость ученого перед необъятно широкими последствиями его собственной рабочей гипотезы — свидетельство совершенно конкретного «лабораторного» происхождения квантовой теории, доставившей впоследствии столько забот физикам и философам нашего времени.

Так всегда — необъяснимость или, вернее, необъясненность фактов дает толчок ищущей мысли физика. И опытное происхождение глубочайших идей не умаляет их величия. Но когда они рождаются в поисках выхода из лабораторного тупика, ищущая мысль в своем вольном полете все время испытывает спасительную поддержку в заранее установленных надежных фактах. Они не позволяют ей заблудиться. Маршрут полета неведом, трасса никем не проложена, но конечный пункт известен — он отмечен в дневниках экспериментаторов. И пустившийся в полет теоретик знает, где его ждут давно и нетерпеливо.

Так, Эйнштейн, заговорив в 1905 году о частицах света, имел ужен, сущности, совершенно надежное экспериментальное доказательство своей правоты: световые волны не всегда (вели себя как волны — они выбивали электроны с поверхности вещества на манер падающих градинок, а не порывов ветерка. Конечно, это надо было увидеть, понять, провозгласить! Но Эйнштейн проложил небывалый путь к уже обитаемому острову.

А бывает не так.

Вряд ли Менделеева ждали с цветами, когда он пустился на поиски периодического закона: незадолго до его блестящего успеха попытки англичанина Ньюлендса найти такой же закон были встречены издевательским вопросом со стороны почтенных британских химиков: «А вы не пробовали располагать элементы просто в алфавитном порядке?» Относительный вес многих атомов (во сколько раз они тяжелее водорода) был еще неточно измерен, чуть не треть элементов вообще не была еще открыта. Менделеев сам на бумаге исправлял атомные веса, как считал это нужным, ибо не верил экспериментальным данным: они противоречили его руководящей идее. Он оставлял пустые клетки в своей таблице, надеясь на будущие открытия. Лишь завтрашний день науки мог действительно подтвердить его правоту. И — подтвердил, по-новому обосновав и уточнив, но не отвергнув менделеевский принцип построения таблицы химических элементов.

Так, лишь на будущие успехи экспериментаторов мог рассчитывать Луи де Бройль, когда в 1923 году он заговорил о «волнах материи»: еще ни в одной лаборатории, никем и никогда не наблюдались волновые свойства вещества! Еще меньше, чем Менделеев, он мог надеяться на радостную встречу впереди. Ни малейшей опоры в опытах не имела его ищущая мысль. Он летел к острову, покуда что совсем необитаемому.

На какой же почве возникли его идеи? Ведь в настоящей науке беспочвенных идей не бывает. Даже научные фантасты — вольные стрелки — не часто позволяют себе подобные вещи: они привязаны если не к выводам, то к надеждам науки. И когда их воображение отрывается от этой почвы, они, конечно, остаются фантастами, но перестают быть научными. У физиков и такого выбора нет!