Даниил Данин - Неизбежность странного мира

только тогда атомный электрон будет возникать на их пути как реальная преграда. Появится надежда наконец-то увидеть воочию странного незнакомца, про которого физики уверенно рассказывают нам тысячи интересных историй, не зная даже, «как он выглядит». А предполагаемая киносъемка в таких лучах возбудит надежду снять под воображаемым микроскопом самый скучный по однообразию, но и самый удивительный по необычайности фильм. Правда, такие ультракоротковолновые лучи — 0,1 ангстрема — наш глаз не воспринимает. Однако это не роковая беда: хитроумным устройством инженеры смогли бы превратить такое невидимое рентгеновское изображение в обыкновенное — видимое. Беда в другом. И тут уж действительно роковая.

Любые электромагнитные лучи — поток не просто волн, а микрокентавров — волн-частиц — фотонов. Каждый фотон — квант электромагнитной энергии. И вы, конечно, еще не забыли, что этот квант, эта порция энергии тем больше, чем выше частота электромагнитных колебаний, или, что то же самое, чем короче длина электромагнитной волны. «Синий фотон» несет с собою (или в себе) больше энергии, чем «красный фотон», а рентгеновский — в тысячи раз больше, чем любой фотон видимого света, потому что тут длина волны излучения в тысячи раз короче (даже в десятки тысяч раз короче для нужных нам лучей: сравните — 0,1 ангстрема и 3–7 тысяч ангстрем). А чем энергичней фотон, тем он массивней. И массу его легко узнать по закону Эйнштейна, так хорошо нам знакомому: Е = М·С 2. И вот совсем нетрудно подсчитать, — это простейшая арифметика, — каков же будет по своей массивности фотон того ультракоротковолнового рентгеновского излучения, которое могло бы хоть в принципе осветить электрон внутри атома.

Оказывается, масса такого фотона примерно равна массе электрона!

Теперь пусть начнется долгожданная съемка.

Не ясно ли, что ее придется тотчас прекратить? Ведь на атом хлынет поток таких же массивных волн-частиц, как сам атомный электрон. Вместо того чтобы аккуратно высветить атом, этот поток разгонит электроны, движущиеся вокруг ядра. Он развеет электронное облако — разденет атом. Он превратит его в голое ядро. Но незачем думать о сокрушительном потоке фотонов: в атоме водорода всего один электрон, и достаточно представить себе встречу только одного фотона с этим электроном. То будет встреча равных. И ее исход очевиден. На старом языке бильярдных шариков это будет столкновением двух одинаковых стремительных шаров — удар собьет электрон с его пути и вышвырнет из атомного пространства. Зафиксировав для нас место этого происшествия, фотон вместе с тем испортит весь объект съемки: дальше нечего будет снимать.

Значит, если бы даже существовали в атоме милые нашему воображению точные орбиты, наблюдать их мы все равно не смогли бы. Совершеннейший микроскоп, даже в мысленном идеальном опыте, показал бы нам из всей траектории электрона лишь одну точку. А снять на другой кадр «следующую точку» уже невозможно было бы: электрон в ней, в этой ожидаемой соседней точке, просто отсутствовал бы, и потеряло бы всякий смысл говорить о его «следующем» положении на орбите.

К счастью, эта заведомая безуспешность тончайшего опыта разочаровывает не так сильно, как могла бы, если б траектории в микромире действительно существовали. А то обстоятельство, что нельзя увидеть несуществующее, разве огорчительно?

И все-таки… И все-таки электрон как-то движется в пространстве и во времени. После Пушкина, дровосека, овец и бесполезного сверхмикроскопа снова приходится возвращаться к этому проклятому «как-то». Обнаружившие свою ограниченную пригодность, классические понятия координаты и скорости движущегося тела как-то все-таки должны быть приложимы и к описанию событий в микромире.

С этим ничего не поделаешь! — «Каморка неточностей». — Огорчения классиков. — Драгунский капитан говорит от имени бога. — Мировые постоянные. — «Таинственный посол из реального мира». — Соотношение Гейзенберга. — Понимание непредставимого. — «Погодите, Ландау, дайте, и мне хоть — слово сказать!»

В записках руководителя альпинистского отряда, впервые поднявшегося на один из гималайских восьмитысячников — на заоблачную Аннапурну, есть глубоко впечатляющее размышление:

«Ни одно животное, ни одно растение не имеют тут права на существование. В чистом сиянии утренней зари это отсутствие всякой жизни, эта суровая скупость природы лишь поднимают наши внутренние силы. Кто сможет понять возбуждение, черпаемое нами из этого небытия, если людей, как правило, привлекает и себе именно щедрая и богатая природа?»

Когда я прочел эти прекрасные строки, мне почудилось за ними что-то очень знакомое. Я оглянулся, как на улице: «Постой-ка, кто это? Мы же встречались. Что за дурацкая память!» Уже трудно было читать дальше. Захотелось немедленно вспомнить — где, в какой книге встретилось мне недавно нечто до крайности похожее? В записках другого альпиниста? Нет, рассказ о покорении Аннапурны случайно попался мне на глаза — уже больше года не раскрывал я никаких книг, кроме как «про физику» и «про физиков». Но неужели именно в одной из таких, далеких от поэзии книг могли содержаться строки о «возбуждении, черпаемом из небытия», и прочие вольности?.. Я решил на всякий случай (чтобы хоть второй след не потерять) выписать размышление альпиниста. И — вот тут-то, едва карандаш коснулся бумаги, мне сразу все вспомнилось, словно у руки есть своя надежная память: она уже выводила похожие слова!

Я переворошил выписки, сделанные недавно, и через минуту нашел то, что искал. Это были строки из лекции Вернера Гейзенберга о современной физике и цветовых теориях Гёте и Ньютона:

«Может быть, естествоиспытателя, покидающего область непосредственных чувственных восприятий с целью открытия более общих взаимосвязей, можно сравнить с альпинистом, который хочет подняться на вершину самой высокой горы для того, чтобы обозреть лежащую перед ним местность во всем ее многообразии. Альпинист также должен покинуть при этом плодородные, населенные долины. По мере того как он поднимается, перед ним раскрывается все более широкая окрестность, но вместе с тем все реже и реже видит он вокруг себя признаки жизни. Наконец он попадает в ослепительно яркую область льда и снега, где уже нет никакой жизни, и дышать становится почти невозможно. Только пройдя эту область, он может достигнуть вершины…»

Вот самочувствие физика-теоретика, исследующего глубинные законы движения материи. И как поэтично выразил Гейзенберг это самочувствие! Возражая критикам квантовой механики, он говорил в другом месте, что при попытках про-"1 никнуть в детали атомных явлений контуры этого реального странного мира растворяются для физика «в прозрачной ясности математики». Теоретики, как альпинисты, тоже черпают возбуждение словно бы «из небытия»: так далек от повседневной реальности, от зримого щедрого богатства жизни невидимый и неслышный мир элементарных частиц, где ищущая мысль ученых живет в атмосфере бесплотных отвлеченностей и непредставимых представлений.