Тибо Дамур - Мир по Эйнштейну. От теории относительности до теории струн

Пятый Сольвеевский конгресс, состоявшийся в Брюсселе осенью 1927 г., был важнейшим событием. Он стал переломным моментом не только для мирового сообщества физиков-теоретиков {151}, но и для научной карьеры Эйнштейна. На этом конгрессе Эйнштейн выступил в роли оппонента новой интерпретации квантовой теории, предложенной Бором на основе идей Борна (о вероятностной интерпретации амплитуды A ), Гейзенберга (о соотношении неопределенностей), а также на основе концепции дополнительности. Физики-теоретики с большим интересом ожидали реакцию Эйнштейна. Для всех он был не только величайшим физиком современности, но и тем, чьи революционные идеи лежали в основе открытия и понимания квантовой реальности. Физики молодого поколения (Гейзенберг, Йордан, Паули и др.) боготворили Эйнштейна и видели себя его скромными последователями. Собирался ли духовный отец теоретической физики благословить в купели дополнительности новое квантовое дитя, которое все считали его собственным интеллектуальным отпрыском? Оказалось, нет! Эйнштейн не верил в интерпретацию квантовой теории, отстаиваемую Бором.

Для большинства разочарование было огромным. Некоторые (например, Пауль Эренфест) доходили до того, что сравнивали эйнштейновскую позицию в отношении новой квантовой механики с позицией противников теории относительности, ошеломленных новизной идей Эйнштейна и отказывающихся менять «свои старые представления». Я думаю, что весьма распространенное представление Эйнштейна в образе эдакого стареющего революционера, отвергающего новые квантовые идеи, поскольку они противоречат его представлениям о том, что есть a priori реальность, не является точным . Это не значит, что я считаю ошибочной позицию Бора и большинства физиков, последовавших за ним в разработке так называемой «копенгагенской интерпретации» квантовой теории. Далеко не так! С практической точки зрения консенсус, который был выработан на Сольвеевском конгрессе 1927 г. в отношении «копенгагенской интерпретации», способствовал развитию новых квантовых идей и позволил им найти приложения в различных областях физики. Значительная часть физики и техники XX в. базируется на применении квантовой теории (физика твердого тела, атомная физика, физика высоких энергий и т. д.) {152}. Интерпретационная схема, предложенная Бором на этом Сольвеевском конгрессе, помогла «отбросить» неясные эпистемологические аспекты квантовой теории и начать исследование нового мира, открытого с помощью ее математического формализма. Однако сейчас, я думаю, настало время (в частности, в связи со столетием революционных идей, предложенных Эйнштейном в 1905 г.) более точно описать позицию Эйнштейна в отношении квантовой теории и заодно признать обоснованность его эпистемологических возражений, так же как и прозорливый характер его работ, сделанных после 1927 г.

По большому счету, я думаю, что Бору не удалось убедить Эйнштейна, поскольку идея дополнительности представляла собой лишь своего рода ширму, скрывающую концептуальную неясность и недостаточную техническую определенность. В письме Шредингеру (разделявшему его сомнения), написанном в мае 1928 г., Эйнштейн сравнил «копенгагенскую интерпретацию» с мягкой подушкой, на которой можно усыпить свой разум и не задаваться более вопросами о квантовой реальности:

«Успокоительная философия (или, даже лучше сказать, религия?) Гейзенберга – Бора так комфортно устроена, что выступает скорее в роли мягкой подушки, от которой истинно верующим нелегко оторваться».

Позднее (в 1939 г.), когда Бор еще более укрепился в статусе апостола дополнительности, ставшей панацеей от всех проблем интерпретации, указанных Эйнштейном, Шредингером и др., Эйнштейн (в письме Шредингеру) сравнил Бора с «мистиком, запрещающим любые вопросы о том, что существует независимо от наблюдателя…»

Если быть более точным, я считаю, что неудовлетворенность Эйнштейна связана с тем, что «копенгагенская интерпретация» не согласовывалась с его идеей, высказанной Гейзенбергу и приведшей последнего к открытию соотношения неопределенностей: «Теория сама решает, что является наблюдаемым, а что нет». Бор же добавил к математическому формализму квантовой теории интерпретационную суперструктуру, основанную на употреблении специального языка и фактическом обращении к другой научной теории («классической» ньютоновской механике), предназначенной для описания макроскопических объектов (таких как измерительные приборы). И поскольку Эйнштейн предъявлял очень высокие требования к концептуальной ясности, он не мог удовлетвориться «успокоительной философией (или религией?) Гейзенберга – Бора». Наиболее четкое выражение этой концептуальной неудовлетворенности было сформулировано Эйнштейном в его письме к Вольфгангу Паули в 1932 г. Мы цитируем его, как есть, даже если латынь в нем использована не совсем корректно:

«Я не говорю probabilitatem esse delendam , но probabilitatem esse deducendam , что отнюдь не одно и то же».

Другими словами, Эйнштейн не говорит, что необходимо вовсе избавиться от вероятностей [которые, согласно Максу Борну, появляются в квантовой механике], а говорит лишь, что необходимо вывести их появление [из математического формализма, определяющего квантовую теорию]. Напомним также, что Эйнштейн был экспертом применения теории вероятностей в классической физике (термодинамика, броуновское движение) и он же был тем, кто ввел вероятности в квантовую физику (в работе 1916 г. о поглощении и испускании света атомами). За те 20 лет, на протяжении которых Эйнштейн был (почти) единственным, кто верил в существование квантов света, он потратил уйму времени на попытки совместить (детерминистское) волновое и (случайное) корпускулярное описание света. Однако он не был человеком, который мог легко смириться, отказавшись от логико-дедуктивной науки в пользу того, что американский физик Брайс Девитт недавно назвал «расплывчатой метафизикой».

Так или иначе, начиная с 1927 г. Эйнштейн перестает детально следить за продвижениями в области квантовой теории. Временами он выражает свое восхищение по поводу тех или иных результатов и подтверждает свою уверенность в том, что квантовая теория представляет собой «значительный и даже в некотором смысле определяющий прогресс в понимании физики». Однако он все же продолжает надеяться найти способ «вывода (квантовых) вероятностей» из более общих представлений о структуре реальности. В течение 20 лет он был единственным, кто верил в кванты света (даже Бор сомневался в их существовании до 1924 г.), и поэтому привык в одиночестве следовать выбранному направлению поиска, даже если большинство физиков считало, что это направление ведет в никуда. [Именно так было в 1907–1915 гг., когда при полном отсутствии каких-либо ориентиров Эйнштейн работал над теорией гравитации.] Таким образом, он не относился к тем, кто мог бояться остаться в одиночестве в своем неприятии «копенгагенской интерпретации» квантовой механики.