Самая большая ошибка Эйнштейна - Дэвид Боданис

В разговорах с Мишелем Бессо он отзывался о гипотезе Гейзенберга еще пренебрежительнее. По его мнению, изощренные правила, по которым тот превращал списки «входящего в атом» в списки того, что мы наблюдаем «выходящим» из него, – это не что иное, как «просто колдовская таблица умножения… Сделано очень умно, а поскольку получилось очень сложно, то он совершенно застраховал себя от упреков в неточности».

В научной среде все шире расходились слухи об этом противостоянии. Может быть, Эйнштейн прав? Ведь Гейзенберг, в конце концов, предлагает коренным образом пересмотреть то, в чем все так убеждены. Может быть, его гельголандские списки «входящего» и «выходящего» – просто временные подпорки для упрощения расчетов, применяемые до тех пор, пока не появится более удачное описание явлений?

* * *

В тот период, когда Гейзенберг впервые дерзнул бросить вызов Эйнштейну, эти таблицы как будто демонстрировали признаки того, что старший из ученых прав. В январе 1926 года другой физик, очень любезный австриец Эрвин Шрёдингер предложил уравнение вполне классического и традиционного вида, согласно которому, как многим показалось, уже не требовалось относить движения внутри атома к области непостижимых загадок. Если его уравнение справедливо, то квантовую механику, вероятно, удастся вернуть в царство строгой причинности – ту область физики, где пребывали и Ньютон, и сам Эйнштейн. Тем самым Шрёдингер сумел бы опровергнуть предположение Гейзенберга о том, что на самом деле справедлив лишь принципиально новый взгляд, согласно которому незачем и пытаться описывать происходящее внутри атома четкими механистичными методами.

Гейзенберг пытался бороться. Но в очных дискуссиях с оппонентом он почему-то неизменно терпел поражение. Шрёдингер был на несколько лет старше и обладал свойственным многим уроженцам Вены спокойным чувством собственного превосходства, что чрезвычайно нервировало впечатлительного Гейзенберга. (К тому же частная жизнь Шрёдингера оставалась непонятной для Гейзенберга, этого любителя походов, настоящего бойскаута. Шрёдингер вывел свое уравнение в 1925 году, проводя Рождество на роскошном альпийском курорте вместе с одной из своих бесчисленных любовниц, причем его жена всегда была только рада, что он путешествует в такой замечательной компании. Про него рассказывали, что когда ему требовалась тишина, он нежно помещал жемчужинки в уши своей пассии.)

Эрвин Шрёдингер (примерно через два десятка лет после своего эпохального открытия 1926 года)

Гейзенберг столкнулся с непростой дилеммой. Если вы совершили великое открытие, но вам не поверили, каков будет ваш следующий шаг? В отчаянии Гейзенберг вернулся к своей основной идее. Его критиковали за то, что он был убежден: все попытки отследить конкретные траектории электронов в атомах – пустая трата времени. Что ж, он напрямую обратится к этой проблеме. Он не просто предположит, что мы не в состоянии количественно измерить характеристики поведения электронов, – он докажет это!

Эйнштейн и Шрёдингер, каждый по-своему, унижали Гейзенберга, но молодого ученого подстегивало еще одно унижение, которое он некогда перенес и которое, пожалуй, теперь даже помогло ему справиться с этим новым вызовом. В годы учебы в Мюнхене под руководством Зоммерфельда его (в сравнительно юном 21-летнем возрасте) вызвали для сдачи устных экзаменов, что являлось последним этапом перед защитой диссертации. Поскольку Зоммер-фельд был почтенным главой физического факультета, а Гейзенберг был его любимым аспирантом, все полагали, что эти устные экзамены окажутся лишь формальностью. Однако на факультете работал и профессор Вильгельм Вин, пожилой экспериментатор. Незадолго до экзаменов Гейзенберг записался на курс Вина, но пропустил почти все занятия. Ему никогда не нравилась экспериментальная работа. Он грезил о предстоящей защите. К тому же он знал, что талантливее всех в университете. Чем ему может навредить безобидный старик, этот любитель нелепых опытов?

Вин понимал, что уже давно потерял в университете былое уважение и авторитет. У него была куда более трудная жизнь, чем у Гейзенберга: он вырос в загородном поместье, которое его родителям пришлось продать после случившейся засухи; его не раз исключали из школы. В общем, его самолюбие бывало часто уязвлено. И сейчас Вин был глубоко убежден, что эксперимент – подлинная основа научного прогресса, а ныне все лавры доставались теоретику Зоммерфельду. Вин не мог напрямую атаковать влиятельного соперника, а вот его учеников – другое дело. Можно попытаться!

Когда в 17:00 Гейзенберг вошел в аудиторию Института теоретической физики, где обычно устраивались семинары, а сейчас проходили устные экзамены, он увидел, что рядом со слегка встревоженным Зоммерфельдом восседает не кто иной, как Вильгельм Вин. Тот начал со сравнительно простого вопроса – о том, как действует один новый лабораторный прибор. Гейзенберг не знал об этом ничего. Зоммерфельд попытался сменить тему, задав ряд теоретических вопросов, где пригодились бы немалые математические познания Гейзенберга. Что ж, Вин подождал, пока юноша ответил, а затем вернулся к своим иезуитски вежливым во-прошаниям. Не мог бы герр Гейзенберг объяснить, как работает электрическая цепь в радиоприемнике? Экзаменуемый попытался сообразить, как работает эта чертова цепь, но вскоре запутался – он никогда не тратил свое время на такие подробности. Тогда Вин осведомился, как действует осциллоскоп. И наконец, не добившись вразумительных ответов и на этот вопрос, он поинтересовался: может быть, экзаменуемый сумеет хотя бы рассказать, как работает обыкновенный микроскоп?

Два часа спустя раскрасневшийся Гейзенберг выбрался из аудитории. Он ни с кем не хотел разговаривать. Отцу он заявил, что его карьера физика кончена. Лишь вмешательство Зоммерфельда (чья высшая оценка уравновесила низшую, поставленную Вином) позволило Гейзенбергу все-таки получить ученую степень.

Это было в 1923 году. Теперь же, несколько лет спустя, после встречи с Эйнштейном в 1926-м, Гейзенберг, по иронии судьбы, снова и снова размышлял о том, как вычислить, насколько сильно микроскоп способен увеличивать объект, на который направлен, и как, собственно, проходит этот процесс. Разобравшись в этом, он сможет продемонстрировать, что никто и никогда не сумеет во всех подробностях проследить за маршрутом электрона в атоме. Это позволило бы нанести удар и Шрёдингеру: «Чем больше я думаю о физической стороне шрёдингеровской теории, тем более отвратительной она мне кажется», – признавался Гейзенберг своему другу Вольфгангу Паули в том же 1926 году. А своему наставнику Борну он сообщал: «У меня есть идея насчет того, как исследовать возможность определения положения частицы при помощи гамма-микроскопа[9]». И он это сделал – сделал то, что раньше не удавалось никому.

Если Эйнштейну действительно хочется увидеть электрон, рассуждал Гейзенберг, ему следует направить световую волну (или какой-то другой носитель энергии) на атом, дабы высветить находящийся там электрон. Но электроны имеют малые размеры. Если пучок света чересчур силен, он «пересилит» электрон, изменив его положение. Но если пучок света окажется чересчур слаб, его не удастся направить на крошечный электрон с достаточной точностью. Как бы осторожно вы ни присоединяли манометр к автомобильной шине, из нее все равно будет выходить при этом немного воздуха, а значит, сам факт измерения сделает получаемые результаты некорректными.