На волне Вселенной. Шрёдингер. Квантовые парадоксы - Давид Бланко Ласерна

РИС. 3

Каждый квант сr, с частотой vx, попадает в электрон со скоростью Vr Каждый квант с2, с частотой v2, попадает в электрон со скоростью V2.

Как можно видеть на рисунке 1, направление пучка света на металлическую пластину вызывает высвобождение электронов. В 1902 году венгерский физик Филипп Ленард обнаружил, что скорость частиц, выбиваемых из металла, увеличивается с ростом частоты падающего света, но не с ростом его интенсивности (рисунки 2 и 3). Эйнштейн предположил, что свет состоит из квантов. Энергетический заряд, переносимый каждым квантом, зависит от частоты. Таким образом, при увеличении частоты отдельные высокоэнергетические кванты передают энергию отдельным электронам, вызывая рост их скорости. И напротив, увеличение интенсивности света приводит к росту количества квантов, способных воздействовать на электроны с той же энергией. В этом случае из пластины будет выбиваться больше частиц, но их скорость будет примерно одинакова.

Ранние работы Шрёдингера, находившегося под влиянием учителей, лежат в сфере гибридной, неполной физики: с одной стороны, они словно поставлены на якорь в классическом мире, который находится под угрозой исчезновения, а с другой — отваживаются отправиться в туманные края. Они — плоды переходной науки, которую триумф квантовой физики впоследствии уничтожит.

В мае 1910 года, после защиты диссертации на тему «Электрическая проводимость на поверхности изоляторов во влажном воздухе», Шрёдингеру было присвоено звание доктора. Сложно разглядеть в этом названии «дух огня» (пролагающий свой собственный путь и по-новому ставящий вопросы перед природой), который так восхищал его соучеников. Эта работа исследовала влияние атмосферной влажности на электропроводимость некоторых изоляторов (стекло, черное дерево, янтарь и так далее) и имела экспериментальный характер. Главная задача Шрёдингера состояла в изучении изоляции научных приборов в условиях сурового климата.

Едва он закончил учебу, как в отделе теоретической физики освободилось место ассистента. Наличие академических заслуг и великолепного досье позволило Шрёдингеру рассчитывать на эту должность, но на его пути возникли два препятствия: военная служба и несчастный случай с его университетским товарищем Гансом Тиррингом, который произошел во время катания на лыжах в окрестностях Мариацелля, живописного местечка в Штирийских Альпах. Неудачно упав, Тирринг сломал ногу и, таким образом, был освобожден от службы в армии. Он и занял вакансию ассистента, пока Шрёдингер носил военную шинель.

Вернувшись к гражданской жизни через несколько лет, Шрёдингер должен был согласиться на должность, менее соответствующую его научным интересам. Он стал ассистентом в Институте экспериментальной физики под руководством Экснера. Вот как Шрёдингер описал свой опыт работы в лаборатории:

«За эти годы я усвоил две вещи: во-первых, я не наделен талантом к экспериментальной работе; во-вторых, моя родина и мои соотечественники не талантливее меня в том, что касается реализации первоочередных экспериментальных проектов».

Без сомнений, исследователь узнал и многие другие вещи. Экспериментируя с оптическими инструментами, он заметил аномалию в своем восприятии цвета, которая уменьшала его чувствительность к зеленому и увеличивала диапазон различаемых оттенков красного. Экспериментальный багаж Шрёдингера позволил ему также отнести себя «к тому роду теоретиков, которые понимают, что значит проводить измерения путем прямого наблюдения».

В 1913 году, на следующий день после Рождества, ученый преодолел еще один этап в своей академической карьере и удостоился звания venia legendi (хабилитированный доктор), благодаря чему мог начать преподавать в качестве приват-доцента, взимая скромную плату с учеников, которых ему удавалось привлечь на свои занятия.

В своих первых статьях Шрёдингер продемонстрировал исключительную математическую виртуозность, основанную на интуиции физика — хотя еще и не отточенной. Вена после смерти Больцмана лежала в стороне от передовых научных течений, что препятствовало созреванию Шрёдингера, поскольку ему так и не приходилось сталкиваться с проблемами, которые стали бы настоящим вызовом его способностям.

Помимо этого, внимание Шрёдингера отвлекала проблема иного рода, которая ставила под угрозу его зарождающуюся карьеру. Проблему звали Фелиси. Можно смело утверждать, что занятия наукой и интеллект были не слишком престижны для буржуазного брака. Мать Фелиси, баронесса Краусе, была уверена, что Эрвин — совсем не та кандидатура, которая могла бы составить счастье ее дочери. Приват-доцент с почти нулевым доходом не был способен поддерживать требуемый образ жизни. Отчаявшись, Шрёдингер умолял отца принять его в свой бизнес. Рудольф возражал ему с тем же упорством, которое выказывала баронесса по отношению к браку. Жизнь оказалась сильнее любви, и все обещания, которыми втайне обменялись влюбленные, были забыты. Шрёдингер был готов пожертвовать ради Фелиси всем. Но что у него было? Вероятно, эта романтическая неудача остудила пыл Шрёдингера в отношении традиционного брака, что и объясняет его дальнейшую бурную личную жизнь.

Визитной карточкой венских физиков — такой же, как торт «Захер»,— были исследования атмосферного электричества и радиоактивности. Летом 1913 года университет нанял Шрёдингера для сбора данных на станции в Зеехаме, неподалеку от Зальцбурга. Регистрация следов радона в воздухе была скукой смертной. Впрочем, деревушка Зеехаме на берегу озера Матзее во время летних каникул оживлялась, и Шрёдингер нашел лекарство от скуки — после того как директор проекта представил ему няню своих детей, Аннемари Бертель. Эта девушка, дочь судебного фотографа, нашла молодого профессора «весьма очаровательным», и после этого радон был окончательно отодвинут на второй план. Разница в возрасте несколько смущала Шрёдингера, поэтому он предпочел выждать несколько лет, прежде чем сделать официальное предложение.

Если так будет продолжаться и дальше, я закончу тем, что стану физической и духовной развалиной. Я отвык от работы и не могу сконцентрироваться даже на полчаса.

Шрёдингер, в годы пребывания на фронте

Писательница Эдит Уортон вспоминала, как одним прекрасным вечером в июне 1914 года она подошла к небольшой группе людей, толпившихся перед кафе «Отея»: «Ты не в курсе?

Эрцгерцог Франц Фердинанд был убит... в Сараево... Где находится Сараево? Его жена была рядом. Как ее звали? Они оба мертвы». Уортон признавала, что большинству из них имя эрцгерцога совершенно ничего не говорило, и разговоры быстро вернулись к недавно опубликованной книге, новому приобретению Лувра, последней выставке... Венское общество не слишком взволновала новость о том, что молодой сербский националист застрелил эрцгерцога Австрии. Казалось даже, что старый император, недовольный преемником, которого ему предписывала линия наследования, был больше рад новому дофину. В других странах Европы также никто не замечал признаков надвигающейся бури. Трещина, расколовшая хрустальный купол бального зала, ширилась, как смертоносная паучья сеть, оставаясь совершенно невидимой.