Эйнштейн. Его жизнь и его Вселенная

Невозможно, утверждал Гейзенберг, знать одновременно точное значение координаты частицы, такой как движущийся электрон, и точное значение ее импульса. (Импульс равен массе частицы, помноженной на ее скорость.) Чем точнее измеряется координата частицы, тем меньше точность, с которой можно измерить ее импульс. И в формулу, определяющую возможный компромисс, входит (что неудивительно) постоянная Планка.

Сам акт наблюдения, то есть процесс, при котором фотоны, электроны, любые другие частицы или волны энергии взаимодействуют с объектом, влияет на результат наблюдения. Но Гейзенберг пошел еще дальше. У электрона нет определенной координаты или траектории до тех пор, пока мы его не наблюдаем. Это свойство нашей Вселенной, а не просто недостаток, присущий наблюдению, или дефект измерительной аппаратуры.

Принцип неопределенности, такой простой, но тем не менее такой удивительный, был осиновым колом, вбитым в сердце классической физики. Этот принцип утверждает: за пределами наших наблюдений объективной реальности нет, у частицы даже нет независимой от наблюдения координаты. Кроме того, принцип Гейзенберга и другие положения квантовой механики подрывают веру в строгое выполнение во вселенной принципа причинности. Когда Эйнштейн написал, что у него есть возражения по этому поводу, Гейзенберг резко ответил: “Я верю, что индетерминизм, то есть отказ от неукоснительного требования причинности, необходим”⁵⁹.

Когда в 1926 году Гейзенберг приехал в Берлин прочесть лекцию, он впервые встретился с Эйнштейном. В один из вечеров Эйнштейн пригласил его к себе домой, где они вполне по-дружески продолжили свой спор. Это было зеркальное отражение тех споров, которые Эйнштейн в 1905 году мог бы вести с консерваторами, у которых вызывало сопротивление отрицание эфира.

“Мы не можем наблюдать орбиты электронов внутри атомов, – говорил Гейзенберг, – а правильная теория должна строиться непосредственно на наблюдаемых величинах”.

“Но не верите же вы серьезно, – протестовал Эйнштейн, – что ничто, кроме наблюдаемых величин, не должно входить в физическую теорию?”

“Но ведь именно это вы сделали в теории относительности?” – спросил слегка удивленный Гейзенберг.

“Возможно, я и использовал подобные рассуждения, – заметил Эйнштейн, – но это все равно чепуха”⁶⁰.

Иными словами, взгляды Эйнштейна эволюционировали.

Похожий разговор состоялся у Эйнштейна с его другом Филиппом Франком в Праге. “В физике появилась новая мода”, – жаловался Эйнштейн. Согласно этой моде определенные величины наблюдать нельзя, а поэтому их нельзя считать реальными.

“Но эту моду, – запротестовал Франк, – ввели именно вы в 1905 году!”

Ответ Эйнштейна: “Хорошую шутку не надо повторять слишком часто”⁶¹.

В середине 1920-х годов достижения теоретиков – Нильса Бора и его коллег, включая Гейзенберга, – послужили основой того, что позднее было названо копенгагенской интерпретацией квантовой механики. Свойство тела можно рассматривать только в контексте того, каким образом это свойство наблюдается или измеряется. Разного рода измерения не просто представляют собой один из возможных вариантов описаний единой картины, а являются дополнительными по отношению друг к другу.

Другими словами, нет единой основополагающей реальности, независимой от наших наблюдений. “Неправильно думать, что задача физики – выяснить, чем является природа, – утверждал Бор. – Физика выясняет, что мы можем сказать о природе”⁶².

Поскольку эту так называемую “лежащую в основе всего реальность” обнаружить нельзя, значит, нет строгого детерминизма в классическом понимании этого термина. “Когда человек хочет рассчитать “будущее”, основываясь на “настоящем”, результат может быть только статистическим, – говорил Гейзенберг, – поскольку узнать все детали настоящего нельзя”⁶³.

Когда весной 1927 года квантовая революция достигла апогея, Эйнштейн воспользовался 200-й годовщиной со дня смерти Ньютона, чтобы защитить классический взгляд на механику, основанную на причинности и достоверности. Двадцатью годами ранее Эйнштейн с юношеской беззаботностью обрушил многие из столпов, на которых зиждилась вселенная Ньютона, среди них и абсолютные пространство и время. Но теперь он был защитником установленного ранее порядка и Ньютона.

Кажется, сказал Эйнштейн, что из новой квантовой механики исчезли жесткие причинно-следственные связи. “Но последнее слово еще не сказано, – возразил он. – Возможно, сам дух метода Ньютона даст нам силы восстановить союз между физической реальностью и основополагающей характеристикой его учения – строгим выполнением принципа причинности”⁶⁴.

Эйнштейн до конца так и не изменил свое мнение, даже когда эксперименты раз за разом доказывали справедливость квантовой механики. Он оставался реалистом, символом веры которого была объективная реальность, уходившая корнями в достоверность, существующую вне зависимости от того, можно ли ее наблюдать.

“Он не играет в кости”