Эйнштейн. Теория относительности

«Чтобы увидеть орбиту электрона в атоме, возможно, самое очевидное – использовать микроскоп с высочайшим разрешением. Но поскольку образец под линзой микроскопа должен был бы освещаться лучом с крайне малой длиной волны, первый же квант света, достигший электрона и проникший в глаз наблюдателя, тут же выбил бы электрон с его орбиты […]. Поэтому экспериментально можно наблюдать лишь одну точку траектории за раз».

А если опыт не позволяет вычислить траекторию, ее нельзя внести в теорию. Непрерывность движения, о котором говорит нам здравый смысл, это всего лишь мираж, наблюдение с огромного расстояния за тем, что по самой своей природе не может быть точным. При приближении эти линии размываются и становятся неразличимыми.

Заслуга Гейзенберга состоит не в формулировке принципа неопределенности, а в его математическом обосновании. Он показал скрытую ранее связь между главными видимыми величинами: положением и моментом времени, временем и энергией. Чем более точно мы определяем одну из них, тем меньше представления имеем о второй. Мы можем узнать точное положение электрона, но при этом ничего – о его скорости. Модель атома таяла на глазах, и в этом тумане нашло себе место сердце новой науки.

Многие физики, поднявшие флаг квантовой революции, унаследовали от Эйнштейна стиль мышления, но их открытия показали, что они идут не в ногу со своим учителем. Траектория, главный герой новой теории гравитации, с учетом геодезических линий оказалась вне закона. Этот факт превращал принцип неопределенности в злейшего врага общей теории относительности.

Последователи Гейзенберга, к примеру Борн, подвергли принцип неопределенности суровой статистической проверке. Верно, что до измерения невозможно точно определить, где находится электрон или когда возбужденный атом испустит фотон, но ответы на эти вопросы далеко не произвольны. Законы квантовой механики определяют вероятность того или иного исхода и предсказывают ее изменение с течением времени.

Эйнштейн в частных беседах и публично говорил о своем неприятии новой доктрины. Он вступил с Бором в один из самых ожесточенных споров во всей истории физики. Хотя ученые симпатизировали друг другу, в вопросе интерпретации квантовой механики занимали противоположные точки зрения. Когда у Эйнштейна не оставалось аргументов, он прибегал к афоризму: «Бог не играет в кости», а Бор в ответ терял всю свою любезность: «Не говорите Богу, что ему делать!»

Главный вопрос заключался в том, чтобы решить, до какой степени статистическая картина квантового мира определялась дефицитом информации. С детерминистской точки зрения Ньютона, если бы нам были известны положение и скорость всех частиц Вселенной, то она стала бы для нас чем-то вроде часового механизма, работу которого можно представить себе с абсолютной точностью. Но на практике обработать такое количество информации совершенно невозможно. Нечто похожее происходит при изучении систем высшей сложности, например климата, и в этом случае мы также прибегаем к статистическому описанию. Неопределенность здесь не то чтобы неотделима от сути явлений, просто мы еще не способны работать с подобной информацией.

Эйнштейну в квантовом описании не хватало завершенности. Однако, согласно критерию Бора, больше не существовало такого уровня реальности, на котором можно было бы вернуться к детерминизму. Только акт измерения и выбор наблюдаемой величины могут устранить неопределенность и уточнить одну из характеристик: либо положение, либо момент времени; либо время, либо энергию. В большой мере растерянность, испытываемая учеными перед квантовым миром, возникает из-за попыток заполнить пустоты на атомном уровне в стремлении следовать логике макромира. После Бора, Гейзенберга и Борна картина мира, возможно, стала несколько обескураживающей, однако выиграла в последовательности.

Изгнание