Искусственное солнце

Это заключение подтверждается огромной совокупностью экспериментов, наблюдений. На нем же строится математическая логика сложной и тонкой квантовой теории.

Как мы теперь видим, квантовая механика — не что иное, как наука о вероятностях микропроцессов. И итоги ее дали физикам ключ к четкому пониманию многих странностей микромира. С нею мы можем наконец уяснить противоречивую сущность света. Не будет ошибкой сказать: в микромире свет есть поток частиц, фотонов, но проходящий через узкую щель по волновым вероятностным законам.

Волны вероятности — хозяева атома. Это они указывают разрешенные орбиты электронам, устанавливают «фотонное меню», командуют ионизацией. А сейчас мы расскажем о самой, пожалуй, любопытной сфере их деятельности.

ЛЫЖНИКИ-КУДЕСНИКИ

Давайте опять займемся спортом — на этот раз лыжным и даже горнолыжным.

Спортсмен скатывается с горы. Лыжи скользят отлично, и он птицей слетает вниз. Но впереди еще гора — более высокая. Лыжник с разгону поднимается до половины ее высоты, однако в конце движется все медленнее. Энергия разгона иссякает. Вот он остановился. Видимо, ему придется подниматься до перевала собственными усилиями?

Ничего подобного!

Он вдруг словно входит в гору, просачивается через нее насквозь и спустя мгновение тихонько съезжает вниз по ее противоположному склону!

Что это, волшебство?

Нет. Лыжная прогулка совершается в микромире, а там подобные чудеса разрешены законами природы, выводами квантовой механики.

Все дело снова в волнах вероятности.

Взамен классической вполне достоверной невозможности появляется неполная невозможность, маловероятность. Оказаться по ту сторону горы, не поднимаясь на ее вершину, для микролыжника примерно то же самое, что электрону, прошедшему сквозь узенькое окошко, оказаться на дифракционной картине где-то сбоку, в месте, недопустимом для «классической» пули.

Словом, если вы примете гражданство микромира и ваши микросограждане попросят вас перепрыгнуть через четырехэтажный дом, то вы не сможете заявить: «Я не сумею перепрыгнуть».

Вам придется сформулировать ответ так:

«Я, вероятно, не сумею...»

И с какой-то долей вероятности вы все-таки перепрыгнете — причем без больших усилий, как бы плавно перенесетесь через дом. Ради наглядности мы говорим «перенестись через дом», «просочиться сквозь гору» и т. д. На самом деле квантовая механика не занимается тем, как преодолевается непреодолимое. Устанавливается лишь самый этот факт.

Впрочем, медаль, как всегда, имеет две стороны.

Если вас попросят перескочить через детскую веревочку-скакалку, не обещайте сделать это наверняка. Неумолимая квантовая механика и здесь стоит на страже. Она заставит вас сказать:

«Возможно, я перепрыгну через веревочку, а быть может, и нет».

Точно так же микролыжник, съехав с громадной горы, иной раз не способен взлететь с разгону на маленький холмик.

А вот еще один удивительный эффект игры волн вероятности — квантовый резонанс.

В микромире порой случается, что преодолеть многоэтажный дом легче, подпрыгнув до уровня, скажем, его второго этажа, чем до уровня пятого. Микролыжник иногда с большей вероятностью просачивается через подножие горы, чем через ее верхнюю часть. Правда, такая возможность — редкость. Общая тенденция сводится к правилу: ближе к вершине проскользнуть через гору легче. Но и резонанс играет немалую роль.

Теория всех этих явлений настолько сложна и тонка, что в нашей популярной книге вряд ли стоит пытаться ее разъяснять дальше. Раз уж мы примирились с кольцами электронной дифракции, нам приходится согласиться и с другими явлениями подобного рода.

К ним относится и загадочное поведение лыжников, и удивительные этажи квантового резонанса. Утешаться можно разве тем, что даже крупнейшие физики-теоретики, приняв и признав подобные факты, обобщив их в остроумной теории, не в состоянии пока вразумительно истолковать их смысл. По господствующему мнению, в рамках обыденных представлений сущность квантовой физики объяснить вообще невозможно. Но мы все же рискнем сделать еще одно сопоставление, которое хоть и не разъяснит ничего, но, быть может, немного успокоит читателя.

В повседневной жизни мы на каждом шагу сталкиваемся с преодолением преград без их разрушения. В самом деле, слабенький звук проникает через метровые каменные стены, оставляя их совершенно неизменившимися. Вместе с тем никакой, пусть самый мощный, звуковой сигнал не способен целиком пройти через преграду. Даже тончайший лист бумаги отражает немного звуковых волн. Наконец, еще один факт, особенно знакомый завзятым театралам: иногда в театре, сидя близко к сцене, мы слышим артистов хуже, чем с более далекого места. Получается, что большая толща воздуха порой лучше «пропускает» звук, чем меньшая.

В подобных явлениях, имеющих сходство с «чудесами» наших микроспортсменов, нет ничего странного, противного законам природы. Все они находят исчерпывающее объяснение в науке о звуке — акустике, изучающей распространение упругих колебаний.