Квант. Эйнштейн, Бор и великий спор о природе реальности

Хотя Эйнштейну в схватках с Бором никогда не удавалось нанести решающий удар, брошенный им вызов будоражит умы. Именно он сподвиг таких ученых, как Бом, Белл и Эверетт, попытаться проверить и дать оценку копенгагенской интерпретации Бора в то время, когда она господствовала повсеместно. Спор Эйнштейна и Бора о природе реальности стал стимулом для появления теоремы Белла. Проверка неравенства Белла прямо или опосредованно стала причиной лавинообразного появления новых областей исследований, таких как квантовая криптография, квантовая теория информации и квантовые компьютеры. Квантовая телепортация — одна из самых поразительных новых теорий. Кажется, этот термин взят из научной фантастики, но в 1997 году не одной, а сразу двум командам физиков удалось телепортировать частицу. Физически частицу в пространстве не перемещали, но ее квантовое состояние передавалось частице, расположенной в другом месте. Таким образом, первую частицу телепортировали из одного места в другое.

Последние тридцать лет жизни Эйнштейна, критиковавшего копенгагенскую интерпретацию и пытавшегося усмирить квантового демона, считали маргиналом. Теперь Эйнштейн частично реабилитирован. Его поединок с Бором не имел ничего общего с борьбой за уравнения и решения, полученные с помощью аппарата квантовой механики. Что означает квантовая механика? Что она говорит о природе реальности? Этих людей разделяли ответы на подобные вопросы. Эйнштейн никогда не предлагал собственную интерпретацию. Он не пытался облечь свои философские взгляды в форму физической теории. Вместо этого, основываясь на вере в независящую от наблюдателя реальность, он пытался дать оценку квантовой механике и построить такую теорию, которая удовлетворяла бы его самого.

Еще в декабре 1900 года классическая физика отводила каждому явлению определенную ячейку, и почти все ей удалось расставить по местам. Затем Макс Планк неожиданно столкнулся с квантом, и физики все еще стараются свыкнуться с ним. Эйнштейн говорил, что пятьдесят долгих лет “мозгового штурма” ни на шаг не приблизили его к пониманию того, что такое квант³⁹. Он продолжал свои попытки до конца, находя утешение в словах Готхольда Эфраима Лессинга: “Поиск истины значительно ценнее обладания ею”⁴⁰.

Краткая история квантовой физики

1858 23 апреля. В Киле (Германия) родился Макс Планк.

1871 30 августа. В Брайтуотере (Новая Зеландия) родился Эрнест Резерфорд.

1879 14 марта. В Ульме (Германия) родился Альберт Эйнштейн.

1882 11 декабря. В Бреслау (Германия) родился Макс Борн.

1885 7 октября. В Копенгагене (Дания) родился Нильс Бор.

1887 12 августа. В Вене (Австрия) родился Эрвин Шредингер.

1892 15 августа. В Дьеппе (Франция) родился Луи де Бройль.

1893 Февраль. Вильгельм Вин открыл закон смещения для излучения абсолютно черного тела.

1895 Ноябрь. Вильгельм Рентген открыл X-лучи.

1896 Март. Анри Беккерель обнаружил, что урановые соединения испускают неизвестное излучение, названное им “урановыми лучами”.

Июнь. Вин публикует согласующуюся с доступными экспериментальными данными формулу для распределения энергии в спектре излучения абсолютно черного тела (закон Вина).

1897 Апрель. Джозеф Джон Томсон объявляет об открытии электрона.

1900 25 апреля. В Вене (Австрия) родился Вольфганг Паули.

Июль. Эйнштейн оканчивает Политехникум в Цюрихе.

Сентябрь. Достоверно подтверждено нарушение закона распределения Вина в далекой инфракрасной области спектра излучения абсолютно черного тела.

Октябрь. На заседании Немецкого физического общества в Берлине Планк сообщает, что им получен закон излучения абсолютно черного тела.

14 декабря. В докладе на заседании Немецкого физического общества Планк приводит вывод формулы для излучения абсолютно черного тела. Практически никто не обращает внимания на введенный квант энергии. В лучшем случае его воспринимают как трюк теоретика, от которого потом можно будет отказаться.

1901 5 декабря. В Вюрцбурге (Германия) родился Вернер Гейзенберг.

1902 Июнь. Эйнштейн поступает на работу в патентное бюро в Берне (Швейцария) и становится техническим экспертом III класса.

8 августа. В Бристоле (Великобритания) родился Поль Дирак.

1905 Июнь. В журнале “Аннален дер физик” опубликована статья Эйнштейна, где вводятся кванты света и дано объяснение фотоэффекта.

Июль. В журнале “Аннален дер физик” опубликована статья Эйнштейна с объяснением броуновского движения.

Сентябрь. В журнале “Аннален дер физик” опубликована статья Эйнштейна “Об основных электродинамических уравнениях для движущихся тел”, где изложены основные положения специальной теории относительности.

1906 Январь. Эйнштейн с третьей попытки защищает в университете Цюриха диссертацию на соискание степени доктора философии. Диссертация называется “Новое определение размера молекул”.