Квантовый возраст

«…Он был моим ассистентом, очень талантливым, — писал Макс Борн, — но еще очень молодым и не очень опытным. Он даже не знал точно, что такое матрица, и, зайдя в тупик, обратился ко мне за помощью. После некоторых усилий я нашел связь между его идеями и матричным исчислением, и помню мое удивление, когда квантовое условие Гейзенберга оказалось не чем иным, как матричным уравнением qp – pq = iħ. Матричная форма квантовой механики была затем разработана мной совместно с моим учеником Иорданом» [8, с. 237–238]. Борн незамедлительно послал работу Гейзенберга в печать. В дальнейшей разработке Гейзенберг участвовал, уже будучи у Бора в Копенгагене. «Это был оживленный обмен письмами, — писал Макс Борн, — моя часть этих писем, к сожалению, была утеряна из-за политических беспорядков. Результатом явилась статья трех авторов, которая в известной степени завершила формальную сторону исследований. Прежде чем появилась эта статья, произошел первый драматический сюрприз: была опубликована статья Поля Дирака по этому же поводу. Стимул, полученный им из лекции Гейзенберга в Кембридже, привел его к результатам, сходным с нашими в Геттингене, с той разницей, что он не прибегал к помощи матричной теории математиков, а самостоятельно открыл и развил учение о таких некоммутирующих символах» [Там же, с. 306].

Поль Дирак (1902 г. рождения) в 23 года создал свой вариант квантовой механики, основанный на им самим созданном математическом формализме, в 30 лет возглавил кафедру, которую когда-то возглавлял Ньютон. В 1928 г. он напишет уравнение, которое объединит основы теории относительности и квантовой механики и положит начало квантовой теории поля, про которое сам Дирак с гордостью скажет, что это уравнение объясняет бóльшую часть физики и всю химию.

Итак, в Кембридже появился еще один вариант квантовой механики — механика Дирака. «Пока мы обсуждали этот вопрос, — писал Макс Борн, — произошло второе драматическое событие: появились знаменитые статьи Шредингера. Его мышление развивалось по совершенно иному пути, восходящему к Луи де Бройлю» [Там же]. Научный мир пришел в замешательство. Уже были созданы матричные механики в Геттингене и Кембридже, а тут появилась новая механика — полная противоположность первым двум и столь же прекрасно согласующаяся с опытом. Случилось так, что летом того самого 1926 г. Гейзенберг поехал в Мюнхен навестить родителей и попал на доклад Шредингера. «Впервые познакомившись с толкованием, которое Шредингер хотел дать своему математическому дуализму — волновой механике, я пришел в совершенное отчаяние при мысли о той путанице в понятиях, которая, по-моему, была бы внесена в атомную теорию в результате такого толкования. К сожалению, из моей попытки навести порядок в понятиях во время дискуссии ничего не получилось: я привел доводы в пользу предположения, что вследствие толкования Шредингера совершенно невозможно объяснить закон излучения Планка, но они никого не убедили, а Вильгельм Вин, профессор экспериментальной физики при Мюнхенском университете, мне довольно резко ответил, что теперь действительно будет покончено с квантовым скачком и всей атомной физикой…» [17, с. 375].

Вскоре, однако, сам Шредингер доказал полную эквивалентность волновой механики и матричной механики Гейзенберга, получивших общее название «квантовая механика» — термин, который впервые ввел в физику Макс Борн еще в 1924 г. Но Максу Борну мы обязаны гораздо большим: смысл уравнения Шредингера, так же как единственно правильный смысл знаменитой пси-функции Шредингера, которую он ввел как функцию, описывающую волну в «чистом виде» (предпосылка, оказавшаяся абсолютно неверной), был выявлен Максом Борном. В интерпретации Макса Борна пси-функция не только не является волной, но и вообще не имеет никакого физического смысла. Смысл имеет лишь квадрат волновой функции, определяющий вероятность нахождения частицы в определенном энергетическом состоянии в определенной точке пространства и времени. Вероятностная интерпретация Макса Борна, с которой Шредингер так и не согласился до конца своих дней, и составляет суть квантовой механики. Именно в этой интерпретации уравнение Шредингера оказалось тем фундаментальным уравнением физики микромира, на котором построена современная физика. Сегодня мы знаем, что все гораздо глубже. Уравнение Шредингера правит не только микромиром, оно описывает самые разные явления и в макроскопической природе.

Сейчас в любой заштатной библиотеке можно взять книгу по квантовой механике, выбирая объем книги и автора на свой собственный вкус. А тогда квантовая мудрость должна была литься из уст в уста и нужно было найти в себе мужество поверить в нее.

Мы не коснемся здесь той бури, которая долго бушевала вокруг новорожденной квантовой механики, не коснемся знаменитого спора Эйнштейна с Бором. Великий Эйнштейн, вдохнувший жизнь в новую физику, Эйнштейн, которому в большей степени, чем кому-либо из великих, мы обязаны современным положением вещей, так до конца жизни и не принял «квантовой веры».