Неизбежность странного мира

В рабочей части любого прибора не происходит ничего сверх того, что имеет место в самой природе. Измерение вправе носить две фабричные марки: «Сделано в лаборатории» и «Совершено в микромире». И потому квантовая механика вовсе не «приборная физика», а настоящая «природная физика». Оставим философские тонкости, а заодно и грубости, которых столько наслушались ученые-атомники со стороны идеалистов и со стороны мнимых материалистов. Поймем, вслед за Максом Планком, что непрошеный гость — квант действия со своей «каморкой неточностей» — появляется на сцене познания только потому, что его уполномочивает на это природа! В лаборатории он — таинственный посол из реального мира, а в реальном мире — обыкновеннейший гражданин.

В измерениях с маркой «Сделано в лабораторий» — неустранимые неточности.

В измерениях с маркой «Совершено в природе» — неустранимые неопределенности.

Не стоит даже говорить, что первые — порождение вторых. Это просто одно и то же! Но лучше не называть закон Гейзенберга «соотношением неточностей»: это возбуждает напрасные сомнения — сомнения в объективной ценности завоеванных квантовой механикой знаний.

Наш известный теоретик академик Владимир Александрович Фок, как и многие другие физики, именно потому и предостерегает от словоупотребления — «соотношение неточностей». А он — один из заслуженных ветеранов квантовой механики и участник многих философских схваток вокруг проблем новой науки. Его предостережение звучит как голос с поля боя. В настаивании на лабораторных неточностях вместо обсуждения неопределенностей в самом микромире ему слышится отголосок давно пройденной поры, когда часто еще думали, что импульс и координата электрона «на самом деле» всегда имеют определенные значения и лишь «по какому-то капризу природы не наблюдаемы одновременно».

Разговор о неточностях в этом рассказе был вынужденным: надо же было воочию убедиться, что неопределенности действительно неустранимы, но что между ними есть закономерная связь. А теперь уже ясно, что природа не капризничает в лабораториях, но обнаруживает там свои законы. Соотношение неопределенностей, или принцип неопределенности Гейзенберга, — один из таких фундаментальных законов природы.

Своим существованием и своей универсальной важностью он обязан коренному свойству материи — ее двойственности: волнообразности элементарных частиц. Тут истоки всего.

Кто-то из англичан придумал даже новое слово для микрокентавров — «уэйвиклс», в переводе на русский — «волницы». А мог бы придумать «частолны». Это были бы синонимы. Для вольного рассказа о квантовой механике такие слова, пожалуй, даже полезны: они доказывают, что новой науке пришлось иметь дело с новыми сущностями, для которых в старом словаре нельзя было найти нужных слов. Но самой квантовой механике ни «волницы», ни «частолны» ничего дать не могли бы: словесными фокусами не решалась поистине драматическая задача — познать в классических понятиях неклассический мир утраченных траекторий. Надо было понять, как волнообразность ограничивает права частиц и как корпускулярность ограничивает права волн. И надо было познать, какою ценой сохраняет свое могущество и в микромире единственно нам доступное представление о движении, как о процессе, протекающем во времени и пространстве. Какою ценой! — вот что надо было открыть.

И теперь можно досказать, чем кончился тот эпизод 1926 года, когда двадцатипятилетний Вернер Гейзенберг обвинил своего шефа Макса Борна «в измене»… Помните, Борн стал доискиваться физического смысла волновых идей Эрвина Шредингера, и это вызвало негодование Гейзенберга, строившего новую механику с другого конца. Прорывая тоннель, он не догадывался еще (как и никто в ту пору не догадывался об этом), что Шредингер своей работой прошел ему навстречу с той стороны горы «волновую половину» пути.

Их разделяла тонкая перемычка стыка. Еще шаг — и она рухнула бы. Но кто мог знать это заранее! Однако именно Гейзенберг сделал этот решающий шаг, после которого открылся светлый сквозной тоннель: волны и частицы, прерывность и непрерывность перестали, наконец, враждовать. Тогда сразу погасла и вспышка одностороннего гейзенбергского пристрастия. «Вскоре он опомнился, — рассказывает Макс Борн о своем гениальном ассистенте, — и нашел удивительный способ примирить корпускулярную и волновую картины…»

Этим удивительным способом и оказалось соотношение неопределенностей, открытое в 1927 году.

9

И снова — рано еще ставить точку.

«Открытие принципа неопределенности является, как мне кажется, одним из величайших триумфов человеческого ума», — эти слова принадлежат крупнейшему нашему теоретику академику Льву Давыдовичу Ландау. К «им нельзя не прислушаться: спросите физиков — когда Ландау говорит «мне кажется», это почти наверняка означает «так оно и есть».