Приключение великих уравнений

Поэтому в двадцатых-тридцатых годах нашего века был неизбежен переход максвелловой и лоренцевой теорий в новые, квантовые формы. Дирак в 1927 году, а затем Гейзенберг и Паули в 1929 году опубликовали статьи с описанием квантовой теории электромагнитного поля, где нет места непрерывности, где все величины меняются скачками и которая в случае больших объектов и расстояний переходит в старую теорию Максвелла.

Новая теория смогла объяснить ряд тонких эффектов, происходящих в микромире.

Но она внесла и много новых трудностей. Теперь оказалось, что невозможно точно измерить электромагнитное поле в точно указанной точке пространства!

Осталось в квантовой теории и прежнее противоречие лоренцевой электронной теории: энергия точечного электрона осталась бесконечной! Хитроумные способы избежать этого в рамках квантовой электродинамики привели к другому абсурду к частице, обладающей бесконечной отрицательной массой!

Это - одна из грозовых туч над квантовой теорией электромагнитного поля. Здесь уже не "два облачка на чистом небе законченной теоретической физики", о которых говорил когда-то Дж. Дж. Томпсон. Следует учесть, что Томпсон имел в виду здесь нижеследующие "атмосферные явления": неясность, почему электрон не падает на ядро, и странный, как тогда казалось, результат опыта Майкельсона. Мы уже знаем, какой благодатный ливень открытий и идей принесли эти "два облачка". Чем разразится грозовая туча, нависшая сейчас над квантовой теорией электромагнитного поля, пока сказать трудно. Но факт остается фактом - именно в противоречиях и "нелепостях" квантовой теории - ключ к новым открытиям в физике.

Квантовая теория электромагнитного поля неминуемо должна уступить место другой, более полной и непротиворечивой теории.

Из сказанного может показаться, что квантовая электродинамика заменила электронную теорию так же, как электронная теория заменила теорию Максвелла.

Ничто не может быть ошибочней этого вывода. Жизнь и смерть теорий меньше всего напоминают печальную ситуацию в нашем мире, где отец дарит жизнь сыну, а сам через некоторое время исчезает из жизни, то же повторяется с сыном и внуком, и так вечно. Развитие физических идей здесь нисколько не напоминает прекрасный, но несколько жестокий процесс. Больше напоминает оно процесс деления клеток, где клетка, давшая жизнь другой, сама остается жить.

Нильс Бор писал:

"Когда приходится слышать, как физики в наши дни толкуют об электронных волнах и о фотонах, может показаться, пожалуй, что мы полностью оставили почву, на которой строили Ньютон и Максвелл. Но мы все, я думаю, согласимся, что такие понятия, как бы плодотворны они ни были, не могут никогда представлять что-либо большее, чем удобное средство выражения следствий квантовой теории, которые не могут быть представлены обычным способом. Не следует забывать, что только классические идеи материальных частиц и электромагнитных волн имеют недвусмысленное поле применения, между тем как понятия фотона и электронных волн его не имеют. Их применение существенно ограничивается случаями, в которых, учитывая существование кванта действия, невозможно рассматривать наблюдаемые явления, как независимые от приборов, применяемых для их наблюдения".

И далее:

"...язык Ньютона и Максвелла останется языком физиков на все времена".

В поисках вечного движения

Во времена оккупации Нидерландов наполеоновскими армиями на одном из судоходных каналов в центре Лейдена взорвался французский корабль, груженный боеприпасами. Взрывом были сметены все постройки на обоих берегах канала. Шли годы. Развалины превратились в заросший бурьяном пустырь, который лейденцы называли "руинами". В восьмидесятых годах прошлого века сюда пришли строители, и скоро на левом берегу канала поднялось светлое трехэтажное здание Лейденского университета.

Из всех возможных тем для исследований предпочтение в университете отдавалось темам физическим. Отчасти это объяснялось тем, что здесь работали крупные физики: Лоренц (вспомните "преобразования Лоренца" - фундамент теории относительности А. Эйнштейна) и Ван дер Ваальс ("Силы Ван дер Ваальса"). Особенного развития физические исследования достигли при Гейке Камерлинг-Оннесе, по сути дела, превратившем весь университет во всемирно известную Лейденскую лабораторию низких температур, позже названную его именем.

Оставив в стороне, по существу, все другие области физики, Лейденский университет сконцентрировал свод усилия лишь на низких температурах. Исследователи этого участка науки понимали, что одной одержимости мало, что новый океан не покорится без надежных мореплавательных средств и дельных штурманов. Поэтому в 1901 году Камерлинг-Оннес основал в своей лаборатории "Лейденскую школу инструментальщиков", где готовили высококвалифицированный технический персонал и рабочих для лаборатории.