Пути в незнаемое

Знания частот (цвета) достаточно, чтобы судить об энергии квантов: чем больше частота света, тем энергичней его кванты. Знания амплитуд (яркости) достаточно, чтобы судить о вероятности их испускания: чем выше яркость света, тем вероятней рождение именно его квантов. Наборы таких наблюдаемых величин дают необманную информацию о главных событиях атомной жизни — о квантовых переходах. А если так, то лишь этими наборами частот и амплитуд должна оперировать искомая КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА.

Идея стала программой действий.

Еще до бегства на Гельголанд Гейзенберг принялся строить по этой программе теорию атома водорода. И потерпел неудачу. Запутался. Открылось, что надо было еще научиться оперировать с наборами наблюдаемых величин. Неизвестно было даже, в какой форме записывать эти наборы и по каким правилам пускаться с ними в математическую игру.

В общем, следовало придумать свою математику. Уже в Геттингене, бедствуя с атомом водорода, он нащупал основу.

…Как в единой записи охватить все варианты квантовых скачков, если допустимы переходы между любыми двумя возможными состояниями атома? Это напоминало задачу о записи всех результатов турнира, когда каждый играет с каждым. Тут участники турнира — устойчивые состояния: первое, второе… десятое… энное… Результаты матчей между ними — испускание или поглощение световых квантов. Это — как игры на своем и на чужом поле. Нужна квадратная турнирная таблица, чтобы сразу отразить все варианты. Одна таблица — для частот. Другая — для амплитуд.

Гейзенберг начал придумывать новый язык для разговора о событиях в мире атомных прерывностей. Нашлись нужные слова — должен был найтись нужный синтаксис. На математический лад: своя алгебра этих квадратных таблиц.

И был на Гельголанде день — ветер, море, одиночество, тишина — из числа счастливейших в его жизни. Одуряющий день.

Гейзенберг (историкам). Я пришел в невероятное возбуждение, потому что увидел, как отлично все получается. Вспоминаю, как у меня появилась схема, из которой можно было выводить сохранение энергии (в каждом матче. — Д. Д.), и я работал всю ночь, делая арифметические ошибки. Было два или три часа утра, когда я убедился, что закон сохранения выполняется. Моя взбудораженность не имела предела, а уже занималось утро. Я решил, что надо выйти проветриться. Возбуждение погнало меня к одной из гельголандских скал… Я чувствовал: «Сейчас случилось что-то важное!» Немного погодя вернулся домой и замертво уснул. Ну а потом принялся писать статью.

Это был один из последних майских дней 1925 года. И случилось «что-то важное» на крошечном островке совсем неподалеку от устья Эльбы — от Гамбурга, где в то время работал доцентом Паули — университетский друг-погодок Гейзенберга.

Был час смятения, когда все достигнутое показалось юнцу полнейшей ерундой. Открылось, что в алгебре квадратных таблиц не всегда действителен извечный закон: А на В равняется В на А. Это называлось перестановочностью умножения. И в делах природы почиталось самоочевидным. А тут вдруг обнаружилось, что для разных наблюдаемых величин результат простого умножения может измениться, если множители поменять местами: A · B ≠ B · A!

— Это встревожило меня ужасно, — говорил он. — …Но потом я сказал себе: «К счастью, мне не понадобится такое умножение, к счастью, это не очень существенно».