Уроки мудрости

Нильс Бор был на шестнадцать лет старше Гейзенберга; он обладал превосходной интуицией и глубоким ощущением таинственности мира. На него оказала сильное влияние религиозная философия Кьеркегора и мистические сочинения Уильяма Джеймса. Он никогда не удовлетворялся аксиоматическими системами и постоянно повторял: «Все, что я говорю, нужно понимать не как утверждение, а как вопрос». Геизенберг же обладал ясным аналитическим умом математического склада; философской основой для него были греческие мыслители, с которыми он был знаком с ранней юности. Бор и Геизенберг представляли дополняющие друг друга полюсы человеческого ума, динамичное и часто драматическое взаимодействие которых составляло уникальный процесс в истории современной науки и вело к одному из ее величайших триумфов.

Когда я, будучи студентом, прочел книгу Гейзенберга, меня очаровало его объяснение парадоксов и кажущихся противоречий, с которыми сталкивались исследования субатомных явлений в начале 20-х годов. Многие из этих парадоксов были связаны с двойственной природой микромира, материя которого проявляется то как частицы, то как волны. «Электроны, – говаривали физики в те дни, – оказываются частицами по понедельникам и средам, а по вторникам и четвергам – волнами». И, как ни странно, чем больше физики старались прояснить ситуацию, тем острее становились парадоксы. Лишь постепенно они обретали некоторую интуицию относительно того, когда электрон проявится как частица, а когда – как волна. Они начали, как выразился Геизенберг, «проникаться духом квантовой теории» раньше, чем она получала точную математическую формулировку. Сам Гейзенберг сыграл значительную роль в этом процессе. Он показал, что парадоксы в атомной физике появляются тогда, когда кто-то пытается описывать атомные феномены в классических терминах, и был достаточно смел, чтобы отбросить классическую систему понятий. В 1925 году Гейзенберг опубликовал статью, в которой отказался от принятого описания электронов в атоме с точки зрения их положения и скорости, каким пользовались Бор и все остальные, и предложил более абстрактную систему координат, где физические качества были представлены определенными математическими структурами – матрицами. Гейзенберговская «матричная механика» была первой логически последовательной формой квантовой теории. Годом позже она была дополнена разработанным Эрвином Шредингером другим формальным аппаратом, известным как «волновая механика». Оба аппарата логически непротиворечивы: математически они эквивалентны – один и тот же феномен может быть описан в двух различных математических языках.

В конце 1926 года физики располагали полным, логически непротиворечивым формальным аппаратом, но не всегда знали, как применить его к описанию конкретной экспериментальной ситуации. В течение следующих месяцев Гейзенберг, Бор, Шредингер и другие ученые постепенно прояснили ситуацию в интенсивных, требовавших больших сил и часто очень эмоциональных дискуссиях. В «Физике и философии» Гейзенберг ярко описывал этот решающий период в истории квантовой физики:

Интенсивное обсуждение в Копенгагене вопросов, касающихся интерпретации квантовой теории, наконец привело к полному прояснению ситуации. Но прийти к этим решениям было нелегко. Я помню разговоры с Бором, которые длились по многу часов, до поздней ночи, и кончались почти отчаянием; когда в конце концов я уходил один на прогулку в соседний парк, я вновь и вновь повторял себе: может ли быть природа столь абсурдной, какой она кажется нам в этих атомных экспериментах?