Вы здесь

Квант. Эйнштейн, Бор и великий спор о природе реальности

Квант. Эйнштейн, Бор и великий спор о природе реальности

Через несколько дней, вспоминал Гейзенберг, “Бор, Паули и я знали, что мы можем быть уверены: почва у нас под ногами тверда, а Эйнштейн понял — новую интерпретацию квантовой механики опровергнуть не так-то просто”56. Впрочем, Эйнштейн не собирался сдаваться и, хотя суть его претензий к копенгагенской интерпретации заключалась в ином, продолжал повторять: “Бог не играет в кости”. Бор однажды возразил ему: “Не нам указывать Господу, как управлять миром”57. “Эйнштейн, мне стыдно за вас, — как бы в шутку сказал однажды Пауль Эренфест. — Вы возражаете против новой квантовой теории точно так же, как ваши оппоненты возражали против теории относительности”58.

На Сольвеевском конгрессе 1927 года Эренфест был единственным беспристрастным свидетелем схваток Эйнштейна с Бором. “Позиция Эйнштейна приводила к горячим дискуссиям в узком кругу, — вспоминал Бор. — Эренфест, долгие годы наш общий близкий друг, принимал в них самое активное участие и очень помогал нам”59. Спустя несколько дней после конгресса Эренфест написал своим студентам в Лейденский университет о событиях в Брюсселе: “Бор затмил всех. Сначала вообще никто не понимал его (Борн был тоже здесь), а затем, потихоньку продвигаясь вперед, он всех победил. Естественно, опять эта ужасная, похожая на заклинание терминология Бора. (Бедный Лоренц переводил англичанам и французам, которые не могли понять друг друга. Он кратко изложил выступление Бора. И ответ Бора, находившегося в состоянии вежливой безнадежности.) Каждую ночь, в час пополуночи Бор приходил в мою комнату сказать ОДНО СЛОВЕЧКО — и это продолжалось до трех часов. Замечательно, что я мог присутствовать при разговорах Бора и Эйнштейна. Это было похоже на игру в шахматы. Эйнштейн приводит все новые и новые примеры... которые должны опровергнуть ПРИНЦИП НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ. Бор, окруженный клубами философического дыма, непрерывно ищет способ сокрушить один пример за другим. Эйнштейн, каждое утро выскакивающий как чертик из табакерки с новым примером. О, эти разговоры бесценны! Но я практически безоговорочно за Бора и против Эйнштейна”60. Однако, признавался Эренфест, “мир в моей голове не наступит до тех пор, пока согласие с Эйнштейном не будет достигнуто”61.

По воспоминаниям Бора, дискуссии на Сольвеевском конгрессе 1927 года шли в “максимально юмористическом духе”62. Однако, замечал он задумчиво, “оставались определенные различия в позициях и точках зрения. Эйнштейн мастерски умел согласовывать явно противоречащие друг другу свидетельства, не отступая от принципов непрерывности и причинности, и ему, по всей видимости, было труднее отказаться от этих идеалов, чем тем, кому отречение от них представляется единственной возможностью решить первоочередную задачу согласования разнообразных свидетельств, касающихся атомных явлений, которые накапливались день ото дня при исследованиях в этой новой области знаний”63. Бор считал, что именно небывалые достижения Эйнштейна были якорем, удерживающим его в прошлом.

По мнению участников V Сольвеевского конгресса, встреча закончилась победой Бора, отстоявшего логическую непротиворечивость копенгагенской интерпретации. Но Бор не сумел убедить Эйнштейна, что это единственно возможная интерпретация теории, которую можно считать полной и замкнутой. По пути домой Эйнштейн вместе с небольшой группой участников конгресса, среди которых был де Бройль, заехал в Париж. Когда они расставались, Эйнштейн сказал герцогу: “Так и продолжайте. Вы на верном пути”64. Но де Бройль вскоре отрекся и принял копенгагенскую интерпретацию: его дух был сломлен отсутствием поддержки в Брюсселе. Измученный и подавленный, Эйнштейн добрался до Берлина. Две недели спустя он написал Арнольду Зоммерфельду, что квантовая механика, “может, и правильная теория, состоящая из статистических закономерностей, но она не подходит для описания отдельных элементарных процессов”65.

Если для Поля Ланжевена на Сольвеевском конгрессе “неразбериха с идеями достигла апогея”, то для Гейзенберга “встреча великих” была очень важным, решающим моментом: он считал, что теперь справедливость копенгагенской интерпретации установлена66. “Научными результатами я удовлетворен во всех отношениях. Взгляды Бора и мои были в целом восприняты; даже у Эйнштейна и Шредингера не осталось сколько-нибудь серьезных возражений”, — написал он после конгресса67. С точки зрения Гейзенберга, они победили. “Использовав старые понятия и ограничив их принципом неопределенности, мы смогли разобраться во всем и получить при этом полностью согласованную картину”, — вспоминал он почти сорок лет спустя. Когда у него спросили, кого он понимает под словом “мы”, Гейзенберг ответил: “Я могу сказать, что в то время это фактически были только Бор, Паули и я сам”68.

Бор никогда не использовал термин “копенгагенская интерпретация”. Им не пользовался никто, пока его не ввел в оборот Гейзенберг в 1955 году. Однако если сначала его использовала только кучка адептов, то скоро этот термин стал общеупотребительным. Для большинства физиков слова “копенгагенская интерпретация квантовой механики” стали синонимом квантовой механики. Три фактора определили быстрое распространение и признание “копенгагенского подхода”. Первый — главенство Бора и его института. Бор помнил, какое огромное влияние оказала на него аспирантура в лаборатории Резерфорда в Манчестере. Ему удалось организовать институт так, что там работали с той же энергией, с тем же наполнявшим сам воздух института ощущением: возможно всё.

“Вскоре институт Бора стал мировым центром квантовой физики. Перефразировав римскую поговорку, можно было сказать, что все дороги ведут на Блегдамсвей, 17”, — вспоминал русский физик Георгий Гамов, появившийся здесь летом 1928 года69. Институт теоретической физики им. кайзера Вильгельма, где Эйнштейн был директором, существовал только на бумаге. И Эйнштейна это устраивало. Бор же, хотя он обычно работал один, а позднее с одним ассистентом, помогавшим с расчетами, произвел на свет много “детей”. Первыми, кто достиг известности и ответственных постов, были Гейзенберг, Паули и Дирак. Несмотря на их молодость, вспоминал Ральф Крониг, другие молодые физики не осмеливались им противоречить. Сам Крониг, например, отказался от публикации своей идеи о существовании спина у электрона только потому, что ее высмеял Паули.

Во-вторых, примерно тогда же, когда проходил V Сольвеевский конгресс, открылось несколько профессорских вакансий. Почти все эти места заняли архитекторы новой физики. Очень скоро институты, которые они возглавили, стали местом притяжения для лучших студентов Германии и всей Европы. Шредингер стал наследником Планка. Это место в Берлине было наиболее престижным. Сразу после конгресса в Лейпциг явился Гейзенберг, получивший пост профессора и директора Института теоретической физики. Спустя шесть месяцев, в апреле 1928 года, Паули оставил Мюнхен и переехал в Цюрих, где стал профессором Высшей технической школы. Паскуаль Йордан, чье искусство математика оказалось жизненно важным при построении матричной механики, занял место Паули в Гамбурге. Вскоре, благодаря регулярным визитам, обмену студентами и аспирантами и поездкам в институт Бора, Гейзенберг и Паули смогли превратить Лейпциг и Цюрих в центры квантовой физики. Учитывая, что Крамерс уже работал в университете Утрехта, а Борн — в Геттингене, копенгагенская интерпретация стала догмой квантовой физики.

Несмотря на разногласия, Бор и его молодые соратники всегда выступали единым фронтом против любых вызовов, с которыми сталкивалась копенгагенская интерпретация. Единственным исключением был Поль Дирак. В 1932 году он стал Лукасианским профессором математики Кембриджского университета, заняв то место, которое когда-то занимал Исаак Ньютон. Но вопрос интерпретации квантовой механики его никогда не интересовал. Дираку казалось бессмысленным тратить на это время, поскольку такие занятия не приводили к выводу новых уравнений. Подчеркивая это, он называл себя математическим физиком. Никто другой — ни его сверстники Гейзенберг и Паули, ни Эйнштейн с Бором — никогда таковыми себя не считали. Как и Лоренц, признанный старейшина клана, умерший в 1928 году, они были физиками-теоретиками. Про Лоренца Эйнштейн позднее написал: “Для меня лично он значил больше, чем все, с кем мне довелось столкнуться на жизненном пути”70.

Вскоре здоровье самого Эйнштейна начало вызывать беспокойство. В апреле 1928 года во время краткой поездки в Швейцарию он потерял сознание. Сначала думали, что у Эйнштейна сердечный приступ, но потом выяснилось, что причина в увеличении размеров сердца. Позднее он сказал своему другу Бессо, что почувствовал “близость смерти”, и добавил, что, “конечно, говорить такое всуе нельзя”71. Когда он вернулся в Берлин, Эльза сильно ограничила визиты друзей и коллег. Она стала сторожем и нянькой Эйнштейна, как и тогда, когда он заболел в результате геркулесовых усилий, затраченных на построение общей теории относительности. В этот раз Эльзе понадобилась помощь, и она наняла незамужнюю сестру знакомого. Эллен Дюкас было тридцать два года. Она стала доверенным секретарем и другом Эйнштейна72.

Пока он выздоравливал, статья Бора вышла сразу на трех языках: по-английски, по-немецки и по-французски. Английская версия, опубликованная 14 апреля 1928 года, называлась “Квантовый постулат и новое развитие атомистики”. В сноске к статье сообщалось: “Статья совпадает с содержанием доклада о современном состоянии теории квантов, сделанном 16 сентября 1927 года во время празднования юбилея Вольты в Комо”73. По правде говоря, по сравнению с Комо и Брюсселем Бор обновил и существенно улучшил изложение своих идей, связанных с принципом дополнительности и квантовой механикой.

Бор послал экземпляр статьи Шредингеру. Тот ответил: “... получается, что если вы хотите описать систему, то есть материальную точку, задав ее [импульс] p и [координату] q, вы можете это сделать только с определенной степенью точности”74. Это означает, возражал Шредингер, что необходима новая концепция, в рамках которой такое ограничение уже не требуется. В заключение он написал: “Однако, без сомнения, будет очень трудно построить такую концептуальную схему, поскольку — Вы это подчеркиваете — ее создание должно затронуть наши самые глубинные представления о мире: о пространстве, времени и причинности”.

Бор поблагодарил Шредингера “за отсутствие полного неприятия” его теории, но указал, что не видит необходимости в “новой концепции” квантовой теории, поскольку старые эмпирические понятия представляются неразрывно связанными с “основами человеческих способностей к визуализации”75. Бор еще раз сформулировал свою позицию. Дело не в более или менее произвольном ограничении применимости классических представлений, а в неустранимой, связанной с дополнительностью, особенности, проявляющейся при анализе концепции измерения. В конце он написал, что был бы рад, если бы Шредингер обсудил содержание его письма с Планком и Эйнштейном. Когда Шредингер рассказал Эйнштейну о своей переписке с Бором, тот ответил: “Убаюкивающая философия (или религия?) Гейзенберга - Бора выстроена так тонко, что для истинно верующего она служит мягкой подушкой, подняться с которой очень нелегко. Пусть там и лежат”76.

Через четыре месяца после обморока Эйнштейн был еще слаб, но к постели не прикован. Чтобы набраться сил, он снял дом в небольшом сонном городке Шарбойц на Балтийском побережье. Здесь он жил, читая Спинозу и наслаждаясь тем, что не принимал участия в “идиотическом существовании, которое человек вынужден вести в больших городах”77. На восстановление потребовался почти год, и только после этого он смог вернуться в свой кабинет. Эйнштейн работал там все утро, потом уходил домой на обед и отдыхал до трех часов. “Иначе он работал бы весь день, — вспоминала Эллен Дюкас, — а иногда и всю ночь”78.

В 1929 году Паули приехал к Эйнштейну на пасхальные каникулы. Он нашел, что “в своем отношении к современной квантовой физике Эйнштейн остается таким же реакционером”, то есть “продолжает верить в реальность, где естественные события происходят в соответствии с законами природы, не зависящими от наблюдателя”79. Вскоре после приезда Паули Эйнштейн изложил свою позицию предельно четко. В речи по поводу вручения ему медали им. Макса Планка (полученной из рук самого Планка) он сказал: “Я до глубины души восхищен достижениями молодого поколения физиков, известными как квантовая механика, и верю в глубинную истинность этой теории, но я верю, что можно будет снять ограничения, налагаемые статистическими законами”80. К тому времени Эйнштейн уже отправился в одиночное плавание в поисках общей теории поля, которая, как он верил, должна спасти причинность и независимую от наблюдателя реальность. А в данный момент он продолжал оспаривать то, что становилось ортодоксальной квантовой доктриной — копенгагенскую интерпретацию. В 1930 году на VI Сольвеевском конгрессе, когда Бор и Эйнштейн снова встретились, Эйнштейн преподнес своему оппоненту ящик со светом.


Глава 12.

Эйнштейн забывает теорию относительности


Эйнштейн улыбался. Бор был в замешательстве. За три года он многократно проверил мысленные эксперименты, предложенные Эйнштейном в октябре 1927 года на Сольвеевском конгрессе. Все они задумывались, чтобы показать: квантовая механика — не самосогласованная наука. Всякий раз Бор находил изъян в рассуждениях Эйнштейна. Не довольствуясь лавровым венком победителя, он, пытаясь обнаружить слабые места своей интерпретации, сам ставил мысленные эксперименты, где использовал разные щели, затворы, часы и многое другое — и не находил несуразностей. Но ни разу воображение не подсказало Бору что-либо столь простое и остроумное, как тот мысленный эксперимент, который только что описал Эйнштейн.

Темой шестидневного VI Сольвеевского конгресса стали магнитные свойства материалов. Формат остался прежним: несколько приглашенных докладов на связанные с магнетизмом темы, после каждого доклада — дискуссия. В этот раз Бор, как и Эйнштейн, был одним из девяти членов оргкомитета с решающим правом голоса. Поэтому они оба автоматически получили приглашение на конференцию. После смерти Лоренца француз Поль Ланжевен согласился стать председателем оргкомитета и председателем на конгрессе. Среди тридцати четырех его участников были Дирак, Гейзенберг, Крамерс, Паули и Зоммерфельд.

Собрание напоминало “встречу великих” на Сольвеевском конгрессе 1927 года: двенадцать его участников были лауреатами Нобелевской премии — либо вскоре должны были ими стать. На этом фоне начался второй раунд схватки Эйнштейна с Бором за смысл квантовой механики и природу реальности. Эйнштейн приехал в Брюссель вооруженный результатами нового мысленного эксперимента, который должен был нанести смертельный удар принципу неопределенности и копенгагенской интерпретации. После одного из пленарных заседаний ничего не подозревающий Бор угодил в засаду.

Страницы


В нашей электронной онлайн библиотеке вы можете бесплатно и без регистрации прочитать «Квант. Эйнштейн, Бор и великий спор о природе реальности» автора Кумар Манжит на телефоне, андроиде, айфоне, айпаде. Сейчас вы находитесь в разделе „ЧАСТЬ III. Битва за реальность“ на странице 5. Приятного чтения.