ПРИНЦИП НЕОПРЕДЕЛЁННОСТИ
Рубрика в газете: Проза, № 2021 / 10, 18.03.2021, автор: Александр АНДРЮШКИН (г. САНКТ-ПЕТЕРБУРГ)
«Семинар Файнберга» собрался в Курчатнике уже первого октября: вот что значит поддержка начальства!
Народу пришло даже слишком много, и Исаак Моисеевич, приняв нарочито свирепое выражение лица, пообещал, что будет отсев. Посоветовал присутствующим готовиться к «жесточайшему экзамену», который он постарается сделать не проще, чем были знаменитые «Ландау-минимумы». Тут же, однако, пояснил:
– Великий Ландау не задавал теоретических вопросов, всегда только давал задачи, полагая, что знание теории как раз и докажет себя, если будет решена задача… А я сделаю экзамен равновесным, состоящим из теоретической и практической части. Но вы не отчаивайтесь! Тот, кто уловит мои основные мысли, сдаст и теорию, и практику…
И Исаак Моисеевич уже на первом семинаре (по сути, это была лекция, но с возможностью перебить его) подступил к этим своим главным мыслям.
Почти весь ХХ век, и даже до сих пор, в физике определяющей идеей был «принцип неопределённости», резче всего выраженный Гейзенбергом. Что это за принцип?
Внутриатомная физика – это не наш уровень реальности (утверждал Гейзенберг), и мы никогда не сможем разобраться в этих крохотных частицах с такой же несомненностью, с какой видим вещи, подходящие нам по размеру. Уже в 1920-е годы ясно было, что «планетарная модель» атома неверна, нельзя говорить, что электроны вращаются вокруг ядра как планеты вокруг солнца. Электроны вели себя явно иначе, но инструменты наблюдения были столь грубы, что искажали и перестраивали изучаемый предмет ещё до того, как давали о нём какую-то информацию. Можно называть элементарные сущности частицами, а можно – волнами (свет, например); у нас нет для них даже подходящих слов.
– …Вы думаете, они были слабаки, немецкие мыслители? – продолжал Исаак Моисеевич. – Гейзенберг с его почти маниакальным утверждением, что мы ничего определённого не можем знать об атоме, или Кант с его «вещью в себе», якобы недоступной человеческому разуму? Я тоже так думал в своё время, а потом догадался: они скорее – хитрецы! Напомню: Гейзенберг Канта весьма уважал, а Ленин, наоборот, высмеивал Канта, не соглашался с утверждением Канта о закрытости для нас «вещи в себе». По мере развития науки, утверждал Ленин, непонятные явления переходят в разряд понятных, непознанные – в разряд изученных и используемых во благо человечества. Вот вам два подхода…
Исаак Моисеевич поймал себя на том, что по-ленински убедительно, режуще выставил кисть вперёд… И сцепил руки перед грудью.
– Ленинский подход оптимистичен: нет, дескать, непознаваемого, есть лишь непознанное: «нам нет преград ни в море, ни на суше»… Но Кант, разумеется, тоже считал, что он может понять любое явление, стоит лишь напрячь свой мыслительный аппарат. И всё же простой, если хотите – торговый расчёт говорил Канту (как и любому учёному): не преуменьшай трудностей познания! Иначе тебе срежут финансирование, вот и всё.
Аудитория загудела удивлённо, и Исаак Моисеевич повысил голос:
– Широко говоря, на этом как раз и срезалась партия большевиков: она слишком много обещала; хуже того, она сама верила в то, что обещала. Немецкие же мыслители были отнюдь не нытиками, и именно так я советую вам понимать всякого, кто будет вам говорить о непознаваемости мира и о неопределённости результатов физических исследований. Сам-то он всё считает познаваемым, уж будьте уверены! Но он знает и другое: как только вы объявите мир понятным, завтра же к вам явится некто, называющий себя «представителем народа», и заявит: неразрешимых загадок, как вы сами доказали, во Вселенной нет, поэтому будьте добры, уважаемый профессор, сократите чуть-чуть ваши притязания, вашу зарплату и занимаемые вами площади… А «мы, народ», найдём, как всё это использовать более грамотно… Но позвольте мне напомнить вам, как именно Гейзенберг и Эйнштейн сделали свои открытия.
Исаак Моисеевич углубился в эту, быть может, наиболее потрясающую в истории человечества эпопею: в то, как «раскололи» тайну самого атома. Конечно, слушатели это знали в целом, но важны были уточняющие черты, о которых сам Исаак Моисеевич когда-то узнал с замиранием сердца. Эйнштейн закончил вуз и хотел работать преподавателем, но его не брали, пришлось пойти в патентное бюро. В патентах же есть обязательная часть: так называемая «формула изобретения», по-английски, «claim», по-немецки, «Patentanspruch». В одном абзаце изобретатель должен выразить всю новизну, а главное – пользу того, что он патентует; если этот абзац написан плохо, то соискателю откажут, или же эту часть заявки за него должен будет переписать сотрудник бюро. В первые годы ХХ века Эйнштейн, по сути, и выступил таким умелым переписчиком заявок для двух неуклюжих изобретателей, Пуанкаре и Лоренца. Они уже всё сказали и сделали, и не по одному разу, но всё как-то промахивались мимо удачной формулы, и Эйнштейну пришлось сесть и написать за них тот самый абзац, который называется в патентах «claim».
Он нашёл неотразимо красивую формулу, e = mc², но почему не просто e = m? До конца XIX века учёные именно полагали, что «энергия равняется массе»: попробуй, сдвинь с места громадный камень! Чем больше его масса, тем больше его инерция (энергия покоя), и значит, тем больше энергии тебе потребуется, чтобы пошевелить его, а чтобы сдвинуть гору, энергия вообще нужна немеряная!
Однако к концу XIX века открыли радиацию и многие другие явления и поняли, что даже внутри частицы с очень малой массой – внутри атома – заключена громадная энергия, практически бесконечная. А скорость света и понимали всегда как «бесконечно высокую», потому Эйнштейн и ввёл её в свою формулу, да ещё и в квадрат возвёл! Эйнштейн никогда не поставил ни одного настоящего научного эксперимента, он был чистый теоретик, да и в математике не был силён, для математических расчётов он привлекал своего друга со студенческих лет, Гроссмана. Но Эйнштейн сумел стать «диспетчером» целого поколения, чувствующего, что оно нащупало какое-то чудесное открытие, что вот-вот удастся расщепить элементарную частицу, вызвав изнутри её взрыв невиданной силы.
Формула e = mc² была красива, но бессмысленна, ибо нужны были не звонкие формулы, а машины и установки для производства этой невероятной силы взрывчатого вещества. Однако же «слоган эпохи» – «теория относительности» – пришёлся весьма ко двору в Прусской академии наук времён начала Первой мировой войны. Именно к началу Первой мировой Эйнштейн переезжает в Берлин и тут, в 1915 году, делает свои доклады на заседаниях Прусской академии – есть его высказывания о том, что это время он считал «счастливейшим в своей жизни». Пространство и время относительны, они могут и должны искривляться: это было так понятно в немецкоязычном мире, идущем к войне и уже начавшем её!
Да, везде законы математики одинаковы, но в Германии они чуть иные, чем во враждебной Антанте: в развратной Франции и отсталой, варварской России. Везде дважды два – четыре, а у нас, в Германии – четыре плюс одна стомиллионная доля процента, то есть всё-таки чуть-чуть больше, чем четыре. А при приближении к скорости света – к бесконечности – и результат двойки, умноженной на два, будет бесконечно превосходить четвёрку: у нас, в Германии, у нас, в Прусской академии наук!
– Да, Эйнштейну устроили рекламу прусские физики, – повторил Исаак Моисеевич и нашёл своих записках нужный листок. – Это не моё утверждение, так писал наш великий физик, лауреат Нобелевской премии Виталий Гинзбург: «Значение Эйнштейна подняла немецкая националистическая школа физиков»…
Такова была общая формула, общий дух… Но оглушительности новой формулы было мало: нужно было её осуществить, добыть силу из ядра атома практически! Это и сделал Гейзенберг, такой же молодой, двадцатипятилетний, каким был в 1904-м году Эйнштейн, написавший тот самый абзац заявки на коллективное изобретение. Гейзенберг ломал голову над тем, что же происходит внутри атома, он скрылся на острове Гельголанд летом 1925 года и дал себе слово не уезжать отсюда, пока не сделает открытия. Тысячи формул, сотни страниц и бесчисленные результаты переполняли воспалённый мозг Гейзенберга, и вдруг сверкнул ослепительный свет догадки: не надо доискиваться, что там происходит внутри атома, пусть другие доискиваются! Но у нас, немцев, есть линейка того, что мы даём на вводе, и есть записи многочисленных результатов того, что мы имеем на выходе, и между первым и вторым есть железная связь, движущаяся как бы скачками, квантами… Этого достаточно, чтобы составить сложнейшие, но безупречные таблицы, которые свяжут исходные условия с результатом. Введя в первый столбец таблицы начальные установления, ты можешь сразу посмотреть в конец и увидеть результат; и наоборот, ты можешь задать в конце результат: «взрыв невиданной силы», а потом спокойно найти в начале таблицы, какие мелкости нужно для этого смешать в микроскопических дозах… Это и было открытие атомной бомбы и одновременно – «принципа неопределённости квантовой механики». Это и означало, что молодой Гейзенберг стал новым «диспетчером» науки, заменив в этой роли Эйнштейна.
Исследования атома вели все: французы и немцы, Резерфорд в Англии и Фридман в Советской России, скандинавы в лице Нильса Бора, учившегося у Резерфорда, и американцы, тоже учившиеся в европейских лабораториях, а кое до чего доходящие и своими упорными фермерскими умами: медленно, но верно. И всё это вместе собрал двадцатипятилетний головастый паренёк, любитель туристических походов и немецких народных песен Вернер Гейзенберг. И Нильс Бор почувствовал в нём превосходящий ум и стал его верным адвокатом, а Эйнштейн… Тот стал противником нового научного лидера.
Эйнштейн уже нащупывал свою новую, «общую теорию относительности» и свою уже совершенно красивую, но – увы – слишком оторванную от реальности формулу, G=T, то есть «гравитация равна пространству-времени». Об этой общей теории Гейзенберг скажет после Второй мировой войны, что она «ещё не до конца доработана», то есть надо было понимать так: «Уважаемый Эйнштейн сошёл с ума, но ещё не до конца». «Общую теорию относительности» Эйнштейна, говорил Гейзенберг, нужно понимать как «явственно отличающуюся» («distinctly different») от всех остальных видов физических теорий, то есть опять же, тут можно было увидеть намёк на то, что это «не совсем в рамках разумного». Однако это будет после Второй мировой, а пока… Пока шли к концу двадцатые годы; немецкие, английские и все прочие физики в лабораториях изо всех сил расшатывали «надтреснутый» атом, чтобы до конца его «расколоть»… Эйнштейн же всё ещё надеялся теоретически доказать, что практический результат невозможен; он изо всех сил критиковал и старался опровергнуть квантовую теорию неопределённости Гейзенберга -Бора.
…Исаак Моисеевич посмотрел на часы и увидел, что до перерыва осталось десять минут, нужно было успеть рассказать о знаменитом многораундовом споре Эйнштейна и его противников. Их противостояние вспыхнуло в октябре 1927 года на конференции физиков в Брюсселе. Сюда съехались физики-евреи и противостоящие им физики из всех европейских стран. Эйнштейн отказался открыть конференцию, и сделал это на четверть еврей Нильс Бор, однако затем Эйнштейн каждое утро за завтраком предлагал какой-то практический способ опровергнуть Гейзенберга, а Бор и его партия не сразу, но находили аргументы в защиту Гейзенберга.
Все они жили в одной гостинице; после завтрака, бывало, Бор, Гейзенбрег и Вольфганг Паули вместе шли в конференц-зал и уже по дороге находили, как можно опровергнуть Эйнштейна. К обеду защита квантовой теории была готова; Эйнштейн, как правило, с ней соглашался, однако на следующее утро он выходил к завтраку с новой идеей, более сложной, чем вчерашняя. Опять в обед противники его разбивали, и так продолжалось несколько дней. Бор, сын богатых родителей, организовавший у себя в Копенгагене роскошно оборудованный институт физических исследований, был авторитетен для всех европейских физиков, однако сам он признавал, что не умеет мыслить столь стремительно, как Эйнштейн. И порой датчанину приходилось раздумывать до вечера и даже ночью, причём он не отпускал спать и своих собеседников (таких, например, как Пауль Эренфест, оставивший об этом мемуары). Бор курил трубку за трубкой и рассуждал до тех пор, пока не находил изъяна в предложении Эйнштейна.
– …О чём вообще вёлся спор? – спросил Исаак Моисеевич и задумался. – Мы с вами понимаем, о чём… Приближался 1933 год, ясно было, что итоги Первой мировой не устраивают решительно никого в мире, разве что – закоренелых пацифистов, к которым, возможно, уже тогда начинал тяготеть Эйнштейн… Спор вёлся не о том, о чём каждая из сторон говорила открыто; наоборот, многие слова и утверждения следовало понимать в смысле противоположном поверхностному. Эйнштейн, как и Ленин, как и большевики, утверждал, что мир познаваем, а партия Гейзенберга твердила: нет, всегда останется неопределённость. Гейзенберг считал «вещь в себе» уступкой Канта партии реалистов, а собственную «теорию неопределённости» на самом деле понимал лишь как удобную в идеологическом смысле дорогу к практическому действию. «Неопределённость» в устах Гейзенберга означала: давайте оставим теоретические поиски и начнём действовать, но вот с этим-то и не хотел согласиться Эйнштейн! Может, всё дело было в том, что Эйнштейн постарел и превратился в классического ретрограда, решившего костьми лечь, но не дать дорогу молодёжи? – Некоторые именно так всё и объясняли, – продолжал Исаак Моисеевич, – но, в любом случае, Эйнштейн пытался доказать: атом познаваем, как и всё на свете. Гейзенберг и Бор, однако, стояли на своём… Конференция в Брюсселе в 1927 году, можно сказать, закончилась ничем, однако тот же спор с новой силой возобновился на следующей конференции, которая собралась там же, в 1930 году, и опять в октябре…
Исаак Моисеевич помолчал, посмотрел на часы. Пора было заканчивать.
– Опять все следили за поединком Бора и Эйнштейна, – заговорил он в полной тишине. – И опять эти споры шли, в основном, в кулуарах или за столом ресторана, а на заседаниях Эйнштейн отмалчивался. И вот он предлагает Бору очередной «идеальный эксперимент», долженствующий разбить «принцип неопределённости» Гейзенберга. Вот камера, в которой находится испускающий радиацию материал, допустим, некоторое количество фотонов или других лёгких частиц. Камера имеет в своей стенке затвор или крохотное выпускное отверстие, регулируемое очень точными часами. Камера помещена на весы, измеряющие её массу. По импульсу от часов затвор камеры открывается, выпуская ровно один фотон, и мгновенно захлопывается. Взвешивание камеры до эксперимента и после покажет, насколько уменьшился её вес; таким образом, мы будем знать время эксперимента и вес вылетевшей частицы, иными словами: мы будем знать всё! И вывод Эйнштейна: никакого принципа неопределённости нет!
Исаак Моисеевич помолчал и продолжал:
– Очевидцы вспоминают: Бор был подавлен. Он бродил по вестибюлю и коридорам, растерянно подходил к одному участнику конференции за другим, вопрошая: что происходит? Утверждая: не может быть, чтобы в споре выиграл Эйнштейн!. Но никто ему не мог ничего подсказать… Бор не спал всю ночь. Быть может, он опять терзал очередного собеседника своими медленными рассуждениями и клубами дыма из выкуриваемых одна за другой трубок… Но к утру ответ был готов. Когда фотон вылетает из поставленной на весы камеры, вес её чуть-чуть уменьшается, а значит, она чуть-чуть поднимается вверх на весах. То есть камера изменила своё положение в гравитационном поле Земли, а, согласно теории относительности самого же Эйнштейна, ход времени в более сильном и более слабом гравитационном поле чуть-чуть, но различается…
– Итак, – заключил Исаак Моисеевич, – Бор побил Эйнштейна его же оружием! Он указал Эйнштейну, что тот в своём примере проигнорировал собственную теорию относительности времени и пространства. Гейзенберг ликовал, и все участники конференции не могли сомневаться: Эйнштейн разбит. Германия шла к новому порядку, к созданию атомной бомбы…
Исаак Моисеевич встряхнулся:
– На этом я заканчиваю первую часть семинара… Объявляется перерыв! – Слушатели начали с шумом вставать, а он добавил: – За время перерыва я постараюсь познакомиться с некоторыми из вас, а вы – между собой.
Александр Павлович Андрюшкин (1960 г.р.) – прозаик, переводчик, литературный критик, член Союза писателей России. Автор романов «Дети Горбачёва», «Банкир», «Сожжение» и др. Живёт в Санкт-Петербурге.
Необычная проза. Было бы интересно продолжение, о чем было рассказано на семинаре далее.
Это фрагмент нового романа, Александр Павлович?
Да, Татьяна Михайловна, это фрагмент романа о физиках, который я уже написал на 60-70%. Огромное спасибо редакции “ЛР” за публикацию фрагмента! Как ни странно, наша русская литература почти “не заметила” научно-техническую революцию, об учёных, их работе и быте не так много написано. Даниил Гранин – почти единственный писатель, который сделал эту тему главной в своём творчестве… Вот приходится мне, гуманитарию, браться отчасти за не моё дело – писать о физиках… Надеюсь, роман в итоге получится и заинтересует многих!
Где книжечка про физиков? Уже больше года ждем…
Леопольду. Спасибо за ваше ожидание. Роман «Принцип неопределённости» готов к печати, но (как видно даже из отрывка, появившегося в «ЛР») в нём говорится о том, что продолжателем «еврейской» линии в физике стал немец Гейзенберг, а Эйнштейн, наоборот, перешёл на позиции «нееврейской» физики. Кто же решится опубликовать это «страшное разоблачение»? Тем более, что последователи как Гейзенберга, так и Эйнштейна в современной физике продолжают далеко не шуточную борьбу…