ия стал еще и предметом озабоченности самой природы. И соотношение Гейзенберга показало степень этой озабоченности.
«Элементарный квант действия. Эта постоянная и есть тот таинственный посол из реального мира, который вновь и вновь появлялся на сцену при различнейших измерениях и… настойчиво требовал себе места в физической картине природы». Так говорил Макс Планк.
Вы слышите: посол из реального мира!
Да, конечно. Ведь любое измерение — только подражание тому, что может произойти и происходит в самой природе.
Когда потоки солнечных фотонов врываются в атмосферу Земли и рассеиваются на молекулах воздуха, они делают точно то же, что накалывающий фотон под воображаемым микроскопом Гейзенберга: они «измеряют положение» встречных молекул. Разница лишь в том, что никто не регистрирует результаты этих измерений. Природе это без надобности. А физик не может воспользоваться плодами таких бесконтрольных событий — ему неизвестны условия внелабораторного опыта. Но вспомните: синева неба подводит итог этого грандиозного эксперимента, который невольно ставит природа. Мопертюи сказал бы, что так «управитель вселенной» измеряет местоположение атмосферных частиц. Однако бывший драгунский капитан должен был бы признать, что тогда господь бог поступает не очень-то разумно: он использует для опыта не самые подходящие фотоны — слишком длинноволновые. И Вольтер, который издевался над идеей бога и над Мопертюи, мог бы с помощью квантовой меха? ники лишний раз доказать, что «управитель вселенной» и не мудр и не всемогущ, то есть лишен своих определяющих атрибутов и, следовательно, не существует.
Нет, природа ставит свои эксперименты бесцельно: в беспрерывном сплетении взаимодействий — ее жизнь, ее история. А все эти взаимодействия — как бы акты измерений. Всевозможнейших, всесторонних измерений, о каких физики могут только мечтать. Разве существенно, что никто не ведет при этом лабораторного дневника?
В рабочей части любого прибора не происходит ничего сверх того, что имеет место в самой природе. Измерение вправе носить две фабричные марки: «Сделано в лаборатории» и «Совершено в микромире». И потому квантовая механика вовсе не «приборная физика», а настоящая «природная физика». Оставим философские тонкости, а заодно и грубости, которых столько наслушались ученые-атомники со стороны идеалистов и со стороны мнимых материалистов. Поймем, вслед за Максом Планком, что непрошеный гость — квант действия со своей «каморкой неточностей» — появляется на сцене познания только потому, что его уполномочивает на это природа! В лаборатории он — таинственный посол из реального мира, а в реальном мире — обыкновеннейший гражданин.
В измерениях с маркой «Сделано в лабораторий» — неустранимые неточности.
В измерениях с маркой «Совершено в природе» — неустранимые неопределенности.
Не стоит даже говорить, что первые — порождение вторых. Это просто одно и то же! Но лучше не называть закон Гейзенберга «соотношением неточностей»: это возбуждает напрасные сомнения — сомнения в объективной ценности завоеванных квантовой механикой знаний.
Наш известный теоретик академик Владимир Александрович Фок, как и многие другие физики, именно потому и предостерегает от словоупотребления — «соотношение неточностей». А он — один из заслуженных ветеранов квантовой механики и участник многих философских схваток вокруг проблем новой науки. Его предостережение звучит как голос с поля боя. В настаивании на лабораторных неточностях вместо обсуждения неопределенностей в самом микромире ему слышится отголосок давно пройденной поры, когда часто еще думали, что импульс и координата электрона «на самом деле» всегда имеют определенные значения и лишь «по какому-то капризу природы не наблюдаемы одновременно».
Разговор о неточностях в этом рассказе был вынужденным: надо же было воочию убедиться, что неопределенности действительно неустранимы, но что между ними есть закономерная связь. А теперь уже ясно, что природа не капризничает в лабораториях, но обнаруживает там свои законы. Соотношение неопределенностей, или принцип неопределенности Гейзенберга, — один из таких фундаментальных законов природы.
Своим существованием и своей универсальной важностью он обязан коренному свойству материи — ее двойственности: волнообразности элементарных частиц. Тут истоки всего.
Кто-то из англичан придумал даже новое слово для микрокентавров — «уэйвиклс», в переводе на русский — «волницы». А мог бы придумать «частолны». Это были бы синонимы. Для вольного рассказа о квантовой механике такие слова, пожалуй, даже полезны: они доказывают, что новой науке пришлось иметь дело с новыми сущностями, для которых в старом словаре нельзя было найти нужных слов. Но самой квантовой механике ни «волницы», ни «частолны» ничего дать не могли бы: словесными фокусами не решалась поистине драматическая задача — познать в классических понятиях неклассический мир утраченных траекторий. Надо было понять, как волнообразность ограничивает права частиц и как корпускулярность ограничивает права волн. И надо было познать, какою ценой сохраняет свое могущество и в микромире единственно нам доступное представление о движении, как о процессе, протекающем во времени и пространстве. Какою ценой! — вот что надо было открыть.
И теперь можно досказать, чем кончился тот эпизод 1926 года, когда двадцатипятилетний Вернер Гейзенберг обвинил своего шефа Макса Борна «в измене»… Помните, Борн стал доискиваться физического смысла волновых идей Эрвина Шредингера, и это вызвало негодование Гейзенберга, строившего новую механику с другого конца. Прорывая тоннель, он не догадывался еще (как и никто в ту пору не догадывался об этом), что Шредингер своей работой прошел ему навстречу с той стороны горы «волновую половину» пути.
Их разделяла тонкая перемычка стыка. Еще шаг — и она рухнула бы. Но кто мог знать это заранее! Однако именно Гейзенберг сделал этот решающий шаг, после которого открылся светлый сквозной тоннель: волны и частицы, прерывность и непрерывность перестали, наконец, враждовать. Тогда сразу погасла и вспышка одностороннего гейзенбергского пристрастия. «Вскоре он опомнился, — рассказывает Макс Борн о своем гениальном ассистенте, — и нашел удивительный способ примирить корпускулярную и волновую картины…»
Этим удивительным способом и оказалось соотношение неопределенностей, открытое в 1927 году.
И снова — рано еще ставить точку.
«Открытие принципа неопределенности является, как мне кажется, одним из величайших триумфов человеческого ума», — эти слова принадлежат крупнейшему нашему теоретику академику Льву Давыдовичу Ландау. К «им нельзя не прислушаться: спросите физиков — когда Ландау говорит «мне кажется», это почти наверняка означает «так оно и есть».
— Этот принцип, — оказал Ландау о соотношении неопределенностей в речи на торжественном заседании, посвященном столетию со дня рождения Макса Планка, 17 апреля 1958 года, — противоречит всему тому, во что мы привыкли верить на основании своих ощущений, к чему мы привыкли с раннего детства. Мы привыкли к большим масштабам — атома же никто из нас не видел своими глазами. Поэтому мы не можем ощутить своим внутренним чутьем, как происходит движение в атоме, и тем не менее изучить это движение научными методами оказывается возможным. Открытие принципа неопределенности показало, что человек в процессе познания природы может оторваться от своего воображения, он может открыть и осознать даже то, что ему не под силу представить. В этом — величайшая заслуга принципа неопределенности.
…Оторваться от своего воображения.
…Осознать то, что не под силу представить.
Когда академик Ландау однажды повторил эти слова перед писательской аудиторией, они произвели на слушателей глубокое впечатление. Тем более глубокое, что для людей искусства «оторваться от воображения» — все равно что отказаться от творчества. Но и любому человеку необходимость «осознать то, чего нельзя представить», рисуется мучительным испытанием. И даже безнадежным. Повседневная жизнь таким испытаниям людей никогда не подвергала. Однако будет ли так всегда?
Впрочем, часто говорят, что через подобные муки мышления человечество уже проходило. Говорят, например, что это имело место тогда, когда стала научной истиной шаровидность Земли и люди должны были осознать, что их антиподы «на той стороне» планеты не падают вниз головой. Тоже казалось, что этого нельзя себе представить, а осмыслить было необходимо.
Но нет, тогда люди встретились с совсем другими муками мысли. Не составляло никакого труда вообразить, что Земля — шар. Это требовало несравненно меньших усилий, чем представлять себе плоский диск на трех слонах и трех слонов на спине кита. Достаточно было обмазать медом яблоко и посадить двух мух — «внизу» и «наверху», чтобы создать домашнюю модель земного шара и непадающих антиподов. Трудно давалось совсем другое: мысль о липком меде тяготения. Короче говоря, испытание для мышления было прямо противоположным: подлежало осознанию то, что легче легкого было вообразить, но что как раз благодаря своей скульптурной ясности выглядело непонятным.
Современная физика предлагает понимать непредставимое. Никаких домашних моделей! И впереди — ни малейшей надежды на возврат к былой наглядности физического знания.
А тем временем это новое знание становится на наших глазах материальной силой истории. Тем временем отзвуками его достижений полнится живая повседневность нашего века. Тем временем физика вторгается в мысли людей о будущем.
Вообще-то говоря, можно и сегодня, как в XVI веке, довольно бесхлопотно пребывать на Земле, не подозревая, что она вращающийся шар. Но человек не может не думать о том, как устроен мир. И если он не знает, что Земля шарообразный волчок, он думает, что она неподвижная плошка или что-нибудь в этом роде. Но тогда и обо всем на свете такой человек думает что-то «не то» и что-то «не так». Может ли быть иначе? Этот человек пропустил века человеческой культуры. И вряд ли можно довериться даже его поэтическому воображению: оно наверняка искажает мир! Образы, в нем зародившиеся, не могут принадлежать ни современности, ни завтрашнему дню истории.