адных скоплений частиц вещества, не вдаваясь в подробности механического поведения каждой частицы в отдельности. Температура, давление, плотность, вязкость, электропроводность… Все это свойства коллективов частиц, и для изучения этих свойств понадобились статистические закономерности.
Столбик окрашенного спирта поднимается по капилляру из тонкостенного шарика холодного термометра. Спирт разогревается и потому расширяется под ударами несметных полчищ молекул более теплого воздуха. В этой безмолвной битве термометра с атмосферой каждая молекула сыгрывает свою роль. Даже те, что не долетают до шарика, принимают участие в битве: они сталкиваются с другими молекулами, они вносят свою лепту в ту хаотическую мешанину движений, в которую погружается шарик термометра. Но термометру нет дела до роли каждой частицы в отдельности. Он работает как своеобразное статистическое бюро, выводящее среднее значение энергии движения атмосферных частиц.
Какова сейчас энергия вон той, помеченной нами молекулы? Она может оказаться гораздо выше средней энергий, зарегистрированной термометром, или, наоборот, гораздо ниже. Это дело случая. Вероятней всего, энергия ее будет не очень отличаться от средней. Менее вероятно, что она будет громадной или, напротив, — совсем ничтожной.
Ученые увидели эти разные вероятности. Научились оперировать ими. Они создали статистическую физику, которая объяснила множество явлений природы, долго остававшихся непонятными.
Но случай в классической физике был совсем иного рода, чем случай в физике квантовой. Он был того же толка, что случайность падения кирпича, на голову прохожего. Ученые говорили: «Энергия отдельной частицы газа может по воле случая иметь любую величину», но в то же время были совершенно уверены, что у каждой молекулы есть своя механическая предыстория, и скорость молекулы в момент наблюдения только итог всех столкновений с другими молекулами, встречавшимися на ее «жизненном пути». Узнать бы эту Предысторию, и от случая ничего не осталось бы.
В 1827 году шотландский ботаник Роберт Броун, рассматривая под микроскопом тонкую цветочную пыльцу, заметил беспорядочное движение пылинок, взвешенных в жидкости. Названное «броуновским движением», это несложное явление возбудило острое любопытство многих ученых. Вместо цветочной пыльцы брали другие пылинки вещества, вместо воды — Другие жидкости. Беспорядочное движение наблюдалось всегда. Сегодня трудно поверить, что оно долго казалось необъяснимым. Исследователи строили всевозможные предположения: одни говорили, что это результат сотрясений жидкости, другие видели в этом влияние тепловых воздушных течений, третьи находили причину в химических реакциях, четвертые объясняли происходящее сильным освещением пыльцы под микроскопом… Но все это было несерьезно и не выдерживало проверки опытом.
Броуновское движение объяснила статистическая физика. И объяснила крайне просто. Маленькие частички вещества, попадая в жидкость, оказываются в положении шарика со спиртом, когда термометр опускают в газ: молекулы жидкости вступают в безмолвную битву с этими частичками, они толкают их во все стороны, нанося удар за ударом. Когда пылинка велика, случай статистически уравновешивает удары с разных сторон, и наблюдать броуновское движение, скажем, вишневой косточки в стакане воды не удается. Косточка покоится на дне в равновесии. Но когда посторонняя частичка мала, тогда каждый лишний удар с какой-нибудь одной стороны может оказаться существенным. Равновесие нарушается, и такая мелочь, как пылинка пыльцы, начинает сновать в воде, описывая причудливый путь.
Он, этот путь, выглядит капризно-случайным. И на первый взгляд — абсолютно беспричинным. Когда видишь броуновское движение впервые, появляется странное беспокойное чувство: кажется, что медленно снующие пылинки вещества находятся во власти полного произвола — таинственного беспорядочного случая. И становится понятным, почему это явление поражало воображение ученых прошлого века.
Надо было заглянуть в глубь явления, надо было под покровом видимой случайности открыть внутренний механизм более тонкого — атомно-молекулярного — движения материи, чтобы беспричинное зрелище объяснилось строго причинно. Количественная теория броуновского движения была дана только в начале нашего столетия. Ее разработали выдающийся польский теоретик Марианн Смолуховский и все тот же великий Эйнштейн.
Теперь надежды де Бройля делаются понятны сами собой.
Не есть ли господство случая в микромире тоже только обманчивое зрелище, подобное тому, какое открылось под микроскопом шотландскому ботанику ровно за сто лет до открытия принципа неопределенности? Не лежит ли в недрах микромира под квантовомеханическим уровнем движения элементарных частиц более глубокий и более тонкий уровень бытия материи? И не происходят ли там, в этой еще неизведанной глубине, однозначно-причинные события, которые и определяют собой вероятностные законы микромира? Ах, если б удалось, хотя бы с помощью самых общих предположений, спуститься до этого субквантовомеханического уровня! Тогда, по мысли де Бройля и Давида Бома, физики снова увидели бы, как механизм случая заводится старой испытанной классической причинностью. (Совсем как в броуновском движении. Совсем как в часах без заводной головки, но со скрытым под крышкой балансиром.)
Таковы надежды. Суждено ли им сбыться? Или, может быть, с возрождением этих надежд действительно начался третий акт дебройлевской драмы?
Годы идут, а теоретические искания де Бройля, Бома, Вижье и других успеха не приносят. Подавляющее большинство — теоретиков и у нас, и на Западе, и на Востоке полагает, что эти искания заранее обречены на неудачу. С полной и решительной определенностью вслух сказал об этом в 1958 году академик Фок, Но есть, конечно, среди наших физиков и сторонники этого возвратного движения к классике, Однако, по-видимому, их ждет разочарование.
Отчего же?
Неужели оттого, что никакого субквантовомеханического уровня бытия материи не существует? Нет, он существует несомненно. Он не может не существовать, хотя пока в распоряжении экспериментаторов нет никаких лабораторных сведений о нем. Он не может не существовать по одному тому, что в мире элементарных частиц уже прощупываются явления, перед которыми становится в тупик квантовая физика. Уже возникла нужда в более общей и более глубокой теории, которая объяснила бы, почему существуют именно такие элементарные частицы материи, с какими мы сегодня имеем дело, а не другие. Эта новая, рождающаяся в наши дни «элементарная механика» обнимет механику квантовую, как свой частный случай. Процесс познания не имеет конца. Кто же рискнет усомниться в этом?
Так почему бы новой, более общей теории микромира не оказаться своеобразно-классической, основанной на однозначной причинности событий?
Вся история науки протестует против такого предположения. Да и невозможно поверить в такую перспективу.
Допустите на минуту, что физики уже проникли в субквантовомеханический мир. Допустите далее, что они распознали какие-то новые, прежде неведомые, материальные сущности, там обитающие. Однако не спешите называть эти новые сущности сверхкрошечными частичками, чем-то вроде микроэлектронов или субфотонов. Если они и обнаружатся, сходство с известным окажется у них наверняка минимальным. Будет ли им свойственна масса покоя или нет, гадать не стоит. Но, вероятно, они будут находиться примерно в таком же отношении к электрону, как электрон к дробинке; у дробинки из-за ее массивности призрачна волнообразность, а у этих новых сущностей из-за их мизерности будет призрачна корпускулярность. Так можно ли ожидать, что они станут подчиняться таким же законам движения, какие властвуют над дробинкой? Если этим законам отказался подчиняться электрон, то уж новые-то гипотетические сущности и вовсе выйдут из повиновения классике!
А может быть, и даже вернее всего, субквантовомеханический уровень бытия материи откроется физикам вовсе не в существовании каких-то еще неведомых ультраэлементарных образований, но совсем на иной лад; в необычайных чертах пока еще не расследованного механизма удивительных взаимодействий элементарных частиц. Может быть, тогда-то и раскроется «механизм» их поразительной цельности!
Может быть, может быть! Но с полной уверенностью следует ожидать лишь одного: нового разрыва с прежним — я уже не только с классической механикой, но и с механикой квантовой. Можно ожидать лишь углубления революции в наших физических представлениях.
Выразительный ответ на вопрос о будущей теории дал совсем недавно — в марте 1962 года — директор дубенского Объединенного института ядерных исследований профессор Д. И. Блохинцев. Вспомнив, как де Бройль ввел в атомную физику представление о частицах-волнах, он сказал любопытствующему журналисту: «Может быть, надо найти только какие-то три-четыре новых образа, слова, которые повернули бы всю теорию на другой путь, сформировали бы новые понятия… Какое слово надо «выдумать», каким воспользоваться образом? Здесь существует много мнений… Одно несомненно: новая теория будет создана, и она будет такой же крупной революцией мысли, какими были в свое время теория относительности и родившаяся на двадцать лет позже квантовая механика. Произойдет: не менее глубокое революционное изменение наших представлений».
Разве можно не согласиться с этим?
В ультрамикромире физиков будут ждать не старые радости, а новые неслыханные удивления, новые великие огорчения, из которых вырастет радость нового знания.
…Вот везут в коляске ребенка. Он еще пускает в бессмысленном сне неведения радужные пузыри. Но, может быть, он будет одним из тех «самых счастливых», по словам Лагранжа, которым удается создать новую «систему мира». Может быть, его физические идеи будут поражать современников и потомков еще небывалой новизной и уже бывалой смелостью. Теория относительности и квантовая механика покажутся его коллегам старой бесспорной классикой науки по сравнению с теми тонкими тонкостями, которые откроет он, этот мальчик, в картине движущейся материи. Но все равно, и в