«В течение целого лета ничего не получалось из нашего писания, хотя исписана была гора бумаги», — вспоминал Клейн.
Странным было это бесплодие: очевидно, на сей раз совсем необычным оказалось суммирование уже известного. Оскар Клейн мог бы сразу почувствовать и оценить это в тот день, когда Бор впервые произнес (или неуверенно обронил?) новый термин: КОМПЛЕМЕНТАРНОСТЬ. По-русски — ДОПОЛНИТЕЛЬНОСТЬ.
В какой день того трудного и счастливого лета он обронил (или уверенно произнес?) это слово? Ответом раздобыться неоткуда. Ассистент не зарегистрировал даты. А этому слову суждено было стать равно знаменитым и в теоретической физике, и в философии познания. Однако и у тихих событий есть родословная.
Тут были даже две родословные — отдаленная и ближняя. В «Эссе» — еще при жизни Бора — Леон Розенфельд написал:
«Хотя… идеи Принципа дополнительности вдохновляли Бора со времен его юношеских размышлений, для законченной формулировки этого Принципа понадобилась долгая и тщательная работа, ставшая возможной воистину только благодаря развитию квантовой теории».
Отдаленная родословная была наполнена всем, что томило мысль Бора-гимназиста и Бора-студента. И только в ближней родословной появилась физика. Но как и когда?
Историк Макс Джеммер: …Очень мало известно о том, как Бор пришел к идее комплементарности: с июля 1925 по сентябрь 1927 года — в самый драматический период развития современной квантовой теории — он почти ничего не публиковал о проблемах квантовой физики и еще меньше о своих сокровенных философских идеях… Кажется несомненным одно: Принцип дополнительности Бора родился из его окончательного признания реальности волн-частиц.
А когда он к этому признанию пришел? В июле 25-го года. Во всяком случае, в июле 25-го он впервые выразил это на бумаге.
Немецкий «Физический журнал» — Zeitschrift fur Physik — печатал тогда его статью о взаимодействии атомов при соударении, датированную мартом. Неожиданно для редакции он отправил вслед уже заверстанной статье, самокритическое «Послесловие», написанное в июле. Там-то он и признал, что САМА природа, а не только Эйнштейн, НАВЯЗЫВАЕТ НАМ причудливую картину распространения света: электромагнитные волны являют собою еще и поток частиц!
«При таком положении вещей, — добавил он, — нужно быть готовыми к решительной ломке понятий, лежавших до сих пор в основе описания природы…»
Не удивительно ли — произнесенный в июле 25-го года, этот прогноз совершенно точно совпал с началом перелома в физике микромира! Однако Бор, как ни странно, о таком совпадении тогда и не подозревал. Просто почувствовал, что ход исканий ведет к перелому. Уверившись в двойственной природе света, он сразу ощутил, что тут открывается круг не понятых прежде возможностей.
Отчего же вслед за тем два года без публикаций?
Его новые идеи, казалось, просились на бумагу. Ему бы в ту пору день за днем вышагивать-выскрипывать километры по паркетному полю и доводить до изнеможения ассистентов. И все это действительно было — вышагивание… километры… изнеможение… Даже слезы!.. Но только ему не писалось. И его тисвильские муки летом 27-го года были прямым продолжением того загадочного кризиса, начавшегося двумя годами раньше.
Загадочный кризис — хоть здесь и напрашиваются эти слова, в них нет правды. Обычно кризис — длящееся противоборство между двумя исходами: «быть» или «не быть». А здесь иной означился выбор, обычный в созревании — листвы ли на дереве, волны ли в море, идеи ли в исканиях, все равно: выбор во времени — «раньше» или «позже». В таком выборе ищущий невластен, как невластны дерево или море: это уж как пойдет! Иной загадочности тут и не было.
В те годы предсказанной им революционной бури история физики неслась вперед под попутным ветром. Всюду ощущался этот ветер — всего сильней в Копенгагене, Геттингене, Цюрихе, Гамбурге, Кембридже, Ленинграде, Риме. А он словно попал в мертвую зыбь — вызревание его Принципа дополнительности шло медленно и трудно. Однако этот контраст и выражал самую суть предпринятых им усилий.
Его мысль совершала тогда глубокий маневр на границе физики и философии. Мысль его пустилась в охват всех построений, какие возникали тогда в головах других теоретиков и соперничали в истинности между собой. Потому и в охват, что он увидел за квантовыми злоключениями физики смущающие черты в устройстве человеческого знания, как отражения реальностей природы, а не произвольных построений нашего ума.
Но отчего такая частность в картине природы, как двойственная сущность света, сумела повести его столь далеко?
Свет — череда бегущих волн.
Свет — поток летящих частиц.
Стоило убедиться, что оба представления неизбежны, как от школьного идеала описания природы не сохранялось ничего: бесцельными делались попытки спасти непротиворечивость картины мира. В образе волны есть неограниченность в пространстве. В образе частицы есть сконцентрированность в точке. И потому всегда было так: либо частица — либо волна.
Меж тем, если из рассказа о поведении света исключить любой из этих образов и предпочесть оставшийся, полнота описания исчезнет. Свет умеет вести себя, как волны, но он умеет вести себя и как частицы.
Два классически несовместимых образа только ВМЕСТЕ дают в микромире желанную полноту отражения реальности. Однако мыслимо ли, чтобы научный успех покупался ценой логического абсурда?!
А почему возникает абсурд? Может быть, потому и возникает, что явления микродействительности описываются моделями из чуждого этой действительности макромира?
Хорошо бы, конечно, суметь разговаривать о квантах, электронах и атомах на их собственном микроязыке: тогда наверняка никаких противоречий! Но где бы этому языку научиться? Если есть такое место, это физическая лаборатория: там можно задавать микромиру вопросы, слушать его ответы и переспрашивать сколько угодно раз. Беда лишь в том, что получать эти ответы мы будем все-таки на макроязыке и никак иначе. Лабораторные установки — по необходимости! — принадлежат к зримому макромиру: в приборах движутся стрелки, писцы записывают кривые, фотопленка запечатлевает треки… Короче: МИКРО-события должны породить в приборах МАКРО-информацию, чтобы стать доступными наблюдению физика — МАКРОСУЩЕСТВА. И по одному этому, «…как бы далеко за пределами возможностей классического анализа ни лежали квантовые события… регистрировать получаемые результаты мы вынуждены на языке обычном…».
Эти четкие слова пришли к Бору позднее, но сама мысль выплыла из омута трудных размышлений уже тогда. Очевидная, она-то и вела далеко.
: Физике нечем заменить классические образы волны и частицы. А если и допустить, что вдруг открылся бы некий собственный непротиворечивый язык микромира, то и тогда взывал бы к пониманию поражающий факт: странное поведение света все-таки поддается описанию с помощью двух классических образов, да только абсолютно несовместимых!
Сочетается несочетаемое. И потому, несмотря на обычность слов, описание перестает быть классическим. Происходит то, чего не бывает в обычном языке человеческого общения: сохраняется макрословарь, но микромир требует какой-то иной грамматики.
Бор знал по опыту, как трудно будет физикам привить эту новую грамматику. Сильные умы будут пытаться избавить квантовую картину либо от волн, либо от частиц. Одни постараются волны объявить математической иллюзией, а частицы — физической реальностью. Другие, напротив, реальностью объявят волны, а иллюзией — частицы. И первые и вторые потратят бездну изобретательности, чтобы развенчать логически недопустимую двойственность. Квантовая физика вздохнет свободно — будут думать они, — только избавившись от этого противоречия.
А он понял: тут не от чего избавляться!
Он подумал: тут нет конфликта с природой.
Это так по самому смыслу существования: если что в природе есть, значит, оно узаконено ее возможностями. А противоречия терзают только наше знание этих возможностей: сложен процесс осмысления мира в нашем мозгу. Надо покорней прислушиваться к голосу природы. И пореже восклицать: «Этого не может быть!» Такое восклицание содержит ссылку на макроопыт веков — на нашу собственную принадлежность к макромиру, где неощутима прерывистость в физических процессах. Да и сама природа, вынужденная в лабораториях рассказывать о себе на языке макрособытий, несочетаемого не сочетает: нет эксперимента, когда бы свет демонстрировал сразу — в одном проявлении! — обе свои классически несовместимые ипостаси. Он обнаруживает либо волнообразность (и тогда физик наблюдает взаимное наложение волн), либо корпускулярность (и тогда физик наблюдает выбивание электрона из атома световой частицей). И бессмысленно спрашивать: что реальней? Это как с биноклем: нельзя заглянуть в него сразу с обеих сторон. Его надо переворачивать — нужны раздельные опыты. А мир отображается реально с обеих сторон. И в свойствах бинокля нет конфликта с природой.
Обе ипостаси света не противоборствуют одна с другой. Грамматика микромира заключается в том, что несовместимым образам разрешено ДОПОЛНЯТЬ друг друга.
Так устроено наше знание. Уже неклассическое. Но уже и небеспомощное перед странностями глубин материи. Доведенная до крайности, беда противоречивости превращается в благо ДОПОЛНИТЕЛЬНОСТИ.
…Отчего должны были пройти два года со времени памятного «Послесловия», прежде чем Бор нашел и решился произнести это слово в наполненном ребячьими голосами Тисвиле?
Не сдерживало ли работу его мысли опасение быть понятым неверно? Его идею могли истолковать как нечто совсем бессодержательное: уж не вводит ли он глубокомысленный термин для разговора о простеньких парах противоположных свойств в одной и той же вещи? Левое и правое, верх и низ, внешнее и внутреннее… _ Было бы смешно и печально, если бы его заподозрили в таком логическом ребячестве. В этих парах противоположности всегда совместимы. И легко меняются местами, как левое и правое при отражении в зеркале, как внешнее и внутреннее при выворачивании наизнанку. И дабы обнаружить эти противоположности, совершенно достаточно одного опыта. Дополнительность тут ни причем. И странности микромира тоже.