Гейзенберг пытался бороться. Но в очных дискуссиях с оппонентом он почему-то неизменно терпел поражение. Шрёдингер был на несколько лет старше и обладал свойственным многим уроженцам Вены спокойным чувством собственного превосходства, что чрезвычайно нервировало впечатлительного Гейзенберга. (К тому же частная жизнь Шрёдингера оставалась непонятной для Гейзенберга, этого любителя походов, настоящего бойскаута. Шрёдингер вывел свое уравнение в 1925 году, проводя Рождество на роскошном альпийском курорте вместе с одной из своих бесчисленных любовниц, причем его жена всегда была только рада, что он путешествует в такой замечательной компании. Про него рассказывали, что когда ему требовалась тишина, он нежно помещал жемчужинки в уши своей пассии.)
Эрвин Шрёдингер (примерно через два десятка лет после своего эпохального открытия 1926 года)
Гейзенберг столкнулся с непростой дилеммой. Если вы совершили великое открытие, но вам не поверили, каков будет ваш следующий шаг? В отчаянии Гейзенберг вернулся к своей основной идее. Его критиковали за то, что он был убежден: все попытки отследить конкретные траектории электронов в атомах – пустая трата времени. Что ж, он напрямую обратится к этой проблеме. Он не просто предположит, что мы не в состоянии количественно измерить характеристики поведения электронов, – он докажет это!
Эйнштейн и Шрёдингер, каждый по-своему, унижали Гейзенберга, но молодого ученого подстегивало еще одно унижение, которое он некогда перенес и которое, пожалуй, теперь даже помогло ему справиться с этим новым вызовом. В годы учебы в Мюнхене под руководством Зоммерфельда его (в сравнительно юном 21-летнем возрасте) вызвали для сдачи устных экзаменов, что являлось последним этапом перед защитой диссертации. Поскольку Зоммер-фельд был почтенным главой физического факультета, а Гейзенберг был его любимым аспирантом, все полагали, что эти устные экзамены окажутся лишь формальностью. Однако на факультете работал и профессор Вильгельм Вин, пожилой экспериментатор. Незадолго до экзаменов Гейзенберг записался на курс Вина, но пропустил почти все занятия. Ему никогда не нравилась экспериментальная работа. Он грезил о предстоящей защите. К тому же он знал, что талантливее всех в университете. Чем ему может навредить безобидный старик, этот любитель нелепых опытов?
Вин понимал, что уже давно потерял в университете былое уважение и авторитет. У него была куда более трудная жизнь, чем у Гейзенберга: он вырос в загородном поместье, которое его родителям пришлось продать после случившейся засухи; его не раз исключали из школы. В общем, его самолюбие бывало часто уязвлено. И сейчас Вин был глубоко убежден, что эксперимент – подлинная основа научного прогресса, а ныне все лавры доставались теоретику Зоммерфельду. Вин не мог напрямую атаковать влиятельного соперника, а вот его учеников – другое дело. Можно попытаться!
Когда в 17:00 Гейзенберг вошел в аудиторию Института теоретической физики, где обычно устраивались семинары, а сейчас проходили устные экзамены, он увидел, что рядом со слегка встревоженным Зоммерфельдом восседает не кто иной, как Вильгельм Вин. Тот начал со сравнительно простого вопроса – о том, как действует один новый лабораторный прибор. Гейзенберг не знал об этом ничего. Зоммерфельд попытался сменить тему, задав ряд теоретических вопросов, где пригодились бы немалые математические познания Гейзенберга. Что ж, Вин подождал, пока юноша ответил, а затем вернулся к своим иезуитски вежливым во-прошаниям. Не мог бы герр Гейзенберг объяснить, как работает электрическая цепь в радиоприемнике? Экзаменуемый попытался сообразить, как работает эта чертова цепь, но вскоре запутался – он никогда не тратил свое время на такие подробности. Тогда Вин осведомился, как действует осциллоскоп. И наконец, не добившись вразумительных ответов и на этот вопрос, он поинтересовался: может быть, экзаменуемый сумеет хотя бы рассказать, как работает обыкновенный микроскоп?
Два часа спустя раскрасневшийся Гейзенберг выбрался из аудитории. Он ни с кем не хотел разговаривать. Отцу он заявил, что его карьера физика кончена. Лишь вмешательство Зоммерфельда (чья высшая оценка уравновесила низшую, поставленную Вином) позволило Гейзенбергу все-таки получить ученую степень.
Это было в 1923 году. Теперь же, несколько лет спустя, после встречи с Эйнштейном в 1926-м, Гейзенберг, по иронии судьбы, снова и снова размышлял о том, как вычислить, насколько сильно микроскоп способен увеличивать объект, на который направлен, и как, собственно, проходит этот процесс. Разобравшись в этом, он сможет продемонстрировать, что никто и никогда не сумеет во всех подробностях проследить за маршрутом электрона в атоме. Это позволило бы нанести удар и Шрёдингеру: «Чем больше я думаю о физической стороне шрёдингеровской теории, тем более отвратительной она мне кажется», – признавался Гейзенберг своему другу Вольфгангу Паули в том же 1926 году. А своему наставнику Борну он сообщал: «У меня есть идея насчет того, как исследовать возможность определения положения частицы при помощи гамма-микроскопа[9]». И он это сделал – сделал то, что раньше не удавалось никому.
Если Эйнштейну действительно хочется увидеть электрон, рассуждал Гейзенберг, ему следует направить световую волну (или какой-то другой носитель энергии) на атом, дабы высветить находящийся там электрон. Но электроны имеют малые размеры. Если пучок света чересчур силен, он «пересилит» электрон, изменив его положение. Но если пучок света окажется чересчур слаб, его не удастся направить на крошечный электрон с достаточной точностью. Как бы осторожно вы ни присоединяли манометр к автомобильной шине, из нее все равно будет выходить при этом немного воздуха, а значит, сам факт измерения сделает получаемые результаты некорректными.
Гейзенберг сумел показать, что любой супермикроскоп обречен на страдание от таких же проблем. Получая четкое представление о местоположении электрона, вы при этом выбьете его из этого положения тем самым светом, при помощи которого пытаетесь его разглядеть, а значит, точно не определите, в каком направлении электрон двигался. (Это происходит из-за того, что отдельные «пакеты» света несут в себе определенный импульс: он очень мал, но его вполне достаточно, чтобы сдвинуть крошечный электрон.) Но если вы действуете очень нежно и не сбиваете электрон с пути, то вы не сумеете с достаточной ясностью увидеть, в каком месте этот путь начался. Иными словами, вы можете выбирать, что вам определять: местоположение электрона или то, как быстро он движется. Но одновременно определить то и другое с равной точностью вы не сможете. В общем наборе данных всегда будет присутствовать некоторая доля неопределенности.
Таковы основы знаменитого принципа неопределенности, обнародованного Гейзенбергом в феврале 1927 года. Принцип оказался неопровержимым. Отныне было ясно: устройство Вселенной отнюдь не подчинено четкому и строгому порядку. Открытие Вернера фон Гейзенберга произвело настоящий переворот в физике.
Но Эйнштейн не желал о нем даже слышать.
Глава 17Спор с Великим Датчанином
Разногласия между Эйнштейном и большинством специалистов по квантовой физике достигли первого пика на брюссельской конференции в октябре 1927 года – той самой, где Леметр припер Эйнштейна к стенке со своими претензиями насчет лямбды. Великому физику пришлось отбиваться не от одной, а от двух неприятных ему идей, причем одна битва усилила его решимость ввязаться в другую.
Если бы мероприятие прошло хотя бы годом раньше, Эйнштейн мог бы насладиться поддержкой большого числа собравшихся. До недавних пор многие нынешние участники конференции отзывались об идеях Гейзенберга так же, как это поспешил сделать Эйнштейн. Прежде чем Гейзенберг провел в начале 1927 года свой мысленный эксперимент с рентгеновским микроскопом и сформулировал принцип неопределенности, большинство физиков скептически отзывалось о его теориях насчет квантовой вселенной. Как и Эйнштейна, их впечатлило, что первые расчеты датчанина так удачно объясняли реакцию электронов на облучение светом, но они не думали, что реальность может быть столь зыбкой и неясной, столь непрочно склеенной – и что при самом подробном ее изучении мы вынуждены будем отныне и навеки признать, что имеем дело с неразрешимой неясностью, то есть с неопределенностью.
Но в феврале 1927 года, за несколько месяцев до конференции, миру явился принцип неопределенности – и лишил Эйнштейна потенциальных союзников. Большинство физиков согласилось, что этот принцип действительно вроде бы показывает, что мы не в состоянии узнать все в точности о происходящем внутри атома – и никогда этого не узнаем. Они все-таки признали правоту Гейзенберга, а значит, получалось, что Эйнштейн (многие коллеги знали, с каким презрением он относится к теориям молодого физика) ошибается!
Эйнштейну предложили открыть конференцию, ибо всем хотелось посмотреть, как он справится с этим новым вызовом квантовиков-теоретиков и как станет защищать свои привычные и традиционные взгляды насчет причинности. Но Эйнштейн отказался от этого лестного предложения. Он находился не в том положении, чтобы важно и снисходительно объяснять всем ученым Европы, чтÓ им следует думать (как это произошло, когда он излагал подробности общей теории относительности): по крайней мере, пока он не мог себе этого позволить. Сейчас он чувствовал лишь какое-то интуитивное, почти подсознательное подозрение: «внутренний голос» подсказывал ему, что мир просто не должен быть так устроен.
Он вежливо сидел на всех первых заседаниях – и смотрел, как Нильс Бор встает, чтобы высказать свое веское мнение по данному вопросу. Нильс Бор ныне был лидером прогейзенберговской фракции. С годами его облик, ранее несколько странный, стал гораздо внушительнее. Его привычка ронять слова – медленно, негромко, с долгими паузами на обдумывание – придавала его речи весомость и делала его еще больше величественным.