5. Бог и кости
Утром 24 октября 1927 года под серым брюссельским небом двадцать девять физиков пересекли парк Леопольда по заиндевевшему газону и вошли в одну из аудиторий Института физиологии, не подозревая, что через пять дней пошатнут основы науки.
Промышленник Эрнест Сольве построил институт с четкой целью: доказать, «что феномен жизни можно и дóлжно объяснить законами физики, которые управляют Вселенной и которые познаваемы через наблюдения и объективные исследования явлений этого мира». На пятый Сольвеевский конгресс, самое престижное научное событие своего времени, съехались и признанные мастера, и молодые революционеры от науки со всех концов Европы. Ни до, ни после него столько гениев больше не собиралось под одной крышей. Шестнадцать участников конгресса уже получили или готовились получить Нобелевскую премию, среди них Поль Дирак, Вольфганг Паули, Макс Планк и Мария Кюри – у нее уже было две премии, и она возглавляла комитет конференции вместе с Хендриком Лоренцем и Альбертом Эйнштейном.
Хотя конгресс назывался «Фотоны и электроны», все знали: главная цель мероприятия – проанализировать положения квантовой механики, области знания, которая немало пошатнула теоретическую часть, а ведь на теории строилась вся физическая наука.
В первый день выступали все. Все, кроме Эйнштейна.
Утром второго дня Луи де Бройль представил свою новую теорию «пилотных волн», согласно которой электрон движется как бы на гребне волны, как серфингист. И Шрёдингер, и физики из Копенгагена раскритиковали де Бройля в пух и прах. Он не смог постоять за себя и посмотрел на Эйнштейна, но тот промолчал, и робкий герцог не проронил ни слова до конца конгресса.
На третий день встретились две версии квантовой механики.
Исполненный уверенности Шрёдингер представил свои волны. Он объяснил, что его уравнение прекрасно объясняет поведение электрона, хотя ему пришлось признать, что, чтобы представить хотя бы два из них, понадобится как минимум шесть измерений. Шрёдингер смог убедить себя в том, что его волна может оказаться настоящей, она – не просто серия возможностей, но внушить то же самое остальным ему не удалось. В конце его выступления Гейзенберг сказал:
– Герр Шрёдингер верит в то, что может объяснить и понять результаты своей многомерной теории, используя лишь три измерения, нужно лишь, чтобы наши знания стали глубже. Я же не вижу, чтобы его расчеты оправдывали подобные надежды.
После обеда Гейзенберг и Бор представили свою версию квантовой механики, которая стала известна как «копенгагенская интерпретация».
Реальность, сказали они присутствующим, не существует отдельно от акта наблюдения. У квантовой частицы нет характерных свойств. Электрон не находится ни в каком конкретном месте до тех пор, пока его не измерят; он появляется лишь в момент измерения. До того у него нет никаких свойств; невозможно даже думать о нем, пока не начнешь наблюдать его. Он существует определенным образом, когда его обнаруживает определенный инструмент. Нет смысла размышлять о том, как он двигается, где находится и что он такое, в момент между измерениями. Он, как Луна в буддизме: измерение делает его реальным.
Разразилась громкая сенсация. Физика теперь должна заботиться не о реальности, а о том, что можно о ней рассказать. Атомы и их элементарные частицы – не то же самое, что предметы бытовой жизни. Они обитают в мире потенциальных возможностей. Переход от «возможного» к «реальному» происходит в момент наблюдения или измерения. Таким образом, никакая квантовая реальность не может существовать сама по себе. Если электрон измерять как электрон, таковым он и будет. Если его измерять как частицу, он примет ее форму.
Они пошли еще дальше.
Ни одно из этих ограничений не является теоретическим: нет ошибки в моделировании, нет ограничений в экспериментах или технической проблемы. Просто «реального мира», который могла бы изучать наука, нет.
– Говоря о современной науке, – объяснил Гейзенберг, – мы рассуждаем о своих отношениях с природой не как независимые и объективные наблюдатели, а как участники игры между миром и человеком. Наука больше не может сталкиваться с реальностью по-старому. Метод анализа, объяснения и классификации признал собственные ограничения. Они связаны с тем, что метод меняет предмет исследования. Свет, который наука проливает на мир, меняет не только наш взгляд на реальность, но и поведение фундаментальных единиц реальности.
Научный метод больше нельзя отделять от объекта.
Создатели копенгагенской интерпретации завершили выступление на абсолютистской ноте:
– Мы считаем, что квантовая механика – закрытая теория, а ее предполагаемые физики и математики не восприимчивы ни к каким изменениям.
Эйнштейн не выдержал.
По большей части иконоборец, он отказался принимать столь радикальную перемену. Чтобы физика перестала исследовать объективный мир – это не просто смена точки зрения, это предательство самой сути науки. По мнению Эйнштейна, физика должна говорить о причинах и следствиях, а не только о вероятностях. Он отказывался верить в то, что мироустройство подчиняется логике, настолько противоречащей здравому смыслу. Нельзя превозносить случай и отказываться от понятий естественных законов. Должно же быть что-то более глубокое. Что-то до сих пор неизвестное. Какая-то скрытая переменная, которая рассеет туман, пришедший из Копенгагена, и покажет, что за порядок лежит в основе переменчивого мира субатомных частиц. Корифей был в этом убежден и в следующие три дня предложил несколько гипотетических ситуаций, которые, казалось, нарушали принцип неопределенности Гейзенберга, лежавший в основе теории физиков из Копенгагена.
По утрам за завтраком, одновременно с официальными переговорами, Эйнштейн составлял свои загадки, а по вечерам Бор приходил к нему с ответом. Их дуэль привлекла всеобщее внимание, и участники разделились на два непримиримых лагеря, однако в последний день Эйнштейну пришлось сдаться. Он не нашел ни одной неувязки в рассуждениях Бора. Он неохотно признал поражение и выразил всю свою злость касательно квантовой механики в одной фразе, которую то и дело повторял в последующие годы и которую едва ли не выплюнул в лицо датчанину, прежде чем покинуть зал:
– Бог не играет в кости со Вселенной!
Эпилог
Эйнштейн вернулся в Париж вместе с де Бройлем. Выйдя из вагона, он обнял герцога и попросил не отчаиваться, развивать свою теорию дальше; вне всякого сомнения, он на правильном пути. Однако за те пять дней де Бройль кое-что потерял. Хотя в 1929 году он получил Нобелевскую премию за докторскую диссертацию о волнах материи, он сдался на милость теории Гейзенберга и Бора, а остаток карьеры проработал заштатным профессором, отгородившись от всех невидимой завесой – границей между миром и физиком, которую не смогла стереть даже его любимая сестра.
Эйнштейн стал злейшим критиком квантовой механики. Он предпринял множество попыток найти обратный путь к объективному миру, искал потайной порядок, который бы позволил объединить его теорию относительности с квантовой механикой, чтобы искоренить элемент случайности, просочившийся в самую точную из наук.
