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 17
Спор 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.
Бор открыл конференцию, вкратце перечислив те изменения, которые пережили в последние века европейские ученые (в Америке тогда практически не имелось сколько-нибудь значительных исследователей). Со времен упадка средневековой схоластики, отмечал Бор, западноевропейская мысль предпринимала определенные усилия, дабы объяснить материальный мир с помощью разума, причем не такого разума, который скован предрассудками и вынужден строить свои умозаключения в соответствии с догмами и в угоду Церкви. О нет: это был разум, убежденный, что его интеллектуальные изыскания способны открыть и понять все явления природы, каким бы трудным ни оказался этот путь и сколько бы времени он не потребовал – пусть даже на него ушли бы долгие столетия… Этот метод исследований молчаливо подразумевал: то, что существует в реальном мире, окружающем нас, существует на самом деле и может быть изучено и постигнуто в любых подробностях.
Именно такой подход (подразумевающий определенность Вселенной), судя по всему, и ниспровергали новейшие открытия – причем, как полагал Бор, весьма убедительно. Абсолютной, «классической» причинности не существует, объявлял он. Нам может казаться, что есть четкие цепочки событий, просто обязанных следовать друг за другом (ударьте ногой по футбольному мячу, и он полетит вперед), но это только благодаря тому, что мы наблюдаем усредненные результаты громадного количества субмикроскопических событий, а каждое из них подвластно лишь случаю. Электроны на бутсе футболиста чрезвычайно тесно сближаются с электронами на кожаной поверхности мяча, когда игрок резко выбрасывает ногу вперед. Это мы способны увидеть. Это мы способны узнать. Но какие именно из электронов будут толкать друг друга, отправляя мяч в полет, – этого мы не сможем узнать никогда.
Бор настаивал: принцип неопределенности доказывает, что субатомные происшествия непознаваемы. Получалось, что микромир на самом деле очень отличается от обычного «крупномасштабного» мира, к которому мы привыкли. Там, в мире мельчайших объектов все иначе: хаос и неопределенность управляют поведением электронов и других частиц, из которых состоят наши тела и вся планета. Ясности на микроуровне попросту не существует.
Эйнштейн и Бор, явно пребывающие в хорошем настроении. Скорее всего, они отдыхают в гостях у Пауля Эренфеста. (Конец 1920-х гг.)
За эти годы Эйнштейн успел хорошо изучить щедрую натуру блистательного Бора. На первую их встречу (в Берлине 1920-го) Бор привез датский сыр и датское сливочное масло, что весьма оценили жители города, по-прежнему страдавшего от британской блокады. В другой раз, встретившись уже в Копенгагене, они настолько увлеклись разговором (вероятно, он состоял главным образом из эйнштейновского ожидания, пока Бор закончит очередную паузу и, собравшись с мыслями, возобновит свои настойчивые шептания), что забыли вовремя выйти из трамвая и оставили далеко позади остановку, близ которой жил Бор. Они вышли, сели в трамвай, который двигался в обратную сторону, и… снова проехали. В своей научной сфере они с полным правом считались мудрецами, мэтрами, а кроме того (поэтому – или несмотря на это?), относились друг к другу с нескрываемой симпатией. «Нечасто доводилось встретить другое человеческое существо, которое вызывало бы во мне такую радость одним своим присутствием», – однажды написал Эйнштейн Бору. Он не собирался оскорблять давнего друга, публично вышучивая самое фундаментальное из его новых воззрений.
