История атомной бомбы - [33]

Поскольку теперь он хочет брать в расчет лишь наблюдаемые величины, он отказывается от бессмысленного отслеживания местонахождений и скоростей электронов. Они теперь преобразованы в модель наслоения колебаний и выражают переход из одного атомарного состояния в другое. С классической точки зрения отклонения этих колебаний — амплитуды — перемножаются между собой. Здесь, на Гельголанде, Гейзенбергу однажды ночью удается в конце концов вывести соответствующее правило перемножения для квантовой системы. Он позаботился о том, чтобы из классической механической системы возникла квантово-механическая система. Кажется, он даже нашел давно искомый математический инструмент, который позволяет ему непротиворечиво определить энергообмен в атоме. В первых торопливых проверочных вычислениях этой ночи подтверждается даже закон сохранения энергии, с которым так не повезло последней теории Бора.

Теперь Гейзенберг уже не сомневается в цельности своей новой квантовой механики: «В первое мгновение я пережил настоящий испуг. У меня было чувство, что я заглянул сквозь оболочку атомарных явлений и увидел глубокое дно разительной красоты. У меня голова закружилась при мысли, что теперь я должен добираться до сути этого обилия математических структур, которые природа развернула передо мной там, внизу. Я был так взволнован, что о сне нечего было и думать». И он покидает свой пансион в утренних сумерках, бежит к северной оконечности острова и взбирается на «Длинную Анну», символ Гельголанда — красный скалистый столб высотой сорок семь метров, отвесно выпирающий из моря.

Глава 4. Нейтрон

В будущей квантовой механике должны устанавливаться исключительно «отношения между принципиально наблюдаемыми величинами». Этим прозрачным отречением от классической механики Вернер Гейзенберг возвещает о своем эпохальном труде 29 июля 1925 года в «Журнале физики». Его новая физика основана на математике высокой сложности. Гейзенберг хоть и открыл ее сам, спонтанно, с великолепным физическим чутьем — в своем гельголандском отшельничестве, — но Макс Борн сразу опознал в ней сто лет уже существующую, но мало известную ветвь математики, которая называется «решением матриц». В матрице числа располагаются как в таблице — рядами и колонками, которые по определенным правилам могут быть связаны между собой. Со своим новым ассистентом Паскуалем Йорданом Борн за считанные недели выстраивает из концепции Гейзенберга систематическую теорию квантовой механики.

К математике Гейзенберга, требующей определенного навыка, принадлежит также одно странное правило перемножения, которое предписывает факторам необратимость. При нормальном перемножении двух чисел их последовательность, естественно, не играет роли: 3×4=12 и 4×3=12. В рядах и колонках квантовых матриц тоже, без сомнения, стоят числа. Однако в них закодированы реальные переходы из одного атомарного состояния в другое. Числа, таким образом, выражают физические события, в которых замещаются кванты. И последовательность которых является решающей при атомарном обмене энергии. В универсуме Гейзенберга, таким образом, все зависит от того, в каком порядке два числа перемножаются между собой: «Конкретно говоря, один результат получается, если сперва определять энергию атома, а потом момент времени, относящийся к этой энергии, и совсем другой результат, если наоборот, сначала задать время и лишь потом измерять энергию, которая имеется в распоряжении атома». Если в «старой» квантовой теории еще недавно приходилось с трудом вводить в расчеты постоянную Планка, то теперь при помощи матричной алгебры она оказывается тут как будто сама собой, без внешнего принуждения. Это, пожалуй, самый убедительный бонус сложной математики.

Однако сообществу физиков новая концепция Гейзенберга дается тяжело. В немецкой столице Планк и Эйнштейн, сердечно связанные друг с другом гармонией домашнего музицирования — как сыгранные пианист и скрипач, — совпадают и в оценке приема Гейзенберга. В работе неистового квантового чародея им чудится чудовищный диссонанс. Возможно, любители музыки при чтении статьи Гейзенберга вспомнили о модернистах Шёнберге и Хиндермите, которых хоть и признаёшь, но добровольно слушать никогда не станешь. Ведь это они, два вельможных физика, устроили в начале XX века квантовую революцию. А теперь молодая поросль псевдореволюционеров только портит им настроение. Эйнштейн с присущим ему добродушием посмеивается над историческим деянием Гейзенберга. Мол, тот развел «квантовню», которая разве что в Гёттингене, влюбленном в математику, может сойти за мудрость в последней инстанции. А его, Эйнштейна, пусть уж избавят от этой мудрости. Спасибо, он обойдется и без решения немыслимой гейзенберговской матрицы.

Разумеется, Гейзенберга, который в свои двадцать четыре года уже пользуется мировой известностью, приглашают в апреле 1926 года в Берлин на «коллоквиум по средам» — даже лучше было бы сказать: требуют его приезда, — чтобы он ввел собравшуюся элиту физиков в курс новейшего состояния дел. И даже такому своенравному гостю Эйнштейн не преминул задать жару во время прогулки до его квартиры. Однако Гейзенберг храбро пускается в диалог с самым знаменитым физиком в мире. Тут сталкиваются две личности, научная креативность которых содержит сильную музыкальную компоненту. Оба они своим успехом обязаны не только выдающемуся уму, но и в такой же мере художественной интуиции. Они следовали ей, невзирая на критику коллег. Так Гейзенберг на Гельголанде поддался «эстетическому критерию истины» математических моделей, которые отличались «великой простотой и красотой». Эту формулировку мог бы разделить и Эйнштейн, который постоянно говорил об эстетической компоненте своей работы.