Роберт Оппенгеймер и атомная бомба - [53]

Однако последняя остается справедливой для микрофизического мира: мира машин, снарядов, звезд. Как примирить знания прошлого с новейшими достижениями физики? При помощи принципа соответствия, который формулируется на основе кванта действия. Если физические величины, характеризующие данное явление, значительно больше кванта, другими словами, если энергия и время данного явления значительно больше энергий и времени, которые имеют место в сфере атомных явлений, «статистические законы приводят… к вероятностям, которые все более и более приближаются к достоверности, апричинные характеристики атомной теории становятся несущественными и теряются в естественной неточности вопросов, относящихся к макроскопическим явлениям».

Но на этом не прекращается переворот в существовавших ранее представлениях.

Когда Эйнштейн открыл, что свет, распространяется прерывистыми пакетами энергии, казалось невозможным согласовать это открытие с всемирно принятой теорией Максвелла, по которой свет представлял собой цепь волн. Прерывистость предполагает наличие зерен света (фотонов), и тем не менее столь известное явление, как интерференция света, абсолютно схоже с тем, что происходит с волнами на поверхности озера. Впрочем, энергия каждого фотона является произведением кванта действия (постоянная Планка) на частоту данного фотона, и эта последняя величина предполагает волновой характер фотона. Но как зерна света могут одновременно быть и волнами? Луи де Бройль положил конец этому противоречию, предложив считать любые корпускулы – и не только фотоны – «связанными» с волной. Это справедливо для электрона, протона, нейтрона и даже для атома. Это было бы справедливо, обобщает Оппенгеймер, «и для больших тел, если бы не незначительность постоянной Планка, в результате чего длина волн у крупных тел практически незначительна по сравнению с их размерами и возможностью достоверно определить их положение и размеры».

Шредингер облек это обобщение в математическую форму. Так родилась волновая механика. Теоретическое развитие волновой механики, а также трудности, возникшие при опытной проверке, привели к еще более невероятным понятиям. «Волны» новой механики значительно более абстрактны, чем волны, которые до тех пор встречались в физике. Их толкование приводит только к статистическим предположениям: мы имеем такую-то долю вероятности встретить электрон в определенной точке, но мы не обладаем уверенностью в этом. Более того, чем точнее определяются скорость и импульс электрона, тем менее точно можно определить его координаты. И наоборот. Гейзенберг вывел математическое уравнение этой неопределенности. Вот как далеки мы ныне от ньютоновской механики: теперь не недостаток данных, а сама сущность природы приводит к тому, что нельзя одновременно определить все аспекты материальной системы в определенный момент. После принципа соответствия нам надлежит допустить принцип дополнительности; энергетический уровень электрона и его орбита являются взаимодополняющими понятиями: «Когда применяется одно из них, второе не поддается определению, и полное описание требует то одного, то другого понятия, в зависимости от данных, полученных в результате наблюдения, и вопросов, которые требуют ответа».

Оппенгеймер предостерегает от ошибок, к которым может привести общепринятое значение терминов, ошибок, часто допускаемых философами. Мир атомов не перестает объективно существовать. Но доступ в него мы получаем только при помощи макроскопических средств. Об атомных явлениях мы узнаем по вспышке лампы, по следу в камере Вильсона или дрожанию стрелок на циферблате. Уже сущность опыта предопределяет, что будем измерять, поскольку, естественно, невозможно измерять все сразу.

Оппенгеймер замечает, что описание квантовой физики можно продолжить и дальше. «Но слова становятся странными и неудобными, – говорит он, – они могут удивительно исказить то, что можно ясно изложить языком математики».

Остановимся на нескольких следствиях новой физики.

Поскольку механическая причинность уступила место вероятностям, может произойти явление чрезвычайно маловероятное. Так, например, в массе звездной материи ядра с незначительной энергией могут случайно войти в контакт друг с другом и начать цепную реакцию. Это только гипотеза. Но захват блуждающих электронов ядром урана-235 объясняется тем фактом, что взаимодействия между частицами иногда возможны на расстояниях, которые определяются не их размерами (иначе говоря, не их положением в пространстве), а длиной их волны (вероятностью их присутствия). И в конце концов, как объясняет Оппенгеймер, само понятие идентичности частицы может быть поставлено под сомнение.

Пятая лекция разъясняет, обобщает и разграничивает применение принципа дополнительности. Уже своим заглавием «Недостаточность общепризнанных понятий» она оправдывает содержание всего сборника и представляет собой своего рода заключение. Философские и литературные рассуждения, которые в ней содержатся, в меньшей степени носят отпечаток научной строгости, чем предыдущие лекции. Но от этого они становятся лишь богаче и дают нам более глубокое представление об интеллекте автора, о его Weltanschauung