Вероятностный мир - [40]

Вновь приходят на память слова Эйнштейна о теории Бора: «высшая музыкальность в области мысли». Наверное, он хотел сказать, что ложное построение не сумело бы стать гармоничным. А как раз внутренний механизм этого построения и попытался вскрыть Луи де Бройль.

Позднее, когда ему уже перевалило за шестьдесят и он начал выглядеть с точки зрения нового поколения молодых немножко старомодным революционером, где Бройль так объяснял, какой ход размышлений повел его в молодости к оправданию квантовой модели атома:

«Появление целых чисел в законах внутриатомного квантованного движения электронов, как мне казалось, указывает на существование для этих движений интерференции…»

Интерференция! — это было равносильно мысли о вмешательстве какого–то волнового процесса в движение электрона по квантованным — избранным и перенумерованным — орбитам. Иными словами, в квантовой прерывистости де Бройль усмотрел отражение какого–то непрерывного протекания физических событий. Что же тут могло быть подоплекой?

Каждый, кто сиживал на морском берегу, не раз завороженно пересчитывал набегающие волны: одна, другая, третья… Но не каждый задумывался при этом над тем, что своим прерывистым счетом он описывает этапы непрерывного процесса.

А тиканье часов — пунктирные «тики–таки» — отсчитывает для нас непрерывные колебания маятника, отмеряющего время.

В колебаниях и волнах есть периодическая повторяемость одних и тех же состояний. И внешне это отражается в картине дробной смены таких состояний.

Де Бройль подумал, а не связан ли электрон с какой–то волной? Может быть, она ведет его или сопутствует ему? Или, хоть и непонятней, но проще: может быть, есть в нем самом нечто волнообразное? Если так, то в его поведении как частицы должно отражаться поведение связанной с ним волны.

Вот он летит по разрешенной орбите. Его движение по ней устойчиво — он ничего не теряет и ничего не приобретает. Устойчивость предполагает, что после каждого оборота вокруг ядра все в точности повторяется снова. Если бы мы засекли его в некоей точке орбиты, то через оборот он предстал бы перед нами в этой точке совершенно таким, каким был целый оборот назад. Но значит, и его таинственная волна должна в этой точке иметь тот же вид, какой имела она оборот назад: если был там гребень волны, то и будет гребень, а если была середина ската волны, то и будет середина ската.

Для того чтобы эта неизменность — эта устойчивость — соблюдалась, в орбите должно уменьшаться по ее длине целое число электронных волн. Обязательно — целое! Если это условие хоть чуть–чуть нарушится и возникнет маленький сдвиг — физики говорят «сдвиг по фазе», — то электрон очутится в нашей точке уже в ином состоянии, чем прежде. Устойчивость нарушится. Орбита окажется неразрешенной. Состояние атома — нестационарным.

Де Бройль уловил возможную причину странного разделения путей электрона в атоме на дозволенные природой и недозволенные. Дозволены лишь те орбиты, чья длина кратна длине волны электрона! Лишь по таким орбитам он может кружиться бессрочно, все возвращаясь и возвращаясь на круги своя.

Сразу объяснился образ паутины разрешенных орбит — прерывистость их череды: ближайшие друг к другу различаются по меньшей мере на целую длину электронной волны и между ними возникает кольцевой просвет.

Чуть осветилась и загадка квантовых скачков. Между орбитами электрону и впрямь невозможно обрести устойчивости — там нет планетных путей, кратных длине его волны. И он вынужден перескакивать через пропасть неустойчивости одним махом — без истории — без деления на скачочки…

Когда Поль Ланжевен говорил Иоффе, что идеи диссертанта развиты с блеском, он прежде всего имел в виду, как просто и красиво удалось де Бройлю получить ясную формулу для длины предполагаемой волны электрона. А удалось ему это с помощью теории относительности и квантовой теории.

Заранее можно было предречь, что тут не обойдется без постоянной Планка h— без кванта действия — без этого всеобщего масштаба малости в микромире. Де Бройль показал, что надо hразделить на массу и на скорость электрона, дабы узнать длину его волны. В самом деле, куда уж проще и красивей! Тотчас сосчитывалось, что у обычных «лабораторных» электронов — не слишком быстрых и не слишком медленных — длина дебройлевской волны такая же, как у рентгеновских лучей: она измеряется ангстремами.

Отсюда прямо следовало… Да, конечно, отсюда прямо следовало, что рентгеноскописты могли бы попробовать экспериментально убедиться: реальны электронные волны или нет? Теоретически провозглашенную двойственность электрона как частицы–волны или волны–частицы обязательно надо было установить на прямом опыте. Для защиты такой небывалой новости, уподоблявшей электроны квантам, то есть вещество — излучению, мало было выкладок на бумаге, сколь блестяще они ни выглядели бы.

Электрон–частица…

Электрон–волна…

Первое в доказательстве не нуждалось: более четверти века назад электрон и был открыт как частица.

Второе потребовало через четверть века с лишним переоткрыть электрон в новой (прежде никем еще не замеченной в эксперименте) волновой ипостаси.