Всё, что движется. Прогулки по беспокойной Вселенной от космических орбит до квантовых полей - [229]
Ограничения, накладываемые на способ рассуждать, оставляют нас в рамках (так и хочется сказать «в каркасе») только таких вопросов, на каждый из которых находится ясный ответ. Правда, каждая серия согласованных ответов – в своем каркасе. Этим в основательной («согласованной») квантовой теории и полагается предел нашему углублению в природу явлений.
Ускользающая реальность. Имеется много интерпретаций квантовой механики. Одна из самых новых, например, отвергает фундаментальную роль волновой функции[297]. Рука моя не поднимается описывать ее подробности на этой прогулке, где как-никак волновая функция – главный герой; да и в любом случае нужно где-то остановиться среди имеющегося интерпретационного изобилия. Фейнману принадлежит часто цитируемое высказывание: «Я думаю, что могу смело утверждать, что квантовую механику никто не понимает». По итогам этой прогулки должно быть, я надеюсь, понятно, что речь здесь идет не о (сколь угодно сложных) вычислениях с уравнением Шрёдингера, или даже с уравнением Дирака, или с чем бы то ни было еще; это высказывание вообще не об операциональной части «заткнись и вычисляй», а о смысле или даже о том, осмысленно ли этот смысл искать. Главная тайна квантовой механики – из каких элементов все-таки состоит мир и в каких отношениях с ними находится волновая функция – продолжает прятаться в собственной тени. Впрочем, хочется закончить чем-то оптимистическим – точнее, умеренно оптимистическим высказыванием одного из ведущих специалистов по обсуждаемой теме:
Немалая доля накала в многочисленных дебатах по поводу оснований квантовой механики порождена, как кажется, ожиданиями, что одна-единственная идея должна обеспечить полное решение. Когда этого не случается – когда удается достичь прогресса, но остаются и нерешенные вопросы, – мы порой пренебрегаем возможностью, что идея, лежащая в основе этого прогресса, может представлять собой шаг в правильном направлении, хотя для достижения цели и требуется больше, чем одна идея и один шаг.
В. Зурек
И, конечно, квантовая механика работает.
Добавления к прогулке 11
Действующие лица. Бельгийский химик и предприниматель Сольвэ финансировал конференции, которые сыграли немалую роль в становлении современной физики. Первая («Теория излучения и кванты») состоялась в 1911 г., пятая («Электроны и фотоны») – в 1927-м под председательством Лоренца. Фотография участников (рис. 11.11) остается предметом моего восхищения тем, что такое собрание легендарных фигур было когда-то возможно; 17 из 29 стали нобелевскими лауреатами (причем Склодовская-Кюри – и по физике, и по химии). Про этот снимок иногда говорят, что это «фото с наивысшим суммарным IQ». На нем, кстати, заметно пренебрежение Шрёдингера к строгой одежде: его спортивный пиджак контрастирует с более формальным стилем всех остальных. (Как-то раз он слегка шокировал Дирака, явившись в фешенебельный отель, где жили участники конференции, в тирольском костюме и с рюкзаком за спиной.) Конференция особенно запомнилась захватывающими дискуссиями-на-все-времена между Эйнштейном и Бором о непротиворечивости и полноте квантовой теории, но включала и многое другое. Бор и Гайзенберг подвергли там массированной критике взгляды Шрёдингера на «волновую механику», основанную на его уравнении. Копенгагенская точка зрения на природу квантов набирала силу; участники разъехались с ощущением, что в вопросах об устройстве квантового мира Эйнштейн, де Бройль и Шрёдингер остались в меньшинстве.
Рис. 11.11. Участники Сольвеевской конференции 1927 г. Из знакомых по нашим прогулкам здесь Эренфест (третий слева в заднем ряду), Шрёдингер (шестой там же), Паули (восьмой), Гайзенберг (девятый, он же третий справа); Дирак (пятый слева в среднем ряду), де Бройль (седьмой), Борн (восьмой), Бор (девятый, он же крайний справа); Планк (второй слева в первом ряду), Лоренц (четвертый слева) и Эйнштейн
Сам Сольвэ скончался в 1922 г. в возрасте 84 лет. Он разработал аммиачный способ получения соды из поваренной соли – патент и заводы в ряде стран принесли ему значительные средства. В 1883 г. он совместно с пермским предпринимателем Любимовым построил Березниковский содовый завод, ныне – ОАО «Березниковский содовый завод» со штаб-квартирой в городе Березники Пермского края. В русскоязычной литературе Сольвеевские конференции часто называют конгрессами.
О вражде, дружбе и неопределенности совсем всерьез. Схема действий, в соответствии с которой разнообразные величины (координаты, компоненты количества движения и количества вращения, энергия) надевают шляпы и становятся операторами (предписаниями по изменению волновых функций), позволяет максимально точно указать источник «вражды» между некоторыми величинами или, что то же самое, условие, обеспечивающее их «дружбу». Начнем с примера, который сопровождает нас в течение двух прогулок – с операторов
