Читать книгу "Что думают гении. Говорим о важном с теми, кто изменил мир - Алекс Белл"

трубу от него к моему дому, этой комнате. Я могу в любое время налить себе кружку пива, на выбор из двенадцати моих любимых сортов. Разумеется, бесплатно и в любом количестве. Мои гости любят такие дегустации.

– Господин Бор, теперь я гораздо лучше понимаю, почему вы так сильно не хотите уезжать.

Улыбнувшись, он налил всем по полной кружке. Пиво оказалось и вправду отменным: с тонким, изысканным вкусом. Почти сразу мы налили еще по кружке, других сортов, и снова их опустошили. Датский ученый никогда не страдал алкоголизмом, вел в целом здоровый образ жизни. Но при этом выпивал пару кружек любимого пива почти каждый день.

Настроение стало по-настоящему праздничным.

Мы решили сделать перерыв перед третьей, последней порцией и уютно устроились в глубоких кожаных креслах друг напротив друга. На низком стеклянном столике между нами была разложена разнообразная натуральная закуска к пиву – от ломтиков соленой вяленой рыбы до орешков и фруктов. Все это принесла домработница по звонку хозяина. Время потекло намного быстрее. Разумеется, Эйнштейн был совершенно прав: время – понятие относительное.

– Господин Бор, я действительно не ученый, но увлекаюсь современной наукой. Стараюсь быть в курсе главных открытий. Как самый авторитетный специалист в области квантовой физики, лауреат Нобелевской и всевозможных премий объясните: почему эта наука вызывает у ученых такие невероятно эмоциональные дискуссии?

Ученый вздохнул и неопределенно повел плечами.

– Потому что с точки зрения нашего обыденного, житейского опыта ее суть абсолютно непонятна. Это такой странный мир чудес и парадоксов, который невозможно легко и ясно интерпретировать.

– Невозможно – потому, что мы провели пока недостаточно исследований и мало о нем знаем?

Бор улыбнулся.

– Вероятно, сами того не подозревая, вы сформулировали позицию моего замечательного друга и коллеги Альберта Эйнштейна. Он уже много лет всеми способами старается доказать, что никаких чудес и странностей в квантовом мире нет. Просто мы пока не все о нем знаем. Но когда-нибудь узнаем и всему найдем объяснение. «Бог не играет в кости!» – говорит Альберт.

– А что вы ему на это отвечаете?

– Уважаемый Эйнштейн. Перестаньте наконец указывать Богу, что ему делать.

Мы втроем рассмеялись.

– Все это, конечно, шутки. Мы тепло относимся друг к другу. Но Эйнштейн при всем его безграничном интеллекте в данном случае ошибается. Квантовый мир полон чудес не потому, что мы его пока не до конца понимаем. А потому (как доказывают все эксперименты), что эти чудеса – это и есть странные, причудливые базовые законы природы.

– Не могли бы вы вкратце рассказать об этом?

Бор вздохнул, посмотрел на часы. До рождественского обеда еще было время. Как учтивый хозяин он понял, что от моих расспросов ему не отвертеться.

– Хорошо. В начале нынешнего века ученые еще смутно представляли себе строение атома. Но даже из того немногого, что они знали, вытекало, что законы ньютоновской, классической физики внутри атома не работают. Если бы они работали, то атом мгновенно рассыпался бы: электрон упал бы на ядро, была бы невозможна передача энергии от одного атома к другому и так далее. Великий немец Макс Планк предположил, что фотоны света и электроны испускают энергию пучками. Как это происходит, мы и сейчас до конца не понимаем, но базовые уравнения энергии при такой гипотезе начинают идеально сходиться. Планк рассчитал и удивительную постоянную, которую назвали его именем. Это сверхмалая величина – порядка одной десятимиллиардной от размера атома водорода. Оказывается, это мельчайшая неделимая частичка нашего мира. Чего-то еще меньшего во Вселенной не может существовать. Как выяснилось позже, постоянная Планка присутствует почти во всех квантовых уравнениях. Затем Эйнштейн рассчитал, как с помощью этих пучков энергии свет выбивает атомы с поверхности металла (благодаря этому, кстати, мы делаем фотографии).

– Пока более-менее понятно. Что было дальше?

– Дальше была огромная серия мелких шажков, открытий, которые делали я, де Бройль, Дирак, Паули и другие. В завершенную теорию квантовая физика превратилась в 1926 году, когда произошли два ключевых события. Немецкий математик Шрёдингер, катаясь зимой на горнолыжном курорте, в перерыве между спусками записал на бумажке формулу волновой функции света. Это важнейшее математическое уравнение квантовой физики. Оно не длинное, но полностью описывает поведение электрона в динамике его движения. Другой немецкий ученый, Гейзенберг (мой ученик: работал в Копенгагене моим аспирантом), сформулировал принцип неопределенности. С этого момента фундамент квантовой физики стал законченным, неизменным.

– Господин Бор, у нас слишком мало времени, чтобы вы могли посвятить меня в тонкости этой науки. И все же объясните: если мы до конца не понимаем механизмов ее действия, то почему мы уверены, что она истинна? Представьте себе автомеханика, который говорит: «Я знаю все об автомобиле. Его подробнейшее устройство и каждую запчасть. Единственное, чего я не понимаю, – только то, почему эта штука ездит». Неужели мы находимся в такой же ситуации?

– Забавная аналогия. И да, и нет. Квантовая механика имеет самый мощный и красивый математический аппарат из всех наук. На формулах нам понятно абсолютно все, до мелких деталей. Когда мы ставим реальные физические эксперименты, правильность квантовых уравнений каждый раз полностью, блестяще подтверждается. На основании квантовых законов в ближайшем будущем создадут много новых, отлично работающих приборов, которые произведут революцию в промышленности.

Здесь Бор был полностью прав. Во второй половине ХХ века практически вся электроника будет производиться, опираясь на квантовые эффекты, – от лазеров и аппаратов МРТ в медицине до телевизоров и CD-дисков в развлечениях на дому. В этом смысле теорию ждал тотальный успех.

– Если все отлично работает, то обо что же так упорно ломают копья ученые?

– Как я уже сказал, квантовый мир полон парадоксов. Самый сложный, непонятный вопрос заключается в том, как правильно интерпретировать, объяснить их.

– Что это за чудеса? Опишите их хотя бы в общем.

– Их много. Рассказать обо всех – времени не хватит. Но о некоторых – попробую. Возьмем тот же принцип неопределенности Гейзенберга. Наблюдая конкретную частицу – например, фотон или электрон, – мы можем знать только одно из двух: или ее координаты, или ее импульс.

– Что это значит?

– Проще говоря, если мы знаем то, где находится электрон, то мы не можем знать, куда и с какой скоростью он движется. Если же мы знаем, в какую сторону и с какой скоростью он летит, мы не можем знать, в какой точке он сейчас находится. И дело не в том, что у нас недостаточно совершенные приборы. Это закон природы. Он вытекает из формулы волновой функции света.

– Мне это напоминает детскую сказку о дудочке и кувшине. Когда вы играете на дудочке, листья поднимаются, и вы видите все ягоды, но вам не во что их собрать. Когда вы получаете